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5.1 电流与电压、电阻的关系(L2)

电压 电阻 欧姆定律 · 初三
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 电流与电压成正比,与电阻成反比,即 $I = \frac{U}{R}$,描述了电路中三个核心物理量的定量关系。

从哪来 基于4.1 电流的定义与单位理解电流强弱,利用4.2 电流的测量获取数据,结合3.1 串联电路和3.2 并联电路中电压、电流的分布规律,在1.1 电路的定义与组成基础上,通过控制变量法探究得出。

为什么 电压是形成电流的原因,相当于水压推动水流;电阻是导体对电流的阻碍作用,相当于水管的粗细或粗糙程度。 1. 电压的作用:电源提供电压,在导体两端建立电场,驱动自由电荷定向移动形成电流。电压越大,电场力越强,电荷定向移动越快,电流越大。 2. 电阻的作用:电阻反映了导体内部自由电荷运动受到的阻碍。电阻越大,电荷定向移动越困难,电流越小。 3. 定量关系:实验表明,当电阻一定时,电流随电压增大而线性增大;当电压一定时,电流随电阻增大而减小。这种线性与反比关系是导体本身的属性与外部驱动共同作用的结果。

讲法
类比法:水管模型 适合形象思维强、抽象概念理解困难的学生。 将电路比作水管系统:电压是水泵提供的压力(水压),电流是水流的大小,电阻是水管的粗细或长度。 - 水压(电压)越大,水流(电流)越大。 - 水管越细(电阻越大),水流(电流)越小。 - 强调:水压是原因,水流是结果;水管粗细是导体属性,不随水压改变。
实验探究法:控制变量** 适合**逻辑推理能力强、喜欢动手操作**的学生。 1. **探究电流与电压关系
保持电阻 $R$ 不变(如 $5\Omega$),调节滑动变阻器改变定值电阻两端电压 $U$,记录电流 $I$。发现 $U$ 加倍,$I$ 也加倍,得出 $I \propto U$。 2. 探究电流与电阻关系:保持电压 $U$ 不变(如 $2V$),更换不同阻值的定值电阻($5\Omega, 10\Omega, 20\Omega$),调节滑动变阻器使电压表读数始终为 $2V$,记录电流 $I$。发现 $R$ 加倍,$I$ 减半,得出 $I \propto \frac{1}{R}$。 3. 综合结论:$I = \frac{U}{R}$。重点强调滑动变阻器在两个实验中的不同作用(改变电压 vs 控制电压不变)。
讲法
数学函数法:图像分析 适合数学基础好、擅长数据分析的学生。 1. 绘制 $I-U$ 图像(横轴 $U$,纵轴 $I$):是一条过原点的直线,斜率 $k = \frac{1}{R}$。斜率越大,电阻越小。 2. 绘制 $I-R$ 图像(横轴 $R$,纵轴 $I$):是一条双曲线的一支,说明 $I$ 与 $R$ 成反比。 3. 通过图像直观展示线性关系和非线性关系,强化“正比”与“反比”的数学含义。
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练一道
基础题
一个定值电阻两端电压为 $6V$ 时,通过它的电流为 $0.2A$。 (1) 求该电阻的阻值; (2) 当电压变为 $3V$ 时,通过它的电流是多少?
变式
在探究电流与电阻关系的实验中,电源电压恒为 $6V$。 (1) 当接入 $10\Omega$ 电阻时,调节滑动变阻器使电压表示数为 $2V$,此时电流为多少? (2) 若将电阻换成 $20\Omega$,为了保持电压表示数仍为 $2V$,滑动变阻器的滑片应向哪端移动(假设滑片向右移动电阻变大)?此时电路中的电流是多少?
试试手自己判
检测题
某导体两端的电压为 $4V$ 时,通过导体的电流为 $0.4A$。 (1) 该导体的电阻是多少? (2) 若将该导体两端电压降为 $0V$,此时导体的电阻是多少?通过导体的电流是多少?
看答案和判分标准
答案:(1) $10\Omega$ (2) $10\Omega$;$0A$
判对标准:
- 第(1)问:正确应用 $R = \frac{U}{I}$ 计算出 $10\Omega$,得 1 分。
- 第(2)问:
- 电阻回答 $10\Omega$,得 1 分(若回答 $0\Omega$ 或“无法确定”则不得分,体现对电阻属性的理解)。
- 电流回答 $0A$,得 1 分(体现电压是形成电流的原因)。
- 总分 3 分,全对才算真掌握。
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