2023年电流与电压电阻的关系.pdf

探究电流与电压、电阻的关系 一、概述 探究电流与电压、电阻的关系是北师大版义务教育课程标准实验教科书九年级物理第十二章第一节内容，是得出电路中最重要的电学规律之一的欧姆定律的前提。这三个物理量的关系是在学习了电流、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的进一步深入，从而使学生的知识结构更具有系统性。这节课要体现出探究性学习与科学方法的渗透，重视科学探究过程，让学生在探究过程中体验方法、学习方法，得出欧姆定律的大概过程。通过本节课学习，主要是为了让学生掌握同一电路中电学的三个基本物理量之间的关系，进一步了解运用“控制变量法”研究多个变量间的关系的实验方法，为进一步学习电学知识打下基础。二、教学目标分析 1、知识与技能 通过实验探究，认识影响电流大小的因素；知道导体中的电流与电压、电阻的关系。培养学生依据实验事实，探索、分析推理、归纳得出物理规律的能力，以及利用物理规律解释同类物理现象的能力，使学生接受科学思维方法的训练；培养学生的动手能力和创新精神。2、过程与方法 通过探究过程进一步体会猜想与假设、设计实验、分析论证、评估等探究要素；通过制定研究方案进一步体会“控制变量”这一重要的研究方法。初步掌握利用探究性实验研究物理问题，并归纳得出规律的一般研究方法；3、情感、态度与价值观 在数据收集的过程中形成实事求是的科学态度；通过探究，揭示隐藏的物理规律，感受探索的乐趣；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。三、学习者特征分析 学生在前几章中已经分别学习了电路中的三个基本物理量电流、电压、电阻，而本节是建立电流、电压、电阻三者关系的课，采用控制变量法通过实验得出当电阻不变时电流与电压的关系，当电压不变时电流与电阻的关系，使学生初步建立了电流、电压、电阻的联系。从内容上看，意在通过实验探究，让学生经历科学探究的全过程，认识影响电流大小的因素，同时，进一步学习科学探究方法，发展初步的探究能力，增强与他人协同、合作的能力。根据以往的教学经验，学生对电流、电压、电阻的概念能正确理解，也知道电流与电压和电阻有关，但对于它们的定量关系却知之甚少；对电流表、电压表和滑动变阻器的正确使用能较好地掌握，也能想到用控制变量法研究这三个物理量之间的关系，但对于如何具体实施探究过程却普遍缺乏思考。四、教学策略选择与设计 北师大版九年级物理“探究电流与电压、电阻的关系”一节的教学属于物理规律的教学。物理规律的教学，主要是建立在探索性的定量实验的基础上，通过观察、测量，总结归纳而成规律。教学过程是教师的教与学生的学和谐统一的双边活动对于物理规律的教学，从物理规律形成的过程来看，学生通过提供丰富、直观的感性材料，通过有关的定量实验和观测，创造一个理想的物理情景，充分调动学生学习的主动性和积极性，及时引导学生把感性认识上升为理性认识。依据本节课的知识结构特点、教学目标和学生实际，确定本节课为“探究式”课型。即用演示实验、学生实验、学生观察、师生讨论、探究发现、分析推理为主的多边教学。通过引导和启发学生理解和掌握物理探究方法，激发学生探究和发现物理规律的动机和兴趣，为学生学习物理而创造理想的情境。通过学生实验，激发学生学习的兴趣，培养学生的实验能力和创新精神。结合教材、教育和教学的特点，主要采用“探究学习”的方法。即让学生通过自己发现物理问题、探究实验过程，以获取知识并发展探究能力的一种学习方式。在探究学习中，学生的主要任务不是接受和记忆现成的知识，而是参与知识的发现过程；教师的主要任务也不是向学生传授现成的知识，而是为学生探究并发现知识营造情境、创造条件、提供指导和进行评价。五、教学资源与工具设计 远教“模式三”投影、视频展示台环境 1、演示用：电源（4 节干电池），额定电压为 3.8 伏的小灯泡一只，25 瓦、100 瓦照明灯各一只，滑动变阻器、电流表、电压表各一只，阻值分别为 5 欧、10 欧、20 欧的定值电阻各一只，开关一只，导线若干等。2、学生用：干电池 4 节、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各 1 个，阻值不同的定值电阻 3只、导线若干。(6 人一小组准备)六、重点及难点 重点：引导学生发现电流与电压和电阻的关系；电流和电压、电阻间的定量关系的实验设计。难点：电流和电压、电阻间的定量关系的实验设计及学生对实验数据的分析、归纳并得出结论;实验器材多，实验注意点多，动手能力要求较高;出现故障的可能性较大，学生很难同步;各组实验数据存在差异，与教师期待的数据略有出入。七、教学过程 1、提出问题，启动思维，知识铺垫，导入新课 教师问：电压的作用是什么？学生答：电压是形成电流的必要条件。教师问：电阻表示什么？学生答：电阻表示导体对电流有阻碍作用。教师问：那么电流与电压、电阻有什么关系？、（学生积极思考）设计意图：利用学生已经有的一些关于电流与电压、电阻的关系定性认识电流与电压、电阻的关系。2、大胆猜想，活化思维，主动探究，形成假设 在学生积极思考的过程中，引导他们大胆假设：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的进一步深大概过程通过本节课学习主要是为了让学生掌握同一电路中电学的三个识影响电流大小的因素知道导体中的电流与电压电阻的关系培养学生依电压是形成电流的必要条件，学生猜想：电压越高，电流可能越大。电阻表示导体对电流有阻碍作用，学生猜想：电阻越大，电流可能越小。学生通过对有关概念的理解，说出了猜想的理由，教师给予肯定。教师：牛顿曾说过“没有大胆的猜想，就不会有伟大的发现。”你们有这样的表现很好，但猜想是否正确，必须经过实验的检验。设计意图：引导学生合理猜想，引出探究课题，培养发散思维和主动参与教学的意识，并鼓励学生增强学生的探索热情。3、实验演示，巧设情景，定量分析，发展猜想 演示一：不同电压使同一灯泡发光。将额定电压为 3.8 伏的小灯泡与滑动变阻器串联在 6 伏的电路中，电压表与小灯泡并联，移动滑片，观察电压表示数变化及小灯泡亮度变化。现象：电压升高，灯泡变亮，即通过灯丝的电流变大。通过实验，进一步猜想：电流与电压成正比吗？演示二：相同电压使不同电阻的灯泡发光。把 25 瓦和 100 瓦两只照明灯（可说明 25 瓦灯泡的电阻比 100 瓦的灯泡的电阻大）并联在照明电路中，观察发光情况。现象：一明一暗，100 瓦的灯亮，即电阻小的电流大。通过实验，进一步猜想：电流与电阻成反比吗？设计意图：引导学生合理猜想，引出探究课题，视频展示台投视演示，突出效果。4、学生主体，实验研究，定量探究 以上猜想是否能成立，需经过探索性的定量实验的验证。科学发展史表明，大部分物理规律的发现是先有科学猜想，后设计实验验证的。小组讨论，设计实验 研究方法。引导学生回忆研究“电阻大小与导体材料、长度和横截面积有关”的实验方法，启发学生思考：要研究电流与电压、电阻两个因素的关系时，应该怎么办？学生讨论后回答：本实验必须分两步来完成。第一步，保持电阻不变，研究电流与电压的关系；第二步，保持电压不变，研究电流与电阻的关系。最后将两次实验结论综合起来，就能得出电流与电压、电阻的关系。教师强调指出：这种研究方法叫“控制变量法”，是科学研究中被广泛采用的一种方法。教师启发：针对以上两个方案，如何设计实验，需要哪些实验器材，需要测哪些物理量？设计意图：学会用控制变量法探究问题。电路设计。教师首先画出一个电阻 R，启发学生思考：要组成一个简单电路，需哪些电路器件；要知道电阻 R 两端的电压和通过电阻 R 的电流，需用什么仪器测量，怎么连接？如何改变加在电阻 R 两端的电压呢？引导学生逐步完善电路，并让学生画出完整的电路图（如图所示）。教师用实物投影展示学生设计的实验电路图。设计意图：通过对学生设计的肯定，激发学生学习欲望，且为学生给出了一个正确的示范。让学生讨论：对于第一步，调节 U(用电压表测)观察 I（用电流表测），并且电压的调节可通过改变电池的节数来实现（电阻 R 直接接在电源两端），或者通过电阻 R 与滑动变阻器串联（上图），移动滑片来实现。师生共同讨论：方法一可行，但电压不一定是整数倍增加，显然给测量带来麻烦，并且实验电路必须多次改接：方法二因为变阻器的作用可改变电路中的电流，由此可以肯定移动滑片，电阻两端的电压一定要变化，这种方法只需要连接一次电路，通过连续改变滑片的位置，就可以改变电阻两端的电压，比方法一好。继续让学生讨论：对于第二步，要研究 I 与 R 的关系，首先要改变上图中 R 的值（提供 5 欧、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的进一步深大概过程通过本节课学习主要是为了让学生掌握同一电路中电学的三个识影响电流大小的因素知道导体中的电流与电压电阻的关系培养学生依10 欧、20 欧的定值电阻），要保持 R 两端的电压不变，同样可调节滑片的位置，这样就保证了当改变电阻 R 的大小时，通过调节 R的滑片位置，使电压表示数不变，观察电流表示数的变化。教师强调：要得到一个规律，至少需要几组数据？学生：3 组。教师：好，我们在实验中必须收集 3 组数据才能进行总结分析。表格设计。启发学生：要完成以上实验，还必须测量相关数据，并把数据填入表格。那么如何设计表格呢？思考后让学生画出有关表格（如图）。教师用实物投影展示学生的表格。R=_ U=_ V 表一 表二 设计意图：通过对学生设计的肯定，激发学生学习欲望，且为学生给出了一个正确的示范。团结协作，进行实验，收集数据 实验操作。依照电路图，指导学生选择器材，连接电路，拟定实验步骤，动手实验，记录实验数据。教师：实验中，注意以下问题（展示幻灯片：1、连接电路时，开关要 ；2、闭合开关前，滑动变阻器的滑片滑到 位置）。1、2、3、4 小组研究保持电阻不变，电流与电压的关系，即保持 R不变，调节 R，使 R 两端的电压成整数倍增加，测出通过 R 的电流，记录每次的电压值和电流值。5、6、7、8 小组研究保持电压不变，电流与电阻的关系，即改变 R 的阻值，先后用 5 欧、10 欧、20欧的电阻接入，调节 R，保持 R 两端的电压不变，记录每次的电阻值和相应的电流值。开始实验，数据记在设计的表格中。在学生实验过程中，教师边巡视边指导。鼓励速度快的学生完成另外一实验，达到因材施教。设计意图：对实验的总结，为学生的成功探究奠定基础，并让学生体验团结合作学习。小组汇报，分析归纳，系统总结，得出结论 分析比较以上实验数据，组织讨论，系统总结，归纳实验结论。让学生分析表一，并得出：电流随电压的增大而增大，且电压增大几倍，电流也增大几倍。结论 1：当电阻一定时，电流与电压成正比。教师强调：电阻不变是前提，电压变化是“因”，电流变化是“果”。让学生分析表二，并得出：电流随电阻增大而减小，且电阻增大到几倍，电流就减小到几分之一。结论 2：当电压一定时，电流与电阻成反比。教师强调：电压不变是前提，电阻不变是“因”，电流变化是“果”。教师：同样探究这个问题的小组，是否也发现了这样的规律？如果有的小组有不同结论，与其他同学交流一下，找找原因。（学生间短暂交流）教师：当然，实验误差也会造成实验数据有差异，不一定能得到严格相等的比例关系。在实验中，我们要尊重事实、实事求是地记录和分析数据。设计意图：让学生学会交流，激发学生交流的欲望让学生思维发生碰撞，取长补短，培养学生实验 次序 电阻 R/电流 I/实验 次序 电压U/V 电流I/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的进一步深大概过程通过本节课学习主要是为了让学生掌握同一电路中电学的三个识影响电流大小的因素知道导体中的电流与电压电阻的关系培养学生依实事求是的科学态度。5、巩固练习，加深理解，提高能力，评估收获、在研究欧姆定律的实验中，我们先保持 不变，得出导体中的电流强度跟这段导体两端的电压关系；然后保持 不变，得出导体中的电流强度跟这段导体电阻的关系。、某同学在探究电压和电流的关系时，记录了如下表的实验数据，但有两处忘记填写，请你替他补上，电压 U/V 4 6 10 电流 I/A 0.5 1 1.25、在研究电流与电压、电阻关系时，通过移动滑动变阻器的滑片来 导体两端电压。当研究电流与电阻关系时，用不同阻值接入电路，每次都通过移动滑动变阻器上的滑片来 导体两端电压值（选填“改变”、“维持”）。、如图是小明同学在探究电流跟电压关系后，根据数据画出的 UI图象，由图象可知，R1 和 R2 的大小关系是（）A、R1R2 B、R1R2 C、R1R2 D、无法判断 某一导体两端电压为 UV 时，电流为 IA，那么，当它两端的电压增至 4UV 时，通过它的电流为 。6、小结并布置作业 教师强调：“猜想实验再猜想再实验归纳总结”的探究问题的方法的重要性。作业：P.76 2;写一篇“电流”自传。写出本节的实验报告。八、教学过程流程图：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的进一步深大概过程通过本节课学习主要是为了让学生掌握同一电路中电学的三个识影响电流大小的因素知道导体中的电流与电压电阻的关系培养学生依 开始 问题 1 问题 2 积极思考并回答问题 完成 课件 大胆猜想，活化思维，主动探究，形成假设 引领假设 学生猜想交流 实验演示，巧设情景，定量分析，发展猜想 演示实验 1 演示实验 2 课件 实验研究，定量探究 完成 课件 汇报交流 否 巩固练习，加深理解，提高能力，评估收获 结束 提出问题，启动思维，知识铺垫，导入新课 课件 课件 课件 小组讨论，设计实验 课件 进行实验，收集数据 课件 分析归纳，得出结论 否 课件 布置作业 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的进一步深大概过程通过本节课学习主要是为了让学生掌握同一电路中电学的三个识影响电流大小的因素知道导体中的电流与电压电阻的关系培养学生依教学内容与教师的活动媒体的运用学生的活动教师进行逻辑选择 七、教学评价设计 要求学生在注意探究活动中出现的一些问题，如：（1）实验设计方案是不是最优的，还可能会存在着不合理的地方。（2）操作中有没有什么失误，读数时会不会有失误。（3）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。交流与合作 1.学生小结，本节课学习到了哪些知识？2.从本节课探究过程中，你还有哪些收获？3.除本节的探究电路图以外，你能否再设计一个电路图来研究今天的问题。八、帮助和总结 说明教师以何种方式向学生提供帮助和指导，可以针对不同的学习阶段设计相应的不同帮助和指导，针对不同的学生提出不同水平的要求，给予不同的帮助。在学习结束后，对学生的学习做出简要总结。可以布置一些思考或练习题以强化学习效果，也可以提出一些问题或补充的链接鼓励学生超越这门课把思路拓展到其他内容领域。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的进一步深大概过程通过本节课学习主要是为了让学生掌握同一电路中电学的三个识影响电流大小的因素知道导体中的电流与电压电阻的关系培养学生依