《欧姆定律》教学设计
课程目标
1．通过实验探究电流、电压和电阻的关系，理解欧姆定律，并能进行简单计算．
2．会同时测量一段导体两端的电压和其中的电流．
3．会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压．
4．学会用“控制变量”来研究物理问题．
一、导入新课
情境：电灯泡的灯丝很少有正在发光时突然烧断的，通常是在开灯的瞬间，灯丝被烧断，电灯不亮了．这是什么原因 学过本节之后，你就知道了．
二、备课要点
1．使学生感悟用“控制变量法”来研究物理问题的科学方法．
2.重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识，使学生树立科学的世界观．
重点：对欧姆定律的理解．
难点：欧姆定律的内容、表达式及其应用．三、知识点击
1．电流跟电压的关系
通过实验归纳总结出的电流与电压的关系是：在电阻一定时，导体中的电流与导体两
端的电压成正比．即
注意：在理解电流跟电压的关系时：
(1)这里导体中的电流和导体两端的电压都是针对同一导体而言的，我们用电压表和电流表测量的是同一导体的电压和电流，不能拿一个导体中的电流和另一导体上的电压成正比．
(2)不能反过来说，电阻一定时，电压跟电流成正比．这里存在一个逻辑关系的问题，电流、电压都是物理量，有各自的物理意义，物理量之问存在一定的因果关系，这里的电压是原因，电流是结果，是因为导体两端加了电压，导体中才有电流，不是因为导体中通了电流才加了电压，因果关系不能颠倒．
2．电流跟电阻的关系
通过实验可以总结出电流跟电阻的关系是：在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比．
汪意：同样不能说导体的电阻与通过它的电流成反比．我们知道，电阻是导体本身的一种特性，即使导体中不通电流，它的电阻也不会改变，更不会因为导体中电流的增大或减小而使它的电阻发生改变．
3．欧姆定律内容：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．用公式表示为：j
符号的意义及单位： U——电压——伏特(V) I--电流一一安培(A) R--电阻——欧姆(Q)公式的物理意义：
(1)欧姆定律的公式
表示加在导体两端的电压增大几倍，导体中的电流也增大几倍；当加在导体两端的电压一定时，导体的电阻增大几倍，其电流就减小为原来的几分之一．
(2)由欧姆定律的公式
汪意：这两个公式并非欧姆定律的内容，切勿混淆．
U = IR:
表示导体两端的电压等于通过它的电流与其电阻的乘积．
表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与其通过的电流的比值．
注意：导体的电阻是导体本身的一种性质，与电压的大小和电流的大小无关，因此对于某…电路或某一导体来说，u与I的比值不变．即使导体未连入电路，两端未加电压，其电阻还是客观存在的，如果题目中没有特别的说明，每个导体的电阻可认为是不变的。四、探究活动
活动内容一
提出问题：控制变量法是物理学中一一种重要的探究问题的方法，如何用控制变量法来研究电流与电阻、电流与电压之间的关系
基本要点：
探究准备：电流表、电压表、滑动变阻器、电源、电阻、导线、开关．探究过程：1．保持R不变，研究I随U的变化，画出电路图．如图7—5—1所示．
2．移动滑片P，三次改变电阻R两端的电压u和通过它的电流I，记录在表一中．
3．保持u不变，研究I随R的变化，画出电路图。如图7—5—2所示．
4．将开关．s分别接入a、b、c三点，记下电流表的示数，和电阻值，填入表二中．(R1≠ R2≠R3)
记录信息：
表一电阻R=5Ω的实验记录
电压(V) 1.5 3 4.5
电流(A)
表二电压u=3V的实验记录
电阻(Ω) 5 10 15
电流(A)
交流总结：(1)从表一的数据可得到的结论是：_____________________________．
(2)从表二的数据可得到的结论是：_____________________________．
(3)概括表一和表二的实验结果，想一想，可以得出的结论是：___________________________ ．
活动内容二
阅读材料
欧姆乔治·西蒙·欧姆(1789—1854)生于德国埃尔兰根城，父亲是锁匠．父亲自学了数
学和物理方面的知识，并教给少年时期的欧姆，唤起了欧姆对科学的兴趣．16岁时他进入埃尔兰根大学研究数学、物理与哲学，由于经济困难，中途辍学，到1813年才完成博士学业．欧姆是一个很有天赋和科学抱负的人，他长期担任中学教师，由于缺少资料和仪器，给他的研究工作带来不少困难，但他在孤独与困难的环境中始终坚持不懈地进行科学研究，自己动手制作仪器．
欧姆对导线中的电流进行了研究．他从傅立叶发现的热传导规律受到启发，导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差．因而欧姆认为，电流现象与．此相似，猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力，即现在所称的电动势．欧姆花了很大的精力在这方面进行研究．开始他用伏打电堆作电源。但是因为电流不稳定，效果不好．后来他接受别人的建议改用温差电池作电源。从而保证了电流的稳定性．但是如何测量电流的大小，这在当时还是一个没有解决的难题．开始，欧姆利用电流的热效应，用热胀冷缩的方法来测量电流，但这种方法难以得到精确的结果．后来他把奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤结合起来，巧妙地设计了一个电流扭秤，用一根扭丝悬挂一磁针，让通电导线和磁针都沿子午线方向平行放置；再用铋和铜温差电池，一端浸在沸水中，另一端浸在碎冰中，并用两个水银槽作电极，与铜线相连．当导线中通过电流时，磁针的偏转角与导线中的电流成正比．他将实验结果于1826年发表．1827年欧姆又在《电路的数学研究》一书中，把他的实验规律总结成如下公式：s=γE．式中s表示电流； E表示电动力，即导线两端的电势差，γ为导线对电流的传导率，其倒数即为电阻．
欧姆定律发现初期，许多物理学家不能正确理解和评价这一发现，并遭到怀疑和尖锐的批评．研究成果被忽视，经济极其困难，使欧姆精神抑郁．直到1841年英国皇家学会授予他最高荣誉的科普利金牌，才引起德国科学界的重视．
欧姆在自己的许多著作里还证明了：电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积和传导性正反比;在稳定电流的情况下,电荷不仅在导体的表面上,而且在导体的整个截面上运动.
人们为纪念他,将电阻的物理量单位以欧姆的姓氏命名.
1．2000Ω 2．0.25A 3．不能，因为电压超过电压表的量程．4．略
- 3 -《欧姆定律的应用》教学设计
课程目标
1．会用电压表和电流表测电压．
2．知道伏安法测电阻的原理．
3．知道短路及其危害．
一、导入新课
情境：以美国为首的北约部队轰炸南联盟，曾用了一种“石墨炸弹”的武器，瘫痪了南联盟的供电系统，这种武器为什么会有这么大的威力呢
二、备课要点
1．通过测量小灯泡的电阻，了解欧姆定律的应用．
2.在电路的设计、连接以及测量过程中培养学习物理的兴趣．
重点：用电流表和电压表测电阻的方法．
难点：(1)设计电路，测未知电阻的阻值．
(2)短路的危害．三、知识点击
1．测量小灯泡工作时的电阻
(1)实验原理
要测量小灯泡工作时的电阻，应使电流通过灯泡，同时测出电流值和灯泡两端的电压值，应用欧姆定律就能算出灯泡的电阻值了．这种方法叫做伏安法．
(2)实验器材
电源、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、小灯泡和导线若干等．
(3)实验电路图
如图7—6—1所示．
(4)实验步骤
①按电路图连接电路．
注意：连接实物时要将开关断开，且在实验前要将滑片P移到连人阻值最大的地方，电流表与被测电阻串联，电压表与被测电阻并联，且应使用试触法选择量程．
②检查电路无误后，闭合开关．
用滑动变阻器调节电路中的电流，从尽可能小的电流逐步调至正常发光．观察灯泡亮度并读出电压表和电流表示数，将实验数据记录在下表中．
实验次序 U／V I／A R／Ω 灯泡亮度
1 不亮
2 灯丝暗红
3 微弱发光
4 正常发光
⑧根据记录的四组数据，分别求出四个对应的电阻值，观察分析不同发光情况下的灯泡电阻值．
注意：怎样选择仪表量程．
在本节实验中因表的指针位置判断不准而引起的读数误差会很大，为了减小因电表读数不准而引起的误差，在不超过量程的前提下，应尽可能使电表指针偏转的角度大些，即仪表量程的选择应大于并尽可能接近于待测值．
例如，在待测电阻为40Ω的情况下，我们可把电源电压选得高一些，如15V，电流表量程则应大于并尽可能接近于I=U/R=15V/40Ω=0.375A，即量程最好是O.4A，但受仪器规格的限制，电流表只好选0.6A量程，电压表选15V量程．
为了减小测量误差，要求每次测量时电表指针的偏转在满刻度的1/2以上．
说明：灯泡由不亮逐渐变为正常发光，灯泡灯丝的温度逐渐升高，表明小灯泡灯丝的电阻跟灯丝的温度高低有关，温度越高，灯丝的电阻越大．
2．研究短路有什么危害
(1)“短路”从狭义上讲就是电源的“+”“一”极之间没有用电器，而用导线直接把“+”极和“一”极连接起来，短路由于电阻很小，电流会很大，很可能烧坏电源，这是绝对不允许的．
(2)短路现象的几点说明：
①电源短路
如图7—6—2所示，如果连接灯泡的导线两端直接粘连起来，就会造成电源短路．由于导线的电阻远比灯泡的电阻小，所以通过它的电流会非常大，这样大的电流，电池或者其他电源都不能承受，电源会损坏；更为严重的是，因为电流太大，会使导线的温度升高，严重时有可能造成火灾．因此，电源短路是十分危险的．
②用电器短路
如图7—6—3所示的电路中，显然电源未被短路．灯泡厶的两端由一根导线直接连接．导线是选择电阻率极小的材料制成的，在这个电路中，相对于用电器的电阻来说，导线上的电阻极小，可以忽略不计，通常在分析计算时，可以忽略导线的电阻．图中与灯泡‘并联的这段导线通过灯泡如接在电源上，那段导线中就有一定的电流，，我们对那段导线应用欧姆定律，导线两端的电压
U=IR,由于→0，说明加在它两端的电压U→0，那么与之并联的灯泡L两端的电压U=U→0，在灯泡L1上应用欧姆定律知，通过灯泡L1的电流，I1=U1/R1→0，可见，电流几乎全部通过那段导线，而没有电流通过灯泡L1，因此灯泡L1不会亮．这种情况我们称为灯泡 L1被短路．
如果我们在与L1并联的导线中串联一只电流表，由于电流表的电阻也是很小的，情形与上述相同，那么电流表中虽然有电流，电流表有读数，但不是L1中的电流，电路变成了电流表与L2串联，读数表示了通过L2的电流，L1被短路了．
四、探究活动
活动内容一
提出问题：小灯泡有电阻吗 当电压变化时，小灯泡的电阻会不会变化 怎样变
探究准备：电源、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线等．将这些元件连接成如图7—6—4所示的电路，并画出电路图．(图7—6—5)
探究活动：1．检查电路连接无误后，调节滑动变阻器，使滑片P移到最大值(即电路中电流最小值)位置上．
2．闭合开关，使电压表的示数为小灯泡额定电压，将此时电压表、电流表的示数记录在表格中．
3．调节滑动变阻器，使电压表的示数从额定电压开始逐渐降低，此时电流表的示数也会变化．
4．设计表格．并记录测得的数据．
＼物理量实验次数＼ ＼ 电流I(A) 电压U(V) 电阻R(Ω)
1
2
3
探究评价：(1)电路闭合之前，为什么要把变阻器调到电路中电流最小的位置．
(2)实验中滑动变阻器在电路中的作用是什么
(3)测量采用降低电压而不是升高电压，为什么
活动内容二
提出问题：怎样用一个电流表来测小灯泡的电阻
探究准备：电源、开关，已知阻值的定值电阻R。、待测灯泡的电阻R；、导线、电流表、滑动变阻器．
方法一：
选择器材：电源、开关，已知阻值为R。的电阻、待测电阻Rx导线、电流表．
探究过程：1．将所选用的器材组成如图7—6—6所示的电路．
2．闭合开关5，电流表测出通过R。的电流，I0,计算R0两端的
电压U0=I0R0．
3．电源电压u=UO=I0R0，电路改变时，电源电压不变．
4．断开开关s，用电流表测出电路中的电流I
方法二：选择器材：电源、开关，滑动变阻器、待测电阻Rx。导线、电流表探究过程：1．将所选用的器材组成如图7—6—7所示的电路．
交流总结：只有一个电流表测电阻的方法叫——安阻法，只有一个电压表测电阻的方法叫伏阻法．这种测量方法是通过电表和已知电阻值，巧妙利用串、并联电路电流和电压的特点来搭桥测出电阻值．
活动内容三
阅读材料
伏安法测电阻的内接法与外接法
利用电压表和电流表测小灯泡电阻的电路有两种接法．
(1)电流表内接法
电路：如图7—6—8所示．
结果：测量值偏大，即R测_>R
定性解释：电流表内接时，电流表的读数与尺中的电流
相等．但由于电流表的内阻RA≠O，而具有分压作用，使电压表读数大于R两端电压，因
(2)电流表外接法电路：如图7—6—9所示
结果：测量值偏小，即
定性解释：电压表的读数与R两端电压相等．但由于电
压表内阻
，而具有分流作用，使得电流表的读数大
于流过R的电流，因此由
算得的电阻值偏小．
在实测中，不一定都能事先知道待测电阻的大概值，也不一定很清楚凡和月。的大小．为了快速、准确地确定一种较好的接法，可以按以下步骤操作：
①将待测电阻R与电流表、电压表如图7—6一10接好，并将电压表的一根接线s空出．
②将s先后触碰电流表的两个接线柱a、b．
③比较两次触碰中两个电表的读数变化情况：
若电压表读数变化显著，说明电流表分压作用明显，应使用外接法，S接a；若电流表读数变化显著，说明电压表的分流作用明显，应使用内接法，S接b．
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