【教学设计】17.1电流与电压和电阻的关系.doc

第十七章 欧姆定律
第一节 电流与电压和电阻的关系
【教学目标】
知识与技能
1.通过实验探究电流与电压和电阻的关系。
2.能说出电流与电压、电阻的正比、反比关系。
过程与方法
经历科学探究过程，进一步熟悉控制变量法，学会观察、收集、分析和处理实验数据，并尝试采用图像法分析实验数据。
情感态度与价值观
让学生体验和经历科学探究的过程，注重养成学生理论联系实际的能力，关注学生科学探究能力的提高。
【教学重点】
1.运用“控制变量”的实验方法设计和完成实验探究过程。
2.实验的评估和交流。
【教学难点】
1.运用“控制变量”的实验方法设计和完成实验探究过程。
2.利用图像法进行数据分析。
【教学准备】
教师用：教学课件、演示实验电路、电源、开关、导线、定值电阻、规格不同的小灯泡。
学生分组用：电源、开关、导线、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω）、滑动变阻器、电压表和电流表等。
【教学过程】
主 要 教 学 过 程
教学内容
教师活动
学生活动
一、创设情景
播放视频：

展示电路：
一、播放视频：舞台音乐剧。
光束的强度、色彩随音乐的高低起伏而发生变化。

（设计意图：以光束强度的迅速变化和声音大小的变化引起学生的好奇心，激发学生产生进一步的思考，体现从生活到物理的认识过程。）
二、教师引导学生注意观察实验现象：
展示电路演示板：用两个完全相同的电路（如图一所示），其中右边电路作为对比电路，完成下列操作：
图一
图二
图三
图四

1.如图一两个电路中接入两个标有“2.5V,0.3A”规格的小灯泡。闭合开关，观察两个小灯泡的亮度，现象如图二所示；
2.将左边电路中的小灯泡更换为“3.8V，0.3A”规格的小灯泡，观察两个灯泡的亮度，现象如图三所示；
3.在第2步的左边电路中再串联接入一节干电池，再次观察两个灯泡的亮度，现象如图三所示。
引导学生根据灯泡亮度的变化分析电路中电流大小的变化，结合电路中的元件，提出问题：
通过导体的电流大小与导体电阻和导体两端电压的定量关系？
导入新课。
（设计意图：利用更换电路中元件的方式，引导学生分析出电流大小与电压和电阻有关，及时提出问题，激发学生探究的欲望。）

观看视频，分析光束强度以及乐曲声音大小变化的原因？

根据电路元件的变化，分析电流大小与哪些因素有关？
二、新课讲授：
1. 探究实验：
电流与电压的关系

2、探究实验：
电流与电阻的关系：

3.学以致用：
一、探究电流与电压的关系：
1、提出问题：通过导体的电流跟电压有怎样的关系？
2、猜想与假设：
它们之间可能存在何种关系，说出猜想依据。
猜想1：导体两端的电压越大，通过的电流越大。
猜想2：通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
3、设计实验：
选择合适的器材设计探究方案,并画出电路图。
设置以下问题引导学生设计合理的实验：
①.你采用实验方法是 。
②.实验中要记录的数据是 。
③.你设计的电路图是 。
④.选择的实验器材是 。
⑤.怎样才能改变电阻两端的电压？
4、展示学生关于改变电阻两端的电压设计的电路图：
①.部分学生会通过改变干电池的节数来实现或通过学生电源来提供不同电压。
②.部分学生是通过滑动变阻器调节电压分配，从而达到改变电阻两端的电压。

分析两种设计电路的如何改变定值电阻两端的电压，比较两种设计方案哪一种更容易成倍改变电阻两端的电压，更容易操作，选择合理的设计方案。
（设计意图：低起点、小坡度、阶梯式设计问题，适当降低思维难度，增加学生课堂思维密度，让不同层次的学生都能体会到成功的喜悦。）
5、进行实验：
屏展动画：根据电路图连接电路。
学生实验操作前出示以下“温馨提示”的内容，提醒学生实验过程中要注意的问题。
温馨提示：
①.小组成员分工合作；
②.及时记录测量数据；
③.连接电路时开关应 断开 ；
④.开关闭合前滑动变阻器的滑片应置于 阻值最大端 。
（设计意图：引导学生分析理解如何根据电路图连接电路，并强调实验中应注意的问题。）
6、打开《探究学习活动卡》（见附件1），开始实验探究：
动画展示实验操作过程：闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压成整数倍地变化（便于测量），读出每次电阻R两端的电压值和通过的电流值，并记录数据。
（学生分为若干探究小组，组内成员分工合作进行实验探究。教师巡回指导，注意观察学生实验过程中出现的问题，作为评估实验的参考。）
7、分析与论证：
引导学生分析实验数据（学生实验数据见附件2），得出电流与电压之间的定量关系：
在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压 。
进一步提出问题：还可以用什么方法分析处理实验数据？
提出利用图像法分析实验数据的方法。

在坐标系中描点并画出函数图像，分析图像特点，确定结
论的正确性。（学生图像见附件2）
8、评估与交流：
小组交流讨论不同实验小组数据进行综合比较，得出实验
结论是本实验的关键点之一，因此应引导学生对整个实验
操作过程、实验现象及实验结论做出客观的评估。
（以下作为参考问题）
①.你在实验过程中有哪些成功与不足之处？
②.比较你所在小组得出的实验结论与其他小组的实验结论有什么差别？
③.分析实验结论与开始的假设有什么差异。
④.分析产生实验误差的原因。是关键点之一，教师引导学生对探究的全过程进行评估。
（设计意图：通过探究活动，一方面培养学生严谨的科学态度，另一方面让学生通过对数据更深入的分析，得出电流与电压的定量关系。）
二、探究电流与电阻的关系：
1、提出问题：通过导体的电流跟导体电阻有怎样的关系？
2、猜想与假设：
它们之间可能的数量关系是什么？
猜想1：导体的电阻越大，通过的电流越小。
猜想2：通过导体的电流与导体的电阻成反比。
3、设计实验：
以提问方式进行引导：
①.控制哪些量改变哪些量？
②.如何改变电阻？
③.怎样才能控制电阻两端的电压不变？
根据讨论的结果确定设计方案，如下图：

4、进行实验：
实验操作过程：
（1）闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压为适当值。
（2）更换不同电阻（成整数倍地变化），调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压保持不变。记录通过的电流值。
5、分析与论证：
引导学生分析实验数据（学生实验数据见附件3），得出电流与电阻之间的定量关系：
在导体两端电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻 。
在坐标系中描点并画出函数图像，分析图像特点，确定结
论的正确性。（见附件3）

6、评估与交流：
学生对自己的探究过程进行回顾、反思，思考在探究中哪些问题不清楚，实验设计是否科学合理，操作中会造成误差的因素可能有哪些——通过评估，能使学生发现自己的不足，及时总结，不断提高。
（设计意图：培养了学生的动手操作能力、观察思维能力，而且使学生在获取知识的同时，体会欧姆定律发现的逻辑过程，感受实验成功的喜悦。）
三、想想议议：
利用“探究电压与电流的关系”的实验数据计算

并与电阻R比较，看看电阻R与 有什么关系？

（设计意图：理解并巩固本节课所学知识，为欧姆定律的学习做好准备。）

根据已掌握的电学知识猜想电流大小与电压的定量关系。

小组讨论分析问题,设计探究方案，画出电路图

分析讨论：
这两种设计方案如何完成实验探究，并比较两种设计方案的准确性和操作难易度。

明确实验操作过程中应注意的问题。

借助《探究学习活动卡》完成实验探究。

分析实验数据得出结论。

在坐标系中描点并画出函数图像，结合图像特点确定结论的正确性。

引导学生对不同小组的实验数据进行综合比较，分析实验过程中的得与失。

根据已掌握的电学知识猜想电流大小与电阻的定量关系。

分析讨论：
改变接入电路的电阻值时如何控制电阻两端的电压不变，认识到滑动变阻器在电路中控制电压的重要作用。

进行实验

分析实验数据得出实验结论，并画出函数图像

引导学生对不同小组的实验数据进行综合比较，分析实验过程中的得与失。

分析讨论：
电阻R与的关系
三、盘点收获
梳理、巩固节课所学的知识
组内讨论本节课你有哪些收获？还有什么困惑？
（设计意图：及时总结在知识与学习方法上的收获，使知识内化形成学生的能力。）
学生交流讨论做合理有效的整理。
四、课堂检测
见附件2。（教师巡视指导）
完成练习。
五、布置作业
1.查阅相关资料，分析如何改进实验才能减小误差？
课后完成

【板书设计】：
一、通过导体的电流大小与导体电阻和导体两端电压的定量关系？
1. 在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压 。
2. 在导体两端电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻 。
【教学反思】：
一、本案例的“亮点”：
1.导入实验步步推进，具有明确的指向性：由小灯泡亮度的变化分析出电流大小的变化，根据电路中元件的变化引出电流大小与电压和电阻有关。此时再提出要探究的电流与电压和电阻的定量关系这个重要问题，起到以疑生趣，以趣激趣的作用，激发学生的好奇心与强烈的求知欲望。
2.教师合理启发学生选择实验器材，设计实验电路，亲自动手实验，分析数据，归纳得出结论，充分体现学生的主体作用。
3.动画展示实物电路的连接过程及实验操作过程，降低实验操作中的难度，让学生更容易完成实验，增强学生的自信心。
二、教学中易出现的问题：
1.在实验探究过程环节，由于对学生操作能力估计过高，实验时间过长，实际完成的实验并不是很理想。
2.时间分配不是很合理，授课环节过长，反馈练习环节有些仓促，没有起到很好巩固的效果。
附件1：
探究学习活动卡
一、实验探究：通过导体的电流大小与导体电阻和导体两端电压的定量关系？
1． 实验电路图:

2．根据电路图进行实验，并记录数据：
表一：保持电阻不变时，探究电流与电压的关系
★♥请注意:调节滑动变阻器可以改变电阻两端的电压，及时记录电压、电流的值。
实验次数
电阻R/Ω
电压U/V
电流I/A
1
R =

2

3

表二：保持电压不变时，研究电流与电阻的关系
★♥请注意：更换阻值不同的电阻后，要控制电阻两端的电压不变，应调节滑动变阻器，使电压表示数保持个定值，观察电阻并记录电流的值。
实验次数
电压U/V
电阻R/Ω
电流I/A
1
U =     
5

2
10

3
15

3．实验结论：
①在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压 。
②在导体两端电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻 。
4．图像法处理数据：

附件2：

附件3：

附件4：
反馈练习：
1．根据欧姆定律，下列哪种说法是正确的 （ ）
A．通过导体的电流越大，这段导体的电阻就越小
B．导体两端的电压越大，这段导体的电阻就越大
C．导体的电阻与电压成正比，与电流成反比
D．导体两端的电压越大，这段导体中电流就越大
2．某导体两端的电压为5V,通过它的电流是0.1A，该导体的电阻是 Ω；若它两端的电压为2.5V，则通过它的电流变为 ；电阻是 Ω。
3 .如图所示的电路中，电源电压恒定，R1为定值电阻，闭合开关S滑动变阻器R2的滑片P由b端移到a端的过程中，下列说法正确的是 （ ）
A.电压表和电流表的示数都变大
B.电压表和电流表的示数都变小
C.电压表的示数变大，电流表的示数变小
D.电压表的示数变小，电流表的示数变大
4.下列图象中，能正确表示定值电阻上的电流与两端电压关系的是

5.如图所示电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后，将滑动变阻器R的滑片P向左移动，在此过程中 （ ）
A. 电压表V1示数变小，电压表V2示数变大
B. 电流表A示数变小，电压表V1示数不变
C. 电流表A示数不变，灯泡L亮度变亮
D. 电压表V1示数不变，灯泡L亮度变暗
6.在探究“电流与电阻的关系”的实验过程中：
（1）连接电路时，开关应处于　 　（选填“断开”或“闭合”）状态。
（2）小明按左图连好电路后，闭合开关，移动滑动变阻器滑片，发现电流表无示数，电压表有示数，其原因可能是　 　（只填序号）
A．电流表断路
B．R断路
C．R短路

（3）排除故障后，小明将5Ω的电阻接入电路，调节滑动变阻器，使电压表示数为1.5V，电流表示数（如右图所示）为　 　A．
（4）小明再分别换接10Ω、15Ω的电阻，重复实验，得到表一中另两组数据。分析表一数据，可得出结论：保持电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成
　 　比。
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A

0.15
0.10
表一：

（5）小丽在做此实验时，每次只更换电阻，测得相应的电流值，如表二所示，根据表中数据，她无法得到与小明相同的结论，其原因是　 　。
电阻R/Ω
5
10
15
电流I/A
0.3
0.2
0.15
表二：

7.做探究“电阻一定时，电流与电压的关系”的实验。实验中可供使用的器材有：
A．电流表(量程0～0.6A，0—3A)
D．电压表(量程0～3V，0—15V)
C．定值电阻R1 (阻值为30Ω )
D．定值电阻R2 (阻值为10Ω )
E．滑动变阻器Rl' (10Ω，2A )
F．滑动变阻器R2'(100Ω，1A)
G．干电池二节(一节电压为1.5V)
H．开关S一个，导线若干。则：学
现利用以上部分器材，操究“电阻一定时，电流与电压的关系”，要求实验
过程中电流表的最大示数能超过电流表量程的一半，同时又考虑操作的方便，则：

(1)用来探究的定值电阻R应选 ，滑动变阻器R'应选 (选填实验器材前的字母代号)，电流表的量程宜选 。
(2)、根据实验要求，在如图所示的虚线框内，正确画出实验所需的电路图。(其中，部分电路已画出)
(3)、根据所画的电路图，用笔代替导线将实物图连接起来，要求滑动变阻器的滑片P向左滑动阻值变小，使之成为符合实验要求的电路。（其中，部分导线已连好)
(4)某小组的同学还想通过此连接好的电路测量所选定值电阻的阻值。如果要比较精确测量所选定值电阻的阻值，要求电表的指针至少达到量程的三分之一，同时又要防止损坏电表，那么滑动变阻器连入电路中的阻值变化范围是 Ω。
附：反馈练习答案：
1.D； 2.50,0.05,50； 3.A； 4.A； 5.A；
6. 断开，B，0.3，反，没有控制电阻两端的电压不变。
7.D，E，0——0.6A，0—5

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