第十五章　第二节　科学探究欧姆定律教案 2024-2025学年物理沪科版九年级全一册

第二节　科学探究:欧姆定律
【2022年版课标要求】
1.探究电流与电压、电阻的关系。
2.理解欧姆定律。
【重点难点】
重点:电路中电流与电压的关系、电流与电阻的关系,欧姆定律。
难点:探究电流与电压、电阻关系的实验设计,实验数据的收集和处理,欧姆定律的应用。
【教学准备】
教师准备:多媒体课件、电源,5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻各一个,电流表、电压表各一只,“20 Ω　2 A”滑动变阻器一个、开关、导线若干。
学生准备:电源,5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻各一个,电流表、电压表各一只,“20 Ω　2 A”滑动变阻器一个、开关、导线若干(学生分组实验,6人一组,共分8个小组)。
【教学设计】
【情境引入】
请看下列flash动画。
电池:我是电池,我提供的电压能使电路中形成电流。
灯泡:我是灯泡,我的电阻对电流有阻碍作用。
电流:我……
电流困惑的是什么
【新课教学】
一、电流的大小与哪些因素有关
提出问题:电流与电压、电阻到底会有怎样的关系
猜想与假设:
电压越大,电流就越大。
电流可能与电压成正比关系。
电阻越大,电流就越小。
电流可能与电阻成反比关系。
设计实验与制定计划:
探究I与U的关系,就要保持导体的电阻不变;探究电流与电阻的关系,就要保持电阻两端的电压不变。这种研究方法叫控制变量法。今天我们就用控制变量法先探究I与U、I与R的关系。
进行实验与收集证据:
(一)探究电流与电压的关系
1.画出实验电路图,如图所示。
2.选用5 Ω的定值电阻,根据电路图连接实物图,在连接实物图的过程中,开关应该处于断开状态,滑动变阻器的滑片置于阻值最大处。
3.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,分别测出4组电压值和电流值,并将测量结果填入表一。
表一:
R=5 Ω 电压U/V 1 2 3 4
电流I/A 0.2 0.4 0.6 0.8
　　绘制图像:
用横坐标表示电压,纵坐标表示电流,根据表一中电压与电流的对应数据,在坐标系中描点,然后将各点平滑地连接起来,就能得到I-U图像。
分析数据,得出结论:
在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
(二)探究电流与电阻的关系
1.仍然利用刚才连接的电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数是2 V时,记下电流表的示数,把测量结果填入表格。
2.把5 Ω的电阻取下,再分别把10 Ω、15 Ω、20 Ω的电阻接入电路,分别测得电压是2 V时的电流表的示数,把测量结果填入表二。
表二:
U=2 V 电阻R/Ω 5 10 15 20
电流I/A 0.4 0.2 0.13 0.1
绘制图像:
用横坐标表示电阻,纵坐标表示电流,根据表二中电阻与电流的对应数据,在坐标系中描点,然后将各点平滑地连接起来,就能得到I-R图像。
分析与论证:
在电压一定的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比。
说明:
(1)寻找电流I、电阻R、电压U的关系,要用数据分析法。即分析数据时,要对数据进行比较、运算,如加、减、乘、除等。如==常数,两个量的比值等于一个常数,我们就说电流与电压成正比;I1R1=I2R2=常数,两个量的乘积等于一个常数,我们就说电流与电阻成反比。
(2)不能说电阻一定时,电压与电流成正比。这里存在着一个逻辑关系问题。物理量之间存在着一定的因果关系,电压是因,电流是果,是因为导体两端加了电压,导体中才有电流,不是因为导体中有了电流,导体两端才有了电压,因果关系不能颠倒。
不能说电压一定时,电阻与电流成反比。我们知道,电阻是导体本身的一种性质,即使导体中没有电流,导体也会有电阻,导体不会因为通过它的电流的改变而使导体的电阻发生改变。
二、欧姆定律
1.内容:一段导体中的电流,跟加在这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
2.公式:I=,变形式:U=IR、R=。
3.实质:反映了一段导体中的电流跟电压和电阻之间的定量关系。
4.使用条件:I、U、R是指同一段电路中的电流、电压和电阻。
5.应用:欧姆定律公式明确了三个量之间的关系,在一段电路中,只要知道了I、U、R中的任意两个量,就可以根据欧姆定律算出第三个量。
阅读教材P101例1、例2
例1:解:I==≈2.3 A。
答:通过该熨斗电热丝的电流约为2.3 A。
例2:解:R==≈48.9 Ω。
答:此电热器的电阻约为48.9 Ω。
说明:(1)电流表自身的电阻很小,如果把电流表直接接到电源两极,通过电流表的电流很大,会烧坏电流表。电压表自身的电阻很大。
(2)对于R=,导体的电阻在数值上等于导体两端的电压跟通过导体电流的比值。不能认为“电阻跟电压成正比,跟电流成反比”。因为电阻的大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,而与电流、电压无关。
【课堂小结】
通过本节课的学习,你有什么收获与体会 请每一位同学对自己在本节课的学习情况进行评估,然后教师归纳并投影本节内容。
布置作业
课本P102~103作业
【板书设计】
第二节　科学探究:欧姆定律
　　实验电路图
实物图
实验探究1:电流与电压的关系
电阻不变时,电流与电压成正比。
实验探究2:电流与电阻的关系
电压一定时,电流与电阻成反比。
欧姆定律内容
公式
例题