粵滬版《探究歐姆定律》教案設計
粵滬版《探究歐姆定律》教案設計
1．目標
知識與技能
�、爬斫鈿W姆定律，并能運用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計算。
過(guò)程與方法
�、七\用控制變量法探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系，歸納得出歐姆定律。
情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
�、求w驗探究自然規律的曲折和樂(lè )趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心，增強學(xué)習的興趣和克服困難的信心。
2．教材說(shuō)明
本節主要內容有：實(shí)驗探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系，歐姆定律的內容和公式。
前面學(xué)習了電學(xué)中的三個(gè)基本物理量：電流、電壓、電阻，本節通過(guò)科學(xué)探究建立電流、電壓、電阻之間的定量關(guān)系，得出電學(xué)中重要的基本規律――歐姆定律。
教材的編寫(xiě)思路：本節教材與傳統教材的重要區別，就是本教材更加重視過(guò)程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)的教育。學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)電流、電壓和電阻，但是并不明白它們之間的關(guān)系，教材從學(xué)生熟悉的電學(xué)現象出發(fā)，引導學(xué)生思考電流與電壓、電阻之間的關(guān)系，讓學(xué)生先提出自己的猜想，再來(lái)設計實(shí)驗，通過(guò)實(shí)驗收集數據，最后歸納得出電流與電壓、電阻的定量關(guān)系。這樣不僅加深了學(xué)生對歐姆定律的理解，而且培養了學(xué)生科學(xué)探究的能力和興趣，讓學(xué)生真正學(xué)會(huì )用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗探究。
本節重點(diǎn)：歐姆定律是本章的重點(diǎn)，課標要求學(xué)生“理解”，而且能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計算。探究歐姆定律的實(shí)驗，能夠培養學(xué)生正確使用儀器儀表（電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器等）的能力和連接電路的能力，同時(shí)讓學(xué)生學(xué)會(huì )用儀器儀表去探索物理規律、用控制變量法研究多個(gè)因素的關(guān)系，還有利于培養學(xué)生的合作交流意識和處理信息的能力。所以歐姆定律及其探究過(guò)程是本節教學(xué)的重點(diǎn)。
本節教學(xué)難點(diǎn)：對學(xué)生來(lái)說(shuō)，探究歐姆定律的實(shí)驗，電路比較復雜，測量的數據較多，又要控制變量，操作起來(lái)比較麻煩，所以學(xué)生設計并進(jìn)行實(shí)驗探究歐姆定律，是本章教學(xué)的難點(diǎn)。
本節是一堂重要的科學(xué)規律探究課，教師決不能僅僅停留在如何“教會(huì )”學(xué)生記住結論，“學(xué)會(huì )” 套用公式解題這個(gè)層面上，更應多方面關(guān)注學(xué)生的“學(xué)”。在備課和課堂教學(xué)中，教師要更多地站在學(xué)生的角度分析教材、調控課堂，讓學(xué)生在親身體驗的平臺上，手腦并用地參與科學(xué)探究活動(dòng)，能動(dòng)地認識和生成科學(xué)知識，真切地體驗科學(xué)探究過(guò)程的曲折和樂(lè )趣，真正去感悟科學(xué)。
3．教學(xué)建議
●提出問(wèn)題
可以像教材那樣，引導學(xué)生回憶以前的實(shí)驗活動(dòng)，直接提出問(wèn)題：電路中的電流跟電壓、電阻之間究竟存在怎樣的關(guān)系呢？
也可采取以下方法提出問(wèn)題。
�、艤毓手�，提出問(wèn)題
教師：在電學(xué)中，我們已經(jīng)學(xué)過(guò)了3個(gè)物理量：電流、電壓和電阻。請問(wèn)：電壓的作用是什么？（學(xué)生：電壓是一段電路中產(chǎn)生電流的原因。）什么是電阻？（學(xué)生：電阻表示導體對電流阻礙作用的大小。）既然電壓使電路中產(chǎn)生電流，電阻對電流有阻礙作用，那么電路中電流的大小跟電壓、電阻一定存在必然的聯(lián)系，它們之間究竟存在怎樣的關(guān)系呢？
�、朴^(guān)察實(shí)驗，發(fā)現問(wèn)題
如圖12-13所示，先用一節干電池給2.5V的小燈泡供電，觀(guān)察燈泡的亮度和電流表的示數；再用兩節干電池供電，觀(guān)察實(shí)驗現象。問(wèn)學(xué)生：發(fā)現了什么？怎樣解釋看到的現象？（電壓越大，電流越大。電流的大小跟電壓有關(guān)。）
圖12-13
如圖12-14所示，同時(shí)展示兩個(gè)電路：兩電路都用一節干電池供電，但兩只小燈泡的型號不同，讓學(xué)生再次比較燈泡的亮度和電流表的示數。
圖12-14
教師：以上幾個(gè)實(shí)驗說(shuō)明電流的大小跟哪些因素有關(guān)？
學(xué)生討論、回答。
�、菃�(wèn)題設疑，激活思維
教師出示問(wèn)題：有一個(gè)小燈泡，上面標明其正常工作時(shí)的電流為0.3A。在一次實(shí)驗中，小紅測出通過(guò)燈泡的實(shí)際電流為0.4A，為使該燈正常工作（避免燈泡被燒壞），需要減小通過(guò)燈泡的電流，你能想出哪些辦法？并簡(jiǎn)述理由。
這樣的問(wèn)題對學(xué)生來(lái)說(shuō)略帶一點(diǎn)“挑戰性”，學(xué)生為了展示自己的聰明才智，往往會(huì )爭相想辦法、出主意。其實(shí)辦法不外乎兩種：減小電壓，或增大電阻。
教師：大家認為電流的大小跟電壓、電阻有關(guān)，那么它們之間有沒(méi)有定量的規律呢？
●設計實(shí)驗
為明確實(shí)驗目的，可以把上一個(gè)環(huán)節中提出的問(wèn)題（電路中的電流跟電壓、電阻之間存在怎樣的關(guān)系？）板書(shū)在黑板上。
如果學(xué)生的基礎比較好，可以放給學(xué)生討論，讓學(xué)生利用桌面上的器材設計實(shí)驗，探究電流跟電壓、電流分別存在怎樣的關(guān)系。采取這種教學(xué)方法，要給學(xué)生留出足夠的時(shí)間，并對學(xué)生提出明確的要求，如要求畫(huà)出電路圖，設計出記錄數據的表格等。然后全班集中交流，可投出學(xué)生設計的電路圖和實(shí)驗記錄表格，讓學(xué)生結合圖表闡述實(shí)驗方法步驟，相互補充，完善實(shí)驗方案。
也可以讓學(xué)生自己閱讀教材，然后思考、回答教材提出的兩個(gè)問(wèn)題。通過(guò)討論“為什么在電路中要接入一個(gè)滑動(dòng)變阻器”，制定出具體的實(shí)驗方案：以定值電阻為研究對象，研究它的電流跟電壓的關(guān)系時(shí)，保持定值電阻R不變，用滑動(dòng)變阻器改變定值電阻兩端的電壓，測出多組電壓和電流的對應數據，通過(guò)分析數據，發(fā)現電流跟電壓的關(guān)系；研究電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，要更換不同的定值電阻，通過(guò)調節滑動(dòng)變阻器保持定值電阻兩端的電壓相等，測出電流，通過(guò)分析多組數據，找出電流跟電阻的關(guān)系。
還可以通過(guò)師生雙邊活動(dòng)，啟發(fā)引導學(xué)生設計實(shí)驗：
教師：要研究電流跟電壓、電阻分別存在怎樣的關(guān)系，可運用什么方法？
學(xué)生：控制變量法。
教師：請具體說(shuō)明：每一步要控制什么量不變、改變什么量、怎樣改變？每一步需要測量哪些量、怎么測量？
學(xué)生通過(guò)討論，逐步弄清楚上述問(wèn)題，也就把實(shí)驗方案設計出來(lái)了。
●進(jìn)行實(shí)驗
為保證學(xué)生實(shí)驗能夠順利進(jìn)行，實(shí)驗前可讓學(xué)生說(shuō)說(shuō)實(shí)驗注意事項，如：連接電路時(shí)要斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，避免短路，要正確連接和使用滑動(dòng)變阻器，正確連接電流表、電壓表，并選用合適的量程等。另外，為便于處理數據，可使R兩端的電壓成整數倍地變化。
課本的表格中只列出了三次實(shí)驗，應向學(xué)生說(shuō)明，僅從三次實(shí)驗就得出規律是不科學(xué)的，課堂上應盡可能讓學(xué)生多做幾次，小組間要進(jìn)行交流，以培養學(xué)生的科學(xué)素養。
在研究電流跟電壓的關(guān)系時(shí)，若用3節干電池作電源，可用5Ω的定值電阻，三次電壓分別為1V、2V、3V，這樣電流的變化范圍在0~0.6A，適合干電池的供電特性。若選用學(xué)生電源，三次電壓可分別為2V、4V、6V。
在研究電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，若選用3節干電池作電源，定值電阻取5Ω、10Ω、15Ω，建議電壓保持3V，實(shí)驗中電流值將在0.6~0.2A之間。若選用學(xué)生電源，建議電壓取5~6V，電流在1.2A~0.4A為宜。
分析教材“表一”所收集的數據，可得出結論：當電阻不變時(shí)，電流跟電壓成正比。
分析教材“表二”所收集的數據，可得出結論：當電壓不變時(shí)，電流跟電阻成反比。
在物理學(xué)的定量研究中，經(jīng)常要判斷兩個(gè)量是否成“正比”或“反比”關(guān)系，但有些學(xué)生并不清楚正確的判斷方法，有的學(xué)生甚至錯誤地認為：“只要一個(gè)量隨另一個(gè)量的增大而增大（或減�。�，它們就是正比（或反比）關(guān)系�！比绻休^多學(xué)生對此存在模糊認識，要教給他們正確的判斷方法：如果兩個(gè)量每一組數據的“比值”一定，或者一個(gè)量變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍時(shí)，另一個(gè)量也變化同樣的倍數，或者兩個(gè)量y和x的關(guān)系可以寫(xiě)成y=kx（k為常數）的形式，它們就是正比關(guān)系；如果兩個(gè)量每一組數據的“乘積”一定，或者一個(gè)量變?yōu)樵瓉?lái)的幾倍時(shí)，另一個(gè)量變?yōu)樵瓉?lái)的幾分之一，或者兩個(gè)量y和x的關(guān)系可以寫(xiě)成y= （k為常數）的形式，它們就是反比關(guān)系。
對于“歐姆定律”，不僅要讓學(xué)生記住其公式形式，知道電流、電壓、電阻之間存在數量關(guān)系，而且要讓學(xué)生理解其物理意義：歐姆定律揭示了“導體中的電流由導體兩端的電壓和導體的電阻決定”這樣一種制約關(guān)系，而不是一個(gè)單純的數學(xué)式子，更不能理解為導體的電阻由電壓和電流決定等。在利用歐姆定律解決具體問(wèn)題時(shí)，提醒學(xué)生注意I、U、R是對同一段導體（或電路）而言的，不可張冠李戴，亂套公式。
向學(xué)生介紹歐姆的事跡，可以激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的情感，讓學(xué)生學(xué)習科學(xué)家刻苦鉆研、專(zhuān)心致志的優(yōu)良品質(zhì)，使學(xué)生接受科學(xué)精神和科學(xué)思想的熏陶，進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀(guān)方面的教育。
4．教學(xué)評價(jià)
課堂測評
1．德國物理學(xué)家歐姆經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗得出：導體中的 跟 成正比，跟 成反比，這個(gè)規律叫做 ，表達式為 ，其中U、I、R的單位分別是 、 、 。
2．用圖12-15所示的實(shí)驗電路圖“探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系”，下列注意事項錯誤的是（ ）
A．連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應該是斷開(kāi)的
B．連接滑動(dòng)變阻器時(shí)，滑片要滑到阻值最小的位置
C．連接電表時(shí)，必須使電流從“＋”接線(xiàn)柱流入，從“－”接線(xiàn)柱流出
D．每次更換電阻后，要調節變阻器，使電壓表的示數相同
3．張穎在探究“電流跟電壓、電阻的關(guān)系”時(shí)，根據收集的數據畫(huà)出了如圖12-16所示的圖像，下列結論與圖像相符的是（ ）
A．電流一定時(shí)，電阻跟電壓成正比
B．電壓一定時(shí)，電流跟電阻成反比
C．電阻一定時(shí)，電流跟電壓成正比
D．電阻一定時(shí)，電流跟電壓成反比
4．根據歐姆定律公式，可變形得到R= 。對此，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．導體電阻的大小跟導體兩端的電壓成正比
B．導體電阻的大小跟導體中的電流強度成反比
C．當導體兩端的電壓為零時(shí)，導體的電阻也為零
D．導體電阻的大小跟導體兩端的電壓和通過(guò)導體的電流無(wú)關(guān)
5．如圖12-17甲、乙所示，分別是王浩和張穎在“探究電流、電壓、電阻關(guān)系”時(shí)設計的電路。你認為哪種設計更合理？說(shuō)明理由。
甲 乙
圖12-17
6．為探究電流與電壓的關(guān)系，小紅將實(shí)物連接成如圖12-18甲所示的電路。
圖12-18
�、耪埬阒赋鰣D12-18甲中連接的錯誤之處：
�、賍___________________________________；
�、赺___________________________________。
�、茍D12-18乙是實(shí)驗中電流表的某次示數，則電流是________A。要使電路中的電流增大，根據你所畫(huà)的電路圖，滑動(dòng)變阻器的滑片應向_______移動(dòng)。
7．為了探究電流I跟電阻R的關(guān)系，小明進(jìn)行了多次實(shí)驗。
�、旁诘谝淮螌�(shí)驗中，小明把15Ω的電阻接入電路，調節滑動(dòng)變阻器的阻值，使電壓表的示數為2.5V，讀取電流表示數，請你在圖中連接第一次實(shí)驗所需的電路。
�、频诙螌�(shí)驗時(shí)，小明將15Ω的電阻換成10Ω的電阻：a．閉合開(kāi)關(guān)，電壓表的示數將 ；b．按照你連接的電路，你應該向 移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，并詳細敘述你接下來(lái)的操作過(guò)程：
8．小剛同學(xué)通過(guò)實(shí)驗，探究電流隨電阻變化的規律。得到的實(shí)驗數據如下表。
�。╨）實(shí)驗中加在導體兩端的電壓為_(kāi)_______V。
�。�2）請在圖12-20所示的坐標系上畫(huà)出電流隨電阻變化的圖像。
�。�3）分析表中的數據或圖像，你能得出什么探究結論？
9．細心的小明發(fā)現，實(shí)驗用的小燈泡上標有“2.5V 0.3A”字樣，他請教老師，老師告訴他：“這是該燈泡正常工作時(shí)的電壓和電流值�！�
你能求這個(gè)小燈泡正常發(fā)光時(shí)燈絲的電阻是多大嗎？寫(xiě)出你計算的過(guò)程。
10．有一只電阻，阻值為125Ω，最多可通過(guò)2A的電流，能否把它接在220V的電源上使用？
參考答案
1．電流 導體兩端的電壓 導體的電阻 歐姆定律 I＝ V、A、Ω
2．B 3．C 4．D
5．乙圖更合理。因為通過(guò)調節滑動(dòng)變阻器，可以非常方便地改變定值電阻兩端的電壓，便于測量多組數據，探究電流跟電壓的關(guān)系；探究電流跟電阻的關(guān)系時(shí)，更換電阻后，通過(guò)調節調節滑動(dòng)變阻器，保持定值電阻兩端的電壓相等。
6．⑴①電流表的正負接線(xiàn)柱接反了 ②電壓表不是測量定值電阻兩端的電壓
�、�0.2A 向右
7．⑴如圖12-21所示。
�、芶.減小 b.左（使滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變�。� 觀(guān)察電壓表直到其示數為2.5V，讀取電流表的示數
8．（l）6 （2）如圖12-22所示。 （3）在電壓不變的條件下，電流跟電阻成反比。
9．R＝ ＝ ≈8.33Ω
10．若接在220V的電源上，通過(guò)它的電流為：I= = =1.76A，
因為1.76A＜2A，所以能接。
“自我評價(jià)與作業(yè)”指導
1．2000Ω 2．0.25A
3．電阻為：R= = =15Ω。電壓增加時(shí)，電阻不變，此時(shí)電流為：I2= = =0.4A，應選用0~0.6A的量程。
4．該電阻兩端的電壓為U=IR=1A×5Ω=5V，超過(guò)電壓表的量程，所以不能測量。
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