九年級(jí)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)案(編輯修改稿)
2025-05-13 12:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 如果知道一個(gè)導(dǎo)體的電阻值，還知道加在它兩端的電壓，能否計(jì)算出通過(guò)它的電流？電流與電壓、電阻會(huì)不會(huì)有定量關(guān)系呢？【猜想或假設(shè)】通過(guò)前面的學(xué)習(xí)知道： 電阻不變，電壓越大，電流越大； 電壓不變，電阻越大，電流越??； 如果電阻用R表示，電流用I表示，電壓用U表示，則三者之間可能會(huì)存在的關(guān)系為： ?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：要研究電流、電壓、電阻的關(guān)系，可利用“控制變量法”，固定電阻不變，來(lái)排除電阻變化帶來(lái)的影響，探究同一電阻上的電流跟電壓的關(guān)系，通過(guò)改變定值電阻兩端的電壓，觀察并記錄通過(guò)定值電阻的電流。這樣就可以把研究三個(gè)變量之間的關(guān)系問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)楣潭ㄆ湟?，研究另外兩者關(guān)系的問(wèn)題。同時(shí)為了使研究活動(dòng)更具客觀性、普遍性和科學(xué)性，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，要采用更換定值電阻進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)的方法，換用不同阻值的電阻，各進(jìn)行幾次測(cè)量，從而得出這三個(gè)物理量之間的關(guān)系，使實(shí)驗(yàn)探究得出的規(guī)律更具有普遍性。改變定值電阻兩端電壓的方法：可通過(guò)增減串聯(lián)電池組中電池的個(gè)數(shù)，從而改變定值電阻兩端的電壓；如果實(shí)驗(yàn)用的是學(xué)生電源，也可以較為方便地改變電源的輸出電壓；一般是采用滑動(dòng)變阻器進(jìn)行分壓，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，使定值電阻兩端的電壓發(fā)生改變。實(shí)驗(yàn)電路如圖121：圖121所需器材：學(xué)生電源（或電池若干）、定值電阻（兩個(gè)阻值不同）、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、電流表、電壓表【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】按圖121連接好電路，檢查無(wú)誤后，閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片。使R兩端的電壓成整數(shù)倍地變化，如2V、4V、6V等，根據(jù)電壓表和電流表的示數(shù)，讀出每次加在R上的電壓值和通過(guò)R的電流值，并記錄下來(lái)。再換另一個(gè)定值電阻，再次實(shí)驗(yàn)，測(cè)量并記下幾組電壓和電流的值?！痉治龊驼撟C】R1= 歐電壓U/V電流I/AR2= 歐電壓U/V電流I/A在圖122中畫出每個(gè)電阻的UI關(guān)系圖像，從圖像上看，電流I、電壓U的關(guān)系可以表示為 。UIO圖122利用實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)和UI圖像進(jìn)行比較、討論，嘗試對(duì)幾次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行運(yùn)算，找出它們之間的關(guān)系。結(jié)論：通過(guò)導(dǎo)體的電流與加在導(dǎo)體兩端的電壓成正比。電流I、電壓U、電阻R的關(guān)系可以用公式表示為：I=U/R【評(píng)估與交流】對(duì)自己的探究活動(dòng)進(jìn)行回顧、分析，及時(shí)總結(jié)調(diào)整，然后把探究過(guò)程、記錄及總結(jié)與同學(xué)和老師交流，改正錯(cuò)誤，彌補(bǔ)不足。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)： 電壓表與電流表的連接、使用與讀數(shù)，要按照要求進(jìn)行操作。 在測(cè)量過(guò)程中，電路閉合時(shí)間不能太長(zhǎng)，讀取數(shù)據(jù)后要斷開電路，以防通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，電阻發(fā)熱給測(cè)量帶來(lái)誤差。 每次測(cè)量至少要得出三組數(shù)據(jù)，使實(shí)驗(yàn)更具普遍性。 若使用學(xué)生電源并通過(guò)滑動(dòng)變阻器來(lái)分壓的情況下，要注意調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，盡量使定值電阻兩端的電壓成整數(shù)倍地變化。探究電阻的串聯(lián)與并聯(lián)【提出問(wèn)題】前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了串聯(lián)電路和并聯(lián)電路電壓、電流的規(guī)律。那么，電阻串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，總電阻是比原來(lái)大了還是小了？【猜想或假設(shè)】電阻串聯(lián)時(shí)總電阻比原來(lái)大了。電阻并聯(lián)時(shí)總電阻比原來(lái)小了?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】 將一個(gè)定值電阻R接在圖131所示的電路中，閉合開關(guān)，在電壓相同的情況下，觀察電流表的示數(shù)和燈泡的亮度。 將兩個(gè)同樣阻值的電阻R串聯(lián)起來(lái)，接在電路中，重復(fù)前面的實(shí)驗(yàn)。 將三個(gè)同樣阻值的電阻R串聯(lián)起來(lái)，接在電路中，重復(fù)前面的實(shí)驗(yàn)。對(duì)比電流表的示數(shù)大小和燈泡的亮度。 再將兩個(gè)同樣阻值的電阻R并聯(lián)起來(lái)，接在電路中，重復(fù)實(shí)驗(yàn)1，對(duì)比電流表的示數(shù)大小和燈泡的亮度。 最后將三個(gè)同樣阻值的電阻R并聯(lián)起來(lái)，接在電路中，重復(fù)實(shí)驗(yàn)1，對(duì)比電流表的示數(shù)大小和燈泡的亮度。 把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄在下表中。電阻連接情況電阻個(gè)數(shù)及連接情況電路中電流表示數(shù)變化燈泡亮度的變化串聯(lián)兩個(gè)電阻串聯(lián)三個(gè)電阻串聯(lián)并聯(lián)兩個(gè)電阻并聯(lián)三個(gè)電阻并聯(lián)所需器材：學(xué)生電源（或電池若干）、定值電阻（兩個(gè)阻值不同）、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線若干、電流表、電壓表【分析和論證】實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：在相同電壓情況下 接入一個(gè)定值電阻時(shí)，電流大些，燈泡亮些； 接入串聯(lián)的兩個(gè)定值電阻時(shí)，電流較小，燈泡比較暗； 接入串聯(lián)的三個(gè)定值電阻時(shí)，電流最小，燈泡最暗。從而得出結(jié)論：串聯(lián)電阻的總電阻的阻值比任何一個(gè)分電阻的阻值都大。 接入并聯(lián)的兩個(gè)定值電阻時(shí)，電流較接入一個(gè)定值電阻時(shí)的電流大些，燈泡也更亮些； 接入并聯(lián)的三個(gè)定值電阻時(shí)，電流較接入并聯(lián)的兩個(gè)定值電阻時(shí)的電流大些，燈泡也更亮些；從而得出結(jié)論：并聯(lián)電阻的總電阻的阻值比任何一個(gè)分電阻的阻值都小?！驹u(píng)估與交流】對(duì)自己的探究活動(dòng)進(jìn)行回顧、分析，及時(shí)總結(jié)調(diào)整，然后把探究過(guò)程、記錄及總結(jié)與同學(xué)和老師交流。電阻的大小與哪些因素有關(guān)【提出問(wèn)題】不同的導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用不同，那么，導(dǎo)體電阻的大小與哪些因素有關(guān)呢？【猜想或假設(shè)】 電阻可能與導(dǎo)體的材料有關(guān)。 電阻可能與導(dǎo)線的粗細(xì)、長(zhǎng)短有關(guān)。 電阻還可能與溫度有關(guān)?！驹O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】這是一個(gè)多因素問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)使用變量控制法研究每一個(gè)因素對(duì)電阻大小的影響。為此，在一定溫度（室溫）下用圖141所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。a、b、c是三根用同一種材料制成的導(dǎo)線，它們的長(zhǎng)短、粗細(xì)如圖所示：a長(zhǎng)，c短，但其橫截面積相同；b的橫截面積比a、c大，長(zhǎng)短和a相等；d與c長(zhǎng)短、粗細(xì)都相同，但與c的材料不同。采用控制變量法研究每一個(gè)因素對(duì)電阻大小的影響。用a、b導(dǎo)線分別連入電路，可以探究橫截面積對(duì)電阻的影響；用a、c導(dǎo)線分別連入電路，可以探究導(dǎo)線長(zhǎng)度對(duì)電阻的影響；把c、d導(dǎo)線分別連入電路，可以探究材料對(duì)電阻的影響；把日光燈的燈絲（或細(xì)鐵絲繞成的線圈）按圖142所示連入電路，緩慢地給燈絲加熱，可以探究溫度對(duì)電阻的影響。所需器材：電源、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、電流表、導(dǎo)線a、b、c、d（符合實(shí)驗(yàn)方案要求的）、夾子、日光燈的燈絲（或細(xì)鐵絲繞成的線圈）、小燈泡、
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