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電流與電壓和電阻的關系 教案 【核心素養(yǎng)】 通過實驗、分析和探索過程，提高根據(jù)實驗數(shù)據(jù)歸納物理規(guī)律的能力，學會用圖像研究物理問題。 【教學目標】 1.通過實驗探究電流與電壓和電阻的關系。 2.能說出電流與電壓、電阻的正比、反比關系。 【教學重點】 1.運用“控制變量”的實驗方法設計和完成實驗探究過程。 2.實驗的評估和交流。 【教學難點】 1.運用“控制變量”的實驗方法設計和完成實驗探究過程。 2.利用圖像法進行數(shù)據(jù)分析。 【教學準備】 教師用：教學課件、演示實驗電路、電源、開關、導線、定值電阻、規(guī)格不同的小燈泡。 學生分組用：電源、開關、導線、定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω）、滑動變阻器、電壓表和電流表等。 【教學過程】 主要教學過程 教學內(nèi)容 教師活動 學生活動 課前 登陸優(yōu)教平臺，發(fā)送預習任務 完成本節(jié)課的預習任務，反饋預習情況 一、創(chuàng)設情景 播放視頻： 展示電路： 一、播放視頻：舞臺音樂劇。 光束的強度、色彩隨音樂的高低起伏而發(fā)生變化。 （設計意圖：以光束強度的迅速變化和聲音大小的變化引起學生的好奇心，激發(fā)學生產(chǎn)生進一步的思考，體現(xiàn)從生活到物理的認識過程。） 二、教師引導學生注意觀察實驗現(xiàn)象： 展示電路演示板：用兩個完全相同的電路（如圖一所示），其中右邊電路作為對比電路，完成下列操作： 圖一 圖二 圖三 圖四 1.如圖一兩個電路中接入兩個標有“2.5V,0.3A”規(guī)格的小燈泡。閉合開關，觀察兩個小燈泡的亮度，現(xiàn)象如圖二所示； 2.將左邊電路中的小燈泡更換為“3.8V，0.3A”規(guī)格的小燈泡，觀察兩個燈泡的亮度，現(xiàn)象如圖三所示； 3.在第2步的左邊電路中再串聯(lián)接入一節(jié)干電池，再次觀察兩個燈泡的亮度，現(xiàn)象如圖三所示。 引導學生根據(jù)燈泡亮度的變化分析電路中電流大小的變化，結合電路中的元件，提出問題： 通過導體的電流大小與導體電阻和導體兩端電壓的定量關系？ 導入新課。 （設計意圖：利用更換電路中元件的方式，引導學生分析出電流大小與電壓和電阻有關，及時提出問題，激發(fā)學生探究的欲望。） 觀看視頻，分析光束強度以及樂曲聲音大小變化的原因？ 根據(jù)電路元件的變化，分析電流大小與哪些因素有關？ 二、新課講授： 1.探究實驗： 電流與電壓的關系 2、探究實驗： 電流與電阻的關系： 3.學以致用： （優(yōu)教提示：請打開素材“實驗演示：歐姆定律”） 一、探究電流與電壓的關系： 1、提出問題：通過導體的電流跟電壓有怎樣的關系？ 2、猜想與假設： 它們之間可能存在何種關系，說出猜想依據(jù)。 猜想1：導體兩端的電壓越大，通過的電流越大。 猜想2：通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比。 3、設計實驗： 選擇合適的器材設計探究方案,并畫出電路圖。 設置以下問題引導學生設計合理的實驗： ①.你采用實驗方法是 。 ②.實驗中要記錄的數(shù)據(jù)是 。 ③.你設計的電路圖是 。 ④.選擇的實驗器材是 。 ⑤.怎樣才能改變電阻兩端的電壓？ 4、展示學生關于改變電阻兩端的電壓設計的電路圖： ①.部分學生會通過改變干電池的節(jié)數(shù)來實現(xiàn)或通過學生電源來提供不同電壓。 ②.部分學生是通過滑動變阻器調(diào)節(jié)電壓分配，從而達到改變電阻兩端的電壓。 分析兩種設計電路的如何改變定值電阻兩端的電壓，比較兩種設計方案哪一種更容易成倍改變電阻兩端的電壓，更容易操作，選擇合理的設計方案。 （設計意圖：低起點、小坡度、階梯式設計問題，適當降低思維難度，增加學生課堂思維密度，讓不同層次的學生都能體會到成功的喜悅。） 5、進行實驗： 屏展動畫：根據(jù)電路圖連接電路。 學生實驗操作前出示以下“溫馨提示”的內(nèi)容，提醒學生實驗過程中要注意的問題。 溫馨提示： ①.小組成員分工合作； ②.及時記錄測量數(shù)據(jù)； ③.連接電路時開關應 斷開 ； ④.開關閉合前滑動變阻器的滑片應置于 阻值最大端 。 （設計意圖：引導學生分析理解如何根據(jù)電路圖連接電路，并強調(diào)實驗中應注意的問題。） 6、打開《探究學習活動卡》（見附件1），開始實驗探究： 動畫展示實驗操作過程：閉合開關后，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使R兩端的電壓成整數(shù)倍地變化（便于測量），讀出每次電阻R兩端的電壓值和通過的電流值，并記錄數(shù)據(jù)。 （學生分為若干探究小組，組內(nèi)成員分工合作進行實驗探究。教師巡回指導，注意觀察學生實驗過程中出現(xiàn)的問題，作為評估實驗的參考。） 7、分析與論證： 引導學生分析實驗數(shù)據(jù)（學生實驗數(shù)據(jù)見附件2），得出電流與電壓之間的定量關系： 在電阻一定的情況下，通過導體的電流與導體兩端的電壓 。 進一步提出問題：還可以用什么方法分析處理實驗數(shù)據(jù)？ 提出利用圖像法分析實驗數(shù)據(jù)的方法。 在坐標系中描點并畫出函數(shù)圖像，分析圖像特點，確定結 論的正確性。（學生圖像見附件2） 8、評估與交流： 小組交流討論不同實驗小組數(shù)據(jù)進行綜合比較，得出實驗 結論是本實驗的關鍵點之一，因此應引導學生對整個實驗 操作過程、實驗現(xiàn)象及實驗結論做出客觀的評估。 （以下作為參考問題） ①.你在實驗過程中有哪些成功與不足之處？ ②.比較你所在小組得出的實驗結論與其他小組的實驗結論有什么差別？ ③.分析實驗結論與開始的假設有什么差異。 ④.分析產(chǎn)生實驗誤差的原因。是關鍵點之一，教師引導學生對探究的全過程進行評估。 （設計意圖：通過探究活動，一方面培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，另一方面讓學生通過對數(shù)據(jù)更深入的分析，得出電流與電壓的定量關系。） 二、探究電流與電阻的關系： 1、提出問題：通過導體的電流跟導體電阻有怎樣的關系？ 2、猜想與假設： 它們之間可能的數(shù)量關系是什么？ 猜想1：導體的電阻越大，通過的電流越小。 猜想2：通過導體的電流與導體的電阻成反比。 3、設計實驗： 以提問方式進行引導： ①.控制哪些量改變哪些量？ ②.如何改變電阻？ ③.怎樣才能控制電阻兩端的電壓不變？ 根據(jù)討論的結果確定設計方案，如下圖： 4、進行實驗： 實驗操作過程： （1）閉合開關后，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使R兩端的電壓為適當值。 （2）更換不同電阻（成整數(shù)倍地變化），調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使R兩端的電壓保持不變。記錄通過的電流值。 5、分析與論證： 引導學生分析實驗數(shù)據(jù)（學生實驗數(shù)據(jù)見附件3），得出電流與電阻之間的定量關系： 在導體兩端電壓一定的情況下,通過導體的電流與導體的電阻 。 在坐標系中描點并畫出函數(shù)圖像，分析圖像特點，確定結 論的正確性。（見附件3） 6、評估與交流： 學生對自己的探究過程進行回顧、反思，思考在探究中哪些問題不清楚，實驗設計是否科學合理，操作中會造成誤差的因素可能有哪些——通過評估，能使學生發(fā)現(xiàn)自己的不足，及時總結，不斷提高。 （設計意圖：培養(yǎng)了學生的動手操作能力、觀察思維能力，而且使學生在獲取知識的同時，體會歐姆定律發(fā)現(xiàn)的邏輯過程，感受實驗成功的喜悅。） 三、想想議議： 利用“探究電壓與電流的關系”的實驗數(shù)據(jù)計算 并與電阻R比較，看看電阻R與 有什么關系？ （設計意圖：理解并鞏固本節(jié)課所學知識，為歐姆定律的學習做好準備。） 根據(jù)已掌握的電學知識猜想電流大小與電壓的定量關系。 小組討論分析問題,設計探究方案，畫出電路圖 分析討論： 這兩種設計方案如何完成實驗探究，并比較兩種設計方案的準確性和操作難易度。 明確實驗操作過程中應注意的問題。 借助《探究學習活動卡》完成實驗探究。 分析實驗數(shù)據(jù)得出結論。 在坐標系中描點并畫出函數(shù)圖像，結合圖像特點確定結論的正確性。 引導學生對不同小組的實驗數(shù)據(jù)進行綜合比較，分析實驗過程中的得與失。 根據(jù)已掌握的電學知識猜想電流大小與電阻的定量關系。 分析討論： 改變接入電路的電阻值時如何控制電阻兩端的電壓不變，認識到滑動變阻器在電路中控制電壓的重要作用。 進行實驗 分析實驗數(shù)據(jù)得出實驗結論，并畫出函數(shù)圖像 引導學生對不同小組的實驗數(shù)據(jù)進行綜合比較，分析實驗過程中的得與失。 分析討論： 電阻R與的關系 三、盤點收獲 梳理、鞏固節(jié)課所學的知識 組內(nèi)討論本節(jié)課你有哪些收獲？還有什么困惑？ （設計意圖：及時總結在知識與學習方法上的收獲，使知識內(nèi)化形成學生的能力。） 學生交流討論做合理有效的整理。 四、課堂檢測 見附件2。（教師巡視指導） 完成練習。 五、布置作業(yè) 1.查閱相關資料，分析如何改進實驗才能減小誤差？ 課后完成 【板書設計】： 一、通過導體的電流大小與導體電阻和導體兩端電壓的定量關系？ 1. 在電阻一定的情況下，通過導體的電流與導體兩端的電壓 。 2. 在導體兩端電壓一定的情況下,通過導體的電流與導體的電阻 。 探究學習活動卡 一、實驗探究：通過導體的電流大小與導體電阻和導體兩端電壓的定量關系？ 1． 實驗電路圖: 2．根據(jù)電路圖進行實驗，并記錄數(shù)據(jù)： 表一：保持電阻不變時，探究電流與電壓的關系 請注意:調(diào)節(jié)滑動變阻器可以改變電阻兩端的電壓，及時記錄電壓、電流的值。 實驗次數(shù) 電阻R/Ω 電壓U/V 電流I/A 1 R= 2 3 表二：保持電壓不變時，研究電流與電阻的關系 請注意：更換阻值不同的電阻后，要控制電阻兩端的電壓不變，應調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)保持個定值，觀察電阻并記錄電流的值。 實驗次數(shù) 電壓U/V 電阻R/Ω 電流I/A 1 U= 5 2 10 3 15 3．實驗結論： ①在電阻一定的情況下，通過導體的電流與導體兩端的電壓 。 ②在導體兩端電壓一定的情況下,通過導體的電流與導體的電阻 。 4．圖像法處理數(shù)據(jù)： 附件2： 附件3： 附件4： 反饋練習： 1．根據(jù)歐姆定律，下列哪種說法是正確的（ ） A．通過導體的電流越大，這段導體的電阻就越小 B．導體兩端的電壓越大，這段導體的電阻就越大 C．導體的電阻與電壓成正比，與電流成反比 D．導體兩端的電壓越大，這段導體中電流就越大 2．某導體兩端的電壓為5V,通過它的電流是0.1A，該導體的電阻是 Ω；若它兩端的電壓為2.5V，則通過它的電流變?yōu)? ；電阻是 Ω。 3.如圖所示的電路中，電源電壓恒定，R1為定值電阻，閉合開關S滑動變阻器R2的滑片P由b端移到a端的過程中，下列說法正確的是（ ） A.電壓表和電流表的示數(shù)都變大 B.電壓表和電流表的示數(shù)都變小 C.電壓表的示數(shù)變大，電流表的示數(shù)變小 D.電壓表的示數(shù)變小，電流表的示數(shù)變大 4.下列圖象中，能正確表示定值電阻上的電流與兩端電壓關系的是 5.如圖所示電路中，電源電壓保持不變，閉合開關S后，將滑動變阻器R的滑片P向左移動，在此過程中（ ） A.電壓表V1示數(shù)變小，電壓表V2示數(shù)變大 B.電流表A示數(shù)變小，電壓表V1示數(shù)不變 C.電流表A示數(shù)不變，燈泡L亮度變亮 D.電壓表V1示數(shù)不變，燈泡L亮度變暗 6.在探究“電流與電阻的關系”的實驗過程中： （1）連接電路時，開關應處于 （選填“斷開”或“閉合”）狀態(tài)。 （2）小明按左圖連好電路后，閉合開關，移動滑動變阻器滑片，發(fā)現(xiàn)電流表無示數(shù)，電壓表有示數(shù)，其原因可能是 （只填序號） A．電流表斷路 B．R斷路 C．R短路 （3）排除故障后，小明將5Ω的電阻接入電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)為1.5V，電流表示數(shù)（如右圖所示）為 A． （4）小明再分別換接10Ω、15Ω的電阻，重復實驗，得到表一中另兩組數(shù)據(jù)。分析表一數(shù)據(jù)，可得出結論：保持電壓不變時，導體中的電流跟導體的電阻成 比。 表一： 電阻R/Ω 5 10 15 電流I/A 0.15 0.10 （5）小麗在做此實驗時，每次只更換電阻，測得相應的電流值，如表二所示，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，她無法得到與小明相同的結論，其原因是 。 表二： 電阻R/Ω 5 10 15 電流I/A 0.3 0.2 0.15 7.做探究“電阻一定時，電流與電壓的關系”的實驗。實驗中可供使用的器材有： A．電流表(量程0～0.6A，0—3A) B．電壓表(量程0～3V，0—15V) C．定值電阻R1 (阻值為30Ω ) D．定值電阻R2 (阻值為10Ω ) E．滑動變阻器Rl (10Ω，2A ) F．滑動變阻器R2(100Ω，1A) G．干電池二節(jié)(一節(jié)電壓為1.5V) H．開關S一個，導線若干。則： 現(xiàn)利用以上部分器材，操究“電阻一定時，電流與電壓的關系”，要求實驗 過程中電流表的最大示數(shù)能超過電流表量程的一半，同時又考慮操作的方便，則： (1)用來探究的定值電阻R應選 ，滑動變阻器R應選 (選填實驗器材前的字母代號)，電流表的量程宜選 。 (2)、根據(jù)實驗要求，在如圖所示的虛線框內(nèi)，正確畫出實驗所需的電路圖。(其中，部分電路已畫出) (3)、根據(jù)所畫的電路圖，用筆代替導線將實物圖連接起來，要求滑動變阻器的滑片P向左滑動阻值變小，使之成為符合實驗要求的電路。（其中，部分導線已連好) (4)某小組的同學還想通過此連接好的電路測量所選定值電阻的阻值。如果要比較精確測量所選定值電阻的阻值，要求電表的指針至少達到量程的三分之一，同時又要防止損壞電表，那么滑動變阻器連入電路中的阻值變化范圍是 Ω。 附：反饋練習答案： 1.D； 2.50,0.05,50； 3.A； 4.A； 5.A； 6.斷開；B；0.3；反；沒有控制電阻兩端的電壓不變； 7.D；E；0——0.6A；0—5