Question

1．【探究名称】在探究通过导体的电流跟导体两端电压的关系实验中
【提出问题】老师在学生们连接的简单的电路中接入了一个“神秘盒”后，如图1所示，闭合开关，小灯泡变得更亮了，接着老师又对盒内的某个元件进行操作后灯却慢慢变暗了．针对此现象小明想小灯泡先变得更亮是因为老师在“神秘小盒”内接有滑动变阻器，小灯泡后来变暗则是老师对盒内的滑动变阻器的滑片进行了操作，才使得小灯泡中的电流发生了变化．于是他想：电路中的电流受电压和电阻的影响，那么电流与电压、电阻究竟有什么样的关系呢？
【进行猜想】在老师的启发和引导下，同学们作出了如下两个猜想：
猜想一：导体中的电流可能与导体两端的电压成正比．
猜想二：导体中的电流可能与导体的电阻成反比．

【设计并进行实验】
为了探究导体中的电流与导体两端电压的关系，应控制电阻不变．小宇利用如图2所示的电路，通过改变干电池节数的办法获得多组数据．小杰利用图3所示的电路通过调节滑动变阻器的滑片也获得了多组数据如下表所示．

R1=5Ω			R2=10Ω			R3=20Ω
实验 序号	电压 U/V	电流 I/A	实验 序号	电压U/V	电流 I/A	实验 序号	电压 U/V	电流 I/A
1	1	0.20	4	1	0.10	7	1	0.05
2	2	0.40	5	2	0.20	8	2	0.10
3	3	0.60	6	3	0.30	9	3	0.15

【分析与论证】略
【评 估】
（1）小宇与小杰的方案相比，小杰方案好些，原因是操作简单．（写出一点即可）
（2）小杰利用三个电阻分别进行三次实验的目的是为了找寻普遍规律．
（3）图4甲是小杰利用电阻R₂（选填R₁、R₂或R₃）的实验数据画出的图象；乙是利用上表中实验序号2、5、8的数据画出的图象．

Answer 1

分析 【提出问题】
根据滑动变阻器可以改变电路中电流的大小，同时可以改变灯泡的明暗程度；
【设计并进行实验】
当探究导体中的电流与导体两端电压的关系时，需控制导体的电阻不变；
【评估】
（1）在选择方案时，注意多次测量，可以准确找出规律，一次测量的实验具有偶然性，同时还要考虑操作是否简单；
（2）多次测量的作用有两种，一是减小误差，二是寻找规律，根据题意选出符合题意的目的；
（3）从图中读出一组电压和电流值，根据R=$\frac{U}{I}$求出其阻值，然后即可得出结果；
从图乙中可以看出该图象时电流与电阻的关系图象，则电压一定为电阻，从图中读出一组电流和电阻值，根据U=IR即可求出电阻两端电压值，然后根据表中电压值即可得出正确结果．

解答 解：【提出问题】
老师上课时在如图1所示的电路中接入了一个“神秘盒”后，小灯泡变亮了，接着老师对盒内的某个元件进行操作后灯却变暗了，
而滑动变阻器可以改变电路中电流的大小，因此“神秘盒”内放有滑动变阻器，灯泡变暗，是因为将改变了滑动变阻器滑片的位置，使滑动变阻器接入电路中的电阻变大．
【设计并进行实验】
导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻有关，根据控制变量法可知，
当探究导体中的电流与导体两端电压的关系时，需控制电阻不变．
【评估】
（1）小杰同学在电路中串联了一个滑动变阻器，可以方便的利用改变滑动变阻器接入电路的阻值进行多次测量，
而小宇同学需要一直更换电源才能做到多次测量，比较麻烦，因此小杰的方案好些，主要是因为操作简单．
（2）本实验中，测量多组数据的目的是避免偶然性得出普遍适用的电流与电阻之间的规律，所以小杰利用三个电阻分别进行三次实验的目的是为了寻找规律．
（3）从图4甲中可以看出，当电阻两端电压为3V时，通过的电流为0.3A，因此电阻的阻值为R=$\frac{U}{I}$=$\frac{3V}{0.3A}$=10Ω，故图4甲是小杰利用电阻R₂的实验数据画出的图象．
从图4乙中可以看出，当导体的电阻为5Ω时，通过的电流为0.4A，则电阻两端的电压为U=IR=0.4A×5Ω=2V，因此所选的实验次数为2、5、8．
故答案为：【提出问题】滑动变阻器；滑动变阻器的滑片；
【设计并进行实验】电阻；
【评估】（1）小杰；操作简单；（2）为了找寻普遍规律；（3）R₂；2、5、8．

点评 本题考查物理实验常用的方法--控制变量法以及观察图象的能力，做题时可以根据已有物理知识--欧姆定律去分析解答，同时又涉及了实验操作和实验中多次测量的目的等知识，考查的比较全面，是一道完整的科学探究题．