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初中物理微专题-探究电流与电压和电阻的关系实验 学案
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这是一份初中物理微专题-探究电流与电压和电阻的关系实验 学案，共6页。
探究电流与电压和电阻的关系实验其电路连接相同如下：
探究电流与电压的关系中应保证电阻的阻值不变，改变定值电阻两端的电压，因此滑动变阻器的作用：改变电阻两端的电压。
探究电流与电阻的关系中应保证电阻两端的电压不变，改变定值电阻的阻值，即每进行一次实验更换定值电阻，因此滑动变阻器的作用：保持电阻两端的电压不变。
1.滑动变阻器的规格选取：
（1）电路中的电流小于滑动变阻器的额定电流（否则烧坏）
（2）滑动变阻器的可调范围满足，也可使用进行分析。
2.实验表格设计：应包含所测物理量并标注单位，且在题中无要求时实验次数不少于3次。
3.在探究电流与电阻的关系时可对I-R图像进行改进，作出图像。
1．实验桌上有如下器材：满足实验要求的电源一个、电流表一只、单刀单掷开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干．请你利用实验桌上的器材，设计一个实验证明：“在并联电路中，通过该支路电阻的电流与该电阻的阻值成反比”．根据上述要求完成下列问题：
（1）在虚线框内画出实验电路图；
（2）写出实验步骤；
（3）设计一个记录实验数据的表格．
2．小东同学在做电学实验时，准备了如下实验器材：电源电压恒定且未知、电流表、定值电阻，滑动变阻器、开关、导线若干，为了证明：“当滑动变阻器与定值电阻串联两端的总电压恒定时，流过滑动变阻器的电流越大，滑动变阻器两端的电压越小”，他设计了如图甲所示的电路．
为完成实验，需要添加的实验器材是：
在图中画出需要添加的器材；
写出实验步骤；
画出实验数据记录表格；
小东同学在实际的实验中，进行了充分的实验数据收集，并画出了滑动变阻器两端的电压U随流过滑动变阻器的电流I变化的图象，如图乙所示．依据该图象可知，小东同学所用电源的电压为多少？
3．定值电阻两端的电压为U，定值电阻的阻值为R，小刚认为：任何情况下，U都与R成正比．请自选器材，设计实验证明小刚的观点是错误的。
4．实验桌上有如下器材：满足实验要求的电源一个、电压表、电流表各一只、滑动变阻器一个、开关一个、阻值已知的定值电阻和导线若干。请你选用实验桌上的实验器材设计一个实验证明：通过定值电阻的电流与该电阻两端电压成正比。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表格。
参考答案：
1．见解析
【详解】（1）电路图如图所示，R1、R2阻值已知，用电压表测出两端电压，通过开关开闭测量和推导得出通过两电阻的电流，计算出相应的电功率进行比较得出结论。
（2）①按电路图连接实物图；
②断开开关S，读出电压表和电流表的示数U和I，
③闭合开关S，读出电压表和电流表的示数U（因接在同一电源上，电压表的示数不变）和I′；
④换用其它的电阻，多做几次；
⑤分析数据的结论．
（3）要记录选用的电阻和该电阻所加电压、通过的电流以及计算得出的电功率，设计表格如下图所示
探究电阻的功率与电阻的关系实验数据记录表
2． 电压表
见解析
2 V
【详解】（1）[1]研究当滑动变阻器与定值电阻串联两端的总电压恒定时，流过滑动变阻器的电流越大，滑动变阻器两端的电压越小”，要用电流表测变阻器的电流，用电压表测量变阻器的电压，故需要添加的实验器材是电压表；
（2）[2]将电压表并联在变阻器的两端，如下所示：
（3）[3]实验步骤：①按电路图连接电路；
②将变阻器阻值调到最大，闭合S，调节滑片P到适当位置，记下电压表和电流表的示数U、I，并记录在表中；
③改变滑片P的位置，分别记下电压表和电流的示数，并记录在表中；
④仿照步骤③再做一次实验；
（4）[4]记录实验表格：
（5）[5]由图乙知，当电压表示数为U21=1.5V时，电流表示示数为I21=0.1A，当电压表示数为U22=1.0V时，电流表示示数为I22=0.2A，根据欧姆定律和串联电路的规律，因电源电压不变，列方程有
即
解得
U=2V
3．见解析
【详解】在串联电路中，因为电流相等，所以电阻两端的电压与其电阻是成正比的；
但在并联电路中，电压相等，所以明显电压与电阻是不会成正比的，故可以设计并联电路进行验证．
器材准备：合适的电源，开关，两个阻值不同的R1和R2两个电阻，且R2 大于R1，电压表；
实验步骤：
①将R1和R2两个电阻并联，连接好电路；
②电压表与R1并联，闭合开关，读出电压表的示数U1；
③改接电压表与R2并联，闭合开关，读出电压表的示数U2；
结论分析：，得电阻两端的电压U与电阻R不与正比，所以小刚的观点是错误的．
故答案为将两个阻值不相等的定值电阻R1和R2并联接入电路中，阻值关系为R2 大于R1；用电压表分别测量R1和R2两端的电压，分别记录电压表的示数U1和U2；发现U2=U1．这个实验说明U不与R成正比，所以小刚的观点是错误的．
4．见解析
【详解】（1）实验电路图为：电压表与定值电阻并联，其余所有元件串联即可，如图所示
（2）实验步骤：
①按图将已调好的各电路元件连入电路，将滑动变阻器的阻值调到最大；
②闭合开关S，调节滑动变阻器的阻值，读出电压表、电流表的示数分别为U、I，并记录U、I到实验数据表格；
③改变滑动变阻器滑片的位置，读出电压表、电流表的示数分别为U、I，并记录U、I到实验数据表格；
④仿照步骤③重复4次。
（3）记录表格
R/Ω
I/A
U/V
P/W
I/A
U/V
I/A
U/V
U/V
I/A
探究电流与电压和电阻的关系实验其电路连接相同如下：
探究电流与电压的关系中应保证电阻的阻值不变，改变定值电阻两端的电压，因此滑动变阻器的作用：改变电阻两端的电压。
探究电流与电阻的关系中应保证电阻两端的电压不变，改变定值电阻的阻值，即每进行一次实验更换定值电阻，因此滑动变阻器的作用：保持电阻两端的电压不变。
1.滑动变阻器的规格选取：
（1）电路中的电流小于滑动变阻器的额定电流（否则烧坏）
（2）滑动变阻器的可调范围满足，也可使用进行分析。
2.实验表格设计：应包含所测物理量并标注单位，且在题中无要求时实验次数不少于3次。
3.在探究电流与电阻的关系时可对I-R图像进行改进，作出图像。
1．实验桌上有如下器材：满足实验要求的电源一个、电流表一只、单刀单掷开关一个、各种阻值已知的定值电阻和导线若干．请你利用实验桌上的器材，设计一个实验证明：“在并联电路中，通过该支路电阻的电流与该电阻的阻值成反比”．根据上述要求完成下列问题：
（1）在虚线框内画出实验电路图；
（2）写出实验步骤；
（3）设计一个记录实验数据的表格．
2．小东同学在做电学实验时，准备了如下实验器材：电源电压恒定且未知、电流表、定值电阻，滑动变阻器、开关、导线若干，为了证明：“当滑动变阻器与定值电阻串联两端的总电压恒定时，流过滑动变阻器的电流越大，滑动变阻器两端的电压越小”，他设计了如图甲所示的电路．
为完成实验，需要添加的实验器材是：
在图中画出需要添加的器材；
写出实验步骤；
画出实验数据记录表格；
小东同学在实际的实验中，进行了充分的实验数据收集，并画出了滑动变阻器两端的电压U随流过滑动变阻器的电流I变化的图象，如图乙所示．依据该图象可知，小东同学所用电源的电压为多少？
3．定值电阻两端的电压为U，定值电阻的阻值为R，小刚认为：任何情况下，U都与R成正比．请自选器材，设计实验证明小刚的观点是错误的。
4．实验桌上有如下器材：满足实验要求的电源一个、电压表、电流表各一只、滑动变阻器一个、开关一个、阻值已知的定值电阻和导线若干。请你选用实验桌上的实验器材设计一个实验证明：通过定值电阻的电流与该电阻两端电压成正比。请画出实验电路图，写出实验步骤，画出实验数据记录表格。
参考答案：
1．见解析
【详解】（1）电路图如图所示，R1、R2阻值已知，用电压表测出两端电压，通过开关开闭测量和推导得出通过两电阻的电流，计算出相应的电功率进行比较得出结论。
（2）①按电路图连接实物图；
②断开开关S，读出电压表和电流表的示数U和I，
③闭合开关S，读出电压表和电流表的示数U（因接在同一电源上，电压表的示数不变）和I′；
④换用其它的电阻，多做几次；
⑤分析数据的结论．
（3）要记录选用的电阻和该电阻所加电压、通过的电流以及计算得出的电功率，设计表格如下图所示
探究电阻的功率与电阻的关系实验数据记录表
2． 电压表
见解析
2 V
【详解】（1）[1]研究当滑动变阻器与定值电阻串联两端的总电压恒定时，流过滑动变阻器的电流越大，滑动变阻器两端的电压越小”，要用电流表测变阻器的电流，用电压表测量变阻器的电压，故需要添加的实验器材是电压表；
（2）[2]将电压表并联在变阻器的两端，如下所示：
（3）[3]实验步骤：①按电路图连接电路；
②将变阻器阻值调到最大，闭合S，调节滑片P到适当位置，记下电压表和电流表的示数U、I，并记录在表中；
③改变滑片P的位置，分别记下电压表和电流的示数，并记录在表中；
④仿照步骤③再做一次实验；
（4）[4]记录实验表格：
（5）[5]由图乙知，当电压表示数为U21=1.5V时，电流表示示数为I21=0.1A，当电压表示数为U22=1.0V时，电流表示示数为I22=0.2A，根据欧姆定律和串联电路的规律，因电源电压不变，列方程有
即
解得
U=2V
3．见解析
【详解】在串联电路中，因为电流相等，所以电阻两端的电压与其电阻是成正比的；
但在并联电路中，电压相等，所以明显电压与电阻是不会成正比的，故可以设计并联电路进行验证．
器材准备：合适的电源，开关，两个阻值不同的R1和R2两个电阻，且R2 大于R1，电压表；
实验步骤：
①将R1和R2两个电阻并联，连接好电路；
②电压表与R1并联，闭合开关，读出电压表的示数U1；
③改接电压表与R2并联，闭合开关，读出电压表的示数U2；
结论分析：，得电阻两端的电压U与电阻R不与正比，所以小刚的观点是错误的．
故答案为将两个阻值不相等的定值电阻R1和R2并联接入电路中，阻值关系为R2 大于R1；用电压表分别测量R1和R2两端的电压，分别记录电压表的示数U1和U2；发现U2=U1．这个实验说明U不与R成正比，所以小刚的观点是错误的．
4．见解析
【详解】（1）实验电路图为：电压表与定值电阻并联，其余所有元件串联即可，如图所示
（2）实验步骤：
①按图将已调好的各电路元件连入电路，将滑动变阻器的阻值调到最大；
②闭合开关S，调节滑动变阻器的阻值，读出电压表、电流表的示数分别为U、I，并记录U、I到实验数据表格；
③改变滑动变阻器滑片的位置，读出电压表、电流表的示数分别为U、I，并记录U、I到实验数据表格；
④仿照步骤③重复4次。
（3）记录表格
R/Ω
I/A
U/V
P/W
I/A
U/V
I/A
U/V
U/V
I/A
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