欧姆定律、电功率实验研究及其应用分析 导学案(学案)

文档属性

名称 欧姆定律、电功率实验研究及其应用分析 导学案(学案)
格式 zip
文件大小 1.1MB
资源类型 教案
版本资源 浙教版
科目 科学
更新时间 2020-06-25 10:34:50

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文档简介

欧姆定律、电功率实验研究及其应用分析
一、学习目标
1、掌握欧姆定律的研究及其应用;
2、掌握电功率的研究及其应用;
3、培养学生电路分析、电路设计评价、数据处理等能力,掌握动态电路一般性的解题思路和方法;
二、重难点:欧姆定律的研究及其应用、电功率的研究及其应用;
三、教学设计
本教学设计旨在尝试采用以“问题解决”的教学模式组织教学,达到促进学生深度学习的目的。围绕“测量某一未知电阻(或小灯泡)的阻值”这一问题,引导学生开展伏安法测量电阻方案设计。之后,依据设计的电路通过对电路元件、电路结构、电路功能、研究方法迁移进行变式拓展,提高学生电路分析、电路设计评价、数据处理等能力。最后,以表格形式对知识点进行比较归纳,总结方法,完善学生的认知水平,使所学知识结构化、系统化。
四、教学过程
(一)、激活旧知,回忆与该问题相关联的科学知识。
1、利用以下电路元件:电源、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻(或小灯泡),你可以测量出与定值电阻(或小灯泡)相关的哪些量呢?
(电阻(或小灯泡)的阻值、电阻(或小灯泡)的功率、)
2、学生尝试画出测量的电路图,教师巡视学生解答情况。(板书呈现学生电路设计方案)
(二)、方法研讨(反馈学情,矫正提高)
1、呈现学生的结果,师生共同研讨方法:
思考:图1这个方案有什么不足之处?如何改进?
(无法改变电阻两端的电压和通过电阻的电流,进行多次实验,取平均值以减小误差。)
2、质疑改进:有同学说利用图1也可以达到测量阻值的目的,猜猜他是怎么做的?
(改变电源电压,进行多次实验)。
3、尝试解决(故障判断、数据处理)
例1、(2018·绍兴)小敏用图甲所示电路来测定某定值电阻的阻值。
①闭合开关前,要将滑动变阻器滑片滑到
(填“A”或“B”)端。
②闭合开关后,发现只有一只电表的指针发生偏转,请结合图甲电路分析产生此现象的原因是

③排除故障后,进行三次实验,测得数据如表所示。表中第二次实验的电流值可从图乙中读取,根据这三次测得的数据求得此电阻的阻值为
欧(保留一位小数)。
实验次数
U/V
I/A
R/Ω
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
3
2.9
0.28
10.4
例1、参考答案:A、电压表和电流表的位置互换了、10.3。
(三)、变式拓展
1、变式1(改变电路元件):将定值电阻更换为小灯泡。
交流评价:多次测量取平均值是否有意义?
2、变式2(改变电路结构):(开关型动态电路分析方法指导)
例2、下列实验电路图中,也能够得出定值电阻Rx阻值的电路有

例2、参考答案:ABCD
3、变式3(功能拓展):利用此电路还可以研究什么问题?
(1)、交流方法:(写下来,说出来)
研究通过导体的电流与导体两端电压的关系;(控制导体电阻不变)
研究通过导体的电流与导体电阻的关系;(控制导体两端电压不变)
研究导体电阻与导体两端电压的关系;(×)研究导体电阻与通过导体电流的关系;(×)
(2)、尝试解决:(滑动变阻器型动态电路分析方法指导)
例3.小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由10Ω更换为5Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( 
 )
A.保持变阻器滑片不动
B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动
D.将电池个数增加
例4.[2017·湖州·24]在探究电流与电阻的关系时,小明设计下面的电路图进行
实验:连接电路,更换不同的定值电阻,分别测出电流大小,记录并分析数据。
(1)分析表格中的数据,发现电阻两端的电压是____________(选填“变化的”或“不变的”)。
(2)小芳通过对实验数据的分析,认为此实验需要改进。请你和小芳一起设计探究电流与电阻的关系的实验电路图(画在方框中)。
(3)你设计的电路中,更换电阻后,是如何控制变量的?

例4.(1)变化的
;(2)
(3)更换电阻后,调节滑动变阻器滑片位置,保持电阻R两端的电压不变。
4、变式4(实验方法拓展):利用伏安法还可以测量什么科学量?(电功率)
(1)、交流方法:功率大小与哪些因素有关?实验方法有哪些?小灯泡选择的规格是否要求相同?是否需要多次测量?
(2)、尝试解决:
例5.研究电功率与电压、电流的关系时,某同学连接了如图所示电路进行实验。下列关于该实验的说法,不合理的是(

A.该电路所示实验能研究电功率与电压的关系
B.该实验选择的两个小灯泡规格应该不同
C.小灯泡消耗的电功率可通过灯泡的亮度来比较
D.该实验能得出电流相同时,电功率与电压成正比
例6.在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验时,小组同学猜想:小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们同学们设计了如下所示的三个电路图:
①你认为图
可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是

②选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是

五、归纳总结:
1、动态电路解题方法总结
(1)开关的闭合与断开引起的电表示数变化
分析由开关引起的电路结构的变化,分析电路变化时各部分物理量的变化,运用串并联电路基本特点和欧姆定律,寻找相关联的已知量和未知量之间的关系进行基本计算。
(2)滑动变阻器滑片的滑动引起的电表示数变化
①含滑动变阻器的串联电路(如图甲)
②含滑动变阻器的并联电路(如图乙)
2、伏安法测电阻、伏安法测小灯泡电功率、欧姆定律、影响电功率大小的因素四个实验有相似之处,也有明显区别,列表对比分析如下:
实验名称
研究电流与电压、电阻的关系(欧姆定律)
伏安法测电阻
探究影响电功率大小的因素
伏安法测小灯泡的功率
原理
I=U/R
R=U/I
P=UI
P=UI
器材
电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关、导线
定值电阻
未知阻值的电阻
小灯泡
小灯泡
电路图
研究方法
控制变量法
控制变量法、转换法
多次测量的目的
多次测量,寻找规律,得到I与U、R的关系。
多次测量,取平均值减小误差。
定性分析比较。
多次测量,比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况。测电功率不能求平均值,求功率的平均值是没有意义。
结论
通过导体的电流,与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
用电器的电功率等于用电器两端电压与通过用电器电流的乘积。
滑动变阻器的作用
1、保护电路;2、研究I与U时,改变定值电阻两端的电压及通过的电流;研究I与R时,保持定值电阻两端的电压不变。
1、保护电路;2、改变定值电阻两端的电压来改变通过电阻的电流,以达到多次测量取平均值的目的,减小误差。
1、保护电路;2、改变小灯泡两端的电压和通过电流,比较小灯泡在不同电功率下的亮暗。
考查侧重点
1、根据电路图连接实物图(注意量程选择、滑动变阻器的接线柱);2、故障分析(电阻或小灯泡断路、短路);3、操作过程(变量控制);4、图表分析(数据处理和错误数据识别);5、结论表达(注意前提条件和逻辑关系);6、方案评价;7、滑动变阻器的选择。
其他电路探究问题
1、研究串、并联电路电流特点;2、研究串、并联电路电压特点;3、研究影响电阻大小的因素;4、探究影响电流热效应的因素有哪些?
导学单
一、问题导入:
1、如何“测量某一未知电阻(或小灯泡)的阻值”,尝试画出相应的电路图。
2、尝试解决
例1、(2018·绍兴)小敏用图甲所示电路来测定某定值电阻的阻值。
①闭合开关前,要将滑动变阻器滑片滑到
(填“A”或“B”)端。
②闭合开关后,发现只有一只电表的指针发生偏转,请结合图甲电路分析产生此现象的原因是

③排除故障后,进行三次实验,测得数据如表所示。表中第二次实验的电流值可从图乙中读取,根据这三次测得的数据求得此电阻的阻值为
欧(保留一位小数)。
实验次数
U/V
I/A
R/Ω
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
3
2.9
0.28
10.4
二、变式拓展
1、变式1(改变电路元件):将定值电阻更换为小灯泡。
思考:是否需要多次测量取平均值?
2、变式2(改变电路结构):
3、尝试解决:(注意开关型动态电路分析方法)
例2、下列实验电路图中,也能够得出定值电阻Rx阻值的电路有

4、变式3(功能拓展):
(1)、利用此电路还可以完成什么电路问题探究?(写出来)
5、尝试解决:(注意滑动变阻器型动态电路分析方法)
例3.小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中,当A、B两点间的电阻由10Ω更换为5Ω后,为了探究上述问题,他应该采取的唯一操作是( 
 )
A.保持变阻器滑片不动
B.将变阻器滑片适当向左移动
C.将变阻器滑片适当向右移动
D.将电池个数增加
例4.[2017·湖州·24]在探究电流与电阻的关系时,小明设计下面的电路图进行
实验:连接电路,更换不同的定值电阻,分别测出电流大小,记录并分析数据。
(1)分析表格中的数据,发现电阻两端的电压是____________(选填“变化的”或“不变的”)。
(2)小芳通过对实验数据的分析,认为此实验需要改进。请你和小芳一起设计探究电流与电阻的关系的实验电路图(画在方框中)。
(3)你设计的电路中,更换电阻后,是如何控制变量的?

6、变式4(实验方法拓展):利用伏安法还可以测量什么科学量?
(1)、功率大小与哪些因素有关?实验方法有哪些?小灯泡选择的规格是否要求相同?是否需要多次测量?
7、尝试解决:
例6.研究电功率与电压、电流的关系时,某同学连接了如图所示电路进行实验。下列关于该实验的说法,不合理的是(

A.该电路所示实验能研究电功率与电压的关系
B.该实验选择的两个小灯泡规格应该不同
C.小灯泡消耗的电功率可通过灯泡的亮度来比较
D.该实验能得出电流相同时,电功率与电压成正比
例7.在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验时,小组同学猜想:小灯泡的电功率可能与电压、电流有关,于是他们同学们设计了如下所示的三个电路图:
①你认为图
可以研究小灯泡的电功率与电压的关系,理由是

②选择正确的电路进行实验,得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是

六、回家作业
1.某兴趣小组在测量额定电压为2.5伏小灯泡电功率的实验中,实验电路图如图甲所示。
①右图中电路连接尚未完成,E应与滑动变阻器的
接线柱相连接,F接线柱应与电压表上标有
的接线柱相连。
(
A
B
C
D
E
F
)
②闭合开关前,应将滑动变阻器滑片P移到

③按电路图连接成实物图后,闭合开关,发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转,则电路故障原因可能是

验次数
1
2
3
4
电压U/伏
1.0
2.0
3.0
4.0
电流I/安
0.10
0.17
0.23
0.25
④排除故障后。实验时,电压表和电流表读数记录上表中。实验结束后,同学们想知道小灯泡的额定功率,却发现没有测小灯泡正常工作时的电流,能否利用表中数据求出小灯泡的额定功率?有同学认为可利用表中某组数据求出电阻R,再利用P额=U额2/R,求出小灯泡的额定功率。请判断是否可行并说明理由

⑤有同学将表中数据转换为图乙的U—I曲线,由图可知小灯泡的额定功率为
瓦。
2.小敏用如图甲所示的电路图,研究通过导体的电流与导体电阻的关系,电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值,调节滑动变阻器滑片,保持R两端的电压不变,记下相应的4次实验的电流和电阻值,描绘在乙图中。
(1)实验过程中,移动变阻器滑片时,眼睛应注视
(选填序号);
A.变阻器滑片
B.电压表示数
C.电流表示数
(2)在丙图中,用笔线代替导线,将电压表正确连入电路;
(3)★★实验中,他所选择的变阻器是
(选填序号);
A.10Ω
0.5A
B.20Ω
1A
C.50Ω
2A
(4)乙图中阴影部分面积表示的科学量是

(5)实验过程中,如果出现了电流表示数为0,电压表示数接近6V,电路发生的故障可能是:

1.①D或C
3
;②阻值最大处(或最右端);③小灯泡处断路;④不行,因为小灯泡的阻值随温度的变化而变化;⑤0.5
2.
(1)B
(2)如图
(3)C
(4)电压
(5)电R处有断路