沪科版九年级全册第二节 科学探究：欧姆定律教案

第二节　科学探究:欧姆定律

◇教学目标◇

【知识与技能】

1.通过实验探究电流与电压、电阻的关系，让学生经历科学探究的全过程。

2.尝试用图像法来分析实验数据。通过实验探究，进一步熟悉科学探究中被广泛采用的一种方法——“控制变量法”。

3.通过实验探究电流跟电压和电阻的定量关系，分析归纳出欧姆定律。

4.会运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。

【过程与方法】

让学生经历“猜想—实验—归纳—验证”的教学过程，探究电流跟电压和电阻的关系，从中培养学生动手操作、合作交流、逻辑推理的能力。

【情感·态度·价值观】

实验过程中，要求学生分工明确，严格执行仪器的使用规则，读取数据要细心、认真，力争使每个小组收集到的数据真实、准确。引导学生运用数学知识探讨实验记录中物理量之间的定量关系;评估时，引导学生大胆发表独立见解，对不同小组的数据进行综合和比较，正确对待实验中的失误，实事求是，培养学生严谨的科学态度。

◇教学重难点◇

【教学重点】

电流与电压、电阻的关系，欧姆定律的内容及其表达式、变换式的物理意义。

【教学难点】

探究电流与电压、电阻关系的实验设计，用图像法分析实验数据，对实验结果进行评估。

◇教学过程◇

一、新课导入

阅读电压、电阻、电流的对白:

大家想一想:电流和电压、电阻存在着什么样的定量关系呢?

二、教学步骤

探究点1　电流的大小与哪些因素有关

[阅读课本]P97 “电流的大小与哪些因素有关”。

[小组讨论](1)猜想:电流与电压是什么关系?电流与电阻是什么关系?

(2)怎样探究电流与电压、电阻的关系?

(3)能不能说，电阻一定时，导体中的电压与电流成正比关系?电压一定时，导体中的电阻与电流成反比关系?

[实验](一)探究电流与电压的关系:

1.画出实验电路图，如图所示。

2.选用5 Ω的定值电阻，根据电路图连接实物图，在连接实物图的过程中，开关应处于断开状态，滑动变阻器的滑片置于阻值最大处。

3.闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，分别测出4组电压值和电流值，并将测量结果填入表一中。

表一

　　4.绘制图像:

用横坐标表示电压，纵坐标表示电流，根据表一中电压与电流的对应数据，在坐标系中描点，然后将各点用平滑的线段连接起来，就能得到I-U图像，如图所示。

(二)探究电流与电阻的关系:

1.仍然利用刚才连接的电路，调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数是2 V时，记下电流表的示数，把测量结果填入表格二中。

2.把5 Ω的电阻取下，再分别把10 Ω、15 Ω、20 Ω的电阻接入电路，分别测得电压是2 V时的电流表的示数，把测量结果填入表二中。

表二

　　3.绘制图像:

用横坐标表示电阻，纵坐标表示电流，根据表二中电阻与电流的对应数据，在坐标系中描点，然后将各点用平滑的线段连接起来，就能得到I-R图像，如图所示。

[分析](1)电流、电压、电阻的关系:在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比;在电压一定的情况下，导体中的电流与导体的电阻成反比。

(2)探究电流与电压、电阻关系的思路:

(3)不能说电阻一定时，电压与电流成正比。这里存在着一个逻辑关系问题。物理量之间存在着一定的因果关系，电压是因，电流是果，是因为导体两端加了电压，导体中才有电流，不是因为导体中有了电流，导体两端才有了电压，因果关系不能颠倒。

不能说电压一定时，电阻与电流成反比。我们知道，电阻是导体本身的一种性质，即使导体中没有电流，导体也会有电阻，导体不会因为通过它的电流的改变而使导体的电阻发生改变。

[归纳提升](1)“图像法”:定值电阻的I-U图像是一条过原点的直线，该图像表明，电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比。定值电阻的I-R图像是一条曲线，该曲线表明，电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比。

(2)“控制变量法”:研究电流与电压、电阻的关系时，首先保持电阻不变，探究电流与电压的关系;再保持电压不变，探究电流与电阻的关系。这种研究方法称为控制变量法。控制变量法是设计实验方案、分析实验数据、表述实验结论的依据。

探究点2　欧姆定律

[阅读课本]P100 “欧姆定律”。

[思考](1)欧姆定律的内容是什么?

(2)欧姆定律用哪个公式来表示?它的变形式有哪些?

(3)欧姆定律的实质是什么?

(4)欧姆定律成立的条件是什么?

(5)欧姆定律有哪些应用?

[提示](1)内容:一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。

(2)公式:I=，变形式:U=IR、R=。

(3)实质:反映了一段导体中的电流跟电压和电阻之间的定量关系。

(4)使用条件:I、U、R是指同一段电路中的电流、电压和电阻。

(5)应用:欧姆定律公式明确了三个物理量之间的关系，在一段电路中，只要知道了I、U、R中的任意两个物理量，就可以根据欧姆定律算出第三个物理量。

[小组讨论](1)怎样理解公式R=?

(2)电流表为什么不能直接接到电源上?电压表为什么能直接接到电源上?

[分析](1)导体的电阻在数值上等于导体两端的电压跟通过导体电流的比值。不能认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”。因为电阻的大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，而与电流、电压无关。

(2)电流表自身的电阻很小，如果把电流表直接接到电源两极上，通过电流表的电流很大，会烧坏电流表。电压表自身的电阻很大，把电压表直接接到电源上，通过电压表的电流很小，电压表不会被烧坏，且能测出电源电压的大小。

三、板书设计

第二节　科学探究:欧姆定律

1.电流与电压、电阻的关系

(1)研究思路:控制变量法

(2)实验电路图

(3)更换调节

(4)实验结论

(5)电流与电压、电阻的关系图像

2.欧姆定律

(1)内容:一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比

(2)公式及变形式:I=、U=IR、R=

(3)实质

(4)应用欧姆定律应注意的问题

①同一性

②同时性

③统一性

④公式变形:U=IR、R=

⑤推导式:R=

◇教学反思◇

　　探究电流与电压、电阻的关系时，因为研究的是一个量跟多个量之间的关系，学生在已有经验的基础上，可以利用控制变量法设计实验方案、分析实验数据、表述实验结论。用图像法表示电流与电阻的关系时，因为它们是反比例图像，学生画起来感觉困难，对此可进行转化，即画I与的图像，这样就把成反比例转化为成正比例来作图，学生对此较容易接受。