电流与电压、电阻的关系
第3章 电路探秘 · 第4节 欧姆定律及其应用
「探究电流与电压的关系」是浙教版八年级上册《科学》第3章的核心实验。它是欧姆定律建立的基石，控制变量法是电学思维主线。学生最易失守：忘了保持电阻不变，滑动变阻器又不知该往哪调。优创优星科学馆（义乌1+1教育旗下）拆解标准步骤与避坑解析，帮孩子守住电阻不变、把电流随电压成正比的结论做扎实。
实验情境
我们把一只小灯泡接到由两节干电池串联而成的电池组两端时，它的亮度比接到一节干电池两端时要亮得多，这说明加在小灯泡两端的电压越大，通过小灯泡的电流也越大；如果我们把不同型号的小灯泡接到由两节干电池串联而成的电池组两端，会发现它们的亮度不同，这说明在相同的电压下，小灯泡的电阻不同，通过小灯泡的电流也不同。那么，通过小灯泡的电流跟小灯泡两端所加的电压和小灯泡的电阻有怎样的定量关系？
实验目标
- 探究同一导体中的电流与它两端电压的关系。
- 探究在相同电压的条件下，导体中的电流跟导体电阻的关系。
- 体验控制实验变量的方法和途径。
- 尝试根据变量控制的情况，对实验数据进行分析和归纳。
实验器材与材料
| 器材 | 用途 |
|---|---|
| 定值电阻3个（5Ω/10Ω/15Ω） | 研究对象，保持电阻不变，单独探究电流与电压关系 |
| 电流表 | 串联在电路中，测量通过定值电阻的电流 |
| 电压表 | 并联在定值电阻两端，测量其两端电压 |
| 滑动变阻器 | 改变定值电阻两端电压，并保护电路 |
| 学生电源（或干电池3节） | 为电路提供电压 |
| 开关、导线若干 | 控制电路通断并连接电路 |
实验原理
当电阻大小不变的时候，加在电阻两端的电压越大，通过这个电阻的电流就越大，而且电流和电压是成正比的
研究多个变量之间的关系时，先固定其他变量不变，只改变其中一个变量，来观察另一个变量的变化规律
电流表有示数说明电路是通路，电压表没示数大概率是和它并联的那部分元件短路了，相当于电压表接在了导线两端
实验步骤与现象
1实验过程
- 1中，注意不能超过电压表和电流表的量程。
- 2完成实验数据记录表4-12。 表4-12 记录表 [表格] 实验序号 | 电阻R（欧） | 电压U（伏） | 电流I（安） | 电压／电流 / 1 | | | | / 2 | | | | / 3 | | | | / 4 | | | |
- 3换接另一个电阻，再次记录几组电压和电流的值。 表4-13 记录表 [表格] 实验序号 | 电阻R（欧） | 电压U（伏） | 电流I（安） | 电压／电流 / 1 | | | | / 2 | | | | / 3 | | | | / 4 | | | |
- 4计算电压与电流的比值，并比较其结果可以发现： 。
| 实验序号 | 电阻R（欧） | 电压U（伏） | 电流I（安） | 电压／电流 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | — | — | — | — |
| 2 | — | — | — | — |
| 3 | — | — | — | — |
| 4 | — | — | — | — |
| 实验序号 | 电阻R（欧） | 电压U（伏） | 电流I（安） | 电压／电流 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | — | — | — | — |
| 2 | — | — | — | — |
| 3 | — | — | — | — |
| 4 | — | — | — | — |
2探究电流与电阻的关系
- 1提出问题。 通过导体的电流与导体的电阻之间有什么定量关系呢？
- 2提出猜想或假设。 3．进行实验。 （1）上面我们是在保持电阻两端电压不变的条件下来研究电流与电阻之间的关系的。现在我们仍可以采用上面的电路进行研究。调节变阻器R＇滑片的位置，使电阻R（5欧）两端的电压为某一预定值（如2伏），记下这个电压和对应的电流。 （2）依次将电阻R（5欧）更换成10欧、15欧的定值电阻。每次更换不 同的电阻时，先断开开关，接上电阻后再闭合开关，适当调节滑动变阻器R＇滑片的位置，使电阻R两端的电压保持在预定值，观察电流表的示数，记录每次的电阻值与电流值。
- 3完成实验数据记录表4-14。 表4-14 记录表 [表格] 实验序号 | 电压U（伏） | 电阻R（欧） | 电流I（安） | 电流x电阻 / 1 | 2 | 5 | | / 2 | 2 | 10 | | / 3 | 2 | 15 | |
- 4改变电阻R（5欧）两端的电压为另一预定值，再次记录每次的电阻值与电流值。 表4-15 记录表 [表格] 实验序号 | 电压U（伏） | 电阻R（欧） | 电流／（安） | 电流x电阻 / 1 | | 5 | | / 2 | | 10 | | / 3 | | 15 | |
- 5计算电流与电阻的乘积，并比较其结果可以发现： 。
| 实验序号 | 电压U（伏） | 电阻R（欧） | 电流I（安） | 电流x电阻 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 5 | — | — |
| 2 | 2 | 10 | — | — |
| 3 | 2 | 15 | — | — |
| 实验序号 | 电压U（伏） | 电阻R（欧） | 电流／（安） | 电流x电阻 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | — | 5 | — | — |
| 2 | — | 10 | — | — |
| 3 | — | 15 | — | — |
高频翻车现场
【1+1教育避坑提醒】实验操作中最容易做废、最容易被扣分的关键点：
闭合开关前滑动变阻器滑片未调到最大阻值处
后果：电路电流过大，可能烧坏电流表或定值电阻
正确做法：闭合开关前把滑动变阻器滑片移到阻值最大端
接表电压表串联、电流表并联接反
后果：电压表串联使电路近似断路，电流表并联造成短路
正确做法：电流表串联、电压表并联，且正负接线柱不接反
换电阻换接不同电阻后未保持电压相同
后果：实验不满足控制变量条件，结论错误
正确做法：每次换电阻后调节滑片，使电压表示数恢复到原值再读数
实验结论
电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比；电压一定时，电流与电阻成反比，这就是欧姆定律。
实验考点小结与出题概率
| 核心考点 | 对应教材位置 | 出题概率 | 常见考法·避坑提醒 |
|---|---|---|---|
| 欧姆定律 I=U/R 及应用 | 八上第3章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 电阻一定时电流与电压成正比；三个量知二求一，代入前统一单位 |
| 控制变量法 | 八上第3章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 多变量实验中，保持电阻不变只研究电流与电压关系，是本题方法要点 |
| 电流表、电压表的使用 | 八上第3章 | ⭐⭐⭐⭐⭐ | 电流表串联、电压表并联，都要正进负出、正确选择量程 |
| 滑动变阻器的作用 | 八上第3章 | ⭐⭐⭐⭐ | 两大作用：改变电压、保护电路；闭合开关前滑片要移到最大阻值处 |
| I-U 图像分析 | 八上第3章 | ⭐⭐⭐⭐ | 电阻不变时 I-U 图是过原点的直线，斜率表示 1/R，越陡电阻越小 |
| 换电阻后的操作 | 八上第3章 | ⭐⭐⭐⭐ | 换不同电阻后要调节滑动变阻器，使电压表示数相同，才能比较电流 |
注：以上数据基于浙江省名校初中月考、期中、期末以及浙江省中考真题统计分析。
中考真题示例
14. 小科想购买一个电热水壶，已知他家中电路电压是 220V、室内插座额定电流是 5A，则下列规格的电热水壶适合他家的是（ ） 选项 | 额定电压/V | 额定功率/W A | 220 | 1500 B | 220 | 800 C | 120 | 1500 D | 120 | 800 A. A B. B C. C D. D
查看解析
该插座允许接入的用电器最大功率为 所以不能选购额定功率为1500W的电热水壶；B的额定电压为220V，符合我国家庭电路的电压，D的额定电压为120V，不能直接接入家庭电路，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。
某校科学兴趣小组想要设计实验探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系，所用实验器材有：学生电源、开关、电流表、规格不同的小灯泡若干、导线若干。根据要求，回答下列问题。 （1）在连接实物电路的过程中，开关必须处于 断开 状态。 （2）实物电路连接完毕后闭合开关，科学兴趣小组的同学发现电流表指针反向偏转，产生该故障的原因是 电流表正负接线柱接反 。 （3）实验中通过更换不同规格的小灯泡进行多次测量，目的是 寻找普遍规律，避免实验的偶然性 。由此，可得出并联电路的电流规律： 干路中的电流等于各支路中的电流之和 。 （4）已知小灯泡的灯丝电阻随温度升高而…
查看解析
（1）为保护电路，开关必须处于断开状态； （2）从电流表的正确使用方法进行分析，电流从电流表的正极流入，负极流出； （3）用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件：一是样本要有代表性，二是样本数量足够多；并联电路的电流规律是干路中的电流等于各支路中的电流之和； （4）探究电流和电压的关系、电流和电阻的关系时，都应使用定值电阻。 解：（1）为保护电路，在连接电路的过程中，开关必须处于断开状态； （2）实物电路连接完毕后闭合开关，电流表指针反向偏转，是由于电流表的正负接线柱接反了； （3）根据归纳法的要求，他多次测量的目的：寻找普遍规律，避免实验的偶然性； 并联电路的电流规律是干路中的电流等于各支路中的电流之和； （4）探究电流和电压的关系、电流和电阻的关系时，都应使用定值电阻，所以实验①和②都无法利用小灯泡完成的定量探究，故选C。 故答案为：（1）断开；（2）电流表正负接线柱接反；（3）寻找普…
34. 我省实施“清凉工程”，为每个教室安装了空调。 （1）安装一台额定电压为220伏，最大功率为5500瓦的空调，需要给教室单独铺设输电线。通过计算说明，应选择允许通过最大电流至少为多少的导线？ （2）某台空调制冷时消耗的功率为2340瓦，若连续制冷0.5小时，消耗多少电能？ （3）为落实节能降耗，某同学设计并安装了如图甲的自动控制模拟电路，实现当气温升至时，衔铁才能被电磁铁吸下，接通空调线路。热敏电阻的阻值随温度变化情况如图乙。实际使用中发现：当气温在上下波动时，空调线路会频繁接通和断开，影响空调的正常使用。因此该同学在图甲的基础上增加了一个定值电阻…
查看解析
解：（1）由题意可知 （2）根据功的公式可知 （3）根据图乙可知，当温度为时 根据图甲可知衔铁刚被吸下时线圈的电流 当温度降为时 此时流过的电流 工作原理：气温升至时，衔铁被吸下，和并联工作。气温从下降到，由于的作用，线圈的电流一直大于等于0.15A，衔铁一直被吸引，空调线路不断开。 答：（1）应选择允许通过最大电流至少为25A的导线； （2）消耗电能1.17千瓦时； （3）详见解析。
常见问题
这个实验为什么要用控制变量法？
电流同时受电阻和电压影响，要研究电流与电压的关系，必须先保持电阻不变，只改变电压，才能得出「电流与电压成正比」的结论。
滑动变阻器在本实验中有哪两个作用？
一是改变定值电阻两端电压，获得多组数据；二是保护电路，闭合开关前把滑片移到最大阻值处限制电流。
闭合开关前为什么滑片要移到最大阻值处？
此时接入电路的电阻最大、电流最小，能保护电流表和电源，防止闭合瞬间电流过大。
I-U 图像是一条过原点的直线说明什么？
说明电阻一定时，电流与电压成正比；直线的斜率等于 1/R，电阻越大直线越平缓。
换用不同电阻后要做什么操作？
调节滑动变阻器，使电压表示数恢复到原来的值，这样才是在「电压相同」的条件下比较电流，符合控制变量法。
义乌1+1教育 · 优创优星科学馆
本实验是浙教版初中科学教材的重要探究活动，也是中考科学探究题的高频考点。优创优星科学馆 · 义乌1+1教育旗下科学实验中心，坚持“教方法、抓过程”，让孩子亲手做一遍、当场学会规范表达，把实验真正转化为得分能力。想预约科学馆实操体验或获取完整实验方案，请点击页尾报名入口。
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