初三物理|探究电流的实验,孩子必须弄懂的4个关键点

你好，我是物理柯老师，985本科，香港科技大学硕士。

这里日常分享初中物理学习方法，希望能帮助到您的孩子。

今天讲实验时，我问孩子：“滑动变阻器在电路中有什么作用？”

孩子回答得很快：“保护电路。”我又问：“如果要研究电流和电阻的关系，换一个电阻后，为什么还要调滑片？”他看着电路图，一时说不出来。

不是孩子没背，而是他没有把操作和实验目的连起来。今天我们把探究实验中容易丢分的4个关键点捋一遍。

一、先明确实验比较的是什么

电流同时与电压、电阻有关。研究其中一种关系时，需要控制另一个量不变，这就是控制变量法。只说“其他条件相同”不够，回答时最好明确到底是电阻不变，还是电阻两端的电压不变。

观察电路图时，电流表与被研究的定值电阻串联，电压表并联在该电阻两端。两只电表分别提供对应的数据，不能把另一元件两端的电压拿来分析。

答实验题先说清：控制什么、改变什么、测量什么。

二、探究电流与电压的关系

使用同一个定值电阻，调节滑动变阻器，改变这个电阻两端的电压，同时记录对应的电流。多次测量后比较各组数据，可以归纳：电阻一定时，电流与电压成正比。

图中电流表与定值电阻串联，电压表只跨接在定值电阻两端。调节变阻器时，要观察的是定值电阻两端的电压。

变阻器在这里既限制电流、保护电路，也用来改变被研究电阻两端的电压。若用小灯泡替代定值电阻，灯丝温度可能变化、阻值也会改变，就不能直接作为保持电阻不变的同一探究。

例如测出同一10 Ω定值电阻在1 V、2 V、3 V下的电流分别为0.1 A、0.2 A、0.3 A。比较每组对应数据，会看到电压加倍时电流也加倍。结论必须保留“电阻一定”这个前提。

电阻不变，改变电压；记录每次电压和对应的电流。

三、探究电流与电阻的关系

换用不同阻值的定值电阻，目的是改变研究对象的电阻。但每次换完，不能看一眼电流就直接记录：要调节滑动变阻器，使每次接入的定值电阻两端电压恢复到相同数值。

图中以3 V为示例；更换定值电阻后，需调节变阻器保持其两端电压不变。

例如电源电压保持不变，串联电路里将定值电阻换大后，它分得的电压往往增大；为了让它回到原电压，需要增大变阻器接入阻值，并观察电压表。实际滑片往哪边移动，还得看哪一段电阻丝接入电路。

以图示接 A、C 为例，P 向 B 移动，A 到 P 的电阻丝变长，接入阻值增大；实际向哪边移动，要先看使用了哪个下接线柱。

换成更大电阻后，在满足器材量程、变阻器阻值足够的前提下，调节变阻器直至电压表恢复原示数；如果最大阻值仍不够，则不能硬说已经控制住电压，要调整实验条件。

更换电阻后，先调变阻器，把被研究电阻两端电压调回原值。

四、遇到异常数据，先检查再重测

记录一组与其他数据明显不符，不应为了符合预想结论直接修改。应先检查量程、读数和接线，并重新测量。分析结果时写完整条件：电阻一定时电流与电压成正比；电压一定时电流与电阻成反比。

两项实验里变阻器的具体任务不同：前者用它改变被测电阻的电压；后者换电阻后用它恢复被测电阻的电压。两者都应注意限流保护，这样回答实验题才不会只写“保护电路”。

发现异常先检查接线、量程和读数，必要时重测。

让孩子做下面这5道题，学得扎不扎实，一做就知道

第 1 题｜探究电阻影响因素

四根金属丝的参数如下，均保持相同温度：甲：镍铬，长 1 m，横截面积 0.5 mm²；乙：镍铬，长 2 m，横截面积 0.5 mm²；丙：镍铬，长 1 m，横截面积 1.0 mm²；丁：铜，长 1 m，横截面积 0.5 mm²。

（1）探究长度、横截面积和材料的影响，应分别选择哪两根？

（2）将所选金属丝分别接入同一电源、同一限流电阻串联的电路中，怎样从电流表示数比较其电阻？

第 2 题｜滑动变阻器接线

滑动变阻器电阻丝左端为 A、右端为 B，上方金属杆两端为 C、D，滑片 P 与金属杆导通。要求滑片向右移动时，接入电路的阻值减小。

（1）应选择哪个下接线柱及哪个上接线柱？

（2）闭合开关前应将 P 放在哪端？

（3）若只接 A、B，或只接 C、D，能否调节电阻？

第 3 题｜探究电流与电压的关系

某组用定值电阻实验，记录如下：U/V：1.0，1.5，2.0，2.5，3.0；I/A：0.10，0.15，0.40，0.25，0.30。

（1）画出电源、开关、变阻器、定值电阻、电流表和电压表组成的实验电路。

（2）哪组数据明显异常？正确的处理方法是什么？

（3）用其余数据求电阻并归纳结论。能否用小灯泡代替定值电阻完成同一探究？

第 4 题｜控制电压与变阻器选取

用 6 V 电源和 5 Ω、10 Ω、20 Ω 三个定值电阻，探究电流与电阻的关系。变阻器规格为“50 Ω 1 A”，电压表测定值电阻，电流表量程 0～0.6 A。

（1）控制电压为 2 V 时，各次电流是多少？由5 Ω换成10 Ω后，要把变阻器向阻值变大还是变小方向调？

（2）若控制电压改为1 V，现有变阻器能完成全部实验吗？至少需要多大最大阻值？

第 5 题｜只用相同电阻完成探究

实验室有5只均为5 Ω的电阻。电源恒为3 V，定值电阻组合与变阻器串联，电压表测该组合，控制其电压为2 V。

（1）用串联方式得到5种不同总电阻，写出相应电流。

（2）为覆盖这5组数据，变阻器最大阻值至少多大？

（3）若改为1～5只电阻并联，是否只需照搬原电流表量程0～0.6 A？

答案与解析

第 1 题｜答案与解析

（1）长度：甲乙；横截面积：甲丙；材料：甲丁。（2）其余条件相同，总电阻越大电流越小，因此电流较小的金属丝电阻较大。

易错提醒 一次只改变一个因素，比较时还要控制温度。

第 2 题｜答案与解析

（1）选B与C，或B与D，使用PB段电阻丝。（2）左端，使PB最长、阻值最大。（3）仅接AB为定值最大电阻，不能调节；仅接CD接入电阻近似为零，也不能调节。

易错提醒 “左移变大”不是固定规律，必须看接入哪一段电阻丝。

第 3 题｜答案与解析

（1）主电路串联电源、S、变阻器、R和A，V并联R。（2）第3组异常；检查量程、读数、接线后重测，不能直接把0.40改成理论值。（3）R＝10 Ω；电阻一定时，电流与电压成正比。不宜用小灯泡，其温度和电阻会随电压改变。

易错提醒 发现异常数据要复查，不是为了“漂亮结论”随意改数。

第 4 题｜答案与解析

（1）电流分别0.40、0.20、0.10 A；应增大变阻器阻值，直到电压恢复2 V。（2）不能。接20 Ω时I＝1/20＝0.05 A，变阻器需分担5 V，R变＝5/0.05＝100 Ω，最大阻值至少100 Ω。

易错提醒 换电阻后必须重新控制电压，不能直接记录新的电流。

第 5 题｜答案与解析

（1）组合电阻5、10、15、20、25 Ω；电流0.40、0.20、约0.133、0.10、0.08 A。（2）最大组合25 Ω时，变阻器R＝(3－2)/0.08＝12.5 Ω。（3）不行；5只并联为1 Ω，控制2 V时电流为2 A，需重新校核电表、变阻器和电源。

易错提醒 “改变连接方式”之后，还要重算最大电流。

今天分享结束，明天见！