Question

探究名称 探究电阻上的电流跟两端电压的关系

提出问题 老师上课时在如图19所示的电路中接入了一个“神秘盒”后，小灯泡变亮了，接着老师对盒内的某个元件进行操作后灯却变暗了。针对此现象小明想小灯泡先变亮是因为老师在“神秘盒”内放有___________，小灯泡后来变暗则是老师对盒内的______________进行了操作，才使得小灯泡中的电流发生了变化。于是他想：电路中的电流受电压和电阻的影响，那么电流与电压、电阻究竟有什么样的关系呢？

进行猜想 在老师的启发和引导下，同学们作出了如下两个猜想：

猜想一：导体中的电流可能与导体两端的电压成正比。

猜想二：导体中的电流可能与导体的电阻成反比。

设计并进行实验

为了探究导体中的电流与导体两端电压的关系，应控制_______不变。小宇利用如图20所示的电路，通过改变干电池节数的办法获得多组数据，而小杰利用图21所示的电路通过调节滑动变阻器的滑片也获得了多组数据如下表。

R1=5Ω	R2=10Ω	R3=20Ω
实验次数	电压U/V	电流I/A	实验次数	电压U/V	电流I/A	实验次数	电压U/V	电流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	3	0.30	9	3	0.15

分析与论证 略

评估

（1）小宇与小杰的方案相比，_______方案好些，原因是_________________。（写出一点即可）

（2）小杰利用三个电阻分别进行三次实验的目的是：                            

（3）图甲是利用电阻_______（选填R₁、R₂或R₃）实验得到的图象；乙是利用实验次数________得到的图象。

Answer

滑动变阻器，滑动变阻器的滑片，电阻 ，（1）小杰，操作简单；（2）寻找规律 ，（3）R2 ，2、5、8．

【解析】根据滑动变阻器可以改变电路中电流的大小，同时可以改变灯泡的明暗程度；

当探究导体中的电流与导体两端电压的关系时，需控制导体的电阻不变；

（1）在选择方案时，注意多次测量，可以准确找出规律，一次测量的实验具有偶然性，同时还要考虑操作是否简单；

（2）多次测量的作用有两种，一是减小误差，二是寻找规律，根据题意选出符合题意的目的；

（3）从图中读出一组电压和电流值，根据R=UI

求出其阻值，然后即可得出结果；从图乙中可以看出该图象时电流与电阻的关系图象，则电压一定为电阻，从图中读出一组电流和电阻值，根据U=IR即可求出电阻两端电压值，然后根据表中电压值即可得出正确结果．

解答：【解析】
老师上课时在如图1所示的电路中接入了一个“神秘盒”后，小灯泡变亮了，接着老师对盒内的某个元件进行操作后灯却变暗了，而滑动变阻器可以改变电路中电流的大小，因此“神秘盒”内放有滑动变阻器，灯泡变暗，是因为将改变了滑动变阻器滑片的位置，使滑动变阻器接入电路中的电阻变大；

根据控制变量法可知，当探究导体中的电流与导体两端电压的关系时，需控制电阻不变；

（1）从图2和图3中可以看出，图3中串联了一个滑动变阻器，图3可以方便的利用改变滑动变阻器接入电路的阻值进行多次测量，而图2需要一直更换电源才能做到多次测量，因此小杰的方案好些，注意是因为操作简单；

（2）小宇利用三个电阻分别进行三次实验的目的是为了寻找规律；

（3）从图甲中可以看出，当电阻两端电压为3V时，通过的电流为0.3A，因此电阻的阻值为R=U/I =3V /0.3A =10Ω；

从图乙中可以看出，当导体的电阻为5Ω时，通过的电流为0.4A，则电阻两端的电压为U=IR=0.4A×5Ω=2V，因此所选的实验次数为2、5、8．