探究《電阻上的電流跟兩端電壓的關系》的教案
探究《電阻上的電流跟兩端電壓的關系》的教案
【教學目標】
一、知識與技能
1.通過實驗探究電流、電壓和電阻的關系。
2.使學生會同時使用電壓表和電流表測量一段導體兩端的電壓和流過它的電流。
3.使學生會使用滑動變阻器來改變一段導體兩端的電壓。
二、過程與方法
1、通過實驗探究過程，體會科學探究的一般方法，提高學生根據實驗數據歸納物理規律的能力。
2、使學生領悟用控制變量來研究物理問題的科學方法。
3、體會使用圖象研究物理問題的優越性
三、情感態度與價值觀
1.在實驗探究的過程中，有克服困難的信心和決心，能體驗戰勝困難、解決物理問題時的喜悅;
2.養成實事求是、尊重自然規律的科學態度，注意學生科學世界觀的形成。
【教學重點、難點】
1.重點：學生在實驗探究電流、電壓和電阻的關系的過程
2.難點：科學實驗探究的進行，對實驗數據、信息的處理和綜合
【教學用具】
教師演示實驗：干電池組、2.5V和6.5V小燈泡各一只，導線若干、開關一只，實物投影儀。
學生分組實驗：電流表、電壓表、干電池組、滑動變阻器、定值電阻(R1=5和R2=10)、開關、導線若干。以上器材為一組，每四人準備一組器材。(若學校條件允許，可將干電池組換成學生電源，實驗效果會更好。)
【 教材分析和教學建議】
歐姆定律的實驗是探索性實驗，其設計是本節的難點。因為初中物理不從理論上解釋歐姆定律，所以對學生而言歐姆定律的建立完全領依賴實驗探究的結果。同時，歐姆定律的實驗研究在本章中是作為物理學常用研究方法的典型范例出現的。它是電學中的基本定律，也是進一步學習電學知識和分析、解決電路問題的基礎，因此是初中電學的重點知識。通過本節教學，可使學生對即將要學習的歐姆定律更好的理解。電流跟電壓、電阻的關系，是分析和研究各種電路的關鍵。著重介紹了研究三個物理量之間變化關系的方法。先引導學生得出電流與電壓和電阻有關，再通過實驗來研究。
本節從開頭引入課題后，就提出物理學中常用的研究方法。教學時應重視研究方法的指導。教師要引導學生懂得歐姆定律的研究是在如下科學方法的指導下進行的。在三個或三個以上的物理量中，先要確定研究對象的物理量(如I)，然后逐一研究這個物理量和另一物理量的關系。研究時，要假定除這兩個物理量外的其他物理量不變，然后將這些單一的關系綜合起來。應該在常用方法的傳授過程中，先將研究的思路和方案確定，然后再進行電路圖的設計、電學器材的選擇等內容的教學。
研究方法和步驟確定以后，實驗電路不宜直接給出，而應啟發學生根據實驗目的和研究方法自己設計電路圖，選擇實驗器材，設計實驗表格，并指導學生進行實物接線。接線時，要強調電路圖和實物圖一一對應。進行具體操作時，最好選用0 50的滑動變阻器。開始時應將滑動變阻器調到最大值，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，并成整數倍增加。在保持電壓不變時，電阻值變化應成倍數地增加，但由于存在變阻器自身電阻和電源內電阻，需將阻值調大一些。進行定量實驗前，也可先作些定性研究。取得數據后，要教會學生如何分析數據。分析時，也可由學生自行研究。
對于探究電流、電壓、電阻的關系的實驗，探究過程應給學生足夠的時間去思考、討論。通過多媒體及時展示學生討論、設計的方案，使學生間相互交流，共同提高，擴大每個學生的知識面。設計實驗有一定難度，教師應及時充當優秀學生的角色參與設計和討論，以便激勵學生積極參與。本實驗要改變電阻兩端電壓的方法至少有兩種，一是改變電池的個數，二是利用滑動變阻器，應盡可能讓學生通過討論自己得出。進行實驗時，可讓學生按自己設計的方案進行實驗，并非一定要統一要求。在分析表格數據得結論時，應讓學生多發表自己的見解，不完整，不規范沒關系，可在充分肯定其合理性的同時繼續找學生補充，最后總結出規范的結論，得出歐姆定律的具體內容。
本節教材的探究過程，是從兩個量相乘或相除是否等于第三個量出發設計的，從所測數據間的關系能夠比較得出結論，引導學生總結出：電阻一定，導體中的電流，跟導體的兩端電壓成正比的結論。
第二次實驗時，換的電阻讓其成倍數增加，電阻兩端的電壓調至與第一次相同，然后分析表一、二就可得出：電壓一定，導體的電流，跟導體的電阻成反比的結論，為歐姆定律的得出做好鋪墊。
同時今年教材增加了U-I關系圖象，讓學生學會運用圖象進行分析，但由于是學生第一次接觸，故對于學生來說是一個難點，因此，教師應從坐標軸的建立與劃分入手，使學生理解U-I關系圖象。
【教學過程】
一、創設情境，引入新課
師：在前面兩章中我們學習了電流、電壓和電阻三個量的知識。這三個量之間的關系并不是孤立存在的，而是互相聯系、互相影響的。下面先請同學們認真觀察演示實驗：
(教師演示、學生觀察，并得出實驗結論)
演示①加在同一個燈泡兩端的電壓越大，燈泡越亮。(即：加在一段導體兩端的電壓越大，通過它的電流就會越大);
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，導體的電阻越大，流過它的電流就會越小)。這些例子同時還揭示了電流與電壓、電阻之間的定性關系。
如果知道一個導體的電阻值，還知道導體兩端的電壓值，你能不能計算出通過它的電流值呢?(或用物理表達式表示出來)
板書：第七章 歐姆定律
第一節 探究電阻上的電流跟兩端電壓的關系
二、進行科學探究
1.提出問題
師：探究電流與電壓、電阻之間有什么定量關系?
2.猜想或假設
根據教師的演示實驗和下面兩個事實來引導和啟發學生的想像力，進行猜想或假設
①加在導體兩端的電壓越大，通過它的電流就會越大;
②導體的電阻越大，流過它的電流就會越小。
生答：
三者的關系可能是I=U/R;
可能是導體兩端的電壓增大幾倍，那導體中的電流也增大幾倍;
可能是U=IR;
或者是
3.設計實驗(采用啟發提問式，幫助學生設計實驗)
師：我們所學電流、電壓和電阻三個量，哪些量可以測量出，分別用什么儀器來測量?
生：能測量的量有：電流和電壓，儀器分別為電流表和電壓表。
師：電阻不能測量，我們怎樣知道導體的阻值呢?
生：可以預先給出導體的電阻值(使用定值電阻)。
師：也就是說在研究電流和電壓、電阻之間關系時，我們是先固定電阻不變，讓電壓發生改變，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(引導歸納得出)。
師：實驗時，針對于某一導體僅僅測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：多次測量可以減少誤差，同時考慮到實驗探究的科學性，應該多測量幾次。
教師提示：不僅針對同一導體要測量幾組電壓和電流值，同時還要更換定值電阻反復進行實驗，這種研究物理問題的方法是不可忽視的。本次實驗時，給出了二個不同的定值電阻(R1=5和R2=10)
師：我們在實驗要多次測量電壓和電流值，那么怎樣去改變導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：增減串聯的干電池的節數。
生2答：可以用滑動變阻器來改變。
教師總結指出：同學們知道了改變定值電阻兩端電壓的方法，請大家根據你認為最適合你的方法和剛才我們設計的思路，對照自己桌前的器材選擇你所需的實驗儀器，并畫出能夠同時測量電壓和電流的電路圖以及記錄數據的表格(學生開始小組討論實驗方案，教師巡視答疑，投影出個別學生的設計方案，全班分析、完善實驗方案)。
4.進行實驗
實際操作中，教師還要提醒學生注意以下幾個問題：
連接電路時要注意什么問題?
生1：連接電路時，開關應處于斷開狀態，滑動變阻器的滑片應放到最大阻值的位置上。
師：測量多少次數據較合適?
生2：測量次數不要過多，根據時間而定，一般測量三次或四次左右。
師：如果在實驗中使用了滑動變阻器，那接法上要注意什么問題?閉合電路之前應考慮什么問題?
生3：接線柱不能同上或同下，應該一上一下;且閉合電路之前應該將滑片移到最大電阻處。
教師提示：在實驗中若用滑動變阻器來改變導體兩端的電壓的情況下，應盡量使定值電阻兩端的電壓成整數倍地變化(如：1V，2V，3V)。同樣若用干電池(或學生電源)改變電源電壓時，也應該使電源電壓成整數倍地變化。
教師巡回指導學生進行實驗，解答實驗中的疑問，并指出學生在實驗中錯誤，要求學生實事求是地填寫和處理實驗數據、實驗信息。
5.分析和論證
數據處理時，可引導學生仔細思考測量數據：分析電壓是怎樣發生變化，從而影響到電流的怎樣變化;同時還應考慮到實驗會有誤差，可能數據不很一致。得出電流、電壓的關系的結論。
(投影機展示)學生處理實驗數據，各小組進行討論，最后得出結論：當電阻相同時，通過導體的電流和導體兩端的電壓成正比。
然后指導學生用測量的數據對照課本，畫出U-I圖。
啟發學生將圖線結果與物理中的一次函數的知識作對比，推導出U-I關系式：U=IR。
6.實驗評估
要求學生在探究報告中反思自己的探究活動一些問題，如：
(1)自己的實驗設計方案是不是最優的，還可能會存在著哪些不合理的地方。
(2)自己在實驗操作中有沒有什么失誤，讀數時有些什么失誤。
(3)本小組測量結果是不是可靠的。
(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：要求學生課后進行交流，交流時，可以相互交換各自的探究報告，也可以口頭表述自己在探究時與他人不同的意見，同時還應聽取他人正確的意見。交流時，不應只是交流探究結論，交流的重點應放在探究的過程中。
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論，我的結論不和你一樣?
三、作業：完成本次實驗的《探究報告》，并在報告寫出對自己所選的實驗探究過程進行評估，為下一節作的學習準備。
【本課點評】：
本節課基本是學生的分組探究實驗，將學生四人分成一組，大致分工：實驗時，一人移動滑動變阻器(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。
在探究實驗過程中的設計實驗環節時，要讓學生知道增減電池數目和使用滑動變阻器這兩種方法進行科學探究，目的是使學生明白科學探究過程的多樣性，同時在交流和評估時，懂得不同的科學探究方法對于研究問題的優劣情況。
在實際操作中，應該多給予鼓勵，增強學生完成實驗的信心。有些要求盡可能讓學生通過動手的過程自己去感悟，有利于培養學生的科學探究素質。
采用圖象進行數據處理時，教師可以使用電子表格工具(多媒體)，實現即時處理。可以把電壓U看成縱坐標y軸，電流I看成橫坐標x軸，則由U-I圖可知U和I是一個正比例一次函數式，電阻R的值為一次函數式y=kx中k值，這樣處理有利于學生能快速的得出U、I和R的物理表達式。
有條件者，電源的選擇最好是使用學生電源，測量的數據比較一致。而采用干電池時，測量的數據存在著一定的誤差，為學生處理數據和獲得結論增加了難度。
本節實驗探究是第一次同時使用電壓表和電流表，對于學生來說，會存在著一定困難，要求教師應精心準備和及時指導。
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