探究―电流与电压、电阻的关系 教案设计

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　教学目标

　　一、知识与技能

　　1．通过实验探究，认识影响电流大小的因素有电压和电阻。

　　2．知道导体中的电流与电压、电阻的关系。

　　3．能应用欧姆定律进行简单的计算。

　　4．能应用欧姆定律解释一些简单现象。

　　5．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。

　　6．会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压。

　　二、过程与方法

　　1．通过探究过程进一步体会猜想与假设、设计实验、分析与论证、评估等探究要素。

　　2．通过在制定研究方案进一步体会“控制变量”这一重要的研究方法。

　　3．通过分析与论证过程提高根据实验数据归纳物理规律的能力。

　　三、德育目标

　　1．在数据收集过程中形成实事求是的科学态度。

　　2．通过探究，解释隐藏的物理规律，感受探索的乐趣。

　　3．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。

　　教学重点：通过实验探究电流、电压、电阻之间的关系。

　　教学难点：组织、引导学生在探究过程中认真观察、仔细分析，并得出真实、科学的结论。

　　课前准备：干电池组、2.5 V和6.3 V小灯泡（带座）各一只、开关一只、导线若干、投影仪，学生3人一组：电源（电池组或学生电源）5 Ω，10 Ω，15 Ω定值电阻各一个，滑动变阻器、电流表、电压表各一只，导线若干。

第1课时

　　教学过程

　　一、引入新课

　　通过前面的学习，同学们基本了解了电流、电压、电阻的概念，并学会了电流表和电压表的使用。今天请同学们先看老师的这组实验，请同学们仔细观察三次演示小灯泡的发光情况。

　　演示实验：小灯泡和电池、开关组成串联电路。

　　演示1：一节干电池和2.5 V小灯泡串联发光；

　　演示2：两节干电池和2.5 V小灯泡串联发光；

　　演示3：两节干电池和6.3 V的小灯泡串联发光。

　　通过观察实验，根据上节课的学习，你能告诉大家什么？你还想知道些什么呢？一个灯泡，两节电池比一节电池时亮，说明灯（电阻）不变，电压大时，电流也大。同样的两节电池，2.5 V的灯比6.3 V的灯亮。电压不变时，电阻大的电流小，电阻小的电流大。能不能知道电流、电阻、电压之间数量上的关系呢？

　　二、进行新课

　　根据同学们对电阻、电压、电流的学习，你可以大胆地猜测一下它们之间可能的数量关系是什么？请你猜想一下，可能是电压越大，电流越大，也可能电阻越大，电流越小。也许其中的两个相除或相乘会等于第三个。电压不变时，电阻大，电流就小。电阻小，电流就大，可能电流乘以电阻能等于电压。同一个电灯泡，电压大时，电流就大，也可能电压除以电流等于电阻。

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　　同学们能有根据地推测、猜想非常好，你已经在科学研究的道路上迈出了正确的一步。接下来，同学们可以选择面前的仪器设备，想办法检验你的猜想是否正确。

　　1.电阻上的电流跟电压的关系。

　　我们要探究电阻上电流跟电压的关系，必须要经历哪些过程呢？

　　首先要设计实验，然后进行实验和收集证据，再对实验数据进行分析和论证，得出一般的结论，最后进行评估和交流。

　　大家还记得电流表和电压表的使用规则吗？电流表串联在电路中，电压表并联在电路中，并且都让电流从“正”接线柱流入，从“负”接线柱流出。电路中同时使用电流表和电压表，会使用吗？电流表串联在电路中，测谁的电压，就将电压表并联在谁的两端。

　　要求探究过程中首先设计好实验；实验过程中记录实验步骤；如实填写实验数据；对自己的实验进行认真的分析、论证，客观评估自己的实验过程及结果；写出完整的探究报告，并和其他组的同学交流。选择2-3组同学利用投影展示自己的探究报告，并逐一讲解自己的设计思想、实验步骤，分析论证的结果，进行自我评估，和大家进行交流。

　　探究报告

　　题目：探究电阻、电压、电流三者的关系

　　猜想和假设：

　　1．电流和电阻成反比

　　2．电流和电压成正比

　　设计实验：

　　一、设计思想

　　根据我们的猜测，现在已知道定值电阻的阻值是已知的且不改变，干电池的电压值也是已知的，每节1.5 V。把定值电阻连入电路，用电流表测出电路中的电流值，用电压表测出定值电阻两端的电压，就可以知道电阻、电压、电流的数量关系，换用不同阻值的定值电阻及改变干电池组电池的节数进行多次测量，就能得出电阻、电压、电流关系的一般规律。

　　二、实验电路

　　根据实验思想，画出如下电路图：

　　三、实验数据表格

　　四、实验器材

　　根据实验思想及所画电路图，选择器材：电池组、定值电阻（三个不同阻值）、电流表、电压表、开关各一个，导线若干。

　　进行实验

　　步骤一：按设计好的电路图正确连接实验电路；

　　步骤二：先保持电池组的电池节数不变，分别将5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值电阻接入电路，合上开关，读出电压表和电流表的读数，将数据依次填入第一、二、三次数据表中；

　　步骤三：保持定值电阻不变，改变电池组电池节数（分别为1节、2节、3节），合上开关，分别读取三次电流表、电压表的数值，依次填入第四、五、六次测量数据表中。

　　分析和论证

　　分析由实验得到的数据：

　　1．第一、二、三次测量中电压基本不变，电流随着接入电阻值的增大而减小，但每次电流值和电阻值的乘积都近似等于电压值，甚至有一次完全相同。

　　2．第四、五、六次测量中，电阻的阻值不变，随着电池组节数的改变，电压表指示数值几乎成倍地增加，但每次都很接近电池组的电压。电流表的指示数也几乎成倍地增大，并且和电压增大的倍数相同。每次电压除以电流的值都近似等于电阻的值。

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　　综合以上分析结果，可以得到结论，我们的猜测是正确的。电流I，电阻R，电压U的关系是：电阻越大，电流越小；电压越大，电流越大。

　　评估

　　从实验的过程和结果看，尽管数据之间不是完全吻合，但基本能反映规律，所以测得的数据和结论是可靠的。

　　实验过程中不太完美的是：操作过程中，读完数做记录时没有及时打开开关，可能会浪费电；在更换变阻器和电池组电池时，也没有打开开关，这也是不允许的。

　　疑问

　　测量过程中，电压表每次测量的值和电池组电压值几乎相同，是否可以不用电压表测量，直接由电源电压读出来？

　　对同学的表现给予充分肯定，引导同学们对探究过程及问题进行积极交流。在电流、电压、电阻三个量中，我们先限制其中一个量不变，来讨论余下两个量的关系；然后再限制另一个量不变，研究剩下两个量的关系，这就叫“控制变量”法。在以后的探究活动中即使遇到更多的物理量，同学们也可以尝试用控制变量法来研究.这样处理可以把一个多因素的问题转变成一个单因素的问题来研究，可以为我们研究问题带来许多的方便。课后，同学们可以进行更充分的探讨、交流，互相取长补短，完善自己的探究报告。

　　三、小结

　　同学们一起来小结本节内容。这节课我们学会了用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和流过导体的电流.通过实验探究了定值电阻的电流和电压的关系。

　　四、板书设计

　　电流跟电压、电阻的关系：

　　在电阻一定的情况下，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。

　　在电压不变的情况下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。

　　一、引入新课

　　同学们一定还记得我们在上节课中的探究实验，各组的探究结论，可以再说说吗？电压越大，电流越大；电阻越大，电流越小。电流和电阻的乘积等于电压，电压除以电阻等于电流。

　　二、新课学习

　　1．欧姆定律

　　综合我们的探究实验，能得到了什么结论？电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比；电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。这个结论就是电流跟电压、电阻三者之间的定量关系，因此我们可以得出。

　　板书：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

　　这是德国物理学家欧姆在19世纪初经过大量的实验而归纳得出的，为了纪念他，把这个定律叫做欧姆定律。用公式表示I=

　　式中：I——电流——安培（A）

　　U——电压——伏特（V）

　　R——电阻——欧姆（Ω）

　　请同学阅读教材，了解欧姆定律公式中的单位有什么要求。电阻的单位必须用“欧姆”，电压的单位必须用“伏特”，由公式得出的电流单位一定是“安培”。如果给出的单位不是欧姆、伏特和安培，一定要先换算成要求的单位才可以应用公式。有同学可能会想，原来欧姆定律这么简单啊，我一节课的实验，就发现了欧姆定律。真的像你想得那样简单吗？请同学们观看下面的资料片。

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　　介绍欧姆和欧姆定律的建立，让学生体会一个定律的发现，经过了许多人的努力，包含着许多科学家的智慧。欧姆定律并不是一下就能得到的，而是经过了许多次的改进实验，克服了许多的缺点才得出的。号召大家应该像科学家那样，努力学习，不怕困难。坚韧不拔地探求科学真理是一切伟大科学家的共同追求，人类一切文明进步的成果都是与科学家的发现和发明分不开的。我们要珍惜今天的良好环境和学习条件，努力学习，用同学们的努力去推动人类的进步。

　　2．欧姆定律的应用

　　接着我们看欧姆定律能解决什么问题。

　　例题1.以教材例题1作为简单电路的解题指导，根据题意，教师板书示范解电学题的一般规则：

　　①根据题意画出电路图,在电路图上标明已知量的符号、数值、未知量的符号。

　　②利用欧姆定律求解

　　要求学生在笔记本上画出图，标出量、写出数，训练学生基本的技能。教师板演利用欧姆定律求解，讲明解题的规范性，然后要求学生在笔记本上做此题。

　　例1：

　　解:I==0.25×10 ^-3 A 

　　0.25×10 ^-3 A=0.25 mA

　　例题2.以教材例题2作为公式变形应用的解题指导。

　　让学生画出图、标出量、写出数，把公式变形，由I=得到R=，然后将电流的单位变成安培，进行计算，同时一名学生板演，师生讲评。

　　例2：

　　解：由I=得到

　　R==15

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　　这个未知电阻是15 Ω.

　　例题3.以例题3作为另一种变形练习。

　　有一种指示灯，电阻为6.3 Ω，通过的电流为 0.45 A时才正常发光。要使其正常发光，应加多大的电压？

　　要求学生按解简单电学题目的一般规则解题。解题过程中注意物理量的单位不能丢掉，且单位必须是要求的国际单位，注意将公式变形后再代入数值。

　　解：由I=得到

　　U=IR= 0.45 A×6.3 Ω=2.8 V

　　要使灯正常发光，应加2.8 V电压

　　同学们刚才的演算说明大家已能用欧姆定律解简单的电学应用题，通过解这些题你有什么收获吗？

　　电流、电压、电阻的三个物理量中，只要知道其中的两个，就可以用欧姆定律求出第三个。欧姆定律公式中的三个物理量指的是同一段电路。欧姆定律不仅适用同一个电器、同一个导体，也适用几个用电器组成的同一段电路。现在，大家总结一下三个题中分别是怎样应用欧姆定律的。

　　第一题是直接利用欧姆定律I=的。第二题应用的是由欧姆定律I=得到的变形公式R=。第三题应用的是欧姆定律I=的另一个变形公式U=IR。

　　对R=

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　　公式R=，它表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压跟通过导体的电流的比值。这里要注意的是，导体的电阻是由导体本身的性质决定的，它跟导体两端是否有电压或电压的大小，导体中是否有电流或电流的大小无关。所以，我们不能认为电阻R跟电压U成正比，跟电流I成反比。

　　公式U=IR，表示导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流和该导体电阻的乘积。但要注意，电压是电路中产生电流的原因。导体两端不加电压时，电流为零，但导体电阻依然存在。因此不能认为电压跟电流成正比，跟电阻也成正比。

　　同学们再来分析例题2，如果想知道某段导体的电阻，可以怎么做？你能从这个例子中得到什么启示吗？可以由导体两端的电压和通过这段导体的电流，利用欧姆定律的变形公式R=来求解。导体两端的电压和通过导体的电流是多少呢？可以测出来，用电流表测出通过导体中的电流，用电压表测出导体两端的电压，就可以求出导体的电阻了。这种用电压表和电流表测定电阻的方法叫“伏安法”。

　　完成，课后经同学们充分讨论后，作为拓展的内容训练。

　　三、小结：通过这节课，我们学习了以下内容：

　　1．欧姆定律的内容、公式及物理意义。

　　2．欧姆定律的应用。

　　（1）应用欧姆定律进行简单电路的计算。

　　（2）利用欧姆定律推导串联电路中电阻的规律。

　　五、板书设计

　　1．欧姆定律

　　导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比。

　　公式：I=：R一定时，I跟U成正比；U不变时，I跟R成反比。

　　变形公式：R=

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