Question

探究名稱 探究電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系

提出問題 老師上課時在如圖19所示的電路中接入了一個“神秘盒”后，小燈泡變亮了，接著老師對盒內(nèi)的某個元件進(jìn)行操作后燈卻變暗了。針對此現(xiàn)象小明想小燈泡先變亮是因?yàn)槔蠋熢凇吧衩睾小眱?nèi)放有___________，小燈泡后來變暗則是老師對盒內(nèi)的______________進(jìn)行了操作，才使得小燈泡中的電流發(fā)生了變化。于是他想：電路中的電流受電壓和電阻的影響，那么電流與電壓、電阻究竟有什么樣的關(guān)系呢？

進(jìn)行猜想 在老師的啟發(fā)和引導(dǎo)下，同學(xué)們作出了如下兩個猜想：

猜想一：導(dǎo)體中的電流可能與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。

猜想二：導(dǎo)體中的電流可能與導(dǎo)體的電阻成反比。

設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

為了探究導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系，應(yīng)控制_______不變。小宇利用如圖20所示的電路，通過改變干電池節(jié)數(shù)的辦法獲得多組數(shù)據(jù)，而小杰利用圖21所示的電路通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片也獲得了多組數(shù)據(jù)如下表。

R1=5Ω	R2=10Ω	R3=20Ω
實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓U/V	電流I/A	實(shí)驗(yàn)次數(shù)	電壓U/V	電流I/A
1	1	0.20	4	1	0.10	7	1	0.05
2	2	0.40	5	2	0.20	8	2	0.10
3	3	0.60	6[來源:學(xué)_科_網(wǎng)]	3	0.30	9	3	0.15

 

分析與論證 略

評估

（1）小宇與小杰的方案相比，_______方案好些，原因是_________________。（寫出一點(diǎn)即可）

（2）小杰利用三個電阻分別進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)的目的是：                            

（3）圖甲是利用電阻_______（選填R₁、R₂或R₃）實(shí)驗(yàn)得到的圖象；乙是利用實(shí)驗(yàn)次數(shù)________得到的圖象。

 

Answer 1

【答案】

滑動變阻器，滑動變阻器的滑片，電阻 ，（1）小杰，操作簡單；（2）尋找規(guī)律 ，（3）R₂ ，2、5、8．

【解析】根據(jù)滑動變阻器可以改變電路中電流的大小，同時可以改變燈泡的明暗程度；

當(dāng)探究導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系時，需控制導(dǎo)體的電阻不變；

（1）在選擇方案時，注意多次測量，可以準(zhǔn)確找出規(guī)律，一次測量的實(shí)驗(yàn)具有偶然性，同時還要考慮操作是否簡單；

（2）多次測量的作用有兩種，一是減小誤差，二是尋找規(guī)律，根據(jù)題意選出符合題意的目的；

（3）從圖中讀出一組電壓和電流值，根據(jù)R=UI

求出其阻值，然后即可得出結(jié)果；從圖乙中可以看出該圖象時電流與電阻的關(guān)系圖象，則電壓一定為電阻，從圖中讀出一組電流和電阻值，根據(jù)U=IR即可求出電阻兩端電壓值，然后根據(jù)表中電壓值即可得出正確結(jié)果．

解答：解：老師上課時在如圖1所示的電路中接入了一個“神秘盒”后，小燈泡變亮了，接著老師對盒內(nèi)的某個元件進(jìn)行操作后燈卻變暗了，而滑動變阻器可以改變電路中電流的大小，因此“神秘盒”內(nèi)放有滑動變阻器，燈泡變暗，是因?yàn)閷⒏淖兞嘶瑒幼冏杵骰�片的位置，使滑動變阻器接入電路中的電阻變大�?/p>

根據(jù)控制變量法可知，當(dāng)探究導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系時，需控制電阻不變；

（1）從圖2和圖3中可以看出，圖3中串聯(lián)了一個滑動變阻器，圖3可以方便的利用改變滑動變阻器接入電路的阻值進(jìn)行多次測量，而圖2需要一直更換電源才能做到多次測量，因此小杰的方案好些，注意是因?yàn)椴僮骱唵危?/p>

（2）小宇利用三個電阻分別進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)的目的是為了尋找規(guī)律；

（3）從圖甲中可以看出，當(dāng)電阻兩端電壓為3V時，通過的電流為0.3A，因此電阻的阻值為R=U/I =3V /0.3A =10Ω；

從圖乙中可以看出，當(dāng)導(dǎo)體的電阻為5Ω時，通過的電流為0.4A，則電阻兩端的電壓為U=IR=0.4A×5Ω=2V，因此所選的實(shí)驗(yàn)次數(shù)為2、5、8．