《2025年金版学案同步优学智慧作业九年级物理上册人教版》

2. 探究电压一定时电流与电阻的关系
【设计实验】
要研究电流与电阻的关系,必须改变接入电路的阻值 $ R $,所以要更换不同的电阻 $ R $ 接入电路。实验中要控制电阻两端的电压不变,我们可以在电路中串联一个滑动变阻器,通过调节滑动变阻器使不同的电阻两端电压相等,电路图如图所示。

【实验器材】
电源、不同阻值的定值电阻多个、滑动变阻器、开关、电流表、电压表、导线等。
【进行实验】
(1)按电路图连接电路,将5Ω电阻接入电路中。
(2)闭合开关前,检查电路中各元件的连接是否正确,将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。
(3)确定电路连接无误后,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表示数为3V,读出电流表的示数,记录在下面的表中。
(4)把阻值为5Ω的定值电阻分别更换为10Ω、15Ω、25Ω的定值电阻,调节滑动变阻器,使电压表示数保持3V不变,读出电流表的示数,记录在下面的表格中。

【分析论证】
(1)分析实验数据发现：电流与电阻有关,电流随电阻的增大而减小,且电流与电阻的乘积为一定值,说明电流与电阻成反比。
(2)在坐标系中画出 $ I - R $ 图像(如图)。分析图像可得出：通过导体的电流与导体的电阻成反比。

(3)实验结论：在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【评估与交流】
(1)对 $ I - R $ 图像的改进是作出 $ I - \frac{1}{R} $ 图像,“电压一定时,导体中的电流与导体的电阻成反比”也可以说成“电压一定时,导体中的电流与导体电阻的倒数成正比”。
(2)更换阻值大的定值电阻后,电压表示数不能调节到所需要的值的原因是电源电压过大或滑动变阻器的最大阻值过小；更换阻值较小的定值电阻后,电流变大,若实验无法进行,原因是电流表所选的量程过小。
(3)如果用干电池做实验,可以通过改变串联干电池的节数来改变定值电阻两端的电压(见图甲)。如果用学生电源做实验(见图乙),可以通过转动电源旋钮来改变定值电阻两端的电压；也可通过将滑动变阻器串联在电路中起分压作用,移动滑片P可以改变定值电阻两端的电压。

(4)滑动变阻器的调节：实验中,如果将原来的电阻更换为阻值更大的电阻,应将滑动变阻器的阻值调大,可使新换上的电阻两端电压等于原电阻两端电压；同理,如果更换一个阻值较小的电阻,应将滑动变阻器的阻值调小。

【典例2】明明用如图所示电路“探究电压一定时电流与电阻的关系”,他按正确的操作方法进行了多次实验,记录了多组数据,如果电源电压保持不变,对他的实验数据进行分析,下列物理量中发生改变的是(C)

A. 定值电阻两端的电压
B. 滑动变阻器两端的电压
C. 电压表与电流表示数之比
D. 定值电阻与滑动变阻器两端电压之比

答案： 解析
探究电流与电阻的关系,要控制定值电阻两端的电压不变,A不符合题意；由串联电路电压的规律,定值电阻两端的电压不变,所以滑动变阻器两端的电压也不变,B不符合题意；图中电压表测量定值电阻两端的电压,电流表测量电路中的电流,电压表与电流表的示数之比为定值电阻大小,因实验中要换用不同的定值电阻,所以这个比值将发生变化,C符合题意；因为定值电阻两端的电压和滑动变阻器两端的电压均不变,因此定值电阻与滑动变阻器两端电压之比也不变,D不符合题意。故选C。
答案
C