第十七章 第1节《电流与电压、电阻的关系》“教学评”一体化核心素养教案（人教版2024）

第十七章 第1节《电流与电压、电阻的关系》“教学评”一体化核心素养教案（人教版2024）
教学目标
物理观念
理解电流与电压、电阻之间的定性关系，知道电压是形成电流的原因，电阻对电流有阻碍作用。
（2）掌握电流与电压、电阻之间的定量关系，能准确表述欧姆定律的内容，构建三者关系的物理图景。
认识到电流、电压、电阻的关系在电学知识体系中的核心地位，是分析和解决电学问题的重要基础。
（2）能运用电流与电压、电阻的关系解释生活和生产中的一些电学现象，如通过改变电阻调节电路中的电流等。
科学思维
通过实验探究电流与电压、电阻的关系，培养控制变量法的应用能力，提升逻辑推理能力。从实验现象和数据出发，归纳总结出三者之间的关系。
（2）运用图像法分析实验数据，直观地理解电流与电压、电阻的关系，发展数形结合的思维方式。
能根据欧姆定律进行演绎推理，解决有关电流、电压、电阻的计算问题，培养运用物理规律解决实际问题的能力。
（2）在分析电路问题时，培养批判性思维，能对不同的观点和解决方案进行合理质疑和评估。
科学探究
经历探究电流与电压、电阻关系的完整实验过程，包括提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等环节，提高科学探究能力。
（2）学会根据探究目的，合理选择实验器材，设计实验方案，培养实验设计和规划能力。
在实验操作中，正确使用实验仪器，如电压表、电流表、滑动变阻器等，规范操作并准确记录数据，提高实验操作技能。
（2）能够对实验数据进行分析处理，判断实验结果的可靠性，培养严谨的科学态度和实事求是的精神。
科学态度与责任
在实验探究中，秉持实事求是的科学态度，如实记录和分析实验数据，不伪造、不篡改数据。
（2）培养勇于面对实验失败和困难的精神，积极寻找解决问题的方法，不轻易放弃。
认识到物理知识对推动科技发展和社会进步的重要作用，增强将物理知识应用于实际的意识。
（2）关注物理知识在生活和科技中的应用，培养对科学技术的责任感，树立正确的科学观。
教学重难点
重点
通过实验探究得出电流与电压、电阻的关系。
（2）理解欧姆定律的内容，能运用欧姆定律进行简单的计算。
掌握控制变量法在探究实验中的应用。
（2）学会用图像法分析实验数据。
难点
设计合理的实验方案探究电流与电压、电阻的关系，排除实验误差干扰，得出准确结论。
（2）理解在探究电流与电压关系时，控制电阻不变；探究电流与电阻关系时，控制电压不变的原因。
能灵活运用欧姆定律解决复杂电路问题，理解欧姆定律中各物理量的对应关系。
（2）培养学生在实验探究和问题解决过程中的科学思维和创新能力。
教学方法
实验探究法：通过学生自主设计并实施实验，探究电流与电压、电阻的关系，培养学生的探究能力和实践操作能力。
讲授法：讲解实验原理、欧姆定律等重要知识，确保学生理解关键概念和规律。
讨论法：组织学生对实验方案、数据和结论进行讨论，激发学生的思维活力，促进学生之间的交流与合作。
图像法：运用图像直观呈现电流与电压、电阻的关系，帮助学生理解抽象的物理关系。
教学道具素材
实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、定值电阻（多个不同阻值）、开关、导线若干。
多媒体课件：包含实验电路图、实验数据表格、电流与电压和电阻关系的动画演示、欧姆定律讲解视频、练习题等资料，辅助教学。
教学过程
情境导入
展示现象
展示一个由电源、小灯泡、开关和导线组成的简单电路，闭合开关，小灯泡发光。
逐渐增加串联电池的节数，引导学生观察小灯泡亮度的变化。
保持电池节数不变，将小灯泡换成阻值较大的灯泡，再次观察小灯泡亮度的变化。
提出问题
提问学生：“为什么增加电池节数，小灯泡会变亮？更换不同阻值的灯泡，亮度又会改变呢？”
进一步引导：“电流的大小可能与哪些因素有关呢？它们之间存在怎样的关系？”从而引出本节课的主题——探究电流与电压、电阻的关系。
学生活动
观察实验现象，思考老师提出的问题。
小组内交流讨论，尝试推测电流大小变化的原因。
设计意图：通过简单直观的实验现象，引发学生的认知冲突，激发学生的学习兴趣和探究欲望，为后续的探究活动做好铺垫。
及时评价：对积极参与讨论、发表观点的学生给予肯定，鼓励学生大胆思考，对学生的回答进行简要点评，引导学生进一步思考。
猜想与假设
引导思考
引导学生回顾电压和电阻的概念。电压是使电路中形成电流的原因，电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。
提问学生：“根据电压和电阻的概念，你们认为电流与电压、电阻之间可能存在怎样的关系？”
猜想讨论
组织学生分组讨论，鼓励学生根据已有知识和生活经验，大胆猜想电流与电压、电阻的关系，并说明猜想的依据。
每个小组派代表发言，阐述本小组的猜想。例如，有的小组可能猜想电流与电压成正比，因为电压是形成电流的原因，电压越大，电流可能越大；有的小组可能猜想电流与电阻成反比，因为电阻对电流有阻碍作用，电阻越大，电流可能越小。
学生活动
积极思考，结合所学知识和生活经验进行猜想。
在小组内充分讨论，分享自己的想法，倾听他人的意见，共同完善猜想。
设计意图：引导学生根据已有知识进行猜想，培养学生的科学思维和创新能力，为后续实验探究提供方向。
及时评价：对学生的猜想给予肯定和鼓励，对有创意的猜想特别提出表扬，对不合理的猜想引导学生分析原因，帮助学生完善思维。
设计实验
方法引导
强调探究多个变量之间的关系时，需要运用控制变量法。在探究电流与电压的关系时，要控制电阻不变；探究电流与电阻的关系时，要控制电压不变。
提问学生：“如何控制电阻不变？如何控制电压不变？”引导学生思考具体的实验方法。
方案讨论
组织学生分组讨论实验方案，思考需要测量哪些物理量，选择哪些实验器材，如何连接电路等问题。
每个小组派代表发言，阐述本小组设计的实验方案。其他小组进行评价和完善，共同确定最佳实验方案。
确定方案
实验目的：探究电流与电压、电阻的关系。
实验器材：电源、电压表、电流表、滑动变阻器、定值电阻（多个不同阻值）、开关、导线若干。
实验电路设计流程：
实验步骤：
探究电流与电压的关系： 按电路图连接电路，将滑动变阻器滑片移到阻值最大处，闭合开关。 调节滑动变阻器，改变定值电阻两端的电压，记录每次电压表和电流表的示数。 保持定值电阻阻值不变，重复上述步骤，获取多组数据。
探究电流与电阻的关系： 按电路图连接电路，将滑动变阻器滑片移到阻值最大处，闭合开关。 更换不同阻值的定值电阻，调节滑动变阻器，使定值电阻两端电压保持不变，记录每次电压表和电流表的示数。 重复上述步骤，获取多组不同阻值下的电流值。
强调实验注意事项，如连接电路时开关要断开，注意电表量程的选择，每次更换电阻后要重新调节滑动变阻器使电压保持不变等。
学生活动
认真听讲，理解控制变量法在本实验中的应用。
积极参与小组讨论，设计实验方案，倾听他人意见，共同完善方案。
明确实验步骤和注意事项。
设计意图：通过引导学生设计实验方案，培养学生运用控制变量法解决问题的能力和实验设计能力，让学生明确实验的思路和方法。
及时评价：对学生讨论设计的实验方案进行点评，肯定合理之处，指出存在的问题并引导学生改进，确保学生理解实验方案的设计原理。
进行实验与收集证据
实验操作
学生分组进行实验，按照实验方案连接电路，注意操作规范。
进行探究电流与电压关系的实验，调节滑动变阻器，记录不同电压下对应的电流值，填入表格：
电压U/V
电流I/A
进行探究电流与电阻关系的实验，更换定值电阻，调节滑动变阻器保持电压不变，记录不同电阻下对应的电流值，填入表格：
电阻R/Ω
电流I/A
教师巡视各小组实验情况，及时纠正学生的错误操作，确保实验安全、顺利进行。
数据收集
学生认真记录实验数据，确保数据的准确性。 鼓励学生在实验过程中，对异常数据进行分析和排查，如检查电路连接是否正确、电表读数是否准确等。
学生活动
小组协作完成实验，规范操作，准确记录数据。 对实验数据进行初步分析，检查数据的合理性。
设计意图：通过学生亲自动手实验，培养学生的实验操作能力和数据收集能力，让学生在实验中体验科学探究的过程，提高学生的科学素养。
及时评价：对实验操作规范、数据记录准确的小组给予表扬，对实验过程中出现问题的小组，帮助他们分析原因，鼓励他们积极改进，培养学生严谨的科学态度。
分析与论证
数据处理
引导学生对实验数据进行分析。对于探究电流与电压关系的数据，让学生计算电流与电压的比值，观察比值的特点。
对于探究电流与电阻关系的数据，分析电流随电阻变化的规律。
鼓励学生用图像法处理数据，以电压U为横轴，电流I为纵轴，绘制电流与电压关系的图像；以电阻R为横轴，电流I为纵轴，绘制电流与电阻关系的图像。
得出结论
组织学生根据数据处理结果进行讨论，引导学生得出结论：
在电阻一定的情况下，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。
在电压一定的情况下，导体中的电流跟这段导体的电阻成反比。
强调结论中的前提条件，即电阻一定和电压一定。
学生活动
认真分析实验数据，计算比值，绘制图像。
参与小组讨论，根据数据和图像得出实验结论。
设计意图：通过数据分析和论证，培养学生的逻辑推理能力和归纳总结能力，让学生从实验数据中得出科学结论，理解电流与电压、电阻的关系。
及时评价：对学生的数据分析和结论得出过程进行评价，肯定学生的努力和成果，对存在的问题进行引导和纠正，确保学生理解实验结论。
欧姆定律
定律讲解
由实验结论引出欧姆定律的内容：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。
讲解欧姆定律的数学表达式：，其中表示电流，单位是安培（A）；表示电压，单位是伏特（V）；表示电阻，单位是欧姆（）。
强调使用欧姆定律时，各物理量要对应同一导体或同一段电路，且单位要统一。
公式应用
通过简单例题，如已知电阻，电压，求通过导体的电流，讲解如何运用欧姆定律进行计算。
引导学生分析题目，明确已知量和未知量，代入公式进行计算，规范解题步骤。
学生活动
认真听讲，理解欧姆定律的内容和数学表达式。
跟随教师的讲解，学习运用欧姆定律进行简单计算。
设计意图：让学生理解欧姆定律的内容和应用，掌握运用欧姆定律解决简单电学问题的方法，强化对电流与电压、电阻关系的理解。
及时评价：对学生的学习情况进行提问，检查学生对欧姆定律的理解和应用能力，对回答正确的学生给予肯定，对理解有困难的学生进行辅导。
课堂小结
知识总结
引导学生回顾本节课所学内容，包括探究电流与电压、电阻关系的实验过程、实验结论以及欧姆定律的内容和应用。
强调重点知识，如控制变量法的应用、电流与电压和电阻的关系、欧姆定律的表达式及应用时的注意事项。
方法归纳
总结控制变量法、图像法在本节课中的应用，鼓励学生在今后的学习中运用这些方法探究其他物理问题。
回顾科学探究的一般过程，从提出问题、猜想与假设到设计实验、进行实验、分析论证等，培养学生的科学探究能力。
学生活动
跟随教师引导，回顾本节课重点知识和方法。
思考自己在知识和方法上的收获与不足，与同学分享学习心得。
设计意图：帮助学生梳理知识体系，巩固重点知识，总结学习方法，培养学生的反思和总结能力。
及时评价：对学生的回顾和分享进行补充和完善，鼓励学生在今后学习中不断进步，针对学生提出的不足，给予指导和建议。
布置作业
基础性作业
完成教材课后习题中关于电流与电压、电阻关系及欧姆定律应用的题目，巩固课堂所学知识。
写出本节课探究实验中，控制变量法是如何应用的，并举例说明。
拓展性作业
查阅资料，了解欧姆定律在生活和科技中的其他应用，写一篇简短的科普文章介绍你感兴趣的应用案例。
设计一个简单电路，已知电源电压和部分电阻阻值，利用欧姆定律计算电路中的电流，并画出电路图。
教学反思
成功之处：通过情境导入激发了学生的学习兴趣和探究欲望，使学生积极参与到实验探究活动中。在实验探究过程中，学生较好地掌握了控制变量法的应用，通过自主设计实验、进行实验和分析数据，培养了科学探究能力和团队协作精神。对欧姆定律的讲解和应用，让学生能够运用定律解决简单的电学问题，加深了对电流与电压、电阻关系的理解。
不足之处：部分学生在设计实验方案时，对控制变量法的应用不够熟练，需要教师较多的引导。在实验操作过程中，一些学生对电表的读数和滑动变阻器的调节不够准确，导致实验数据存在一定误差。另外，在讲解欧姆定律应用时，部分学生对公式中各物理量的对应关系理解不够清晰，解题时容易出错。
改进措施：在今后的教学中，加强对控制变量法的训练，通过更多的实例和练习让学生熟练掌握。在实验教学前，加强对实验仪器使用的指导，让学生进行预操作，提高实验操作的准确性。对于欧姆定律应用的教学，通过更多的例题和练习，强化学生对各物理量对应关系的理解，帮助学生掌握解题方法和技巧。