Question

8．小莉同学按如图所示的电路探究“导体中的电流跟导体电阻的关系”．她不断改变电阻R的阻值，并将电阻值以及对应的电流表的示数记录在表1中．分析表1中的数据可知：电路中的电流I跟电阻R不是反比关系，这一结论与欧姆定律不一致．请你帮助小莉分析：
（1）结论与欧姆定律不一致的原因是没有控制定值电阻两端的电压不变；；
（2）要得到与欧姆定律一致的结论，你如何帮助小莉改进这个电路？将R₀换成滑动变阻器；
（3）改进实验后，表2缺少一个数据，请填在横线上0.2；
（4）根据表2，可得结论是在电压一定时，电流与电阻成反比．．
表1

次数	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.4
3	15	0.3

表2

次数	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.3
3	15

Answer 1

分析 （1）探究电流与电阻的关系，采用的研究方法是控制变量法，必须保持电阻两端电压一定．
（2）要对实验设计进行改进，必须找出原实验存在的不足或错误．原设计缺陷是不能保持电阻R两端电压一定，所以改进的目的是保证电阻R两端电压不变；
（3）根据第1次数据计算出电压，电压不变，根据I=$\frac{U}{R}$计算出表2第3次的电流；
（4）应用控制变量法分析表中实验数据，然后得出结论．

解答 解：
（1）在串联电路中，导体两端电压与其阻值成正比．由电路图知，电源电压不变，在定值电阻R₀不变时，改变与其串联的电阻R的阻值时，R两端电压也相应发生改变．所以应该先保持R两端电压不变，再改变阻值，研究电流与电阻的关系，结论与欧姆定律不一致的原因是没有控制定值电阻两端的电压不变；
（2）在电源电压一定时，接入电路的电阻R阻值发生变化时，两端电压发生改变，同时定值电阻R₀两端电压也会改变；反之，如果定值电阻两端电压改变，电阻R两端电压相应改变．所以将定值R₀电阻换成滑动变阻器，通过移动滑片，改变两端电压，从而保持电阻R两端电压一定；
（3）第1次电阻两端电压为U=RI=5Ω×0.6A=3V，根据电阻两端的电压不变，结合欧姆定律，
第3次电流I₃=$\frac{U}{{R}_{3}}$=$\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
（4）由表2所示实验数据可知，在电压一定时，电流与电阻的乘积是定值，即电流与电阻成反比，由此可得：在电压一定时，电流与电阻成反比．
故答案为：（1）没有控制定值电阻两端的电压不变；（2）将R₀换成滑动变阻器；（3）0.2；（4）在电压一定时，电流与电阻成反比．

点评 探究通过导体的电流跟导体电阻的关系时，应采用控制变量法，必须控制电阻两端的电压不变．