2020九年级物理学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系

2020九年级物理学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系

‎《学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系》‎ 教材分析：‎ 欧姆定律编排在学生学习了电流、电压、电阻等概念，电压表、电流表、滑动变阻器使用方法之后，它既符合学生由易到难，由简到繁的认识规律，又保持了知识的结构性、系统性。通过本节课学习，主要使学生掌握同一电路中电学三个基本量之间的关系，初步掌握运用欧姆定律解决简单电学问题的思路和方法，了解运用“控制变量法”研究多个变量关系的实验方法，同时也为进一步学习电学知识，打下基础。‎ ‎1．本课时在初中物理课程系统中的地位：欧姆定律（初中学习的是部分电路欧姆定律）作为一个重要的物理规律，反映了电流、电压、电阻这三个重要的电学量之间的关系，是电学中最基本的定律，是分析解决电路问题的金钥匙。欧姆定律是本章的教学重点，也是初中《物理》中重点内容之一。‎ ‎2．本课时的特点：十分重视探究方法教育，重视科学探究的过程。让学生在认知过程中体验方法、学习方法，了解得出欧姆定律的过程。教学内容的编排是根据提出的问题，设计实验方案，通过实验和对实验数据分析、处理得到定律以及数学表达式。‎ 教学目标：‎ ‎【知识与能力目标】‎ ‎ 1.通过参与科学探究活动，初步认识欧姆定律及其表达式。‎ ‎2.能用欧姆定律进行简单的计算。‎ ‎【过程与方法目标】‎ ‎1.学习用“控制变量法”研究问题的方法，培养学生运用欧姆定律解决问题的能力。‎ ‎2.进一步学会电压表、电流表、滑动变阻器的使用。‎ ‎【情感态度价值观目标】‎ ‎ 1.培养学生严谨细致、一丝不苟、实事求是的科学态度和探索精神；培养学生辩证唯物主义思想。‎ ‎2.通过联系欧姆定律的发现史，在教学中渗透锲而不舍科学精神的教育。‎ 教学重难点：‎ ‎【教学重点】‎ ‎ 重点为实验的设计及数据的处理和分析，并应用所归纳简得出的欧姆定律进行简单的计算。‎ ‎【教学难点】‎ ‎ 就是实验的设计及数据的处理和分析。 ‎ 课前准备：‎ 5‎ ‎1.教师研读课标、教材，撰写教学设计，制作多媒体课件。‎ ‎2.学生预习本课内容，收集有关资料。‎ ‎3.实验器材：电池组、定值电阻(三个不同阻值)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干。‎ 教学过程：‎ 一、【抛锚】设置情境，引出问题 ‎[师]通过前面的学习,同学们基本了解了电流、电压、电阻的概念,并学会了电流表和电压表的使用。今天请同学们先看老师的这组实验。‎ ‎[演示]小灯泡和电池、开关组成串联电路。‎ 演示一:一节干电池和2.5 V小灯泡串联发光。‎ 演示二:两节干电池和2.5 V小灯泡串联发光。‎ 同学们仔细观察二次演示小灯泡的发光情况。‎ ‎[师]通过观察实验,根据上节课的学习,你能告诉大家什么?你还想知道些什么呢?‎ ‎[生]一个灯泡,两节电池比一节电池时亮,说明灯(电阻)不变,电压大时,电流也大。‎ 导体的电阻对电流有什么作用？‎ ‎[师]什么叫电阻？‎ 既然电阻对电流起阻碍作用，那么导体中的电流与它本身的电阻有何关系呢？‎ 设疑：学生对电流与电压、电阻的关系提出了各种各样的猜想，那么这三个量究竟有什 样的数量关系呢？点出本节课题“欧姆定律”。‎ 二、【探锚】探究问题，分工合作 ‎（一）科学探究：电流大小与哪些因素有关 ‎【提出问题】：我们可以看见,相同的灯泡,发光亮度不同,说明通过它的电流不同。那么,你们认为通过它的电流大小与什么因素有关呢?‎ ‎【猜想】老师小结:通过刚才的实验,我们可以知道电流与电压、电阻都有关系。提高电路中的电压,可以增大电路中电流。保持电压不变,增加电流中的电阻,可以减少电路中的电流。大家猜想一下,三个物理量之间,是否存在着某种关系呢?‎ ‎【设计实验】‎ ‎1.我们要想得到电流、电压和电阻之间的关系,就必须想办法测出某段电路两端的电压、电流、电阻的大小,再通过大量的数据,归纳总结出它们之间的关系。下面请大家设计一个实验,以便测出电阻两端的电压和通过他们的电流,以方便我们探究电流、电压和电阻之间的定量关系,请把电路图画在空白纸上。‎ ‎2.学生设计(请同学到黑板上设计,如右图所示,并分析自己所设计的电路,其他同学在白纸上设计,过程从略)‎ 5‎ ‎3.老师小结学生实验:我们设计的实验可以用定值电阻,则可以通过铭牌读出电阻的阻值。测量电阻电压可以用电压表,测电流用电流表；加上电源、开关、导线若干,就完成了那位同学设计的电路,你们赞成这个设计吗?你觉得这个设计,还有什么需要完善的地方吗?‎ ‎4.学生回答:不能测量多组数据；‎ ‎5.老师小结:通常一组数据不能说明什么问题,要想通过实验归纳得出实验结论,需要大量的实验数据。如果我要得到多组实验数据,这个设计就显得无能为力了。你们想想,如果我要得到多组实验数据,我们应该怎样改进这个实验?‎ ‎6.学生回答,老师引导完成实验设计 ‎（1）实验电路 R ‎（2）设计实验表格：‎ 保持电阻R=( )Ω不变时，研究电流与电压的关系。‎ 实验序号 电压U/V 电流I/A ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ 保持电阻U=( )V不变时，研究电流与电阻的关系。‎ 实验序号 电阻R/Ω 电流I/A ‎1‎ ‎5 Ω ‎2‎ ‎10Ω ‎3‎ ‎15 Ω ‎(3)实验器材 根据实验思想及所画电路图,选择如下器材:‎ 电池组、定值电阻(三个不同阻值)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干 ‎【进行实验】‎ 步骤一:按设计好的电路图正确连接实验电路;‎ 步骤二:保持定值电阻不变,利用滑动变阻器改变三次电压值,分别读取三次电流表、电压表的数值,依次填入第第一、二、三次测量数据表中。‎ 步骤三: 利用滑动变阻器使电压不变,分别将5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻接入电路,合上开关,读出对应电流表的读数,将数据依次填入四、五、六次数据表中;‎ ‎【分析与结论】‎ ‎1.我们看一下试验的数据,你可以从中得到什么结论呢?(学生回答从略)‎ ‎(1)电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;‎ ‎(2)导体两端的电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。‎ 5‎ ‎2.从数据中我们可以看出,电流的大小大约等于电压与电阻的比值。通过分析数据,得到欧姆定律,并给出欧姆定律的表达式。‎ ‎（二）欧姆定律 符号的意义及单位：‎ U——电压——伏特（V）‎ R——电阻——欧姆（Ω）‎ I——电流——安培（A）‎ ‎1、内容：一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。‎ ‎2、公式： I=U/R 提问：如何理解定律中“一段”和“这段”？‎ 学生参与：欧姆定律中“一段”和 “这段”强调欧姆定律的应用必须符合“同一性”和“同时性”，即对同一导体在同一时刻电流与电压和电阻才有以上规律。‎ 提问：欧姆定律是怎么发现的？你受到什么启发？‎ 学生参与：欧姆定律是欧姆在大量实验事实的基础上归纳总结出的。我们要学习他对科学强烈的好奇心和执著的探究精神。‎ 介绍欧姆其人,使学生学习欧姆的刻苦钻研科学的精神 提问：利用欧姆定律的数学表达式I=U/R还可以得到两个变形式是U=IR和R=U/I，如何理解和应用它们？‎ 学生参与：欧姆定律反映了一段导体中电流跟电压和电阻之间的定量关系，I=U/R反映了I与U成正比，I与R成反比的比例关系。U=IR的意义为：“导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流与导体的电阻的乘积”，不能认为：“电压跟电流和电阻成正比”。R=U/I的意义为：“导体两端的电压和电流的比值反映了这段导体的电阻大小，但导体的电阻是导体本身的性质，与U、I均无关。”不能理解为：“R与U成正比，R与I成反比。”因此，在一段电路中，只要知道了I、U、R中的任意两个量，就可以根据欧姆定律算出第三个量。‎ 总结：还必须强调的就是I、U、R三个量必须针对同一段导体，同一时刻而言，不能张冠李戴。应用欧姆定律的公式进行计算时，一定要统一为国际单位后方可进行。‎ ‎3.欧姆定律的应用 学生阅读课本对课本上例题进行分析，掌握解题过程。‎ 例1：一个电阻器，它两端的电压为5V时，通过它的电流是‎0.6A。它的电阻是多大？‎ 学生板演解题过程。学生点评。‎ 三、【定锚】交流评价，巩固练习 ‎1.通过某导体的电流是‎2A，此时它两端的电压是4V，当电压增大到12V时，导体中的电流是_6V。 ‎ 5‎ ‎2.某同学在研究导体中的电流跟电压关系时，实验的数据如下表，请你按实验得到的结论，把没有填上的数据填在表内空格处. ‎ 电压（V）‎ ‎4‎ ‎6 ‎ ‎8‎ ‎ 10‎ 电流（A）‎ ‎0.5‎ ‎0.75‎ ‎ 1‎ ‎1.25‎ ‎3.加在某家用电器两端电压为U时，通过它的电流为I，当该家用电器两端电压增大2U时，通过它的电流为 （A ）‎ ‎　　A.2I　　B.3I　　C.1.5I　　D.4I   .‎ ‎4.一段导体两端的电压为4 V ，导体中的电流为‎1A，它的电阻为 4 Ω，如果将它两端的电压减小到2V 时，导体中的电流变为‎0.5A。‎ ‎5.根据下表中的数据,可以得出的结论是电压一定，通过导体的电流与这段导体的电阻成反比_。‎ 导体两端的电压(V) ‎ 导体的电阻(Ω)‎ 导体中的电流(A)‎ ‎4‎ ‎2‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎4‎ ‎1‎ ‎4‎ ‎8‎ ‎0.5‎ 四、【思锚】课后反思，改进不足 本节课采用了抛锚式教学模式来进行教学。在此种教学模式的探索中，我对本节课进行反思：‎ 对于初中物理来说，欧姆定律是电学中重要的定律，欧姆定律贯穿于电学各类计算，因此欧姆定律是电学内容的核心、重点。对初中学生在运用欧姆定律进行简单串、并联电路计算时，以往教学反馈学生学习困难表现在以下几方面： ‎ ‎  （1）使用已知量时，常常张冠李戴，不能得到正确的答案。   ‎ ‎（2）习惯于套用公式直接得到答案，不能直达题目答案便不知所措。 ‎ ‎  （3）解题时思路混乱，看不清题目已知条件，不能发现已知量和未知量的内在联系，无从下手。 ‎ ‎  教学过程是教师和学生的双边活动，只有真正做到主导和主体地位的和谐统一，及时了解学生学习中存在的困难，及时掌握学生的学习动态，精心保持和培养学生发自内心的学习愿望和由此萌发的自信心，有效而适时调整教学活动，才能取得理想的教学效果。‎ 5‎