初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第2节 欧姆定律教学设计

这是一份初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第2节 欧姆定律教学设计，共7页。教案主要包含了师生活动，设计意图等内容，欢迎下载使用。
1．理解欧姆定律，知道欧姆定律的适用条件。会用欧姆定律解决简单的电路问题，培养分析综合、演绎推理能力。
2．通过回顾电流与电压、电阻的定量关系的实验数据，归纳总结得出欧姆定律。
3．了解欧姆定律的实际应用，体会物理能服务于生活、给人类带来便利，关注科学技术对生产生活的影响。
教学重点
1．理解欧姆定律的内容、数学表达式及单位统一性。
2．运用欧姆定律进行简单的电路计算，分析动态电路。
教学难点
会运用欧姆定律解决简单的实际问题。
教学过程
新课导入
【师生活动】教师展示课件，提出问题：
回忆上节课的实验结论：
1．在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；
2．当导体的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
这个结论是否具有普遍性？电流、电压、电阻之间有没有定量的关系？
学生思考并作答。
【设计意图】通过对上节课学习回顾，提出新问题，引导学生思考，激发学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性。
新知探究
一、欧姆定律
1．欧姆定律的内容与公式
【师生活动】教师展示课件，解释欧姆定律的具体内容和表达式等。
在科学探索的历史中，于19世纪20年代，德国物理学家欧姆就通过实验和理论研究，对电流与电阻和电压之间的关系进行了大量实验，成功得出上述结论。并进一步归纳得出了下面的欧姆定律。为纪念欧姆的贡献，人们把这一规律称为欧姆定律。
（1）欧姆定律
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。
（2）数学表达式
①如果用U表示导体两端的电压，R表示导体的电阻，I表示导体中的电流，那么用公式表示就是：I=U/R。
②各物理量的单位：
电压U：伏特（V）；
电阻R：欧姆（Ω）；
电流I：安培（A）。
（3）物理意义
对于同一导体而言，电阻一定，加在导体两端的电压增大几倍，导体中的电流就增大几倍；当电压一定时，导体中的电阻增大几倍，导体中的电流就变为原来的几分之一。
【设计意图】通过物理学家的故事，渗透科学态度教育；清晰梳理定律内容与公式，帮助学生建立“物理规律→数学表达式”的认知逻辑，突破“欧姆定律表述”的重点。
2．变形公式
【师生活动】教师展示课件，讲解欧姆定律公式的变形与物理意义。
（1）公式变形的意义
由欧姆定律的公式I=U/R可推出：电压U=IR、电阻R=U/I。
①电压U=IR的意义：
表示导体两端的电压等于通过导体的电流与其电阻的乘积。因电压是由电源提供的，电压是形成电流的原因，所以不能说成电压与电流成正比。
②电阻R=U/I的意义：
表示导体的电阻在数值上等于加在导体两端的电压与通过导体的电流的比值。
因电阻是导体本身的一种性质，只与导体的材料、长度、横截面积及温度有关，与加在两端的电压和流过的电流大小无关。
（2）对公式I=U/R的理解
①统一性：I、U、R必须使用国际单位制，即U的单位是V，R的单位是Ω，I的单位是A。
②同一性：习惯上把同一个导体或同一段电路各个物理量符号的角标用同一数字或字母表示，如I1、R1、U1等。
③同时性：对同一导体或同一部分电路来说，由于开关的闭合或滑动变阻器滑片的移动，都会导致电路中的电流、电路两端的电压的变化，所以公式I=U/R中的三个量是针对R同一时间而言的。
④条件性：定律中提到的“成正比”和“成反比”的两个关系分别有不同的成立条件。即当导体的电阻一定时，导体中的电流跟它两端的电压成正比；当导体的电压一定时，通过它的电流跟它的电阻成反比。
⑤适用范围：欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路，并且是纯电阻电路。
【设计意图】针对公式变形的易混淆点（如R与U、I的关系），通过实例分析纠正错误认知，突破教学难点；“同一性”“同时性”等特点的强调，为后续电路计算奠定基础。
3．人物介绍：
【师生活动】教师展示课件，对欧姆物理学家人生事迹故事讲解。
乔治·西蒙·欧姆（1789—1854），德国物理学家。1787年3月16日出生于德国埃尔兰根。欧姆是家里七个孩子中的长子，他的父亲是一位熟练的锁匠，爱好哲学和数学。欧姆从小就在父亲的教育下学习数学，这对欧姆以后的发展起了一定的作用。
主要成就：
1826年归纳出了今天所称的欧姆定律。
证明了导体的电阻与其长度成正比，与其横截面积和传导系数成反比。
1827年欧姆出版了他的著作《伽伐尼电路：数学研究》。
【设计意图】结合物理学史让学生了解欧姆克服困难得出这个结论的探索历程，体会科学发现背后的努力和创造性。引导学生感悟科学探究与社会发展的关系，激发学生对科学探索的浓厚兴趣和对科学家的崇高敬意。
二、欧姆定律的应用
1．欧姆定律的应用与答题步骤
【师生活动】教师展示课件，讲解欧姆定律公式应用和解题步骤。
（1）应用欧姆定律进行分析与计算
求电流：I=U/R；
求电压：U=IR；
求电阻：R=U/I。
只要知道I、U、R中的任意两个量就可以利用欧姆定律计算出第三个量。
（2）利用欧姆定律解答题的一般步骤
第一步：可采用“去表法”判断电路的连接方式。
将电压表去掉，将电流表看成一段导线，画出等效电路图，然后进行判断。判断出电路的连接方式后，再将电压表和电流表“恢复”到原来的位置，明确各测量哪部分电路两端的电压和电路中的电流。
第二步：认真审题。
在电路图（或画出的电路图）上标出已知量、待求量。
第三步：求解。
找出各物理量之间的关系，利用欧姆定律和串、并联电路电流、电压的关系列出关系式，列式时要注意公式成立的条件，要有必要的文字说明。物理公式在代入数值或写计算结果时不要忘记单位。
第四步：评价。
讨论结果的合理性，得出答案。
【设计意图】通过欧姆定律的应用与答题步骤讲解，让学生掌握电路解题的逻辑流程，避免因步骤混乱导致的错误，提升“运用欧姆定律计算”的技能。
2．动态电路分析
【师生活动】教师展示课件，讲解“滑动变阻器动态电路”分析，并提问：“滑片 P 向左移动时，滑动变阻器接入电阻如何变化？总电阻、电流、定值电阻两端电压如何变化？”
学生思考并回答。
教师归纳总结：滑动变阻器与定值电阻串联，滑动变阻器接入电路的是左边部分，把滑片左移时，滑动变阻器阻值变小，电路总电阻变小；因为电源电压不变，由欧姆定律I=U/R可知，电路中电流变大；又因为定值电阻不变，根据UR=IR可知，R两端电压变大，即电压表示数变大。
【设计意图】动态电路是欧姆定律应用的难点，通过“分步推导”的方式，帮助学生建立“电阻变化→电流变化→电压变化”的逻辑链，培养科学思维和分析能力。
3．利用欧姆定律解释电源短路，电流表、电压表的连接
【师生活动】教师展示课件，并提问：用欧姆定律，解释为什么电源不能被短路，电流表为什么只能串联在电路中，而电压表只能并联在电路中。
（1）电源短路
根据欧姆定律I=U/R可知，当电阻接近0时，电路中的电流将趋向于无限大，会烧坏电源和导线，所以绝对不能把电源两极直接用导线相连，否则会造成电源短路。
（2）电流表为何串联在电路中、电压表为何并联在电路中
电流表电阻很小，相当于导线，若将电流表直接连在电源的两端，情形跟上述情况相同，因此不允许将电流表直接接在电源两端。
电压表电阻很大，有电压表的支路相当于断路，所以只要电源电压不超过电压表的测量范围，就可以将电压表直接接在电源两端。
【设计意图】通过应用欧姆定律解释电源短路、电流表和电压表规范性使用，帮助学生加强对欧姆定律的理解、对电流表和电压表标准化使用，培养学生推理与分析能力。
三、科学世界
1．酒精测试仪
【师生活动】教师展示课件，结合学生教材，让学生阅读科学世界：
我国刑法规定，从2011年5月1日起，驾驶员醉酒后驾车要负刑事责任。目前，大多数国家都采用呼气式酒精测试仪，对驾驶员进行现场检测。
酒精测试仪实际上是由酒精气体传感器R2（相当于随酒精气体浓度变化的变阻器）、一个定值电阻R1和一个电压表组成。
教师提问：常使用欧姆定律解释酒精测试仪的原理。
学生思考并回答。
教师归纳总结：酒精气体传感器的电阻值R2随酒精气体浓度的增大而减小，如果驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，那么传感器R2的电阻值越小，根据欧姆定律I=U/R可知，电路中的电流越大，则定值电阻R1两端的电压U1＝IR1越大，电压表的示数越大，即测试仪的示数越大。
2．车重表
再次让学生利用欧姆定律分析高速公路收费站计重秤的原理。
教师归纳总结，该图中，R2为滑动变阻器。若车重表是由电流表改装而成，现将它串联在图中位置，则当车越重时，滑动变阻器的滑片向下滑，连入电路的阻值变小，电路中的电流变大，即车重表的示数将变大。
【设计意图】联系“酒驾检测”“车重表”的社会热点，让学生体会欧姆定律在生活中的实际应用，落实课标“从物理走向社会”的要求，同时培养小组合作与问题解决能力。
三、课堂练习
【师生活动】展示课堂练习，学生思考作答。
关于公式R=U/I的理解，下列说法正确的是（ ）
A．导体的电阻与导体两端的电压成正比
B．导体的电阻与通过导体的电流成反比
C．导体的电阻与电流、电压大小无关
D．导体两端电压为零时，导体的电阻也为零
【答案】C
【解析】电阻是导体本身的一种性质，它的大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，也不会因为电压的消失而消失。公式R=U/I是电阻的计算式，而不是决定式，它只是提供了一种计算电阻的方法，即通过导体两端的电压与通过导体的电流的比值来计算电阻的大小。故选C。
【设计意图】通过学生对课堂练习的作答与教师的讲解，进一步巩固学生对欧姆定律的理解与应用。
课堂小结