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】
一、知識與技能
1.通過(guò)實(shí)驗探究電流、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量一段導體兩端的電壓和流過(guò)它的電流。
3.使學(xué)生會(huì )使用滑動(dòng)變阻器來(lái)改變一段導體兩端的電壓。
二、過(guò)程與方法
1、通過(guò)實(shí)驗探究過(guò)程，體會(huì )科學(xué)探究的一般方法，提高學(xué)生根據實(shí)驗數據歸納物理規律的能力。
2、使學(xué)生領(lǐng)悟用控制變量來(lái)研究物理問(wèn)題的科學(xué)方法。
3、體會(huì )使用圖象研究物理問(wèn)題的優(yōu)越性
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀(guān)
1.在實(shí)驗探究的過(guò)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(wèn)題時(shí)的喜悅;
2.養成實(shí)事求是、尊重自然規律的科學(xué)態(tài)度，注意學(xué)生科學(xué)世界觀(guān)的形成。
【教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】
1.重點(diǎn)：學(xué)生在實(shí)驗探究電流、電壓和電阻的關(guān)系的過(guò)程
2.難點(diǎn)：科學(xué)實(shí)驗探究的進(jìn)行，對實(shí)驗數據、信息的處理和綜合
【教學(xué)用具】
教師演示實(shí)驗：干電池組、2.5V和6.5V小燈泡各一只，導線(xiàn)若干、開(kāi)關(guān)一只，實(shí)物投影儀。
學(xué)生分組實(shí)驗：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(kāi)關(guān)、導線(xiàn)若干。以上器材為一組，每四人準備一組器材。(若學(xué)校條件允許，可將干電池組換成學(xué)生電源，實(shí)驗效果會(huì )更好。)
【 教材分析和教學(xué)建議】
歐姆定律的實(shí)驗是探索性實(shí)驗，其設計是本節的難點(diǎn)。因為初中物理不從理論上解釋歐姆定律，所以對學(xué)生而言歐姆定律的建立完全領(lǐng)依賴(lài)實(shí)驗探究的結果。同時(shí)，歐姆定律的實(shí)驗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的。它是電學(xué)中的基本定律，也是進(jìn)一步學(xué)習電學(xué)知識和分析、解決電路問(wèn)題的基礎，因此是初中電學(xué)的重點(diǎn)知識。通過(guò)本節教學(xué)，可使學(xué)生對即將要學(xué)習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(zhù)重介紹了研究三個(gè)物理量之間變化關(guān)系的方法。先引導學(xué)生得出電流與電壓和電阻有關(guān)，再通過(guò)實(shí)驗來(lái)研究。
本節從開(kāi)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)應重視研究方法的指導。教師要引導學(xué)生懂得歐姆定律的研究是在如下科學(xué)方法的指導下進(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(lái)。應該在常用方法的傳授過(guò)程中，先將研究的思路和方案確定，然后再進(jìn)行電路圖的設計、電學(xué)器材的選擇等內容的教學(xué)。
研究方法和步驟確定以后，實(shí)驗電路不宜直接給出，而應啟發(fā)學(xué)生根據實(shí)驗目的和研究方法自己設計電路圖，選擇實(shí)驗器材，設計實(shí)驗表格，并指導學(xué)生進(jìn)行實(shí)物接線(xiàn)。接線(xiàn)時(shí)，要強調電路圖和實(shí)物圖一一對應。進(jìn)行具體操作時(shí)，最好選用0 50的滑動(dòng)變阻器。開(kāi)始時(shí)應將滑動(dòng)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(shí)，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(jìn)行定量實(shí)驗前，也可先作些定性研究。取得數據后，要教會(huì )學(xué)生如何分析數據。分析時(shí)，也可由學(xué)生自行研究。
對于探究電流、電壓、電阻的關(guān)系的實(shí)驗，探究過(guò)程應給學(xué)生足夠的時(shí)間去思考、討論。通過(guò)多媒體及時(shí)展示學(xué)生討論、設計的方案，使學(xué)生間相互交流，共同提高，擴大每個(gè)學(xué)生的知識面。設計實(shí)驗有一定難度，教師應及時(shí)充當優(yōu)秀學(xué)生的角色參與設計和討論，以便激勵學(xué)生積極參與。本實(shí)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(gè)數，二是利用滑動(dòng)變阻器，應盡可能讓學(xué)生通過(guò)討論自己得出。進(jìn)行實(shí)驗時(shí)，可讓學(xué)生按自己設計的方案進(jìn)行實(shí)驗，并非一定要統一要求。在分析表格數據得結論時(shí)，應讓學(xué)生多發(fā)表自己的見(jiàn)解，不完整，不規范沒(méi)關(guān)系，可在充分肯定其合理性的同時(shí)繼續找學(xué)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(guò)程，是從兩個(gè)量相乘或相除是否等于第三個(gè)量出發(fā)設計的，從所測數據間的關(guān)系能夠比較得出結論，引導學(xué)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(shí)驗時(shí)，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(shí)今年教材增加了U-I關(guān)系圖象，讓學(xué)生學(xué)會(huì )運用圖象進(jìn)行分析，但由于是學(xué)生第一次接觸，故對于學(xué)生來(lái)說(shuō)是一個(gè)難點(diǎn)，因此，教師應從坐標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(guò)程】
一、創(chuàng )設情境，引入新課
師：在前面兩章中我們學(xué)習了電流、電壓和電阻三個(gè)量的知識。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。下面先請同學(xué)們認真觀(guān)察演示實(shí)驗：
(教師演示、學(xué)生觀(guān)察，并得出實(shí)驗結論)
演示①加在同一個(gè)燈泡兩端的電壓越大，燈泡越亮。(即：加在一段導體兩端的電壓越大，通過(guò)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，導體的電阻越大，流過(guò)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(guò)它的電流值呢?(或用物理表達式表示出來(lái))
板書(shū)：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(guān)系
二、進(jìn)行科學(xué)探究
1.提出問(wèn)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
根據教師的演示實(shí)驗和下面兩個(gè)事實(shí)來(lái)引導和啟發(fā)學(xué)生的想像力，進(jìn)行猜想或假設
�、偌釉趯w兩端的電壓越大，通過(guò)它的電流就會(huì )越大;
�、趯w的電阻越大，流過(guò)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(shí)驗(采用啟發(fā)提問(wèn)式，幫助學(xué)生設計實(shí)驗)
師：我們所學(xué)電流、電壓和電阻三個(gè)量，哪些量可以測量出，分別用什么儀器來(lái)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(shuō)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(guān)察電流的變化，這種研究物理問(wèn)題的方法叫什么?
生：控制變量法(引導歸納得出)。
師：實(shí)驗時(shí)，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(shí)考慮到實(shí)驗探究的科學(xué)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(shí)還要更換定值電阻反復進(jìn)行實(shí)驗，這種研究物理問(wèn)題的方法是不可忽視的。本次實(shí)驗時(shí)，給出了二個(gè)不同的定值電阻(R1=5和R2=10)
師：我們在實(shí)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(guò)它的電流呢?
生1答：可以改變電源的電壓，如：增減串聯(lián)的干電池的節數。
生2答：可以用滑動(dòng)變阻器來(lái)改變。
教師總結指出：同學(xué)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(shí)驗儀器，并畫(huà)出能夠同時(shí)測量電壓和電流的電路圖以及記錄數據的表格(學(xué)生開(kāi)始小組討論實(shí)驗方案，教師巡視答疑，投影出個(gè)別學(xué)生的設計方案，全班分析、完善實(shí)驗方案)。
4.進(jìn)行實(shí)驗
實(shí)際操作中，教師還要提醒學(xué)生注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
連接電路時(shí)要注意什么問(wèn)題?
生1：連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應處于斷開(kāi)狀態(tài)，滑動(dòng)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(guò)多，根據時(shí)間而定，一般測量三次或四次左右。
師：如果在實(shí)驗中使用了滑動(dòng)變阻器，那接法上要注意什么問(wèn)題?閉合電路之前應考慮什么問(wèn)題?
生3：接線(xiàn)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(shí)驗中若用滑動(dòng)變阻器來(lái)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(xué)生電源)改變電源電壓時(shí)，也應該使電源電壓成整數倍地變化。
教師巡回指導學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗，解答實(shí)驗中的疑問(wèn)，并指出學(xué)生在實(shí)驗中錯誤，要求學(xué)生實(shí)事求是地填寫(xiě)和處理實(shí)驗數據、實(shí)驗信息。
5.分析和論證
數據處理時(shí)，可引導學(xué)生仔細思考測量數據：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)還應考慮到實(shí)驗會(huì )有誤差，可能數據不很一致。得出電流、電壓的關(guān)系的結論。
(投影機展示)學(xué)生處理實(shí)驗數據，各小組進(jìn)行討論，最后得出結論：當電阻相同時(shí)，通過(guò)導體的電流和導體兩端的電壓成正比。
然后指導學(xué)生用測量的數據對照課本，畫(huà)出U-I圖。
啟發(fā)學(xué)生將圖線(xiàn)結果與物理中的一次函數的知識作對比，推導出U-I關(guān)系式：U=IR。
6.實(shí)驗評估
要求學(xué)生在探究報告中反思自己的探究活動(dòng)一些問(wèn)題，如：
(1)自己的實(shí)驗設計方案是不是最優(yōu)的，還可能會(huì )存在著(zhù)哪些不合理的地方。
(2)自己在實(shí)驗操作中有沒(méi)有什么失誤，讀數時(shí)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(wèn)題還不清楚，哪些問(wèn)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告，也可以口頭表述自己在探究時(shí)與他人不同的意見(jiàn)，同時(shí)還應聽(tīng)取他人正確的意見(jiàn)。交流時(shí)，不應只是交流探究結論，交流的重點(diǎn)應放在探究的過(guò)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(yè)：完成本次實(shí)驗的《探究報告》，并在報告寫(xiě)出對自己所選的實(shí)驗探究過(guò)程進(jìn)行評估，為下一節作的學(xué)習準備。
【本課點(diǎn)評】：
本節課基本是學(xué)生的分組探究實(shí)驗，將學(xué)生四人分成一組，大致分工：實(shí)驗時(shí)，一人移動(dòng)滑動(dòng)變阻器(或改變電源電壓)，一人觀(guān)察電壓表，一人觀(guān)察電流表，一人記錄。
在探究實(shí)驗過(guò)程中的設計實(shí)驗環(huán)節時(shí)，要讓學(xué)生知道增減電池數目和使用滑動(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(guò)程的多樣性，同時(shí)在交流和評估時(shí)，懂得不同的科學(xué)探究方法對于研究問(wèn)題的優(yōu)劣情況。
在實(shí)際操作中，應該多給予鼓勵，增強學(xué)生完成實(shí)驗的信心。有些要求盡可能讓學(xué)生通過(guò)動(dòng)手的過(guò)程自己去感悟，有利于培養學(xué)生的科學(xué)探究素質(zhì)。
采用圖象進(jìn)行數據處理時(shí)，教師可以使用電子表格工具(多媒體)，實(shí)現即時(shí)處理�？梢园央妷篣看成縱坐標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(gè)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(xué)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(xué)生電源，測量的數據比較一致。而采用干電池時(shí)，測量的數據存在著(zhù)一定的誤差，為學(xué)生處理數據和獲得結論增加了難度。
本節實(shí)驗探究是第一次同時(shí)使用電壓表和電流表，對于學(xué)生來(lái)說(shuō)，會(huì )存在著(zhù)一定困難，要求教師應精心準備和及時(shí)指導。
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