16.2探究：电流与电压、电阻的关系 核心素养教学设计（表格式）

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《16.2探究：电流与电压、电阻的关系》教学设计
课题 2. 探究：电流与电压、电阻的关系 单元 16 学科 物理 年级 九
教材分析 本节课是沪科版九年级物理“第十六章 探究电路” 的第二节，主要探究电流、电压和电阻三者之间的定量关系是电学中比较重要的内容之一。本节课是在学生学习了电流、电压、电阻等概念及电压表、电流表、滑动变阻器使用方法之后进行的，起着承上启下的作用，为进一步学习欧姆定律等电学知识打下基础。
2022新课标要求 根据2022年新课标的要求，学生需要探究电流与电压、电阻之间的关系，这是电学中的核心实验之一通过实验操作，能准确说出电流与电压、电阻的定量关系（欧姆定律），并能运用该关系解释简单电路现象；学会使用电流表、电压表、滑动变阻器完成探究实验，掌握实验数据的收集与处理方法。
学习目标与核心素养 1.物理观念：通过实验建立“电流的大小与电压成正比、与电阻成反比”的电路观念，理解电压是形成电流的原因、电阻是导体对电流阻碍作用的物理意义，深化对“物质能量观”中电能传输规律的认知。2.科学思维：在设计实验时，通过“控制电阻不变探究电流与电压的关系”“控制电压不变探究电流与电阻的关系”，培养“控制变量”的科学思维方法；在分析实验数据时，通过绘制I-U、I-R图像，提升“数据论证、归纳规律”的逻辑思维能力。3.科学探究与创新：自主设计实验方案，选择器材（如判断滑动变阻器的作用）、连接电路、处理实验误差（如多次实验求平均值），提升“提出问题、设计方案、解决问题”的科学探究能力；鼓励尝试不同的实验装置（如用数字化传感器替代传统电表），培养创新意识。4.科学态度与责任：在操作电路时，严格遵守安全用电规范（如检查电路连接、不超过器材量程），培养对实验安全的责任意识；通过了解欧姆定律在新能源、电子设备中的应用，认识物理规律对科技发展的推动作用，树立“科学服务社会”的态度。
学情分析 初中九年级的学生有强烈的好奇心和求知欲，但缺乏持之以恒的精神和探索研究问题的能力。他们已经掌握电流、电压、电阻等电学基本知识，但对三者之间的内在联系尚不清晰，缺乏系统性认识。学生正处于逻辑思维迅速发展的阶段，具备一定的抽象思维能力和动手实践兴趣，但在控制变量法的应用、实验误差分析以及数据处理方面仍存在困难。
重点 探究电流跟电阻、电压的定量关系的探究过程及掌握三者之间的关系是。
难点 学生在探究过程中的设计实验、进行实验、分析和论证。
材料准备 多媒体课件、干电池组、 电流表、 电压表、 滑动变阻器、 定值电阻、开关等
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 情境导入同学们，为什么同一节干电池，能让小台灯亮很久，接电动玩具车却很快就没电？为什么给充电宝充电时，用原装线充得快，换根旧线就慢得让人着急？ 这些藏在电线里的“速度谜题”，答案就藏在电流、电压和电阻的互动里。今天我们就来探究电流与电压、电阻的关系。 观察图片思考问题 引出本节课题探究电流与电压、电阻的关系
讲授新课 一、实验：探究电流与电压、电流的关系1.实验目的：（1）探究电阻一定时，电流与电压的关系。（2）探究电压一定时，电流与电阻的关系。2.提出问题（1）电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系？（2）电压一定时，电流与电阻存在怎样的关系？3.猜想与假设（1）因为电压是形成电流的原因，若电阻一定，可能电压越大，电流越大。（2）因为电阻对电流有阻碍作用，若电压一定时，可能电阻越大，电流越小。4.实验设计（1）实验方法：控制变量法①探究电流跟电压的关系时，保持电路中的电阻不变，通过调节滑动变阻器接入电路中的阻值大小来改变电阻两端的电压。实验电路图②探究电流跟电阻的关系时，通过调节滑动变阻器使电阻两端的电压不变，分别换用不同阻值的电阻接入电路，探究电流与电阻的关系。5.实验器材电源、电流表、电压表、开关、滑动变阻器、不同阻值的定值电阻、导线若干。6.实验步骤（1）保持电阻不变，探究电流随电压的变化。①按电路图把一个10Ω的定值电阻连接电路。②闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。③调节滑动变阻器使电阻两端的电压分别为 1V、2V、3V，读出此时相应的电流值记入下表中。视频：探究电流随电压的变化实验数据记录电阻R/Ω10电压U/V1.02.03.0电流I/A0.10.20.3思考：分析实验数据你发现了什么规律？能得到什么实验结论？分析实验数据发现，电流与电压有关，电流随电压的增大而增大，并且成正比。结论：当导体电阻不变时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比。（2）探究电压一定时，电流与电阻的关系①根据电路图连接电路。连接电路时开关应断开，滑动变阻器的滑片移到阻值最大位置。②把阻值为15Ω的定值电阻接入电路，闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数为2V保持不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。③把阻值为15Ω的定值电阻分别更换为10Ω、5Ω的定值电阻，调节滑动变阻器，使电压表示数保持2V不变，读出电流表的示数，记录在下面的表格中。视频：探究电流与电阻的关系实验数据记录电压U/V2电阻R/Ω15105电流I/A0.140.190.4思考：分析实验数据你发现了什么规律？能得到什么实验结论？分析实验数据发现，电流与电阻有关，电流随电阻的增大而减小，在误差允许的范围内电流与电阻的乘积为一定值，说明电流与电阻并且成反比。如何画出电压不变时，电流随电阻的倒数变化的图像？电压U/V2电阻R/Ω15105电阻0.070.10.2电流I/A0.140.190.4结论:电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比，也可以说成，电压一定时，导体中的电流与导体电阻的倒数成正比。7.实验结论通过以上实验，你能总结出电流随电压、电阻变化的规律吗？大量实验表明：当导体电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；当导体两端电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。讨论交流通过以上实验，你能说一说滑动变阻器在实验中的作用吗？① 保护电路；② 探究 “电流与电压关系” 时调节电压；③探究 “电流与电阻关系” 时保持电压不变。8.注意事项（1）闭合开关前须将滑动变阻器调到最大阻值处，目的是保护电路，避免电路被烧坏。（2）使R两端的电压（电阻）成整数倍变化是为了便于寻找通过R的电流与R两端电压（ R的阻值）的关系。在调节过程中不要忘了观察电流表示数的变化，以免烧坏电流表。（3）得到多组数据是为了寻找规律，使实验结论具有普遍性。二、欧姆定律1. 欧姆定律的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，跟导体的电阻成反比。2.欧姆定律的公式是：I= ，变形式：U=IR，=电压 U：伏特，符号 V； 电阻 R：欧姆，符号 Ω；电流 I：安培，符号 A 。分析讨论：想一想：由欧姆定律 I= 变形可得=故可以得到导体电阻跟通过的电流成正比，跟导体两端的电压成反比。这种观点是否正确？答:这种说法不对。导体的电阻是导体本身的一种特性，只跟导体的材料、长度、横截面积和温度有关，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关。3.对欧姆定律的理解（1）欧姆定律反映同一时刻、同一段电路中I、U、R之间的关系。（2）I、U、R必须使用国际单位制中的单位，即分别为V、Ω、A。（3）仅适用于纯电阻电路（如电阻、灯泡），不适用于含电动机、二极管等非纯电阻元件的电路。知识拓展欧姆是德国物理学家。他在物理学中的主要贡献是发现了欧姆定律。当时还没有测量电流的仪器，欧姆为解决这一难题付出了艰辛的劳动，他巧妙地利用电流的磁效应设计制作了一个电流测量装置并用于研究。他能够完成这些精细的制作和精确的实验，主要得益于他有强烈的好奇心和执着的探究精神。4.用欧姆定律进行计算的一般步骤:①读题、审题(注意已知量);②根据题意在电路图上标明已知量的符号、数值和未知的符号;③根据电路的连接方式及串、并联电路的电流、电压特点，选用物理公式进行计算(书写格式要完整，规范)。例题：某电熨斗在 220 V 电压下工作时，其电热丝的电阻为 96.8 Ω。此时通过该电熨斗电热丝的电流是多大？分析：已知电熨斗工作时的电压 U 和电阻 R，根据欧姆定律就能求出电热丝工作时的电流。解：由题意，电熨斗工作时的电压 U=220 V，电阻R =96.8 Ω。根据欧姆定律，在电熨斗工作时，通过电热丝的电流为：I= = ≈ 2.3 A所以，此时通过该电熨斗电热丝的电流约为 2.3 A。交流讨论查阅资料，了解电熨斗工作时的电流值，检验此题设计及计算结果是否合理。电熨斗工作时的电流值取决于其额定电压和额定功率。“220V 550W”电熨斗：正常工作时的电流约为2.5A。“220V 500W”电熨斗：正常工作时的电流约为2.27A。“220V 800W”电熨斗：正常工作时的电流约为3.6A。“220V 1100W”电熨斗：正常工作时的电流约为5A。所以此题设计及计算结果是合理的。电流表自身的电阻很小，电压表自身的电阻很大。电流表不可以直接连接在电源两极，而电压表可以。学习了欧姆定律后，你能说出这样规定的原因吗？答案：电流表自身的电阻很小，当直接连接在电源两极上时，由欧姆定律I= 可知通过电流表的电流很大，会烧坏电流表。而电压表的电阻很大，当直接连接在电源两极上时，由欧姆定律I=可知通过电压表的电流很小，不会损坏电压表。4.欧姆定律的应用呼吸式酒精检测仪中的气敏元件，就是利用不同酒精浓度引起元件电阻的变化，从而引起电路中电流等的变化，由此检测驾驶员是否酒后驾车。酒精检测仪视频：酒精检测仪的原理 了解实验目的，提出问题并进行合理猜想利用控制变量法设计实验学生聆听实验步骤观看实验视频探究电流随电压的变化，记录实验数据，分析实验数据你发现了什么规律？能得到什么实验结论？了解实验步骤，观看视频：究电流与电阻的关系，记录实验数据，分析实验数据你发现了什么规律？能得到什么实验结论？学生思考设计画图，得出实验结论学生讨论交流说一说滑动变阻器在实验中的作用了解注意事项学生聆听欧姆定律的内容以及公式学生分析讨论：欧姆定律 I= 变形可得=故可以得到导体电阻跟通过的电流成正比，跟导体两端的电压成反比。这种观点是否正确？阅读课文了解德国物理学家欧姆教师讲解，学生练习学生思考讨论交流 锻炼学生的科学探究能力锻炼学生的逻辑思维能力为实验操作打下基础锻炼学生的归纳总结能力，以及逻辑思维能力锻炼学生的归纳总结能力，以及逻辑思维能力锻炼学生的归纳总结能力锻炼学生的观察思考以及总结能力为实验的顺利进行打下基础掌握欧姆定律的基础知识锻炼学生的逻辑思维能力，理解导体的电阻是导体本身的一种特性激发学生学习的乐趣锻炼学生的应用知识的能力让学生更透彻理解本节内容
课堂练习 1.如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向b端移动，则在移动过程中（ ）A．与串联 B．电压表V示数变大C．电流表示数变大 D．电压表V的示数与电流表的示数比值不变1.【答案】D【详解】A．由电路图可知，电流从电源流出后先经电流表然后分流，一支经过R 和回到负极，一支经返回负极，电流有两条路径，故R 和R 并联，故A不符合题意；B．电压表测电源电压，因为电源电压保持不变，所以滑片移动过程中，电压表V的示数不变，故B不符合题意；C．电流表测干路电流，测所在支路的电流，因为在并联电路中，各支路独立工作、互不影响。所以滑片移动时，通过的电流不变，即电流表的示数不变，故C不符合题意；D．电压表V测电源电压，也测两端的电压，电流表测的电流，由欧姆定律变形式可知，电压表V的示数与电流表的示数的比值等于的阻值。因为的阻值是定值，所以该比值不变，故D符合题意。故选D。2. 如图所示是探究“通过导体的电流大小与导体电阻大小的关系”的电路图。下列说法正确的是（　　）A．闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于最左端B．实验中，应控制定值电阻两端的电压不变C．实验中，滑动变阻器的主要作用是控制通过定值电阻的电流不变D．把定值电阻由5Ω更换为10Ω时，滑动变阻器的滑片应向左移动2.【答案】B【解析】A．闭合开关前，为保护电路，滑动变阻器的滑片P应置于最大阻值处，由图可知该实验中P应置于右端，故A错误；BC．在探究“通过导体的电流大小与导体电阻大小的关系”时，更换定值电阻时，要用滑动变阻器来保持定值电阻两端电压不变，综上分析知，故B正确，C错误；D．实验过程中电源电压不变，定值电阻两端的电压不变，则滑动变阻器两端的电压不变，因串联电路中导体两端的电压之比等于电阻之比，则定值电阻和滑动变阻器接入电路的阻值之比不变，所以将5Ω电阻换成10Ω电阻时，需增大滑动变阻器接入电路的阻值，所以滑动变阻器的滑片应向右移动，故D错误。故选B。3. 一个定值电阻，阻值为200 Ω，接在电压为12 V的电源上，则通过它的电流为_______mA.若要通过它的电流为0.15 A，则需要在电阻两端加上_______V的电压.当此电阻两端电压为0时，它的阻值为_______Ω，通过它的电流为_______A.。3.【答案】60；30；200；0。【解析】电流.当通过它的电流为0.15 A时，由可知，电阻两端电压.电阻两端电压为0时，通过电阻的电流为0，电阻阻值由电阻本身性质决定，与电压、电流无关，电阻两端不加电压时电阻阻值仍为200 Ω. 学生练习 巩固本节的知识
课堂小结 一、电流与电压、电阻的关系当导体电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；当导体两端电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。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，跟导体的电阻成反比。2.公式：I= ，变形式：U=IR， R=3.欧姆定律的应用 学生总结教师补充 让学生对本节知识有个系统理解
板书 第二节 探究：电流与电压、电阻的关系一、探究：电流与电压、电阻的关系1.电流与电压的关系2.电流与电阻的关系二.欧姆定律1.内容：一段导体的电流，跟电压成正比，跟电阻成反比。2.公式：I= 同一导体、同一状态，单位统一3.欧姆定律的应用 对照板书回顾 夯实本节基础
课外拓展/课外阅读内容 科普书籍：《物理学的进化》（爱因斯坦著）中“电流的发现与规律”章节，了解欧姆定律的发现历程（欧姆如何通过反复实验得出规律），感受科学家严谨的探究精神；《身边的物理：电与磁》（青少年科普系列），通过图文结合的方式，理解欧姆定律在日常生活中的应用案例。
特色资源分析和技术手段说明 传统实验器材资源电流表、电压表、定值电阻（不同阻值）、滑动变阻器、电源、开关、导线等基础器材，是完成探究实验的核心资源。其优势在于能让学生亲手操作、直观感受电路连接与数据变化，培养“动手实践”能力；需注意提前检查器材的完好性
教学反思 通过本节课的教学，学生对电流、电压和电阻三者之间的关系有了更深入的理解，掌握了控制变量法的应用，提高了实验探究能力和数据分析能力。但在实验过程中，部分学生对滑动变阻器的使用还不够熟练，对实验数据的处理和分析能力也有待进一步提高。在今后的教学中，应加强对学生实验操作技能的训练，注重培养学生的科学思维和分析问题、解决问题的能力。
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