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探究电流与电压、电阻的关系

探究电流与电压、电阻的关系欧姆定律一章中的重要实验，是得出欧姆定律的必做实验，也是中考电学最常考的电学实验之一。通过实验的探究有助于对欧姆定律的正确理解，为学好欧姆定律这一章打下良好的基础。

一、探究电流与电压、电阻的关系实验过程
1、实验方法：
影响电流大小的因素有电压、电阻，因此实验采用控制变量法。
2、实验器材（七种）及电路图：
电流用电流表测量，电压用电压表测量， 还必须有电源、开关、导线另外还有电阻、滑动变阻器，共七种。电路图如右图：

3、实验设计及记录表格：
（一）探究电流与电压的关系 （二）探究电流与电阻的关系
（1）应保持电阻不变，通过移动滑动变阻
器的滑片改变电阻两端的电压，测量通过
电阻的电流。
（2）实验表格（表一）
实验次数 电阻/R 电压/V 电流/I
1 10 2
2 10 1.5
3 10 1





4、进行实验，将数据入表格中：
（1）连接电路时，开关应断开，滑动变阻器的滑片应处于阻值最大处。
（2）电流表、电压表接线柱接入电路时应为“正入负出”。
（3）电路连接完毕，经检查无误后，闭合开关前应先试触。
（4）读数后，立即断开电路，以免电阻通电时间过长而发热，影响实验。
5、分析论证及数据处理：
通过表一可知：在导体电阻一定时，
导体中的电流与导体两端的电压成正比。
将表一中的数据用图像处理，得到如下图像：

6、得出结论：
导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，这个结论就是欧姆定律。
7、交流讨论：
（1）在“探究电流与电压的关系”的实验中，滑动变阻器的主要作用是：改变导体两端的电压，从而改变电路中的电流；“探究电流与电阻的关系”的实验中，滑动变阻器的主要作用是：控制电阻两端的电压相等。
（2）得出结论时，我们不可以说“电压与电流成正比”，也不可以说“电阻与电流成反比”，因为这里有个因果关系。
（3）在“探究电流与电阻的关系”的实验中，用10Ω的电阻替换5Ω的电阻时，为保持电压表示数不变，应将滑动变阻器阻值调大，即“换大调大”；反之用5Ω的电阻替换10Ω的电阻时，为保持电压表示数不变，应将滑动变阻器阻值调小，即“换小调小”。
（4）实验中的定值电阻不能用小灯泡代替，原因是灯丝电阻随温度的变化而变化，而本实验要求用的是定值电阻。
（5）本实验装置还能完成的实验有：伏安法测电阻、测电功率。
（6）实验中，电流随电压增大而减小的原因的原因：将电压表并联在了滑动变阻器两端。
（7）电压表示数不能降低到某一数值时可以通过减小电源电压、串联一个电阻或换用阻值更大的滑动变阻器。
二、探究过程中难点分析与对策：
在“探究电流与电阻的关系”的实验中，定值电阻两端控制的电压UV、定值电阻的最大值Rmax、滑动变阻器的最大阻值R滑、电源电压U四者相关。由串联电阻分压得：
，已知U、Rmax、R滑、UV其中的三个，可以确定另外一个：
例1、电源电压U=4.5V，定值电阻分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω，控制电阻两端的电压UV=2.5V，滑动变阻器的最大阻值不小于 Ω。
解：由题意可知：Rmax=25Ω，根据 可得： ，所以滑动变阻器的最大阻值不小于20Ω。
例2、电源电压U=6V，定值电阻分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω，滑动变阻器的最大阻值R滑=30Ω，应控制定值电阻两端电压至少为_____V。
解：由题意可知：Rmax=20Ω，根据 可得： ，所以应控制定值电阻两端电压至少为2.4V。
例3、电源电压U=6V、滑动变阻器的最大阻值R滑=20Ω，保持定值电阻两端的电压UV=4V，则下列定值电阻可用来进行实验的有___ __。
A．15Ω B．25Ω C．35Ω D．45Ω
解：由 可得： ，即定值电阻的最大电阻为40Ω，故用来进行实验的电阻有15Ω、25Ω、35Ω，即选A、B、C。

一、中考题型分析
中考中，各省市对“探究电流与电压、电阻的关系”的实验考查很频繁，以实验题的形式出现，主要通过实验考查电路的连接、电流表与电压表的正确连接、读数和量程的选择、电路故障、结合实验数据分析结论等，稍难的题目结合欧姆定律考查滑动变阻器的选择、定值电阻两端电压的控制定值电阻最大值的选择等，所占分值一般在6分—8分左右，所占分值较高。
二、典例精析
★考点一：探究电流与电压的关系
◆典例一：（2019·沈阳）在“探究电流与电压的关系”的实验中，小明设计了如图甲所示的电路图。

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