初中物理人教版九年级全册17、1电流与电压和电阻的关系（教案）

电流与电压和电阻的关系
教学目标
知识与技能:
1.通过实验探究电流、电压和电阻的定量关系,分析归纳得到欧姆定律。
2.会观察、收集实验中的数据并对数据进行分析。
3.能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。
过程与方法:
1.感悟用“控制变量法”来研究物理问题。
2.通过实验探究电流跟电压、电阻的关系,让学生经历科学探究的全过程。
情感态度与价值观:
1.培养学生严谨的科学态度。
2.培养学生逻辑思维能力。
学情分析
欧姆定律的是初中物理电学的重要知识,连接电流、电压、电阻的内容,同时为电功率的学习做铺垫,起到承上启下的作用。本节课为探究欧姆定律,是一个完整的科学探究过程,需要学生通过探究和小组合作经历探究过程,并发现电流与电压、电阻的关系,最后通过定量的分析,总结出欧姆定律。整节课的设计是通过演示实验让学生直观看到电压和电阻对电流有影响,进而引导学生设计完成实验,最后在学生经历实验之后分析数据总结出电流与电压电阻的关系,再由教师点出这个规律就是欧姆定律。
学习本课之前学生已经掌握了电流、电压、电阻的相关知识,也练习过根据实验需要设计电路图,并通过电路图连接实物进行实验。而且在学习物理之后已经多次培养学生发现问题、探究新知、自己建构知识点。因此在本节课中学生能够应对抛给他们的问题,并能在教师的引导下完成学习任务。而在本节课中学生对实验数据的分析和总结能力较弱,在这一问题上基于学生的认知能力,利用flash处理学生自己实验得到的数据,让学生直观的看到正比和反比的图像,更能让学生在情感上接受电流与电压电阻的关系,从而突破这一学生的薄弱点。 通过多媒体展现实物连接的电路。对实验的数据进行分析总结进而得到欧姆定律,是本课的难点,正比反比的关系如果通过常规的教法学生并不能直接发现并总结规律,然而本课利用flash把学生的典型数据进行描点处理,通过坐标系展示正比、反比的图像,有效的让数据分析变得简单明了,再通过实物展台,连接各组数据,让学生体会到得到的规律是普遍存在的、科学的。
重点难点
重点:
利用控制变量法找出电流与电压、电阻的关系。
难点:
设计并进行实验,探究欧姆定律。
教学过程
活动1【导入】复习导入
师:这段时间我们一直在与“电”打交道,并先后认识了一些电学基本量,看屏幕,一起大声读出它们的名字。
生:电流、电压、电阻
师:通过前面的学习,我们知道电荷的定向移动形成……(电流)
电压能推动电荷定向移动,所以电压是……(形成电流的原因)
电阻呢 ……(导体对电流的阻碍作用)
活动2【活动】演示实验一
(用实物展台放大实验效果)
师:大家看这两个电路,遮住的部分是电池,你们猜猜哪个电路的电池多
实物展示: (两个电路中各有一个小灯泡,第一个电路的电源是4节干电池,第二个电路的电源是2节干电池)
生:……第二个
师:想看答案吗 (打开遮挡)猜得真准!由此,我们看到灯泡两端的电压越高,电流越大。老师把这两个电路稍作改动,让电路中电源相同,灯泡与不同的电阻串联。
活动3【活动】演示实验二
师:老师把这两个电路稍作改动,让电路中电源相同,灯泡与不同的电阻串联。猜猜哪个电路的电阻大
实物展示:(第一个电路串联10欧电阻,第二个电路串联15欧电阻)
生:……第二个
师:揭晓答案,大家猜得很准,我们大致可以知道,电路中电阻越大,电流越小。所以,不难看出电压和电阻都会影响电流。
活动4【活动】探究电流与电压的关系
师:今天咱们用数据来说话,深入的研究电流与电压、电阻的关系。
我们要研究它们的关系是不是应该先测出它们的大小 看这三个物理量,谁是可以测量的
生:……电流……电压
师:用什么仪器测
生:……电流表……电压表
师:那电阻呢
生:……不能测
师:我们现在不知道怎么测电阻,但可以选择已知阻值的定值电阻进行实验。(展示定值电阻)
师:如果要研究它们三个的关系,就需要设计一个实验电路,大家觉得还需要哪些实验器材
生:……电源、滑动变阻器、开关、导线(ppt展示所有实验器材的电路图符号)
师:要研究的问题有两个,咱们先来研究电流与电压是什么关系。请大家按照你的想法,组装这些器材,形成电路。一会儿展示你们的成果,好吗 按照你的想法设计电路,画在实验报告单上,开始。
生:(活动:设计电路)
师:这是XX同学的设计,谁和他的设计一样 XX同学,请你来解释一下为什么这样设计,该如何操作。
生:……(引导:定值电阻是研究对象,滑动变阻器可以改变定值电阻两端电压,多次测量)
师:还有补充吗 大家对这个电路满意吗 整理一下他的思路:定值电阻是研究对象,我们要研究通过它的电流和它两端电压的关系,一组数据不够,所以加个变阻器来调整它两端电压,多测几组数据。大家同意吗 ……
我们知道利用变阻器可以改变电路中的电流,可它能改变电阻两端的电压吗 验证过吗 咱们来看一下,能不能改变。
师:(实物展台演示实验)这是一个定值电阻、变阻器、电流表串联,电压表测定值电阻两端电压。我们想看一看当闭合开关,移动变阻器划片时,电阻两端的电压是否变化。
师:好,我们证明了变阻器可以改变定值电阻两端的电压。大家在设计电路时,都是利用变阻器改变定值电阻两端电压的吗
生:……改变电池数量
师:现在我们有两种方法可以改变电压,哪种方法更好呢 ……
生:……滑动变阻器更好,操作便捷,变化更多
师:那我们就选择用变阻器来改变电压,接下来我们就可以连接实物进行实验了。但连接电路时有很多注意事项,谁愿意当次老师,给大家列举一下,有哪些注意事项。
生:……(开关打开、电表电流从正接线柱流入负接线柱流出、滑动变阻器一上一下……)
师:如果选择量程时,两个量程都可以,该选哪个 为什么
生:……(小量程,更精确)
师:这套器材老师测试过,电流不大,选小量程就可以,大家已经看到了电源是3节干电池,电压表选哪个量程好呢
生:……(大量程)
师:我想更精确些,就用3V量程,行不行 ……变阻器有保护电路的作用。只要我们适当操作就可以在不损坏电路的情况下测出更准确的数据。大家看实验报告单,老师在数据记录的位置做了一项规定,所有同学都测出电压是1V,2V,3V时通过定值电阻的电流。想想这样实验有什么好处吗
生:……(方便分析数据)
师:我们研究问题时电压非是1V2V3V不可吗 ……所以表格后面还有两排空格,你可以自由选择任意电压测电流,现在开始实验,注意记录好数据。
生:(活动:学生实验)
师:大家暂停一下,老师希望将大家的数据尽量的汇集到一起,所以大家把数据以描点的形式画在胶片上,注意不用连线,向老师这样描点就可以了。(ppt展示描点方法)
生:(活动:学生继续实验,找三组代表数据输入到电脑)
师:老师收集了一些代表数据,大家分别看各组数据在1V2V3V时,电流有什么变化规律
生:……成正比
师:我们看看大家的数据是不是都有这样的规律。(实物展台:描点胶片数据)连接一下,我们发现当电阻一定时,电流与电压成正比。大家将结论写在报告单上。通过探究,我们知道电阻一定时,导体中的电流跟电压成正比,那么电压与电流的比就是一个常数。咱们来算算这几组数据中电压与电流的比值是多少。大家发现什么了吗
生:……我们发现电阻等于它两端电压与通过电流的比值。
活动5【活动】探究电流与电阻的关系
师:接下来我们研究电流与电阻的关系,请问大家,我们能不能用原来的电路来研究 如果不可以,需要做什么改动 如果可以,要怎样操作
生:……可以,只需要改变定值电阻就可以了。
师:咱们试试在这个电路中只改变定值电阻行不行(实物展台演示实验),两端电压也改变了,怎么办
生:……调节滑动变阻器,使电压不变
师:时间关系,我们这组实验不做了,就用这几组数据进行分析,可以吗 电压一定时,电流与电阻有什么关系 怎样看这几组数据 ……
师:我们用刚刚的图像法来看一下(flash演示),我们能得到什么结论
生:……电压一定时,电流与电阻成反比。
板书:2、U一定,I与R成反比。
师:电流与电阻成反比,那么电流与电阻的乘积就应该是一个常数,大家算算这几组数据中电流与电阻的乘积有什么特别
生:……电压等于电流与电阻的乘积。
板书:U=IR
师:大家同不同意 你们的数据满不满足这个表达式
活动6【讲授】欧姆定律
其实关于电流、电压、电阻的关系,早在1826年德国的物理学家欧姆就做了大量的研究,并且后人把他的成果称为欧姆定律。并且写成表达式I=U/R
师:我们比较一下,这个表达式和我们得出的表达式有什么区别
生:……可以通过数学推导得出相同的表达式。
师:这个表达式包含了数学推导的过程,也描述出了电流与电压、电阻的定量关系。实际上,欧姆定律在生活中有着非常广泛的应用。我们看一个实例:我们知道近期酒驾查得非常严格,大家不觉得交警手中的酒精测试仪很神秘吗 只要吹一下就能测出酒精含量,它是什么原理呢 大家看一下它的原理图,有没有觉得和我们今天的电路图很像啊!这个酒精气体传感器就相当于我们电路中的滑动变阻器,对着传感器吹气时就相当于滑动变阻器的划片,从而改变了电路中的电压、电流。
活动7【练习】练习使用欧姆定律
师:我们来做个小测试。
学以致用:如图是酒精测试仪的原理图。R0=20Ω,酒精气体传感器R的电阻值随酒精气体浓度的增大而减小。
⑴若某饮酒者吹气时,电压表显示2V,则此时通过R0的电流多大
生:I=U/R=2V/20Ω=0.1A(板书)
⑵若某醉酒者吹气时,电压表显示8V,此时通过R0的电流多大
生:I=U/R=8V/20Ω=0.4A(板书)
师:你为什么不用2V 它也是电压呀。
生:……传感器已经使电路中的电流、电压都改变了。
活动8【讲授】总结
我们在应用欧姆定律时,有一个问题很关键。这个I、U、R是同一段导体在同一时刻下的电流电压电阻,我们不能用学校的电压除以你家的电阻,得到邻居家的电流。你也不能用昨天的电压除以今天的电阻,得到昨天的电流,要对应好。