九年级物理全册第十二章欧姆定律第一节学生实验：探究__电流与电压电阻的关系教案

第十二章　欧姆定律
第一节　学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系
一、教学背景分析
本节课编排在学生学习了电流、电压、电阻等概念，以及电压表、电流表、滑动变阻器使用方法之后，既符合学生由易到难，由简到繁的认知规律，又保持了知识的结构性、系统性。欧姆定律作为一个重要的物理规律，反映了电流、电压、电阻这三个重要的电学量之间的关系，是电学中最基本的定律，是分析解决电路问题的重要依据，欧姆定律是初中电学重点内容之一。
学生知道电流、电压与电阻的概念，知道串并联电路的电流、电压特点，部分学生定性地知道电流随电压和电阻的改变而改变，但大部分学生仍然是很陌生的。学生会正确连接基本电路图，如：会正确连接电源、开关和定值电阻；会单独使用电流表或电压表进行测量；知道滑动变阻器的基本连接方式。但学生在一次实验中同时使用电压表和电流表以及用滑动变阻器调节电路还没有经验。初中学生的心理特点及知识的水平，决定了他们对操作实验和趣味故事感兴趣，并对事物的知识由感性阶段向理性阶段过渡。
二、教学目标
1．知道影响电流大小的因素有电压和电阻。
2．通过制订探究方案学习控制变量的研究方法。在数据收集过程中养成实事求是的科学态度。在与小组成员合作完成实验的过程中，加强与他人的协同、合作能力。
3．知道欧姆定律是在一定条件下，导体中的电流与其两端电压、电阻的关系。能应用欧姆定律公式进行简单的计算，解释一些简单现象。
4．会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和其中的电流。会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压。
三、教学重点和难点
教学重点：用“控制变量”法探究电流与电压、电阻的关系的过程和方法。
教学难点：同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和其中的电流。
探究电压、电流和电阻的关系是电学中重要的基本内容，对于初中学生来说，自己找到各个物理量间的关系，存在比较大的难度，要保证充足的时间、提供充分的实验条件，让学生进行实验探究，在实验过程中充分利用控制变量的思想方法，比较全面地提升科学探究能力。在讨论分析的基础上，进一步归纳总结三个量之间的关系，得出欧姆定律。
四、教学过程
1.教学引入
情境：利用小灯泡，通过改变滑动变阻器连入电路的阻值以及改变电源电压的方法来演示电压增加，电流增加，灯泡变亮；电阻增加，电流减小，灯泡变暗的实验。
问题：
描述你看到的实验现象，提出可探究的科学问题。
引出探究问题:
导体中电流的大小跟导体两端的电压、导体的电阻是否有关？
2.“知识点”教学
提出问题
过渡：
回顾电压和电阻的概念，猜想电流与电压、电阻有何定量关系。
猜想假设
问题：你的猜想是什么？并简要说出你的猜想依据。
学生讨论后提出问题和猜想并说出猜想依据。明确定量探究的问题。
引出：探究问题——导体中电流的大小是否跟导体两端的电压成正比、跟导体的电阻成反比？
制订计划
问题1：如何制订实验方案?
引导学生用控制变量法将所研究问题简化成两个具体问题：
探究问题1：探究电阻不变的情况下，导体中的电流与导体两端电压的关系。
探究问题2：探究电压不变的情况下，导体中的电流与导体的电阻的关系。
问题2：在探究问题1中的自变量、因变量和控制变量？
选择必要器材，说出如何改变自变量，控制不变量，如何测量因变量？画出实验电路图，写出实验步骤。
学生小组思考讨论，展示交流，针对学生的方案聚焦以下问题：
（1）为了使电阻不变，操作中应注意什么问题？
（2）如何改变电压？下面哪个方案更优？
（3）滑动变阻器在此实验中的作用是什么？
（4）实验步骤如何写？
（5）实验表格怎样设计？
给学生时间根据讨论结果完善实验方案。
问题3：在探究问题2
中的自变量、因变量和控制变量是什么？
选择必要器材，说出如何改变自变量、控制不变量，如何测量因变量？画出实验电路图，写出实验步骤。
学生小组思考讨论，展示交流，针对学生的方案聚焦以下问题：
（1）如何控制导体两端电压不变？
讨论：利用电源电压不变的实验方法是否可取？
体验：电源两端电压改变的现象。
（2）如何改变导体的电阻？
讨论：此实验用滑动变阻器作为改变自变量的器材改变电阻是否可行？说明理由。
（3）对比总结：滑动变阻器在此实验中的作用是什么？
（4）实验步骤如何写？
（5）实验表格怎样设计？
给学生时间根据讨论结果完善实验方案
进行实验
学生根据自己设计的实验方案进行实验，要提醒学生注意：
在测量过程中，电路闭合时间不能过长，读取数据后要及时断开电路，以防通电时间过长，电阻发热给测量带来误差。
让学生调节滑动变阻器的滑片，尽量使电阻两端的电压整数倍地变化（如：1V，2V，3V…）。
请学生记录实验过程中发现的问题，课下进行整理，留作交流讨论。
分析论证
展示探究问题1学生数据。
电阻R/Ω
电压U/V
电流/A
根据数据归纳电流与电压的关系。
展示探究问题2学生数据。
电压U/V
电阻R/Ω
电流/A
根据数据归纳电流与电阻的关系。
根据学生回答、同学们的补充，教师引导得出归纳结论的方法，强调在什么条件下，因变量与自变量的关系，推导数学表达式。
得出结论
问题1：将两个结论合在一起如何表述?
明确表达式以及公式中各量的单位。同时简单介绍欧姆的生平，以及欧姆研究电流定律的过程。使学生感受到任何科学结论的得出都不是一蹴而就的，需要不断探索和研究。
问题2：欧姆定律的适用条件是什么？以及运用时需要注意的问题是什么？
引导学生总结应用欧姆定律解决实际问题时应注意的几个问题：
欧姆定律中的电流、电压和电阻这三个量是对同一段导体而言的。
对于一段电路，只要知道I、U和R三个物理量中的两个，就可以应用欧姆定律求出另一个。
用公式进行计算时，各物理量要用所要求的单位。
评估与交流
实验中哪些问题真正弄懂了，哪些问题还不清楚，实验设计有没有不合理的地方，操作中有没有什么失误，测量结果是不是可靠……
3.课堂小结
（1）探究电流与电压、电阻关系实验电路。
（2）欧姆定律：通过导体的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
4.小练习
（1）请学生看课本86页例题，注意解题的思路和方法。和学生一起总结电学问题的解题思路：
画出电路图，在图中标上已知条件、求解物理量；
写出根据公式；
代入数据；
计算结果。
（2）一个汽车前灯接在12V的电源上，通过它的电流是400mA，那么汽车前灯的电阻是多大？若汽车前灯不打开时，通过它的电流是多少？灯的电阻又是多少？
五、教学反思
本节课主要通过电流与电压、电阻关系的实验探究，使学生明确电流与电压、电阻的定量关系，从而得出欧姆定律的内容和数学表达式。并在此过程中培养学生用控制变量法进行实验探究的能力。内容框架：采用实验探究教学方式，由学生已有知识和经验（结合演示实验）出发，发现并提出新的问题：电流与电压、电阻有什么样的定量关系？然后由小组讨论猜想；通过教师引导设计实验；通过对探究问题的分析，确定对于与多因素有关的问题，采用控制变量方法设计实验方案；通过对实验方案的讨论交流，确定最佳方案；然后小组合作进行实验，收集数据；通过用数学方法对实验数据的分析处理得出电流与电压、电阻的定量关系，从而得出欧姆定律的内容和数学表达式。在整个过程中，精心设计问题，并在每一环节中，紧锁教学目标，充分培养学生的能力。
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