某小组同学利用两个不同的导体甲、乙来探究“导体中电流与电压的关系”.如图(a)所示,甲是镍铬合金材料,乙是锰铜材料.甲、乙两导体粗细均匀,在不同长度处各有“A”、“B”、“C”3个接线柱.该小组同学先将甲的接线柱“A”和“C”接入图(b)所示电路的M、N端,再同样将乙的接线柱“A”和“C”接入电路,进行研究.实验中,他们通过改变电池节数,来改变导体两端的电压,并记录有关数据在表一、表二中.
表一
| 实验 序号 | 电压 (伏) | 电流 (安) |
| 1 | 3.0 | 0.30 |
| 2 | 6.0 | 0.60 |
| 3 | 9.0 | 0.90 |
| 实验 序号 | 电压 (伏) | 电流 (安) |
| 4 | 3.0 | 0.20 |
| 5 | 6.0 | 0.40 |
| 6 | 9.0 | 0.60 |
________.
②分析比较实验序号________的数据及相关条件,可得出的初步结论是:电压一定时,不同导体所通过的电流不同.
③小明、小华进一步综合分析比较表一、表二的数据及相关条件,分别得出初步的结论.
(a)小明同学的结论:同一段导体,该导体两端的电压与通过它电流的比值相同;不同导体,导体两端的电压与通过它电流的比值不同.
(b)小华同学的结论:同一段导体,通过该导体的电流与它两端电压的比值相同;不同导体,通过导体的电流与它两端电压的比值不同.
请判断:小明的结论是________,小华的结论是________.(均选填“合理”或“不合理”)
④为了进一步研究,他们又改变甲、乙连入电路的长度,即分别将接线柱“A”、“B”接入电路的M、N端,再次实验,并记录数据在表三、表四中.
表三:
| 实验 序号 | 电压 (伏) | 电流 (安) |
| 7 | 3.0 | 0.60 |
| 8 | 6.0 | 1.2 |
| 9 | 9.0 | 1.8 |
| 实验 序号 | 电压 (伏) | 电流 (安) |
| 10 | 3.0 | 0.40 |
| 11 | 6.0 | 0.80 |
| 12 | 9.0 | 1.2 |
| 实验 序号 | 电压 (伏) | 电流 (安) |
| 10 | 3.0 | 0.40 |
| 11 | 6.0 | 0.80 |
| 12 | 9.0 | 1.2 |
| 实验 序号 | 电压 (伏) | 电流 (安) |
| 7 | 3.0 | 0.60 |
| 8 | 6.0 | 1.2 |
| 9 | 9.0 | 1.8 |
试题答案
同一导体,通过的电流与它两端的电压成正比 1与4或2与5或3与6 合理 合理 同种材料的导体,粗细均匀,长度短,电压与电流的比值小
试题解析
(1)(2)分析表中数据时,先要明确不变量与变量是哪些,再搞清数据间的变化关系,找出具有普遍意义的规律;
(3)根据控制变量法的要求,在得出结论时要考虑到条件是否相同,是否具有普遍性.
(4)对于研究多个物理量之间关系时,一般采用控制变量法.在得出结论时要考虑到条件是否相同,是否具有普遍性.
解答:(1)分别比较表一、表二中的数据可以看出,它们的导体相同,电流与电压是成正比的关系;
(2)从不同导体的实验数据中,寻找电压相等的量,发现通过的电流不同,因此,符合这一结论的数据为1、4(或 2、5 或 3、6);
(3)因为电阻是物体的一种属性,因此小明的结论是正确的;小华的结论也是正确的;
(4)分析比较表一和表三(或表二和表四)的数据及相关条件,可初步得出:同种材料的导体,粗细均匀,长度短,电压与电流的比值小.
故答案为
①同一导体,通过的电流与它两端的电压成正比.
②1与4或2与5或3与6.
③合理;合理.
④同种材料的导体,粗细均匀,长度短,电压与电流的比值小.
点评:在“探究导体中电流与电压的关系”实验中,首先要根据实验的目的与条件,确定实验的基本步骤,并尽可能地改变实验的条件,得出多组数据进行比较分析,这样最终的结论才更具普遍性.实验过程中与分析数据时,我们应该注意是否是在条件相同下比较变量间的关系,以免得出错误的结论.
