文档内容
专题 11 初中物理探究实验（6）
——电学中的四个探究实验梳理
探究实验一、探究串、并联电路中电流规律
【猜想与假设】
1. 在图1中，两个小灯泡L、L 是串联在电路中的。流过A、B、C各点的电流可能存在什么关系？
1 2
请做出猜想。
猜想1：流过A、B、C各点的电流可能相等.
猜想2：流过A、B、C各点的电流可能不相等，C处的电流最大，A处的电流最小.
猜想3：……
图1探究串联电路的电流规律 图2探究并联电路的电流规律
2. 在图2中，两个小灯泡L、L 是并联在电路中的。流过A、B、C各点的电流可能存在什么关系？
1 2
请做出猜想。
猜想1：流过A、B、C各点的电流可能相等.
猜想2：流过A、B、C各点的电流可能不相等，A处的电流等于B、C处的电流之和.
猜想3：……
【设计与进行实验】
1. 使用电流表时的注意事项：
①使用电流表前应先校零；
②电流应从电流表的正接线柱流入，负接线柱流出；
③电流表应与被测对象串联；
④闭合开关，若电流表指针左偏，说明电流表正负接线柱接反了；
⑤闭合开关，若电流表指针偏转幅度较小，说明电流表所选量程较大.
2. 连接电路时，开关应处于断开状态，目的是保护电路.
3. 实验步骤:
①设计实验电路（串联电路）.
②根据电路图连接电路，并进行测量。③把测量数据记录在表格中，并把操作中出现的问题简明扼要地写下来。
④换上另外两个规格不同的小灯泡，再次测量各点的电流，看看是否还有同样的关系。
A点电流I /A B点电流I /A C点电流I /A
A B C
灯泡L、L 串联 0.22 0.22 0.22
1 2
灯泡L、L 串联 0.30 0.30 0.30
3 4
⑤设计实验电路（并联电路）。
⑥根据电路图连接电路，并进行测量。
⑦把测量数据记录在表格中，并把操作中出现的问题简明扼要地写下来。
⑧换上另外两个规格不同的小灯泡，再次测量各点的电流，看看是否还有同样的关系。
A点电流I /A B点电流I /A C点电流I /A
A B C
灯泡L、L 并联 0.52 0.22 0.30
1 2
灯泡L、L 并联 0.46 0.24 0.22
3 4
4. 本实验要换用不同规格的小灯泡或改变电源电压，多测几组数据，寻找普遍规律，只测一组数据，
得出的结论具有偶然性.
【交流与反思】
1. 探究串联电路的电流规律时，为了简化操作，可以在A、B、C三点各接一个电流表.
2. 探究并联电路的电流规律时，为了简化操作，还可以在A、B两点各接一个开关，把电流表接在
C点，如图所示.并联电路中各支路独立工作，互不影响，故只闭合S、S 时，电流表测通过L 的电流；
1 1
只闭合S、S 时，电流表测通过L 的电流；三个开关都闭合时，电流表测干路电流.
2 2
【分析与论证】
实验结论：①串联电路中的电流处处相等. ②并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和.
【例题1】为了验证并联电路的电流特点，小薇设计了如图甲所示的电路进行实验。（1）在连接电路时，开关应处于______状态，此时电流表的指针如图乙所示，根据你的分析，你认
为原因是___________；
（2）小薇先将电流表接在L 所在的支路上，闭合开关后，观察到灯L 发光，但L 不发光，电流表
1 2 1
的示数为零，电路可能存在的故障是___________；
（3）排除故障后，她测出了通过L 的电流为I=1.6A，她又测出了L 支路和干路上的电流分别为I
1 1 2 2
和I，两次电流表指针均如图丙所示，则I=_____A，I=______；
2
（4）她接下来的操作应该是___________，这样操作的好处是__________；
（5）根据测量结果，你认为并联电路中干路电流和各支路电流的关系是：_________（写出关系式
即可）。
探究实验二、探究串、并联电路中电压规律
【设计与实验】
1. 实验器材：多个规格不同的小灯泡、电压表、电源、开关、导线等.
2. 实验电路如图所示.
探究串联电路的电压规律 探究并联电路的电压规律
3. 实验步骤：
（1）使用电压表时的注意事项：
①使用电压表前应先校零；
②电流应从电压表的正接线柱流入，负接线柱流出；
③电压表应与被测对象并联；
④选取电压表量程时，应先用0~15 V量程试触，若示数小于3 V，则改接0~3 V量程；
⑤闭合开关，若电压表指针左偏，说明电压表正负接线柱接反了；
（2）连接电路时，开关应处于断开状态，目的是保护电路.
（3）实验步骤：
①选用不同规格的小灯泡，依据电路图连接电路，根据电源电压选择电压表量程；②用电压表分别测量L、L 和电源两端的电压；
1 2
③换上另外两个规格不同的小灯泡，重复上述实验.
（4）换用不同规格的小灯泡或改变电源电压，多测几组数据，是为了寻找普遍规律，只测一组数据，
得出的结论具有偶然性.
【交流与反思】
探究串联电路的电压规律时，为了简化操作，使每次换接电压表只动一个接线柱，可以先测A、B两
点间的电压，再测A、C两点间的电压，最后测量B、C两点间的电压.
【分析和论证】
实验结论：
（1）串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压之和.
（2）并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端的电压相等.
【例题2】小明和小华同学在“探究串联电路电压的规律”实验中，都设计了如图甲所示的电路．
（1）连接电路前，小明发现电压表指针如图乙所示，接下来他要对电压表进行的操作是______．
（2）小明根据图甲连接好电路，闭合开关后，发现电压表示数为零，若只有L 或L 中的一处发生
1 2
故障，则故障可能是______（写出一种即可）．
（3）排除故障后，小明完成了实验，并把数据记录在下表中．
UAB/V UBC/V UAC/V
1.4 1.4 2.8
分析实验数据得出两个实验结论：
①串联电路两端的电压______各部分电路两端电压之和：
②串联电路中，各部分电路两端电压相等．
（4）实验结束后小明和小华互相交流，小华指出结论②是错误的，造成结论错误的原因是______，
另外，小明的实验在设计方案上还存在另一个不足之处是______．
（5）小明和小华还进行了深入交流，为了节省时间，利用原来的电路图，在测L 两端的电压时，电
2
压表所接的B接点不动，只断开A接点，并把接线改接到C接点上，这个方法______（选填“能”或
“不能”）测出L 两端的电压，理由是______．
2
探究实验三、探究影响导体电阻大小的因素【猜想与假设】
导体的电阻可能与导体的材料、长度、横截面积等因素有关。
【设计与进行实验】
1. 实验器材：开关、电源、带鳄鱼夹的导线、规格不同的镍铬合金丝、铜丝、灯泡、电流表等。
2. 实验步骤：
①实验一：导体电阻大小与长度的关系（如图1所示）
材料 横截面积 接入长度 电流I/A 电阻（填“大”或“小”）
镍铬合金 S 50cm 0.09 大
镍铬合金 S 30cm 0.16 小
结论1：在材料、横截面积相同时，电阻大小与导体长度有关，长度越长，电阻越大。
图1 图2
实验二：导体电阻大小与横截面积的关系（如图2所示）
材料 横截面积 接入长度 电流I/A 电阻（填“大”或“小”）
镍铬合金 S 50cm 0.09 大
镍铬合金 2S 50cm 0.20 小
结论2：在材料、长度相同时，导体电阻大小与横截面积有关，横截越大，则电阻越小。
实验三：导体电阻大小与材料的关系（如图3）
电阻（填“大”或
材料 横截面积 接入长度 电流I/A
“小”）
镍铬合金 S 50cm 0.09 大
铜丝 S 50cm 0.96 小
结论3：导体电阻大小与导体材料有关。图3 图4
【拓展实验】
如图4所示，将废旧的白炽灯的钨丝小心地取出，接入电路中，闭合开关记下电流表示数，再通过
酒精灯给钨丝加热，观察电流表示数。
实验现象：加热过程中，电流表示数明显减小，加热到钨丝发红时，灯泡变暗，甚至不发光。
实验结论：导体的电阻大小与导体温度有关。
【实验结论】
导体电阻大小取决于导体的材料、长度和横截面积，还与导体的温度有关；①在导体的材料和横截
面积相同时，导体的长度越长，电阻越大；②在导体的材料和长度相同时，导体的横截面积越大，电阻
越小；③导体的长度和横截面积相同时，导体的电阻与导体的材料有关。
【实验方法】
（1）转换法：在电源电压不变的情况下，通过电流表示数或灯泡亮度来判断导体电阻的大小。
（2）控制变量法：
①探究导体电阻与导体材料的关系：选取长度、横截面积均相同的不同材料制成的导体；
②探究导体电阻与导体长度的关系：选取横截面积、材料均相同，长度不同的导体；
③探究导体电阻与导体横截面积的关系：选取长度、材料均相同，横截面积不同的导体.
【交流与讨论】
（1）电路连接时开关应断开。
（2）电流表的使用及读数。
（3）画电路图或连接实物电路图。
（4）实验中应多次测量，让实验结论更具有普遍性。
（5）实验中使用电流表或小灯泡的评价：
当电阻变化较大时，选用电流表或小灯泡都能够直观反映出来；但若电阻变化不大时，优先选用电
流表，使用电流表能够直观判断电阻的变化情况，通过小灯泡亮度无法直观比较出电阻变化情况。
【实验评估】
为了使电路更安全地工作，可在电路中串联一个滑动变阻器，且在开关闭合前滑动变阻器滑片移动
到阻值最大处。
【例题3】在探究影响导体电阻大小的因素中，小明猜想导体电阻大小可能与下列因素有关：A．导体的材料 B．导体的长度 C．导体的横截面积
为验证上述猜想，他用如图所示的器材进行实验，①②④横截面积相同，③横截面积最大。
（1）该实验中，通过观察_________（选填“电流表示数”或“灯泡亮度”）来反应电阻的大小，
这种物理研究方法是_________；
A．转换法 B．控制变量法 C．等效潜代法
（2）选用①②两根导体分别接入电路进行实验，可验证猜想______（选填猜想因素选项“A”“B”
或“C”）；
（3）选用①④两根导体分别接入图中M、N两点间，闭合开关电流表的示数不同，可知在导体的长
度和横截面积相同时，导体电阻大小跟导体的___________有关；
（4）将①③两段金属丝串联接入同一电路中，流过①③的电流关系是I ______I （选填“>”、
① ③
“<”或“=”）。
探究实验四、探究电流与电压和电阻的关系
【猜想与假设】
通过导体的电流与电压、电阻有什么关系？ 有哪些事实支持你的猜想？
猜想1：若电阻一定，可能电压越大，电流越大；因为电压是形成电流的原因。
猜想2：若电压一定，可能电阻越大，电流越小；因为电阻对电流有阻碍作用。
【设计与进行实验】
1.实验器材：电源、不同阻值的定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线；
2. 实验电路图与实物连接图
3. 实验步骤：
①闭合开关，保持电阻R=10Ω不变，调节滑动变阻器使电阻两端的电压成倍数增加，观察电流表示
数，将数据填入表格。
②闭合开关，分别将阻值不同的电阻接入电路，并且通过调节滑动变阻器的滑片，使阻值不同的定
值电阻R两端的电压保持3V不变，观察电流表示数，将实验数据记录表中。电阻R 10Ω
电压U/V 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0
电流I/A 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
实验序号 电压U/V 电阻R/Ω 电流I/A
① 3 5 0.60
② 3 10 0.30
③ 3 15 0.20
④ 3 20 0.15
根据上述表中的数据绘制U-I图像和I-R图像，如图所示。
【分析与论证】
观察到U-I图像可知，在电阻R一定时，I与U成正比。观察到I-R图像可知，在电压U一定时，I与
R成反比。
实验结论：①在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；②在电压一定时，通过导
体的电流与电阻成反比。
【实验方法】
控制变量法：①探究电流与电压的关系时：控制定值电阻的阻值不变，移动滑片，改变定值电阻两
端的电压，观察电流表的示数；②探究电流与电阻的关系时：更换电阻，调节滑片位置，控制电压表示
数不变，观察电流表的示数.
【交流与讨论】
（1）滑动变阻器的作用：
①探究电流与电压的关系：保护电路、改变定值电阻两端的电压；
②探究电流与电阻的关系：保护电路、保持定值电阻两端的电压不变.
（2）连接电路前，开关应断开，闭合开关前，滑动变阻器的滑片应滑动到阻值最大处。
（3）掌握电流表、电压表的使用，会正确读数。
（4）实物电路图连接、纠错及画电路图。
（5）多次测量的目的：使实验结论具有普遍性。（6）在探究电流与电阻关系实验中，更换阻值不同的电阻后，变阻器滑片移动方向的判断方法：换
大调大。
（7）会分析电路出现的故障。
（8）表格错误数据的分析：
①探究电流与电压的关系：分析比较各组数据电压与电流的比值是否相同，不同的一组数据为错误
数据。
② 探究电流与电阻的关系：比较各组数据电阻与电流的乘积是否相同，不同的一组为错误数据。
（8）欧姆定律的相关计算。
（9）将定值电阻换为小灯泡的评估：小灯泡的电阻会随温度变化而变化，从而会影响实验结论，因
此不能将定值电阻换作小灯泡进行实验。
【例题4】小明做“探究电流和电阻的关系”的实验，所用电源电压为3V，三个定值电阻的阻值分
别为5Ω、10Ω和20Ω，滑动变阻器的规格为“20Ω 2A”。
（1）图甲是小明连接的部分电路，请用笔画线代替导线，将电路连接完整______；
（2）先用5Ω的定值电阻进行实验，将滑动变阻器的滑片P移至阻值最______处，闭合开关，调节
滑片P到合适位置，记录电压表和电流表的示数，其中电流表示数如图乙所示，电流大小为______A；
（3）将5Ω的定值电阻依次更换为10Ω、20Ω继续探究，均应将滑片P向______移动，使电压表示
数仍为______V，并记录数据；
（4）分析实验数据得出结论，图丙中能正确反映电流和电阻关系的图像是______。
综合练习
1．如图所示是小明在练习测量电流时连接的电路，电路的连接存在错误，下列操作及说法正确的是
（ ）
A．撤掉导线a，电流表测量的是电路的总电流
B．撤掉导线a，电流表测量的是小灯泡L 的电流
1
C．撤掉导线b，电流表测量的是小灯泡L 的电流
2
D．撤掉导线c，电流表测量的是小灯泡L 的电流
22．用如图所示电路探究串联电路的电压规律，下列说法正确的是（ ）
A．电压表不能直接测量电源电压
B．若测量L 两端电压，需将电压表并联在a、b两点间，且电压表正接线柱接a点
1
C．实验得到的结论为：串联电路电压处处相等
D．改变两个小灯泡的规格，重复实验，是为了减小实验误差
3．“探究串联电路的电压关系”的实验电路如图甲所示。
（1）小明根据图甲连接好电路，闭合开关，电压表示数如图乙所示，为了使读数更准确，接下来他
应该怎么做？___________；
（2）小明完成了实验，并把数据记录在表中：分析实验数据得出两个实验结论：
UAB/V UBC/V UAC/V
1.4 1.4 2.8
①串联电路电源两端的电压等于各部分用电器两端电压之和；
②串联电路中，各部分用电器两端电压相等；
实验结束后，小明和小华互相交流，小华指出结论②是错误的，造成结论错误的原因是：
___________；另外，小明的实验在设计上还存在另一个不足之处是___________。
4. 用如图所示的电路探究并联电路中的电流关系。电流表的测量对象 电流表的示数I/A
L 所在的支路 0.30
1
L 所在的支路 0.20
2
干路 0.50
（1）实验中，选择两个小灯泡的规格应该是________的（填“相同”或“不相同”）；
（2）闭合开关，发现L 亮，而L 不亮。小易认为L 不亮的原因是L 短路，你认为他的判断是_____
1 2 2 2
（填“正确”或“错误”）的；
（3）小易想要测量L 的电流，将电路中右侧的a导线与电流表“0.6”接线柱相连的那一端接到
2
“﹣”接线柱上，其它都不动。这样是否可行____（选填“可行”或“不可行”），说明理由：____；
（4）小易改正（2）中结论后将实验数据记录在表中。分析表中数据，可得出的结论是：_____（用
文字表述）；
（5）小易这样得出结论有何不妥之处：_____。
5．在探究影响导体电阻大小因素的实验时，做了如下猜想：
猜想一：导体的电阻可能与导体的长度有关；
猜想二：导体的电阻可能与导体的横截面积有关；
猜想三：导体的电阻可能与导体的材料有关。
实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如表所示：
编号 材料 长度l/cm 横截面积S/mm2
A 镍铬合金 0.25 1.0
B 镍铬合金 0.50 1.0
C 镍铬合金 0.25 2.0
D 锰铜合金 0.25 1.0
（1）按照如图所示实验电路，在M、N之间分别接入不同的导体，来比较导体电阻的大小，大梦认
为可以根据灯泡亮度的变化来判断接入导体电阻的大小，小梦则提出，此实验中这种方法不可取。这是
因为电源电压一定时，所选导体的阻值相差太小。灯泡亮度变化 _______（填“明显”或“不明显”），
那么，你认为通过观察 ___________可以更直观地判断出接入电路中导体电阻的大小；
（2）在最近几年，我国城乡许多地区进行了输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝
质输电线，这样就 _________（选填“增大”或“减小”）了输电线的电阻。为了验证该结论，应该选
用编号为 _________（填入格式“*与*”）的两段导体接入MN两端，进行实验。6．某学习小组计划探究电流与电阻的关系。可供使用的实验器材有：电源（电压恒为6V）、电流
表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，阻值分别为5Ω、15Ω、25Ω的定值电阻各一个、导线若干。
（1）如图甲所示的实物电路中存在错误，小兰发现只需要改接一根导线就可以了，请在那一根错误
的导线上画“×”，再画线把它改到正确的位置上_________。（导线不允许交叉）
（2）图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R的变化图像，由图像可知电阻R两端的
电压为_____V，为保证分别使用三个定值电阻均能顺利完成实验，滑动变阻器的最大阻值至少____Ω。
7．小敏用如图所示的实物电路图，研究“通过导体的电流与导体电阻的关系”，电源电压恒为
3V，5个定值电阻值分别为5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω，滑动变阻器最大阻值为10Ω。
（1）请在甲图中将滑动变阻器正确连入电路（滑片向右移电流表示数变小）_____；
（2）开关S闭合后，移动滑动变阻器滑片时，眼睛应主要注视 _____（选填“滑动变阻器滑片”、
“电压表示数”或“电流表示数”）；
（3）本实验中，滑动变阻器除了控制定值电阻两端的电压不变，还有 _____的作用；
（4）根据前4次实验所测的电流和电阻值，在乙图中描出了4个点，则阴影部分面积表示的物理量
是 _____，它的值为 _____；
（5）小敏发现无论怎样移动滑动变阻器的滑片P，始终无法达到实验要求，此时小敏可采取的措施
是 _____（选填序号）。
A．更换一块新的电压表B．增加一节干电池
C．用最大阻值为20Ω的滑动变阻器替换原来的滑动变阻器
8．在“探究串联电路的电压规律”的实验时，小明同学设计了如图所示的电路。
（1）连接电路时，开关应该处于________（选填“断开”或“闭合”）状态；
（2）正确连接电路后闭合电路，小明发现电压表示数为零，且只有一只灯泡发光，若只有L 或L
1 2
中的一处发生，则故障可能是__________；
（3）故障解除后，为了测量B、C两端间的电压，小明将电压表接A点的线端改接到C点，闭合开
关后，发现电压表出现_______现象，左灯_____，右灯_____（最后两空选填“亮”或“不亮”）；
（4）实验结束后，先断开开关，再拆除________两端导线（选填“电源”或“用电器”）。
