48小明同学在研究电阻两端的电压跟通过该电阻的电流之.docx
《48小明同学在研究电阻两端的电压跟通过该电阻的电流之.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《48小明同学在研究电阻两端的电压跟通过该电阻的电流之.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
48小明同学在研究电阻两端的电压跟通过该电阻的电流之
48．小明同学在研究电阻两端的电压跟通过该电阻的电流之间的关系时发现：
电阻不变时，电阻两端的电压跟通过该电阻的电流成正比。
小明进一步分析实验数据后又发现了一个新规律，为了检验自己发现的新规律是否正确，他又重新设计了一个实验，得到的实验数据如下表所示，小明分析了表中实验数据认为自己发现的新规律是正确的。
R（Ω）
50
46
42
25
20
10
U（V）
14
12
10
8
6
4
I（A）
0.28
0.26
0.24
0.32
0.3
0.4
U/I（V/A）
50
46.2
41.7
25
20
10
（1）根据表中实验数据可以推断小明发现的新规律为：
；
（2）小明发现的新规律可以应用于电学测量中，请列举一个应用该规律进行测量的例子：
。
探究电阻两端电压与电流的关系
（三）实验的设计与实施
实验前，为了更准确的完成探究实验，我们对研究假设中的变量进行识别，确定了自变量、因变量。
根据变量测量的需要选择了实验仪器、制定了实验步骤，设计了实验记录表，并根据计划实施了探究实验。
1．识别变量，选择控制技术
根据实验假设我们确定本实验的自变量为电路两端的电压；因变量为电路中的电流。
实验过程中，改变电路两端电压，同时观察电流随电压的变化而变化的情况。
实验中需要解决三个问题：
①怎样改变和测量电路两端的电压。
②怎样测量电路中的电流。
③怎样控制其他因素对实验的影响。
我们讨论认为实验的难点就在于如何控制其他因素对实验的影响，为了解决这个问题，我们决定利用“仿真物理实验室”在虚拟的理想环境下完成实验。
2．确定实验器材、设计实验电路和实验步骤
所需要的实验器材如下：
电池组（内阻为0）、定值电阻（10Ω）、数字电流表（内阻为0）、开关、导线。
选用数字电流表是为了使测量结果更准确。
电源、电流表的内阻设定为零，是为了消除对实验结果的影响。
为了检验假设的真伪性，我们设计了如图5-12所示的实验电路，并确定了实验步骤。
步骤中包含了电路连接的步骤；改变自变量、测量因变量的操作步骤；实验过程中的记录步骤；为处理实验数据而进行的图像拟和步骤。
图5-12
实验步骤：
（1）按电路图连接电路。
（2）试触开关，检查电路连接是否正确。
（3）闭合开关，观察电流表的示数。
（4）将电源电压和电流表的示数记录在记录表中。
（5）改变电池节数，重复步骤3、4。
（6）将实验数据用EXCEL做出图像。
（7）整理仪器，完成实验报告。
3．设计实验数据记录表
在设计实验记录表时，我们把自变量的记录放在第一层，因变量的记录放在第二层，如表5-8所示。
这样在一个表格中就体现出自变量、因变量之间的因果关系以及这个关系成立的条件。
表5-8电流与电压的关系记录表（定值电阻10Ω）
电压（V）
电流（A）
4．实验的实施
根据所设计的实验步骤进行实验验证，并做好实验记录，如表5-9所示。
表5-9电流与电压的关系实验数据记录表（定值电阻10Ω）
电压（V）
1.5
3
4.5
6
7.5
9
10.5
12
13.5
15
电流（A）
0.15
0.3
0.45
0.6
0.75
0.9
1.05
1.2
1.35
1.5
（四）分析结论
将实验数据输入EXCEL，绘制图象，如图5-13所示。
图5-13
从图5-13可以看出：
随着电压逐渐增大时，电流也随着增大。
这就证实了我们的假设。
而且电流与电压的关系图象为一条直线，我们可以进一步得出结论：
电流与电压成正比。
认真观察图象，我们发现，电压与电流的比值是常数，而且恰好等于所用定值电阻的阻值，这是一种巧合吗？
我们决定更换不同的定值电阻继续探究。
方法二：
电流为自变量，电压为因变量
表5-9电流与电压的关系记录表（定值电阻10Ω）
电流（A）
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
电压（V）
2
3
4
5
6
7
8
（五）形成新的假设
根据上面的实验，我们提出了新的假设：
电路中电阻的数值等于电路两端的电压与通过电路的电流的比值。
（六）新假设的实验设计、实施及数据的分析
1．实验的控制和变量的确定
假设中涉及到三个物理量，为了降低难度，经讨论我们确定了本实验中的电流和电压为中间变量、自变量为电路中的电阻、因变量为电路两端的电压与通过电路的电流的比值。
2．选取实验器材和设计实验电路、确定实验步骤
所需要的实验器材：
无限电源（内阻为0）、变阻箱（0—999999Ω）、数字电流表（内阻为0）、开关、导线。
采用无限电源和变阻箱的目的是为了方便的改变电路两端电压和电路中的电阻，其他的就不用介绍了。
实验电路，如图5-14所示。
图5-14
实验步骤
（1）按电路图连接电路。
（2）试触开关，检查电路连接是否正确。
（3）闭合开关，观察电流表的示数。
（4）将电源电压和电流表的示数记录在记录表中。
（5）改变电阻箱的电阻，重复步骤（3）、（4）。
（6）改变电压，重复（3）、（4）、（5）。
（7）整理仪器，完成实验报告。
3．设计实验记录表
在设计实验记录表时，自变量的记录放在第一层，我们把中间变量的记录放在表格的第二层和第三层，因变量的记录放在第四层，如表5-10所示。
表5-10
电阻（Ω）
电压（V）
电流（A）
电压/电流
（V/A）
4．实施实验
根据实验步骤进行实验，记录数据如表5-11所示。
表5-11
电阻（Ω）
7.96
14.06
6
25
18
15.04
15.03
25
15.98
18.04
电压（V）
9
9
14
14
18
20
23
27
31
35
电流（A）
1.13
0.64
2.33
0.56
1
1.33
1.53
1.08
1.94
1.94
电压/电流
（V/A）
8
14
6
25
18
15
15
25
16
18
5．分析结论
将表5-11中的自变量和因变量数据输入EXCEL，并绘制图象如图5-15所示。
图5-15
由图5-15，我们可以看出：
电路中电阻的数值等于电路两端的电压与通过电路的电流的比值，用公式来表示这一关系为：
R=
评析：
这个探究案例主要有以下几个方面值得借鉴：
1．从探究思路看，采取了从简单问题入手，在探究中发现，在发现的基础上继续探究的递进式流程，这样更符合事物的发展规律，也更符合学生的认知规律。
2．从变量的选择看，在第二项探究中，将电压和电流设置为中间变量，只考察自变量和因变量的关系，大大降低了探究难度，更容易发现规律。
升级会员 