Question

16．小强同学观察到一些电学现象：小灯泡两端的电压越大，通过灯丝的电流越大，灯泡越亮；电源电压一定时，电路中的电阻增大，电路中的电流就变小．…小强猜想：通过导体中的电流的大小与导体两端的电压和导体的电阻有关．请你帮助小强完成这个探究实验：
（1）选择的器材：电源、开关、三个阻值不同的电阻（5Ω、l0Ω、20Ω），导线若干，电流表及电压表各一块，还需要滑动变阻器；
（2）按甲图电路图连接实物图时，开关应断开；滑动变阻器滑片位于最右（选填“左”或“右”端）
（3）首先把10Ω的电阻连入电路，滑动滑动变阻器的滑片，改变R₁两端的电压，测得三组数据如表一所示；然后分别把三个阻值不同的电阻连入电路，调节滑动变阻器的滑片，使R₁两端的电压不变，测得三组数据如表二所示．表一：电阻R₁=10Ω

电压（V）	1	2	3
电流（A）	0.1	0.2	0.3

表二：电压U=2V

电阻（Ω）	5	10	20
电流（A）	0.4	0.2	0.1

（4）根据表一数据请在图乙中画出电流与电压的关系图象；
（5）分析与结论：
分析表一得出的结论是：电阻一定，导体中的电流与导体两端电压成正比；
分析表二得出的结论是：电压一定时，导体的电流与导体的电阻成反比．
（6）这种研究问题单位方法是控制变量法．

Answer 1

分析 （1）本实验中要多次测量求平均值减小误差，据此选择实验器材；
（2）连接电路时，为了安全，开关必须处于断开状态，滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处；
（3）探究电流与电压、电阻的关系时，要用到控制变量法，并且需要测量多组属于，注意探究电流与电阻关系时，需控制电阻两端电压不变；探究电流与电压关系时，需控制电阻不变；
（4）根据表格一中数据描点，并用平滑的曲线连接起来；
（5）把握表一、表二中数据的相同点与不同点，根据控制变量法的要求分析表中实验数据，并得出实验结论；
（6）探究一个物理量与多个因素的关系时，需运用控制变量法进行探究．

解答 解：（1）实验中除了所给的器材，还要用到保护电路和改变电阻两端电压达到多次测量求平均值减小误差的滑动变阻器．
（2）连接电路时，为了安全，开关必须处于断开状态，滑动变阻器的滑片应滑到阻值最大处，故将滑片放在最右端；
（3）探究电流与电压关系时，需把10Ω的电阻连入电路，滑动滑动变阻器的滑片，改变R_I两端的电压，测量多组实验数据；
探究电流与电阻关系时，需把三个阻值不同的电阻连入电路，调节滑动变阻器的滑片，使R₁两端的电压不变，测量多组实验数据；
（4）据表一中数据描点：（1V、0.1A）、（2V、0.2A）、（3V、0.3A），并用平滑的曲线连接起来，如图所示：

（5）由表一实验数据可知，电阻R₁=10Ω一定，导体两端的电压增大到几倍，通过导体的电流就会增大到几倍，故可以得出结论：电阻一定，导体中的电流与导体两端电压成正比；由表二实验数据可知，电压U=2V一定，导体电阻增大到几倍，通过导体的电流就会 变为原来几分之一，故可以得出结论：电压一定时，导体的电流与导体的电阻成反比；
（6）研究一个物理量与多个因素的关系时，要用到控制变量法．
故答案为：（1）滑动变阻器；（2）断开；右；（3）电压；电压不变；（5）电阻一定，导体中的电流与导体两端电压成正比；电压一定时，导体的电流与导体的电阻成反比；（6）控制变量．

点评 本题通过探究电流与电压和电阻的关系考查了控制变量法的应用；应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题．