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
⑴理解歐姆定律，并能運用歐姆定律進行簡單的計算。
過程與方法
⑵運用控制變量法探究電流跟電壓、電阻的關系，歸納得出歐姆定律。
情感態度與價值觀
⑶體驗探究自然規律的曲折和樂趣，激發學生的好奇心，增強學習的興趣和克服困難的信心。
2．教材說明
本節主要內容有：實驗探究電流跟電壓、電阻的關系，歐姆定律的內容和公式。
前面學習了電學中的三個基本物理量：電流、電壓、電阻，本節通過科學探究建立電流、電壓、電阻之間的定量關系，得出電學中重要的基本規律――歐姆定律。
教材的編寫思路：本節教材與傳統教材的重要區別，就是本教材更加重視過程與方法、情感態度與價值觀的教育。學生已經學過電流、電壓和電阻，但是并不明白它們之間的關系，教材從學生熟悉的電學現象出發，引導學生思考電流與電壓、電阻之間的關系，讓學生先提出自己的猜想，再來設計實驗，通過實驗收集數據，最后歸納得出電流與電壓、電阻的定量關系。這樣不僅加深了學生對歐姆定律的理解，而且培養了學生科學探究的能力和興趣，讓學生真正學會用控制變量法進行實驗探究。
本節重點：歐姆定律是本章的重點，課標要求學生“理解”，而且能進行簡單的計算。探究歐姆定律的實驗，能夠培養學生正確使用儀器儀表（電流表、電壓表、滑動變阻器等）的能力和連接電路的能力，同時讓學生學會用儀器儀表去探索物理規律、用控制變量法研究多個因素的關系，還有利于培養學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程是本節教學的重點。
本節教學難點：對學生來說，探究歐姆定律的實驗，電路比較復雜，測量的數據較多，又要控制變量，操作起來比較麻煩，所以學生設計并進行實驗探究歐姆定律，是本章教學的難點。
本節是一堂重要的科學規律探究課，教師決不能僅僅停留在如何“教會”學生記住結論，“學會” 套用公式解題這個層面上，更應多方面關注學生的“學”。在備課和課堂教學中，教師要更多地站在學生的角度分析教材、調控課堂，讓學生在親身體驗的平臺上，手腦并用地參與科學探究活動，能動地認識和生成科學知識，真切地體驗科學探究過程的曲折和樂趣，真正去感悟科學。
3．教學建議
●提出問題
可以像教材那樣，引導學生回憶以前的實驗活動，直接提出問題：電路中的電流跟電壓、電阻之間究竟存在怎樣的關系呢？
也可采取以下方法提出問題。
⑴溫故知新，提出問題
教師：在電學中，我們已經學過了3個物理量：電流、電壓和電阻。請問：電壓的作用是什么？（學生：電壓是一段電路中產生電流的原因。）什么是電阻？（學生：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系，它們之間究竟存在怎樣的關系呢？
⑵觀察實驗，發現問題
如圖12-13所示，先用一節干電池給2.5V的小燈泡供電，觀察燈泡的亮度和電流表的示數；再用兩節干電池供電，觀察實驗現象。問學生：發現了什么？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。）
圖12-13
如圖12-14所示，同時展示兩個電路：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：以上幾個實驗說明電流的大小跟哪些因素有關？
學生討論、回答。
⑶問題設疑，激活思維
教師出示問題：有一個小燈泡，上面標明其正常工作時的電流為0.3A。在一次實驗中，小紅測出通過燈泡的實際電流為0.4A，為使該燈正常工作（避免燈泡被燒壞），需要減小通過燈泡的電流，你能想出哪些辦法？并簡述理由。
這樣的問題對學生來說略帶一點“挑戰性”，學生為了展示自己的聰明才智，往往會爭相想辦法、出主意。其實辦法不外乎兩種：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，那么它們之間有沒有定量的規律呢？
●設計實驗
為明確實驗目的，可以把上一個環節中提出的問題（電路中的電流跟電壓、電阻之間存在怎樣的關系？）板書在黑板上。
如果學生的基礎比較好，可以放給學生討論，讓學生利用桌面上的器材設計實驗，探究電流跟電壓、電流分別存在怎樣的關系。采取這種教學方法，要給學生留出足夠的時間，并對學生提出明確的要求，如要求畫出電路圖，設計出記錄數據的表格等。然后全班集中交流，可投出學生設計的電路圖和實驗記錄表格，讓學生結合圖表闡述實驗方法步驟，相互補充，完善實驗方案。
也可以讓學生自己閱讀教材，然后思考、回答教材提出的兩個問題。通過討論“為什么在電路中要接入一個滑動變阻器”，制定出具體的實驗方案：以定值電阻為研究對象，研究它的電流跟電壓的關系時，保持定值電阻R不變，用滑動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，通過分析數據，發現電流跟電壓的關系；研究電流跟電阻的關系時，要更換不同的定值電阻，通過調節滑動變阻器保持定值電阻兩端的電壓相等，測出電流，通過分析多組數據，找出電流跟電阻的關系。
還可以通過師生雙邊活動，啟發引導學生設計實驗：
教師：要研究電流跟電壓、電阻分別存在怎樣的關系，可運用什么方法？
學生：控制變量法。
教師：請具體說明：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？
學生通過討論，逐步弄清楚上述問題，也就把實驗方案設計出來了。
●進行實驗
為保證學生實驗能夠順利進行，實驗前可讓學生說說實驗注意事項，如：連接電路時要斷開開關，避免短路，要正確連接和使用滑動變阻器，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驗，應向學生說明，僅從三次實驗就得出規律是不科學的，課堂上應盡可能讓學生多做幾次，小組間要進行交流，以培養學生的科學素養。
在研究電流跟電壓的關系時，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。若選用學生電源，三次電壓可分別為2V、4V、6V。
在研究電流跟電阻的關系時，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，實驗中電流值將在0.6~0.2A之間。若選用學生電源，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，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，電流跟電阻成反比。
在物理學的定量研究中，經常要判斷兩個量是否成“正比”或“反比”關系，但有些學生并不清楚正確的判斷方法，有的學生甚至錯誤地認為：“只要一個量隨另一個量的增大而增大（或減小），它們就是正比（或反比）關系。”如果有較多學生對此存在模糊認識，要教給他們正確的判斷方法：如果兩個量每一組數據的“比值”一定，或者一個量變為原來的幾倍時，另一個量也變化同樣的倍數，或者兩個量y和x的關系可以寫成y=kx（k為常數）的形式，它們就是正比關系；如果兩個量每一組數據的“乘積”一定，或者一個量變為原來的幾倍時，另一個量變為原來的幾分之一，或者兩個量y和x的關系可以寫成y= （k為常數）的形式，它們就是反比關系。
對于“歐姆定律”，不僅要讓學生記住其公式形式，知道電流、電壓、電阻之間存在數量關系，而且要讓學生理解其物理意義：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”這樣一種制約關系，而不是一個單純的數學式子，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題時，提醒學生注意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。
向學生介紹歐姆的事跡，可以激發學生熱愛科學的情感，讓學生學習科學家刻苦鉆研、專心致志的優良品質，使學生接受科學精神和科學思想的熏陶，進行情感態度價值觀方面的教育。
4．教學評價
課堂測評
1．德國物理學家歐姆經過大量的實驗得出：導體中的 跟 成正比，跟 成反比，這個規律叫做 ，表達式為 ，其中U、I、R的單位分別是 、 、 。
2．用圖12-15所示的實驗電路圖“探究電流跟電壓、電阻的關系”，下列注意事項錯誤的是（ ）
A．連接電路時，開關應該是斷開的
B．連接滑動變阻器時，滑片要滑到阻值最小的位置
C．連接電表時，必須使電流從“＋”接線柱流入，從“－”接線柱流出
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、電阻的關系”時，根據收集的數據畫出了如圖12-16所示的圖像，下列結論與圖像相符的是（ ）
A．電流一定時，電阻跟電壓成正比
B．電壓一定時，電流跟電阻成反比
C．電阻一定時，電流跟電壓成正比
D．電阻一定時，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，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導體的電流無關
5．如圖12-17甲、乙所示，分別是王浩和張穎在“探究電流、電壓、電阻關系”時設計的電路。你認為哪種設計更合理？說明理由。
甲 乙
圖12-17
6．為探究電流與電壓的關系，小紅將實物連接成如圖12-18甲所示的電路。
圖12-18
⑴請你指出圖12-18甲中連接的錯誤之處：
①____________________________________；
②____________________________________。
⑵圖12-18乙是實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，根據你所畫的電路圖，滑動變阻器的滑片應向_______移動。
7．為了探究電流I跟電阻R的關系，小明進行了多次實驗。
⑴在第一次實驗中，小明把15Ω的電阻接入電路，調節滑動變阻器的阻值，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驗所需的電路。
⑵第二次實驗時，小明將15Ω的電阻換成10Ω的電阻：a．閉合開關，電壓表的示數將 ；b．按照你連接的電路，你應該向 移動滑動變阻器的滑片，并詳細敘述你接下來的操作過程：
8．小剛同學通過實驗，探究電流隨電阻變化的規律。得到的實驗數據如下表。
（l）實驗中加在導體兩端的電壓為________V。
（2）請在圖12-20所示的坐標系上畫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．細心的小明發現，實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的電壓和電流值。”
你能求這個小燈泡正常發光時燈絲的電阻是多大嗎？寫出你計算的過程。
10．有一只電阻，阻值為125Ω，最多可通過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。因為通過調節滑動變阻器，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系；探究電流跟電阻的關系時，更換電阻后，通過調節調節滑動變阻器，保持定值電阻兩端的電壓相等。
6．⑴①電流表的正負接線柱接反了 ②電壓表不是測量定值電阻兩端的電壓
⑵0.2A 向右
7．⑴如圖12-21所示。
⑵a.減小 b.左（使滑動變阻器接入電路的電阻變小） 觀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，通過它的電流為：I= = =1.76A，
因為1.76A＜2A，所以能接。
“自我評價與作業”指導
1．2000Ω 2．0.25A
3．電阻為：R= = =15Ω。電壓增加時，電阻不變，此時電流為：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，超過電壓表的量程，所以不能測量。
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