Question

8．小莉同學按如圖所示的電路探究“導體中的電流跟導體電阻的關系”．她不斷改變電阻R的阻值，并將電阻值以及對應的電流表的示數記錄在表1中．分析表1中的數據可知：電路中的電流I跟電阻R不是反比關系，這一結論與歐姆定律不一致．請你幫助小莉分析：
（1）結論與歐姆定律不一致的原因是沒有控制定值電阻兩端的電壓不變；；
（2）要得到與歐姆定律一致的結論，你如何幫助小莉改進這個電路？將R₀換成滑動變阻器；
（3）改進實驗后，表2缺少一個數據，請填在橫線上0.2；
（4）根據表2，可得結論是在電壓一定時，電流與電阻成反比．．
表1

次數	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.4
3	15	0.3

表2

次數	R/Ω	I/A
1	5	0.6
2	10	0.3
3	15

Answer 1

分析 （1）探究電流與電阻的關系，采用的研究方法是控制變量法，必須保持電阻兩端電壓一定．
（2）要對實驗設計進行改進，必須找出原實驗存在的不足或錯誤．原設計缺陷是不能保持電阻R兩端電壓一定，所以改進的目的是保證電阻R兩端電壓不變；
（3）根據第1次數據計算出電壓，電壓不變，根據I=$\frac{U}{R}$計算出表2第3次的電流；
（4）應用控制變量法分析表中實驗數據，然后得出結論．

解答 解：
（1）在串聯電路中，導體兩端電壓與其阻值成正比．由電路圖知，電源電壓不變，在定值電阻R₀不變時，改變與其串聯的電阻R的阻值時，R兩端電壓也相應發生改變．所以應該先保持R兩端電壓不變，再改變阻值，研究電流與電阻的關系，結論與歐姆定律不一致的原因是沒有控制定值電阻兩端的電壓不變；
（2）在電源電壓一定時，接入電路的電阻R阻值發生變化時，兩端電壓發生改變，同時定值電阻R₀兩端電壓也會改變；反之，如果定值電阻兩端電壓改變，電阻R兩端電壓相應改變．所以將定值R₀電阻換成滑動變阻器，通過移動滑片，改變兩端電壓，從而保持電阻R兩端電壓一定；
（3）第1次電阻兩端電壓為U=RI=5Ω×0.6A=3V，根據電阻兩端的電壓不變，結合歐姆定律，
第3次電流I₃=$\frac{U}{{R}_{3}}$=$\frac{3V}{15Ω}$=0.2A；
（4）由表2所示實驗數據可知，在電壓一定時，電流與電阻的乘積是定值，即電流與電阻成反比，由此可得：在電壓一定時，電流與電阻成反比．
故答案為：（1）沒有控制定值電阻兩端的電壓不變；（2）將R₀換成滑動變阻器；（3）0.2；（4）在電壓一定時，電流與電阻成反比．

點評 探究通過導體的電流跟導體電阻的關系時，應采用控制變量法，必須控制電阻兩端的電壓不變．