2020-2021学年第十二章 欧姆定律一 学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系教学设计及反思

12.1学生实验：探究——电流与电压、电阻的关系

教学目标

【知识与能力】

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．通过探究知道导体中的电流与电压、电阻的关系。

3．会用欧姆定律公式进行简单的运算。

4．能用滑动变阻器改变部分电阻两端的电压。

【过程与方法】

1．通过探究过程进一步体会提出问题、猜想与假设、制订计划与设计实验、分析与论证、评估与交流等探究环节。

2．通过分析与论证过程进一步提高学生分析、归纳物理规律的能力。

【情感态度价值观】

1．在实验探究过程中，逐步养成在数据收集过程中形成实事求是的科学态度。

2．通过探究，揭示隐藏的物理规律，激发学生进行科学探索的精神。

教学重点

1．探究电流、电压和电阻的关系。

2．知道欧姆定律的内容和数学表达式。

教学难点

1．探究方案的设计。

2．欧姆定律的探究过程。

器材准备

学生电源、开关一个、定值电阻(5 Ω、10 Ω、15 Ω)、滑动变阻器、电流表一只、电压表一只、导线若干。

教学过程

一、创设情境，导入新课

实验1：按图1所示电路图，连好电路，这是学生非常熟悉的简单电路，图中小灯泡的额定电压为“2.5 V”，电源用一节干电池供电，闭合开关后，观察小灯泡亮度。

实验2：将电池由一节换成二节串联，观察灯泡亮度变化情况。

实验3：再将“2.5 V”小灯泡换成“3.8 V”的小灯泡，观察灯泡亮度变化情况。

通过这一系列实验，学生会意识到：电路中的电流大小跟电压、电阻有关。

活动总结，提出问题：大家认为电流的大小跟电压、电阻有关，那么它们之间有没有定量的规律呢？

二、新课教学

(一)探究电流与电压、电阻的关系

1．设计实验

实验目的：研究电路中的电流跟电压、电阻之间存在怎样的关系？

研究方法：控制变量法

确定方案：(1)研究电压对电流的影响；(2)研究电阻对电流的影响。

设计实验电路：如何设计电路，教学中可以以研究电压对电流的影响为例进行。

分析与引导：(1)对某一定值电阻，进行设计，其中包括测量仪器的选取和实验电路图的设计。大多数同学设计的电路如图2所示。

(2)交流讨论电阻R两端电压的改变问题，学生讨论的方案有两种：

一是改变电池节数的方法；

二是使用学生电源，利用滑动变阻器来分压，达到改变R两端电压等。意见统一后达成电路如图3所示。

2．进行实验

具体安排如下：

(1)将学生分成四大组，第一组同学使用的电阻是5Ω，第二组使用的电阻是10Ω，第三组使用的电阻是15Ω，第四组使用的是阻值未知的定值电阻 (有5 Ω、10Ω、15Ω，铭牌值用胶布密封起来)。

(2)强调注意仪器使用的规范性。在一个实验电路中，同时使用电压表和电流表，对学生来说这是第一次。所以在连接电路时，应该给予具体的指导。

(3)提醒学生注意：在测量过程中，电路闭合时间不能太长，读取数据后要断开电路，以防通电时间过长，电阻发热给测量带来误差。

(4)调节滑动变阻器，尽量使电阻R两端电压成整数倍变化，读出各种不同电压下电流表的示数。

3．分析和论证

学生实验时，收集到的数据如下(摘录：抄到黑板上)：R＝______Ω。

数据处理时，得出结论：当电阻不变时，电流跟电压成正比。

4．研究电阻对电流的影响

留给学生自行处理，电压取5V左右。

结论：当电压不变时，电流跟电阻成反比。

5．评估和交流

回顾活动，想一想在学习过程中哪些问题真正弄懂了，哪些问题还不清楚，操作中有没有失误，测量结果是否可靠……

典例解读　为了探究电流跟电压的关系，小亮设计了如图甲所示的电路图。

(1)请根据电路图，用笔画线代替导线将图乙中的元件连成电路。

(2)在探究电流与电压的关系时，应保持__________________不变，调节滑动变阻器滑片的位置，改变______________________，记下对应的电流值。

(3)如果仍利用图甲所示的电路探究电流跟电阻的关系，实验中记录的数据如下表所示。对表格中的数据进行分析，可归纳出的结论是：______________________________________。

【解析】(1)连接时注意电表的正、负接线柱位置及量程。看不出该使用哪个量程时，使用较大量程。

(2)在探究电流跟电压关系时，根据控制变量法，应保持R不变，调节变阻器获取不同的电压值。

(3)从数据可以看出I和R的乘积是定值，即I与R成反比。

【答案】(1)图略　(2)电阻R的阻值　电压表示数(或定值电阻两端电压)　(3)当电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比

(二)欧姆定律

(1)欧姆定律：一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比关系，跟这段导体的电阻成反比关系。

(2)欧姆定律公式：I＝U/R

(3)物理意义：揭示了“导体中的电流由导体两端的电压和导体的电阻决定”这一制约关系。

(4)欧姆定律公式变形式：U＝IR，R＝U/I。

典例解读　1.关于欧姆定律I＝和变形式R＝的理解，说法正确的是(　　)

A．电压越大，电流就越大；电阻越大，电流就越小

B．导体的电阻与它两端的电压成正比，与通过它的电流成反比

C．导体的电阻越大，通过导体的电流越小

D．电压一定，电流与电阻成反比

【解析】对I＝的正确理解：在电阻一定的条件下，导体的电流跟导体两端的电压成正比；在电压一定的条件下，导体的电流跟导体的电阻成反比。对R＝的正确理解：导体的电阻等于导体两端的电压与通过导体电流的比值，同一段导体的电阻值是一定的，不随电压和电流的改变而改变。

【答案】D

2．如图所示，电阻R1的阻值为12 Ω，R2的阻值为8 Ω，电压表示数为6 V，求通过电阻R2的电流值和电源电压。

【解析】分析电路形式，R1、R2串联，电压表测电阻R1两端电压，因此，通过R1的电流为I1＝＝＝0.5A。因为R1和R2串联，通过R2的电流I2＝I1＝0.5A。因此R2两端电压U2＝I2R2＝0.5A×8Ω＝4V。所以电源电压U＝U1＋U2＝6V＋4V＝10V。

【答案】0.5 A　10 V

三、练习设计

请完成《全易通》“题组练习”部分。

四、课堂小结

1．“探究电流跟电压、电阻的关系”的实验研究方法。

2．理解欧姆定律。

3．能运用欧姆定律进行简单的计算。