师:同学们,今天我们一起学习同一导体中的电流与导体两端电压的关系。之前我们了解到,金属导体中有大量可自由移动的电子,平常它们运动杂乱无章,但导体两端有电压时,自由电子受推动力,会定向移动形成电流。电压是促使自由电子定向移动的原因,由此可推断,导体两端电压越大,对自由电子推动力越强,通过导体的电流也就越大。那么,流过一段导体的电流与这段导体两端的电压是否存在定量关系呢?接下来我们一起设计实验研究。要研究这个定量关系,就得知道导体两端电压和通过导体的电流,我们可以用仪器测量。请画出测量导体两端电压和通过导体电流的实验电路图,导体用这个符号表示。

  生:(小明同学设计电路图,电流表与导体串联,电压表与导体并联)

  师:小明同学画得非常好。要研究定量关系,还需要得到导体两端不同大小的电压,如何改变导体两端的电压呢?

  生:可以逐渐增加连入电路的电池节数。

  师:回答得很好。一节干电池假设为导体两端提供1.5伏电压,两节干电池串联假设提供3伏电压,电池组能为导体两端提供如1.5伏、3伏等不同电压值。不过为使导体两端电压更具任意性,有没有办法在这些电压值之间也提供电压呢?

  生:直流电源可以根据电压大小的需要直接调节输出电压。

  师:所以,为更方便得到导体两端不同大小的电压,我准备了输出电压可调的直流电源。为方便大家读取电流和电压大小,还准备了数显电流表和电压表。研究的导体是一段铁铬丝绕成的线圈。实验器材准备好后,实验前还得准备记录实验数据的表格,请同学们完成表格设计。我们来看某同学设计的表格,这里测了3组数据。但为使实验数据更具说服力,尽量多测几组数据,可以测5 - 8组。接下来请同学们观看演示实验,把实验数据记录在表格中。按照电路图从电源正极出发,依次接入电流表、铁铬丝导体,然后将电压表并入导体两端。检查电路无误后准备测量,为方便读数,切换一下镜头角度。接通电源,待电压表和电流表示数稳定后记录实验数据。接着调节直流电源的输出电压,再次记录实验数据。重复前面的测量步骤,测量8组数据,测量完毕关闭电源。请同学们观察表格中的数据,能否直接看出这段导体的电流与导体两端电压的定量关系?

  生:感觉不是很容易看出定量关系。

  师:那么采用什么方法处理数据,可以较直观准确地反映这段导体中的电流与其两端电压的关系呢?

  生:函数图像。

  师:对,我们在Excel表格中以电压u为纵坐标,电流i为横坐标建立平面直角坐标系。根据实验数据在坐标系中描点,初步判断各数据点在一条直线上,于是添加线性趋势线,发现这条直线过坐标原点。那么通过这段导体中的电流与导体两端的电压有什么定量关系呢?

  生:正比关系。

  师:对,可以用什么关系式表示它们的关系?

  生:u等于k乘以i。

  师:式中的k是一个定值,大家要注意。那么其他不同的导体是否也有相同规律呢?我更换了不同粗细、不同长度的康铜丝、镍铬合金丝,重复前面的实验步骤,得到实验数据如表格中。然后在同一个坐标图像中画出它们的UI图线。请同学们根据UI图线判断,对于这几段不同的导体而言,同一段导体中的电流与导体两端的电压是否成正比,判断依据是什么?

  生:成正比,每段导体的UI图线都是一条直线,而且都过坐标原点。

  师:也就是说,对于这几段不同导体而言,同一导体的UI图线是一条过坐标原点的直线,所以同一导体中的电流与导体两端的电压成正比。是不是所有的导体都符合通过同一导体的电流与导体两端电压成正比的规律呢?前面物理课我们使用过小灯泡,那么通过小灯泡内导体的电流是否与其两端的电压成正比呢?接着我又将前面实验中的导体换成小灯泡,再次重复实验,请同学们观看演示实验,将实验数据记录在表格中。按照前面实验同样的方法连接电路,检查无误后接通直流电源,请同学们及时记录实验数据。将实验测得的数据在UI图像中描点,用平滑的线过各点画出小灯泡的UI图线,它是过坐标原点的直线吗?通过灯泡内导体的电流与导体两端的电压成正比吗?

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《9年级上册物理 第15 逐字稿-17章 第5课时《探究同一导体,流经导体电流与导体两端电压关系》 逐字稿-3,177字 第5版》.docx
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