苏科版初中物理九年级上册 14.4 欧姆定律的应用 教案 (表格式)

《欧姆定律的应用》第1课时教学设计
课题 欧姆定律的应用
教材分析 伏安法测电阻是电学中的一种基本测量，属于欧姆定律变换式的具体运用，对于加深学生对欧姆定律和电阻概念的理解有重要重要，同时又能给学生提供初中常用电学器材综合使用的机会，有利于提高学生的动手操作能力。教科书由欧姆定律的公式出发，从理论上推导出电阻的计算公式，提出：测出导体两端的电压和通过导体的电流，就可以计算出这个导体电阻的大小。然后要求学生自主选用合适的器材，自主设计实验的电路图、操作步骤、记录实验数据的表格，自主处理实验数据。设计、安装一个调光灯是本章的主线，学会伏安法测电阻，解决了调光灯设计中遇到的实际问题，为学生顺利地设计和制作调光灯做了铺垫。此外，教科书还引导学生运用欧姆定律解释为什么使用电流表、电压表测量时，其对待测电路的影响可以忽略不计，进一步指导学生运用所学知识解决实际问题。
教学目标 1．通过实验，学会用伏安法测量电阻的阻值．2．进一步学习电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法，养成良好的实验习惯．
教学重点 能根据实验目的应用欧姆定律自主设计电路、选择器材、拟定步骤、熟练使用器材、正确收集和处理数据、设法减小误差、分析排除故障．
教学难点 电路故障的判断与分析．
学情分析 通过前面第13章《电路初探》以及第14章前三节内容的学习，学生已经知道了电路、电流、电压、电阻的基本知识，理解了欧姆定律，另外，学生也已经学会使用电流表、电压表、滑动变阻器等电学基本实验器材的使用方法，因此综合使用电流表、电压表、滑动变阻器等电学器材测量定值电阻的阻值已经水到渠成。
教学思路与教法、学法设计 综合以上教材分析、教学目标重点难点分析以及学情分析，所以本节内容的教学，尤其是第一课时伏安法测电阻的实验，应该以学生为主体，放手让学生自行完成，教师只是在学生遇到疑难时，例如电路故障分析加以点拨指导。所以，在教学过程中，计划采用以下教法和学法：1．分组实验法。提供数量足够的器材，让学生自主设计测量方案，然后相互讨论，相互启发，相互促进，相互补充，优化得到最佳实验方案，让学生在自主、合作、探究中学习。2．问题链讨论。在学生展示实验方案时、在学生展示实物器材连接时、在学生分析实验故障原因时，教师设计好一连串有梯度的问题，通过问题链引导学生学会使用理论知识解决实际问题，学会电学基本实验器材的综合使用，学会实验故障分析的思路和方法。3．应用巩固并当堂检测。合理设置若干类型习题及时进行应用讲解，当堂检测，当场评讲，让学生弄清楚物理知识如何加以应用，深化理解，弥补认识不足，纠正认识的偏差．提升分析解决问题的能力。
教学资源 学生实验器材24套、磁吸式演示器材一套、“泰微课”微视频等。
教学过程
主要流程 教师活动 学生活动
一、实验准备阶段 1．复习欧姆定律，引出测电阻的实验原理今天我们开始学习第十四章的第四节《欧姆定律的应用》。既然是欧姆定律的应用，那我们就先来复习欧姆定律的相关知识。第一个问题：欧姆定律的内容是什么？第二个问题：欧姆定律的公式、变形公式分别是什么？第三个问题：这儿有一个未知阻值的定值电阻，如果想要通过实验测出它的电阻值，大家想想，你有什么办法或思路？以伏特为单位的电压表也叫伏特表，以安培为单位的电流表也叫安培表，所以这种测量未知电阻的方法叫“伏安法”。课件展示同时板书：一、原理：R=U/I。方法：伏安法。 指名回答：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。举手回答：I=U/R，U=IR，R=U/I。指名回答：根据欧姆定律的变形公式R=U/I，用电压表测出待测电阻两端的电压，用电流表测出通过它的电流，然后就可以根据变形公式就可以算出它的电阻值。
2．师生讨论，完善电路图的设计，理解滑动变阻器的作用根据同学们刚才的想法，我画出了一个电路图（课件展示）：一个待测电阻，取一个用电压表与它并联，再拿一个电流表与它串联，然后加一个开关，最后接到电源正负极。仔细再看看，发现这个电路有一个缺陷：开关闭合后只能测一组数据，算一个电阻值。
一、实验准备阶段 我们知道，实验室用的电流表、电压表精度不够高，在测量时由于估读会产生测量误差。那么，我们怎么来减小误差呢？大家再开动脑筋想一想。在学生迟疑之际启发：问题1：如果能够测量出几组电压电流值，算出几个电阻值，取它们的平均值作为最终的测量结果，能不能减小误差呢？问题2：那么，又怎么改变电压值、电流值实现多次测量呢？问题3：所以，滑动变阻器在这个实验中起什么作用？在学生讨论的基础上板书并课件展示滑动变阻器的作用。接下来，在我原来画的电路图上基础上，请你在导学案的虚线方框内画出改进后的实验电路图。一会儿后，教师视频展台展示、点评。 齐答：能。指名回答：在电路中再添加一个滑动变阻器与待测电阻串联。指名回答：改变Ux、Ix，多次测量求平均值减小误差。学生作图。
一、实验准备阶段 3．学生演示实物元件的连接过程，复习电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法，同时设计实验步骤和记录实验数据的表格好，现在实验原理、电路图都已经清楚了，接下来就要按照电路图连接实物元件了。各位的仪器篮里有一个5～20Ω的定值电阻，2节干电池串联的电源，还有电流表(量程为0～0.6A、0～3A)、电压表(量程为0～3V、0～15V)、滑动变阻器(20Ω 2A)、单刀开关各一个，导线若干，老师黑板上也有相同规格的器材，现在请一位同学到讲台前面来给大家演示一下如何连接电路，其他同学注意观察，他如果连接正确，要能解释其中的道理，如果接错了要能纠正。（学生接完滑动变阻器之后叫停）追问1：他从电源正极开始接线，意味着他采用的接线顺序是什么？追问2：滑动变阻器接入电路的是哪一下一上？ 一生上台演示。齐答：顺着电流的方向依次接线。齐答：左下右上
一、实验准备阶段 追问3：那么在开关闭合前，变阻器的滑片应移到电阻丝的最左侧还是最右侧？这样做有什么好处？课件展示板书：步骤：1、断开开关，按图接线，将滑片移到电阻最大的位置。学生接了电流表之后，叫停。追问4：电流表是不是跟待测电阻串联？电流是不是正进负出？电流表使用的是什么量程？为什么选这个量程？学生接了电压表之后，叫停。追问5：电压表是不是跟待测电阻并联？电流是不是正进负出？电压表使用的是什么量程？为什么选这个量程？补充说一下，有时电流表、电压表量程的选择还需要考虑减小误差的问题，详见课后拓展题1。电路连接完毕，接下来，我们检查一下，有没有错误？实物连接检查完毕，再接下来应该开始测量了，打算怎么做？课件展示并板书：步骤2：检查无误后闭合开关改变滑片的位置，测量并记录。我们导学案上的表格并不完善，需要填写测量和计算的物理量的名称及单位。大家说第一列填什么？第二列填什么？第三列填什么？大家回答得很好，我建议最后再加一列：电阻平均值/Ω，这样就更好了。实验数据测完了记好了，接下来应该断开开关，拆线并整理器材．根据记录算出三次测得的电阻R，求出三次电阻的平均值。课件展示并板书：步骤3.拆线整理，处理数据。 齐答：最右侧，保护电路。齐答：串联，是，0～0.6A。电路中最大的电流是I最大=U源/R定小=3V/5Ω=0.6A。齐答：是。是。0～3V。电源电压是3V，待测电阻两端的电压最大是3V。齐答：没有。指名回答：闭合开关，三次改变滑片的位置，分别读出电流表、电压表的示数并填入表格中。齐答：电压U/V。电流I/A。电阻R/Ω。
二、实验操作阶段 实验步骤和记录数据的表格已经设计好了，现在开始实验，请同学们按照以上讨论结果测量出定值电阻的阻值。实验过程中若出现故障，同组同学合作排除故障或及时报告老师．教师巡视、指导。 学生分组实验。
二、实验操作阶段 根据以往的实验情况，友情题型：（1）注意电池的安装和电池组的正负极；（2）接线叉正面朝上或朝外；（3）一边用手移动滑动变阻器的滑片，一边观察电流表、电压表的示数，至少使一个表的指针对准某一刻度线。 学生分组实验。
三、实验总结阶段 1．学生汇报实验结果绝大多数小组已经完成了实验，请几个小组汇报一下你们的测量结果，说说你们遇到的故障。看来测量的误差还是不小的，所以用串联一个滑动变阻器，多次测量求平均值来减小误差，是非常必要的。刚才我在巡视的过程中，发现由于电池盒以及接线叉的原因，同学们出现得最多故障还是断路，一是电池安装位置错误以致“3”、“－”两个接线柱间无电压；二是由于接线叉像一个铲子的原因，发生了开关、滑动变阻器、电阻、电流表、电压表等等一处或几处断路。请同学们再次观察一下电池盒的内部结构，再次观察一下接线叉的外形特征，体会一下断路是怎么形成的。 指名回答：通报本组实验结果。学生观察、思考。
2．师生讨论，如何分析排查故障刚才在同学们做实验的时候，我能根据电流表、电压表示数的情况很快地帮助同学们判断出故障的种类并排除了故障，而很多同学对此却感到棘手。大家是不是也想提高一下自己排查分析实验故障的技能？好，接下来我举两个例子，我一起来讨论。先易后难，先简后繁。我们假设电源、电流表、电压表、开关、导线不发生故障，故障只有一处，且只发生在待测电阻或滑动变阻器上，然后请你根据电流表、电压表的示数判断是哪个元件发生了什么故障。第一种故障现象：电流表无示数、电压表有示数。①你猜想一下是什么故障？②是不是这样呢？我们先实验检验。（教师演示）闭合开关，一切正常， 指名回答：可能是待测电阻断路。
三、实验总结阶段 断开待测电阻一端的接线柱，可以看到电流表读数减小，几乎为零，电压表指针大幅偏转，几乎等于电源电压，跟现象完全吻合。③这个故障现象，我们可以用欧姆定律来解释。电流表指针为什么不动呢？电压表指针为什么大幅偏转呢？我们可以总结出一条经验：若电流表无示数则往往是断路故障；若此时电压表有示数，则故障一般是与电压表并联的用电器断路。 指名回答：待测电阻断路，电压表、滑动变阻器串联在电路中，由于电压表内部电阻很大，那么根据I=U/R电路中的电流就很小。由于电路中电流很小，变阻器两端的电压也很小，根据Uv=U源－U变，则UV≈U源。
三、实验总结阶段 第二种故障现象：电流表有示数、电压表却无示数。①你猜想一下是什么故障？②是不是这样呢？我们先实验检验。闭合开关，原来电路一切正常，用导线将待测电阻短路，电流表示数变大，电压表示数为零，现象完全吻合。③这个故障现象，也可以用欧姆定律来解释。电流表为什么有示数呢？电压表为什么示数为零呢？我们又可以总结出一条经验：若电流表有示数则往往是短路故障；若此时电压表无示数，那么故障一般是与电压表并联的用电器短路。 指名回答：故障可能是待测电阻局部短路。指名回答：待测电阻短路，电路处处联通，又有电源，所以应该有示数。指名回答：短路导线的电阻约为零，根据U=IR则导线两端的电压约为零，根据并联电路各支路两端电压都相等的特点，所以待测电阻、电压表两端电压也约为零。
课堂总结 今天这堂课的内容我们就学完了，同学们想一想，我们学到了哪些内容？ 学生相互补充：1．学会了用伏安法测量电阻的阻值．2．进一步学习了电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。3．学习了电路常见故障的排查方法．
当堂练习 1．在“伏安法”测电阻的实验中，滑动变阻器不能起到的作用是（ B ） A．改变电路中的电流 B．改变被测电阻的阻值 C．改变被测电阻两端的电压 D．保护电路 2．用“伏安法”测电阻，小华实验时的电路如图2甲所示．(1) 请用笔画线代替导线，将实物电路连接完整．(2) 正确连接电路后．闭合开关前滑片P应置于滑动变阻器的______(左/右)端．（左）(3) 小华闭合开关后发现电流表有示数，电压表无示数，且故障只发生在待测电阻或滑动变阻器上，则故障原因可能是__________。（待测电阻短路）(4) 改正错误以后，小华前两次测得未知电阻的阻值分别为Rx1=4.7Ω、Rx2=5.0Ω，第三次测量时，当电压表的示数为2.4V时，电流表的示数如图2乙所示，则I=______A，根据实验数据可得Rx=______Ω．（0.5 4.8） 学生完成作业。教师巡视。学生汇报答案，相互讨论，有疑难时，教师点拨。
课后练习与拓展
【基本题】《补充习题》p.71例1 p.74第5题．
图2