探究《电阻上的电流跟两端电压的关系》的教案
探究《电阻上的电流跟两端电压的关系》的教案
【教学目标】
一、知识与技能
1.通过实验探究电流、电压和电阻的关系。
2.使学生会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和流过它的电流。
3.使学生会使用滑动变阻器来改变一段导体两端的电压。
二、过程与方法
1、通过实验探究过程，体会科学探究的一般方法，提高学生根据实验数据归纳物理规律的能力。
2、使学生领悟用控制变量来研究物理问题的科学方法。
3、体会使用图象研究物理问题的优越性
三、情感态度与价值观
1.在实验探究的过程中，有克服困难的信心和决心，能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦;
2.养成实事求是、尊重自然规律的科学态度，注意学生科学世界观的形成。
【教学重点、难点】
1.重点：学生在实验探究电流、电压和电阻的关系的过程
2.难点：科学实验探究的进行，对实验数据、信息的处理和综合
【教学用具】
教师演示实验：干电池组、2.5V和6.5V小灯泡各一只，导线若干、开关一只，实物投影仪。
学生分组实验：电流表、电压表、干电池组、滑动变阻器、定值电阻(R1=5和R2=10)、开关、导线若干。以上器材为一组，每四人准备一组器材。(若学校条件允许，可将干电池组换成学生电源，实验效果会更好。)
【 教材分析和教学建议】
欧姆定律的实验是探索性实验，其设计是本节的难点。因为初中物理不从理论上解释欧姆定律，所以对学生而言欧姆定律的建立完全领依赖实验探究的结果。同时，欧姆定律的实验研究在本章中是作为物理学常用研究方法的典型范例出现的。它是电学中的基本定律，也是进一步学习电学知识和分析、解决电路问题的基础，因此是初中电学的重点知识。通过本节教学，可使学生对即将要学习的欧姆定律更好的理解。电流跟电压、电阻的关系，是分析和研究各种电路的关键。着重介绍了研究三个物理量之间变化关系的方法。先引导学生得出电流与电压和电阻有关，再通过实验来研究。
本节从开头引入课题后，就提出物理学中常用的研究方法。教学时应重视研究方法的指导。教师要引导学生懂得欧姆定律的研究是在如下科学方法的指导下进行的。在三个或三个以上的物理量中，先要确定研究对象的物理量(如I)，然后逐一研究这个物理量和另一物理量的关系。研究时，要假定除这两个物理量外的其他物理量不变，然后将这些单一的关系综合起来。应该在常用方法的传授过程中，先将研究的思路和方案确定，然后再进行电路图的设计、电学器材的选择等内容的教学。
研究方法和步骤确定以后，实验电路不宜直接给出，而应启发学生根据实验目的和研究方法自己设计电路图，选择实验器材，设计实验表格，并指导学生进行实物接线。接线时，要强调电路图和实物图一一对应。进行具体操作时，最好选用0 50的滑动变阻器。开始时应将滑动变阻器调到最大值，然后减小变阻器的阻值，使电阻两端的电压增加，电压值最好取整数，并成整数倍增加。在保持电压不变时，电阻值变化应成倍数地增加，但由于存在变阻器自身电阻和电源内电阻，需将阻值调大一些。进行定量实验前，也可先作些定性研究。取得数据后，要教会学生如何分析数据。分析时，也可由学生自行研究。
对于探究电流、电压、电阻的关系的实验，探究过程应给学生足够的时间去思考、讨论。通过多媒体及时展示学生讨论、设计的方案，使学生间相互交流，共同提高，扩大每个学生的知识面。设计实验有一定难度，教师应及时充当优秀学生的角色参与设计和讨论，以便激励学生积极参与。本实验要改变电阻两端电压的方法至少有两种，一是改变电池的个数，二是利用滑动变阻器，应尽可能让学生通过讨论自己得出。进行实验时，可让学生按自己设计的方案进行实验，并非一定要统一要求。在分析表格数据得结论时，应让学生多发表自己的见解，不完整，不规范没关系，可在充分肯定其合理性的同时继续找学生补充，最后总结出规范的结论，得出欧姆定律的具体内容。
本节教材的探究过程，是从两个量相乘或相除是否等于第三个量出发设计的，从所测数据间的关系能够比较得出结论，引导学生总结出：电阻一定，导体中的电流，跟导体的两端电压成正比的结论。
第二次实验时，换的电阻让其成倍数增加，电阻两端的电压调至与第一次相同，然后分析表一、二就可得出：电压一定，导体的电流，跟导体的电阻成反比的结论，为欧姆定律的得出做好铺垫。
同时今年教材增加了U-I关系图象，让学生学会运用图象进行分析，但由于是学生第一次接触，故对于学生来说是一个难点，因此，教师应从坐标轴的建立与划分入手，使学生理解U-I关系图象。
【教学过程】
一、创设情境，引入新课
师：在前面两章中我们学习了电流、电压和电阻三个量的知识。这三个量之间的关系并不是孤立存在的，而是互相联系、互相影响的。下面先请同学们认真观察演示实验：
(教师演示、学生观察，并得出实验结论)
演示①加在同一个灯泡两端的电压越大，灯泡越亮。(即：加在一段导体两端的电压越大，通过它的电流就会越大);
演示②在相同电压下，不同的灯泡，其亮度不同。(即：在相同电压下，导体的电阻越大，流过它的电流就会越小)。这些例子同时还揭示了电流与电压、电阻之间的定性关系。
如果知道一个导体的电阻值，还知道导体两端的电压值，你能不能计算出通过它的电流值呢?(或用物理表达式表示出来)
板书：第七章 欧姆定律
第一节 探究电阻上的电流跟两端电压的关系
二、进行科学探究
1.提出问题
师：探究电流与电压、电阻之间有什么定量关系?
2.猜想或假设
根据教师的演示实验和下面两个事实来引导和启发学生的想像力，进行猜想或假设
①加在导体两端的电压越大，通过它的电流就会越大;
②导体的电阻越大，流过它的电流就会越小。
生答：
三者的关系可能是I=U/R;
可能是导体两端的电压增大几倍，那导体中的电流也增大几倍;
可能是U=IR;
或者是
3.设计实验(采用启发提问式，帮助学生设计实验)
师：我们所学电流、电压和电阻三个量，哪些量可以测量出，分别用什么仪器来测量?
生：能测量的量有：电流和电压，仪器分别为电流表和电压表。
师：电阻不能测量，我们怎样知道导体的阻值呢?
生：可以预先给出导体的电阻值(使用定值电阻)。
师：也就是说在研究电流和电压、电阻之间关系时，我们是先固定电阻不变，让电压发生改变，观察电流的变化，这种研究物理问题的方法叫什么?
生：控制变量法(引导归纳得出)。
师：实验时，针对于某一导体仅仅测量一组电压和电流值，行吗?
生：不行。
师：为什么呢?
师生共同回答：多次测量可以减少误差，同时考虑到实验探究的科学性，应该多测量几次。
教师提示：不仅针对同一导体要测量几组电压和电流值，同时还要更换定值电阻反复进行实验，这种研究物理问题的方法是不可忽视的。本次实验时，给出了二个不同的定值电阻(R1=5和R2=10)
师：我们在实验要多次测量电压和电流值，那么怎样去改变导体两端的电压和通过它的电流呢?
生1答：可以改变电源的电压，如：增减串联的干电池的节数。
生2答：可以用滑动变阻器来改变。
教师总结指出：同学们知道了改变定值电阻两端电压的方法，请大家根据你认为最适合你的方法和刚才我们设计的思路，对照自己桌前的器材选择你所需的实验仪器，并画出能够同时测量电压和电流的电路图以及记录数据的表格(学生开始小组讨论实验方案，教师巡视答疑，投影出个别学生的设计方案，全班分析、完善实验方案)。
4.进行实验
实际操作中，教师还要提醒学生注意以下几个问题：
连接电路时要注意什么问题?
生1：连接电路时，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片应放到最大阻值的位置上。
师：测量多少次数据较合适?
生2：测量次数不要过多，根据时间而定，一般测量三次或四次左右。
师：如果在实验中使用了滑动变阻器，那接法上要注意什么问题?闭合电路之前应考虑什么问题?
生3：接线柱不能同上或同下，应该一上一下;且闭合电路之前应该将滑片移到最大电阻处。
教师提示：在实验中若用滑动变阻器来改变导体两端的电压的情况下，应尽量使定值电阻两端的电压成整数倍地变化(如：1V，2V，3V)。同样若用干电池(或学生电源)改变电源电压时，也应该使电源电压成整数倍地变化。
教师巡回指导学生进行实验，解答实验中的疑问，并指出学生在实验中错误，要求学生实事求是地填写和处理实验数据、实验信息。
5.分析和论证
数据处理时，可引导学生仔细思考测量数据：分析电压是怎样发生变化，从而影响到电流的怎样变化;同时还应考虑到实验会有误差，可能数据不很一致。得出电流、电压的关系的结论。
(投影机展示)学生处理实验数据，各小组进行讨论，最后得出结论：当电阻相同时，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
然后指导学生用测量的数据对照课本，画出U-I图。
启发学生将图线结果与物理中的一次函数的知识作对比，推导出U-I关系式：U=IR。
6.实验评估
要求学生在探究报告中反思自己的探究活动一些问题，如：
(1)自己的实验设计方案是不是最优的，还可能会存在着哪些不合理的地方。
(2)自己在实验操作中有没有什么失误，读数时有些什么失误。
(3)本小组测量结果是不是可靠的。
(4)探究中是不是还有哪些问题还不清楚，哪些问题弄明白了。
7.交流
教师提示：要求学生课后进行交流，交流时，可以相互交换各自的探究报告，也可以口头表述自己在探究时与他人不同的意见，同时还应听取他人正确的意见。交流时，不应只是交流探究结论，交流的重点应放在探究的过程中。
如：为什么我的猜想和别人不一样?
为什么我的方法与你不一样?
为什么你能得出这样的结论，我的结论不和你一样?
三、作业：完成本次实验的《探究报告》，并在报告写出对自己所选的实验探究过程进行评估，为下一节作的学习准备。
【本课点评】：
本节课基本是学生的分组探究实验，将学生四人分成一组，大致分工：实验时，一人移动滑动变阻器(或改变电源电压)，一人观察电压表，一人观察电流表，一人记录。
在探究实验过程中的设计实验环节时，要让学生知道增减电池数目和使用滑动变阻器这两种方法进行科学探究，目的是使学生明白科学探究过程的多样性，同时在交流和评估时，懂得不同的科学探究方法对于研究问题的优劣情况。
在实际操作中，应该多给予鼓励，增强学生完成实验的信心。有些要求尽可能让学生通过动手的过程自己去感悟，有利于培养学生的科学探究素质。
采用图象进行数据处理时，教师可以使用电子表格工具(多媒体)，实现即时处理。可以把电压U看成纵坐标y轴，电流I看成横坐标x轴，则由U-I图可知U和I是一个正比例一次函数式，电阻R的值为一次函数式y=kx中k值，这样处理有利于学生能快速的得出U、I和R的物理表达式。
有条件者，电源的选择最好是使用学生电源，测量的数据比较一致。而采用干电池时，测量的数据存在着一定的误差，为学生处理数据和获得结论增加了难度。
本节实验探究是第一次同时使用电压表和电流表，对于学生来说，会存在着一定困难，要求教师应精心准备和及时指导。
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