12.1 学生实验：探究--电流与电压、电阻的关系 教案（2024新课标）（核心素养目标）

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第十二章 欧姆定律
12.1 学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系
教学目标：
1.物理观念：
（1）通过实验探究电流、电压和电阻的关系；
（2）会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和其中的电流；
（3）应用欧姆定律计算电流、电压、电阻。
2.科学思维：
用“控制变量法”的研究方法研究物理规律的思路。
3.科学探究：
通过探究过程，进一步体会科学探究方法；
通过实验、分析和探索的过程，提高根据实验数据归纳物理规律的能力
4.科学态度与责任：
（1）在收集、处理数据的过程中培养学生实事求是的科学态度；
（2）通过探究，揭示物理规律，使学生获得探索未知世界的乐趣；
（3）重视学生对物流规律的客观性、普遍性和科学性的认识，注意学生科学世界观的形成
教学重点： 经历完整的实验探究，认识电流、电压和电阻的关系；欧姆定律的应用。
教学难点： 运用控制变量法开展实验和对实验数据进行分析得到结论。
教学课时：1课时
教学用具： 电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电源、不同阻值的定值电阻、导线
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
我们已经学习了电压、电流和电阻的概念，你知道它们之间有什么关系吗 19世纪20年代，德国物理学家欧姆在前人的研究基础之上，经过多年的不懈努力，终于发现了这一规律。尽管我们今天看到的这个规律很简单，但它却为电路的研究和当今科技的发展奠定了坚实的基础。
二、新课讲授，师生互动
（一）实验：探究——电流与电压、电阻的关系
问题猜想
在电源两端电压不变的情况下，我们还做过用滑动变阻器改变电路中电流的实验。根据这些实验现象，你认为通过导体(小灯泡)的电流与导体两端的电压、导体的电阻之间存在什么关系 请说出你的猜想，并与同学交流猜想的依据。
你的猜想: 。
导体中的电流随导体两端电压增大而增大；
导体中的电流随导体的电阻增大而减小。
制订计划
你打算怎样用实验验证你的猜想呢 请说出你验证猜想的实验方案(包括实验所用的器材、实验电路和实验步骤等)，并与同学进行交流。建议你在研究电流与电压的关系时，用不同的电阻完成实验。
你的实验方案：
（1）电阻一定时，探究电流与电压的关系；
（2）电压一定时，探究电流与电阻的关系。
制订计划
实验电路图
收集证据
按照你的实验方案开展实验活动，并将实验数据记录在你设计的表格中。数据记录表:
分析与结论
你从实验数据中得出了什么结论 与同学进行交流讨论，并将你认同的结果记录下来。
电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比 ；
电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比 。
评估与交流
按照评估与交流与同学交流、讨论实验结果，并比较实验方案，讨论在实验中还有哪些影响因素没有考虑到，并提出改进实验的方案，使结果更可靠。
多次测量，更换不同的电阻或电压进行实验，实验结果具有普遍性。
（二）欧姆定律
大量实验表明，通过导体的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。这个结论是物理学中一个十分重要的定律，是德国物理学家欧姆首先在19世纪20年代用实验的方法研究得出的，叫作欧姆定律(Ohm's law)。
如果用U表示导体两端的电压，R表示这段导体的电阻，I表示通过导体的电流，那么欧姆定律可以表示为
= /
上式中，U的单位用伏(V)，R的单位用欧(Ω)，I的单位用安(A)。
适用条件：同一段电路（同一导体）。
欧姆定律给出了一段导体的电流、电压、电阻间的定量关系，只要已知其.中两个量的数值，就可以求出第三个量，在实际中有很多重要应用。例如，只要测出导体两端的电压及通过它的电流，就可以计算出它的电阻;如果测出通过导体的电流，且已知它的电阻，就能计算出它两端的电压。需要指出的是，利用欧姆定律解决问题时，I、U、R这三个量是对同一段导体而言的。下面我们通过具体问题来说明如何应用欧姆定律。
例题 如图所示，将一只灯泡与一个定值电阻串联后接在电源两端，灯泡恰好正常发光。已知定值电阻的阻值为24 Ω，电源两端的电压为18 V,电压表的示数为6 V。求通过定值电阻的电流大小和灯泡正常发光时灯丝的电阻。
分析 应用欧姆 定律解决问题时应注意I、U、R三个量应是对同-段导体而言的。本题中定值电阻的阻值为24Ω，从电压表示数可知该电阻两端的电压为6 V。可根据串联电路中电压、电流的关系求出灯泡两端的电压和通过灯泡的电流。
解：定值电阻的阻值 R= 24Ω，它两端的电压UR = 6V。根据欧姆定律可求出通过该定值电阻的电流
= / =6 /24Ω=0.25A。
由于灯泡与电阻串联，根据串联电路中电压、电流的关系可知灯泡正常发光，其两端电压
UL=U-UR=18V-6V=12V。
通过灯泡的电流IL=IR=0.25A。
根据欧姆定律可知灯泡正常发光时，灯丝的电阻
= / =12 /(0.25 )=48Ω。
答：通过定值电阻的电流0.25A，灯泡正常发光时电阻为48Ω。
交流讨论
电流表的电阻很小，而电压表的电阻很大，你能利用欧姆定律分析以下操作要求吗
不允许把电流表接到电源两极上；电压表可以直接接到电源两极上。
将你的分析与同学交流。
电流表的电阻很小，电阻R=0.01Ω，
当接到一节干电池两端时通过电流表的电流
= / =1.5 /0.01Ω=150A ,远远大于允许通过电流表电流I=3A，
所以不允许直接将电流表接到电源的正负极上！
电压表的电阻很大，电阻R=10kΩ，
当接到一节干电池两端时通过电压表的电流
= / =1.5 /10000Ω=0.0015A ,通过电压表电流很小，可以忽略，所以允许直接将电压表接到电源的正负极上！
三、总结反思，超越自我
1. 实验：探究电流跟电阻、电压的关系
（1）探究电流跟电压的关系，保持电阻不变，改变变阻器接入电路的电阻，调节自制电源输出电压。实验结论，电阻一定时，电流跟电压成正比。
（2）探究电流跟电阻的关系，保持电压不变，调节变阻器接入电路的电阻，控制自制电源输出电压。实验结论，电压一定时，电流跟电阻成反比。
2.欧姆定律：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。这个结论叫做欧姆定律。 = / I的单位：A；U的单位：V；R的单位：Ω
3.用欧姆定律进行计算。对于一段电路，只要知道电流、电压、电阻这三个量中的两个，就可以利用欧姆定律计算出第三个量。
四、板书设计，整合提升
1. 实验：探究电流跟电阻、电压的关系
（1）探究电流跟电压的关系，保持电阻不变，改变变阻器接入电路的电阻，调节自制电源输出电压。实验结论，电阻一定时，电流跟电压成正比。
（2）探究电流跟电阻的关系，保持电压不变，调节变阻器接入电路的电阻，控制自制电源输出电压。实验结论，电压一定时，电流跟电阻成反比。
2.欧姆定律：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。这个结论叫做欧姆定律。 = / I的单位：A；U的单位：V；R的单位：Ω
3.用欧姆定律进行计算。对于一段电路，只要知道电流、电压、电阻这三个量中的两个，就可以利用欧姆定律计算出第三个量。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 关于“探究——电流与电压、电阻的关系实验”说法不正确的是（ ）
A. 连接电路时开关应该断开
B. 闭合开关前，滑动变阻器的滑片置于阻值最大值处
C. 滑动变阻器只能改变电路中的电流
D. 用滑动变阻器控制电阻两端的电压
2．下列说法不正确的是（ ）
A.欧姆定律给出了一段导体的电流、电压、电阻间的定量关系
B.欧姆定律适用于同一电路或同一导体
C.欧姆定律同样适用于超导体
D.同一导体的电流、电压、电阻知其任意两个量的数值，就可以就可以求出第三个量
3．在探究电流跟电压、电阻的关系中，设计了如图所示的电路，下列说法正确的是（ ）
A.闭合开关前，滑片应在左端
B.控制电阻不变，探究电流与电压关系
C.控制电压不变，就是滑片不能移动
D.连接电路时，开关应闭合
4．在探究电流跟电压的关系中，设计了如图所示的电路，闭合开关后，下列说法正确的是（ ）
A.滑片向左移动，电流表示数减小
B.滑片向左移动，电压表示数减小
C.滑片向左移动，电压表示数增大
D.滑片向右移动，电流表示数增大
5．.用如图所示电路探究电流跟电阻的关系，闭合开关后，电流表无示数，电压表有示数，则（ ）
A.R短路
B.R开路
C.电流表开路
D.电压表开路
参考答案1.C；2.C；3.B；4.C；5.B。
六、作业：P88.T4
课外作业P87-88.T1、T2、T3、T5。
P89阅读材料 欧姆
教学反思：
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