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《探究电阻上的电流跟两端电压的关系》教学设计

课时：

2课时

授课方法：

科学探究法

　【教学目标】

　　1．知识与技能

　　①通过实验探究电流、电压和电阻的关系；

　　②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；

　　③会使用滑动变阻器来改变一段导体两端的电压。

　　2．过程与方法

　　①通过探究过程，进一步体会科学探究方法；

　　②领悟用“控制变量法”来研究物理问题的科学方法；

　　③通过实验、分析和探索过程，提高根据实验数据归纳物理规律的能力，学会用图像研究物理问题。

　　3．情感态度与价值观

　　①在解决问题的过程中，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。

　　③重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识，培养学生科学世界观的形成。

　　【教学重点和难点】

　　重点：

实验探究电流、电压和电阻的关系的过程。

　　难点：

运用数学正比例函数图象分析出电流、电压和电阻的关系式。

　　【教学资源】

教师方面：

演示用具：

示教板一套，实验表格、图像坐标纸、结合课堂多媒体课件一个。

学生方面：

电流表和电压表各一个、三节干电池、滑动变阻器一个、定值电阻（R1＝5Ω和R2＝10Ω，R3＝15Ω）、开关、导线若干。

以上器材为一组，每三人准备一组器材。

说明：

（上述教师学生所需器材由主办学校提供，若主办学校不能提供相应器材，或器材不能满足实验要求，则用课件代替）

【教材及学情分析】

　　电流跟电压、电阻的关系实际上就是欧姆定律，它是电学中的基本定律，是进一步学习电学知识和分析电路的基础，是本章的重点。

要求学生通过探究活动得出，从而更进一步体验科学探究的方法。

这一节综合性较强，从知识上讲，要用到电路中的电流、电压和电阻的概念；从技能上讲，要用到电流表、电压表和滑动变阻器等。

学生要通过自己的实验得出欧姆定律，但最关键的又是实验方法，学生对实验方法的掌握既是重点也是难点，这个实验难度比较大，主要在实验的设计、数据的记录以及数据的分析方面，学生出现错误的可能性也比较大，所以实验的评估和交流也比较重要。

　　课本是在前面“电流”“电压”“电阻”等知识学习的基础上，推断出电流与电压、电阻的定性关系。

这样处理：

一是给接下来的实验结果做了铺垫，不致使学生感到突然；二是目的明确，使学生对将要探究的问题产生强烈的愿望，要想证实这个推断，有了定性的关系，又知道电流是可以用电流表测量的物理量，电压是可以用电压表测量的物理量，电阻也是可测量的物理量。

在此基础上就可以引出“探究电流与电压、电阻会不会有定量关系”的问题。

 本节课“探究电流跟电压、电阻的关系”是一个完整的科学探究过程，让学生经历科学的探究，学习科学猜想、设计实验、设计实验表格、分析论证、感悟科学方法。

因此这节课无论在知识学习上还是在培养学生运用知识解决实际问题的能力上都具有十分重要的作用。

所以教学中，在注重学生的理论联系实际能力的同时，更要关注学生的科学探究能力的提高。

　　【教学设计思路】

　　本节课的主要内容是探究电流跟电压的关系，其次是探究电流跟电阻的关系。

其基本思路是：

首先以教师演示实验为基础，引导学生提出问题：

“电流与电阻、电压之间有什么定量关系”？

激发学生的学习兴趣和学习欲望。

再引导学生猜想和假设，培养学生科学猜想的方法。

然后学生根据自己的猜想分析实验方法和所需的实验器材，设计出实验电路并进行实验，通过实验数据和图像的分析得出电流跟电压和电阻的关系。

　　本节课在设计上体现了以下几个特点：

　1．突出观察、实验。

将电流跟电压、电阻的关系实验设计为学生分组探究实验，体现了新课标的理念要求和物理学科的素质教育。

培养了学生的观察、设计、动手操作、分析、归纳和探究的能力。

　2．通过“科学猜想法”和“控制变量法”等科学方法的教学，使学生潜移默化地接受物理学中的研究问题的方法。

　　3．利用多媒体辅助教学手段，加大课堂教学容量，激发学生的学习兴趣，提高课堂效率。

　【教学过程】

　　一、创设物理情境，引导学生进入科学探究

先欣赏一段视频，让学生注意灯光的美，要制作这么美的灯光，就必须从简单的电学知识学起，我们可以先做一些简单的灯光设计。

教师演示：

请同学们看一个最基本的电路连接，即电源、小灯泡、开关各一个，导线若干组成的一个简单电路。

开关闭合灯亮，请同学们思考：

你有哪些办法使小灯泡变暗？

　　学生讨论后回答：

①可以减小电源电压。

②可以在电路中串联一个电阻。

 　教师：

按学生的方法演示。

　　教师分析：

前面我们学习了电流、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，即电压变化要引起电流变化，电阻变化要引起电流变化。

　　加在导体两端的电压越大，通过它的电流就会越大；导体的电阻越大，流过它的电流就会越小。

这只是从定性的层面研究了电流与电压、电阻之间的关系，在物理学中更有意义的研究，应该是从定量的角度去研究电流与电压、电阻之间的关系。

　　二、进行科学探究

　　1．提出问题

　　让学生回答：

探究电流与电压、电阻之间有什么定量关系？

　　2．猜想或假设

　　教师：

根据以下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。

　　学生回答：

　　·可能是I＝U/R；

　　·可能是导体两端的电压增大几倍，导体中的电流也增大几倍；

　　·可能是U＝IR；

　　·可能是……。

　　3．设计实验（采用启发提问式，帮助学生设计实验）

　　以下教学过程是师生一问一答

　　问：

我们所学电流、电压和电阻三个量，根据我们现有知识哪些量可以用仪表直接测出，分别用什么仪器来测量？

　　答：

能直接测量的量有：

电流和电压，仪器分别为电流表和电压表。

　　问：

在研究电流和电压之间关系时，我们可以选用阻值已知的电阻，固定电阻不变，让电压发生改变，观察电流的变化；在研究电流和电阻之间关系时，我们可固定电压不变，改变电阻，观察电流的变化，这种研究物理问题的方法叫什么？

　　答：

控制变量法。

　　问：

实验时，针对于某一导体测量一组电压和电流值，行吗？

　　答：

不行。

　　问：

为什么？

　　师生共同回答：

多次测量可以减少误差，同时考虑到物理规律的客观性、普遍性和科学性，应该多测量几次。

　　教师还应进一步指出：

不仅针对同一导体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。

实验时，给出了二个不同的定值电阻（R1＝5Ω和R2＝10Ω）

　　问：

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？

　　学生1答：

改变电源的电压，如：

增减串联的干电池的节数。

　　学生2答：

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。

4．进行实验

实验

（1）

一．根据道路图连接电路

实际操作中，要提醒学生注意以下几个问题：

　　①连接电路和更换元件时，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。

　　②正确连接电流表、电压表、滑动变阻器。

　　③闭合开关前，明确研究对象；控制什么量不变，改变什么量；观察记录哪些数据？

　　④测量过程中电路闭合时间不能过长，读取数据后要断开电路，以防止通电时间过长电阻发热给实验带来误差。

　　⑤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。

　　⑥若用滑动变阻器来改变导体两端的电压的情况下，尽量使定值电阻两端的电压成整数倍地变化（如：

0．5V，1V，1．5V……）。

同样若用干电池（或学生电源）改变电源电压时，也尽量使电源电压成整数倍地变化。

教师巡回指导学生进行实验，指出学生在实验中错误，并要求学生实事求是地填写实验数据。

R=10Ω

实验

电压（V）

电流（A）

1

1

2

2

3

3

R=5Ω

实验

电压（V）

电流（A）

1

0.5

2

1.5

3

2.5

　　5．分析和论证

　　数据处理时，可引导学生仔细思考测量数据从不同的角度进行分析：

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。

　　结论：

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。

启发学生对比数学中的正比例函数的知识，推导出电阻相同时，通过导体的电流和导体两端的电压关系。

　结论：

电阻相同时，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。

实验

（2）电阻上的电流与电阻大小的关系

1根据道路图连接电路（可参照实验1）

　　实际操作中，要提醒学生注意下列问题：

　　若用滑动变阻器来保持导体两端的电压（3V）不变，分别连入（5Ω,10Ω,15Ω）进行实验。

教师巡回指导学生进行实验，指出学生在实验中错误，并要求学生实事求是地填写实验数据。

实验次序

电压

电阻R/Ω

电流I/A

1

U=3V

5

2

10

3

15

　　5．分析和论证

　　数据处理时，可引导学生仔细思考测量数据从不同的角度进行分析：

分析电阻是发生变化时，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。

结论：

电阻相同时，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。

还可以用图像法分析数据得出结论：

电阻相同时，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。

6．评估

　　要求学生在探究报告反思自己的探究活动一些问题，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。

　　……

　　7．交流

　　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、课堂小结

　　本节你有哪些收获？

让学生畅所欲言的说，教师尽量找学生的优点，多鼓励。

　　四、课堂练习（见课件呈现）

　　五、教学反思

　　1．教师备课时要亲自操作做实验，主要是提供的电源电压与滑动变阻器配套上的问题，有些电压达不到3V，甚至有些2．5V都达不到。

　　2．本实验一定要弄清实验目的，条理要清晰，才能很好的完成实验。

　　3．本堂课学生分析正比和反比很困难，是学生的一个难点，一定要注意突破，教师应从多角度分析。

①小学的正比和反比知识，如：

当a/b=常量，a与b成正比；当ab=常量时，a与b成反比。

②从倍数角度分析；③从图像角度分析。

　说明：

由于知识内容的量比较大，本节内容将分两课时完成第一课时完成探究一，第二课时完成探究二

第一课时板书设计：

探究电阻上的电流跟两端电压的关系（实验探究）

U变化I变R变化I变

I与UR有关

问题：

猜想：

实验一电路设计：

所需器材：

实验记录：

分析论证：

结论一：

电阻一定时电阻上的电流与两端电压成正比

课后作业（免费练习册1，3，5，6，8，10题）

第二课时板书设计：

探究电阻上的电流跟电阻的关系（实验探究）

问题：

猜想：

实验一电路设计：

所需器材：

实验记录：

分析论证：

结论一：

电压一定时电阻上的电流与电阻成反比

课后作业（免费练习册2,4,7,9题）