探究《電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系》的教案
探究《電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系》的教案
【教學(xué)目標(biāo)】
一、知識(shí)與技能
1.通過實(shí)驗(yàn)探究電流、電壓和電阻的關(guān)系。
2.使學(xué)生會(huì)同時(shí)使用電壓表和電流表測(cè)量一段導(dǎo)體兩端的電壓和流過它的電流。
3.使學(xué)生會(huì)使用滑動(dòng)變阻器來改變一段導(dǎo)體兩端的電壓。
二、過程與方法
1、通過實(shí)驗(yàn)探究過程，體會(huì)科學(xué)探究的一般方法，提高學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納物理規(guī)律的能力。
2、使學(xué)生領(lǐng)悟用控制變量來研究物理問題的科學(xué)方法。
3、體會(huì)使用圖象研究物理問題的優(yōu)越性
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.在實(shí)驗(yàn)探究的過程中，有克服困難的信心和決心，能體驗(yàn)戰(zhàn)勝困難、解決物理問題時(shí)的喜悅;
2.養(yǎng)成實(shí)事求是、尊重自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度，注意學(xué)生科學(xué)世界觀的形成。
【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】
1.重點(diǎn)：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究電流、電壓和電阻的關(guān)系的過程
2.難點(diǎn)：科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究的進(jìn)行，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、信息的處理和綜合
【教學(xué)用具】
教師演示實(shí)驗(yàn)：干電池組、2.5V和6.5V小燈泡各一只，導(dǎo)線若干、開關(guān)一只，實(shí)物投影儀。
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：電流表、電壓表、干電池組、滑動(dòng)變阻器、定值電阻(R1=5和R2=10)、開關(guān)、導(dǎo)線若干。以上器材為一組，每四人準(zhǔn)備一組器材。(若學(xué)校條件允許，可將干電池組換成學(xué)生電源，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)更好。)
【 教材分析和教學(xué)建議】
歐姆定律的實(shí)驗(yàn)是探索性實(shí)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)是本節(jié)的難點(diǎn)。因?yàn)槌踔形锢聿粡睦碚撋辖忉寶W姆定律，所以對(duì)學(xué)生而言歐姆定律的建立完全領(lǐng)依賴實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果。同時(shí)，歐姆定律的實(shí)驗(yàn)研究在本章中是作為物理學(xué)常用研究方法的典型范例出現(xiàn)的。它是電學(xué)中的基本定律，也是進(jìn)一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)和分析、解決電路問題的基礎(chǔ)，因此是初中電學(xué)的重點(diǎn)知識(shí)。通過本節(jié)教學(xué)，可使學(xué)生對(duì)即將要學(xué)習(xí)的歐姆定律更好的理解。電流跟電壓、電阻的關(guān)系，是分析和研究各種電路的關(guān)鍵。著重介紹了研究三個(gè)物理量之間變化關(guān)系的方法。先引導(dǎo)學(xué)生得出電流與電壓和電阻有關(guān)，再通過實(shí)驗(yàn)來研究。
本節(jié)從開頭引入課題后，就提出物理學(xué)中常用的研究方法。教學(xué)時(shí)應(yīng)重視研究方法的指導(dǎo)。教師要引導(dǎo)學(xué)生懂得歐姆定律的研究是在如下科學(xué)方法的指導(dǎo)下進(jìn)行的。在三個(gè)或三個(gè)以上的物理量中，先要確定研究對(duì)象的物理量(如I)，然后逐一研究這個(gè)物理量和另一物理量的關(guān)系。研究時(shí)，要假定除這兩個(gè)物理量外的其他物理量不變，然后將這些單一的關(guān)系綜合起來。應(yīng)該在常用方法的傳授過程中，先將研究的思路和方案確定，然后再進(jìn)行電路圖的設(shè)計(jì)、電學(xué)器材的選擇等內(nèi)容的教學(xué)。
研究方法和步驟確定以后，實(shí)驗(yàn)電路不宜直接給出，而應(yīng)啟發(fā)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮脱芯糠椒ㄗ约涸O(shè)計(jì)電路圖，選擇實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)物接線。接線時(shí)，要強(qiáng)調(diào)電路圖和實(shí)物圖一一對(duì)應(yīng)。進(jìn)行具體操作時(shí)，最好選用0 50的滑動(dòng)變阻器。開始時(shí)應(yīng)將滑動(dòng)變阻器調(diào)到最大值，然后減小變阻器的阻值，使電阻兩端的電壓增加，電壓值最好取整數(shù)，并成整數(shù)倍增加。在保持電壓不變時(shí)，電阻值變化應(yīng)成倍數(shù)地增加，但由于存在變阻器自身電阻和電源內(nèi)電阻，需將阻值調(diào)大一些。進(jìn)行定量實(shí)驗(yàn)前，也可先作些定性研究。取得數(shù)據(jù)后，要教會(huì)學(xué)生如何分析數(shù)據(jù)。分析時(shí)，也可由學(xué)生自行研究。
對(duì)于探究電流、電壓、電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)，探究過程應(yīng)給學(xué)生足夠的時(shí)間去思考、討論。通過多媒體及時(shí)展示學(xué)生討論、設(shè)計(jì)的方案，使學(xué)生間相互交流，共同提高，擴(kuò)大每個(gè)學(xué)生的知識(shí)面。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)有一定難度，教師應(yīng)及時(shí)充當(dāng)優(yōu)秀學(xué)生的角色參與設(shè)計(jì)和討論，以便激勵(lì)學(xué)生積極參與。本實(shí)驗(yàn)要改變電阻兩端電壓的方法至少有兩種，一是改變電池的個(gè)數(shù)，二是利用滑動(dòng)變阻器，應(yīng)盡可能讓學(xué)生通過討論自己得出。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，可讓學(xué)生按自己設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并非一定要統(tǒng)一要求。在分析表格數(shù)據(jù)得結(jié)論時(shí)，應(yīng)讓學(xué)生多發(fā)表自己的見解，不完整，不規(guī)范沒關(guān)系，可在充分肯定其合理性的同時(shí)繼續(xù)找學(xué)生補(bǔ)充，最后總結(jié)出規(guī)范的結(jié)論，得出歐姆定律的具體內(nèi)容。
本節(jié)教材的探究過程，是從兩個(gè)量相乘或相除是否等于第三個(gè)量出發(fā)設(shè)計(jì)的，從所測(cè)數(shù)據(jù)間的關(guān)系能夠比較得出結(jié)論，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出：電阻一定，導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體的兩端電壓成正比的結(jié)論。
第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，換的電阻讓其成倍數(shù)增加，電阻兩端的電壓調(diào)至與第一次相同，然后分析表一、二就可得出：電壓一定，導(dǎo)體的電流，跟導(dǎo)體的電阻成反比的結(jié)論，為歐姆定律的得出做好鋪墊。
同時(shí)今年教材增加了U-I關(guān)系圖象，讓學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用圖象進(jìn)行分析，但由于是學(xué)生第一次接觸，故對(duì)于學(xué)生來說是一個(gè)難點(diǎn)，因此，教師應(yīng)從坐標(biāo)軸的建立與劃分入手，使學(xué)生理解U-I關(guān)系圖象。
【教學(xué)過程】
一、創(chuàng)設(shè)情境，引入新課
師：在前面兩章中我們學(xué)習(xí)了電流、電壓和電阻三個(gè)量的知識(shí)。這三個(gè)量之間的關(guān)系并不是孤立存在的，而是互相聯(lián)系、互相影響的。下面先請(qǐng)同學(xué)們認(rèn)真觀察演示實(shí)驗(yàn)：
(教師演示、學(xué)生觀察，并得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論)
演示①加在同一個(gè)燈泡兩端的電壓越大，燈泡越亮。(即：加在一段導(dǎo)體兩端的電壓越大，通過它的電流就會(huì)越大);
演示②在相同電壓下，不同的燈泡，其亮度不同。(即：在相同電壓下，導(dǎo)體的電阻越大，流過它的電流就會(huì)越小)。這些例子同時(shí)還揭示了電流與電壓、電阻之間的定性關(guān)系。
如果知道一個(gè)導(dǎo)體的電阻值，還知道導(dǎo)體兩端的電壓值，你能不能計(jì)算出通過它的電流值呢?(或用物理表達(dá)式表示出來)
板書：第七章 歐姆定律
第一節(jié) 探究電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系
二、進(jìn)行科學(xué)探究
1.提出問題
師：探究電流與電壓、電阻之間有什么定量關(guān)系?
2.猜想或假設(shè)
根據(jù)教師的演示實(shí)驗(yàn)和下面兩個(gè)事實(shí)來引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生的想像力，進(jìn)行猜想或假設(shè)
①加在導(dǎo)體兩端的電壓越大，通過它的電流就會(huì)越大;
②導(dǎo)體的電阻越大，流過它的電流就會(huì)越小。
生答：
三者的關(guān)系可能是I=U/R;
可能是導(dǎo)體兩端的電壓增大幾倍，那導(dǎo)體中的電流也增大幾倍;
可能是U=IR;
或者是
3.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)(采用啟發(fā)提問式，幫助學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))
師：我們所學(xué)電流、電壓和電阻三個(gè)量，哪些量可以測(cè)量出，分別用什么儀器來測(cè)量?
生：能測(cè)量的量有：電流和電壓，儀器分別為電流表和電壓表。
師：電阻不能測(cè)量，我們?cè)鯓又缹?dǎo)體的阻值呢?
生：可以預(yù)先給出導(dǎo)體的電阻值(使用定值電阻)。
師：也就是說在研究電流和電壓、電阻之間關(guān)系時(shí)，我們是先固定電阻不變，讓電壓發(fā)生改變，觀察電流的變化，這種研究物理問題的方法叫什么?
生：控制變量法(引導(dǎo)歸納得出)。
師：實(shí)驗(yàn)時(shí)，針對(duì)于某一導(dǎo)體僅僅測(cè)量一組電壓和電流值，行嗎?
生：不行。
師：為什么呢?
師生共同回答：多次測(cè)量可以減少誤差，同時(shí)考慮到實(shí)驗(yàn)探究的科學(xué)性，應(yīng)該多測(cè)量幾次。
教師提示：不僅針對(duì)同一導(dǎo)體要測(cè)量幾組電壓和電流值，同時(shí)還要更換定值電阻反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這種研究物理問題的方法是不可忽視的。本次實(shí)驗(yàn)時(shí)，給出了二個(gè)不同的定值電阻(R1=5和R2=10)
師：我們?cè)趯?shí)驗(yàn)要多次測(cè)量電壓和電流值，那么怎樣去改變導(dǎo)體兩端的電壓和通過它的電流呢?
生1答：可以改變電源的電壓，如：增減串聯(lián)的干電池的節(jié)數(shù)。
生2答：可以用滑動(dòng)變阻器來改變。
教師總結(jié)指出：同學(xué)們知道了改變定值電阻兩端電壓的方法，請(qǐng)大家根據(jù)你認(rèn)為最適合你的方法和剛才我們?cè)O(shè)計(jì)的思路，對(duì)照自己桌前的器材選擇你所需的實(shí)驗(yàn)儀器，并畫出能夠同時(shí)測(cè)量電壓和電流的電路圖以及記錄數(shù)據(jù)的表格(學(xué)生開始小組討論實(shí)驗(yàn)方案，教師巡視答疑，投影出個(gè)別學(xué)生的設(shè)計(jì)方案，全班分析、完善實(shí)驗(yàn)方案)。
4.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
實(shí)際操作中，教師還要提醒學(xué)生注意以下幾個(gè)問題：
連接電路時(shí)要注意什么問題?
生1：連接電路時(shí)，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)放到最大阻值的位置上。
師：測(cè)量多少次數(shù)據(jù)較合適?
生2：測(cè)量次數(shù)不要過多，根據(jù)時(shí)間而定，一般測(cè)量三次或四次左右。
師：如果在實(shí)驗(yàn)中使用了滑動(dòng)變阻器，那接法上要注意什么問題?閉合電路之前應(yīng)考慮什么問題?
生3：接線柱不能同上或同下，應(yīng)該一上一下;且閉合電路之前應(yīng)該將滑片移到最大電阻處。
教師提示：在實(shí)驗(yàn)中若用滑動(dòng)變阻器來改變導(dǎo)體兩端的電壓的情況下，應(yīng)盡量使定值電阻兩端的電壓成整數(shù)倍地變化(如：1V，2V，3V)。同樣若用干電池(或?qū)W生電源)改變電源電壓時(shí)，也應(yīng)該使電源電壓成整數(shù)倍地變化。
教師巡回指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，解答實(shí)驗(yàn)中的疑問，并指出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中錯(cuò)誤，要求學(xué)生實(shí)事求是地填寫和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)信息。
5.分析和論證
數(shù)據(jù)處理時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)思考測(cè)量數(shù)據(jù)：分析電壓是怎樣發(fā)生變化，從而影響到電流的怎樣變化;同時(shí)還應(yīng)考慮到實(shí)驗(yàn)會(huì)有誤差，可能數(shù)據(jù)不很一致。得出電流、電壓的關(guān)系的結(jié)論。
(投影機(jī)展示)學(xué)生處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，各小組進(jìn)行討論，最后得出結(jié)論：當(dāng)電阻相同時(shí)，通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓成正比。
然后指導(dǎo)學(xué)生用測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)照課本，畫出U-I圖。
啟發(fā)學(xué)生將圖線結(jié)果與物理中的一次函數(shù)的知識(shí)作對(duì)比，推導(dǎo)出U-I關(guān)系式：U=IR。
6.實(shí)驗(yàn)評(píng)估
要求學(xué)生在探究報(bào)告中反思自己的探究活動(dòng)一些問題，如：
(1)自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是不是最優(yōu)的，還可能會(huì)存在著哪些不合理的地方。
(2)自己在實(shí)驗(yàn)操作中有沒有什么失誤，讀數(shù)時(shí)有些什么失誤。
(3)本小組測(cè)量結(jié)果是不是可靠的。
(4)探究中是不是還有哪些問題還不清楚，哪些問題弄明白了。
7.交流
教師提示：要求學(xué)生課后進(jìn)行交流，交流時(shí)，可以相互交換各自的探究報(bào)告，也可以口頭表述自己在探究時(shí)與他人不同的意見，同時(shí)還應(yīng)聽取他人正確的意見。交流時(shí)，不應(yīng)只是交流探究結(jié)論，交流的重點(diǎn)應(yīng)放在探究的過程中。
如：為什么我的猜想和別人不一樣?
為什么我的方法與你不一樣?
為什么你能得出這樣的結(jié)論，我的結(jié)論不和你一樣?
三、作業(yè)：完成本次實(shí)驗(yàn)的《探究報(bào)告》，并在報(bào)告寫出對(duì)自己所選的實(shí)驗(yàn)探究過程進(jìn)行評(píng)估，為下一節(jié)作的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備。
【本課點(diǎn)評(píng)】：
本節(jié)課基本是學(xué)生的分組探究實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生四人分成一組，大致分工：實(shí)驗(yàn)時(shí)，一人移動(dòng)滑動(dòng)變阻器(或改變電源電壓)，一人觀察電壓表，一人觀察電流表，一人記錄。
在探究實(shí)驗(yàn)過程中的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)時(shí)，要讓學(xué)生知道增減電池?cái)?shù)目和使用滑動(dòng)變阻器這兩種方法進(jìn)行科學(xué)探究，目的是使學(xué)生明白科學(xué)探究過程的多樣性，同時(shí)在交流和評(píng)估時(shí)，懂得不同的科學(xué)探究方法對(duì)于研究問題的優(yōu)劣情況。
在實(shí)際操作中，應(yīng)該多給予鼓勵(lì)，增強(qiáng)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的信心。有些要求盡可能讓學(xué)生通過動(dòng)手的過程自己去感悟，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究素質(zhì)。
采用圖象進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，教師可以使用電子表格工具(多媒體)，實(shí)現(xiàn)即時(shí)處理。可以把電壓U看成縱坐標(biāo)y軸，電流I看成橫坐標(biāo)x軸，則由U-I圖可知U和I是一個(gè)正比例一次函數(shù)式，電阻R的值為一次函數(shù)式y(tǒng)=kx中k值，這樣處理有利于學(xué)生能快速的得出U、I和R的物理表達(dá)式。
有條件者，電源的選擇最好是使用學(xué)生電源，測(cè)量的數(shù)據(jù)比較一致。而采用干電池時(shí)，測(cè)量的數(shù)據(jù)存在著一定的誤差，為學(xué)生處理數(shù)據(jù)和獲得結(jié)論增加了難度。
本節(jié)實(shí)驗(yàn)探究是第一次同時(shí)使用電壓表和電流表，對(duì)于學(xué)生來說，會(huì)存在著一定困難，要求教師應(yīng)精心準(zhǔn)備和及時(shí)指導(dǎo)。
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