17.1電流與電壓和電阻的關(guān)系

1、17.1 電流與電壓、電阻的關(guān)系【 教材及學(xué)情分析 】電流跟電壓、 電阻的關(guān)系實(shí)際上就是歐姆定律， 它是電學(xué)中的基本定律， 是進(jìn)一步學(xué) 習(xí)電學(xué)知識和分析電路的基礎(chǔ)， 是本章的重點(diǎn)。 要求學(xué)生通過探究活動得出， 從而更進(jìn)一步 體驗(yàn)科學(xué)探究的方法。這一節(jié)綜合性較強(qiáng)，從知識上講，要用到電路中的電流、電壓和電阻 的概念；從技能上講，要用到電流表、電壓表和滑動變阻器等。學(xué)生要通過自己的實(shí)驗(yàn)得出 歐姆定律， 但最關(guān)鍵的又是實(shí)驗(yàn)方法， 學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方法的掌握既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)， 這個實(shí)驗(yàn) 難度比較大， 主要在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、 數(shù)據(jù)的記錄以及數(shù)據(jù)的分析方面， 學(xué)生出現(xiàn)錯誤的可能性 也比較大，所以實(shí)驗(yàn)的評估和交流也比較

2、重要。課本是在前面“電流” “電壓”“電阻”等知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，推斷出電流與電壓、電 阻的定性關(guān)系。這樣處理：一是給接下來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果做了鋪墊，不致使學(xué)生感到突然；二是 目的明確， 使學(xué)生對將要探究的問題產(chǎn)生強(qiáng)烈的愿望， 要想證實(shí)這個推斷， 有了定性的關(guān)系， 又知道電流是可以用電流表測量的物理量， 電壓是可以用電壓表測量的物理量， 電阻也是可 測量的物理量。 在此基礎(chǔ)上就可以引出 “探究電流與電壓、 電阻會不會有定量關(guān)系” 的問題。本節(jié)課“探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系”是一個完整的科學(xué)探究過程，讓學(xué)生經(jīng)歷科 學(xué)的探究，學(xué)習(xí)科學(xué)猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格、分析論證、感悟科學(xué)方法。因此這節(jié) 課無論在

3、知識學(xué)習(xí)上還是在培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的能力上都具有十分重要的作 用。 所以教學(xué)中， 在注重學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力的同時， 更要關(guān)注學(xué)生的科學(xué)探究能力的 提高。【教學(xué)目標(biāo) 】1知識與技能 通過實(shí)驗(yàn)探究電流、電壓和電阻的關(guān)系； 會同時使用電壓表和電流表測量一段導(dǎo)體兩端的電壓和其中的電流； 會使用滑動變阻器來改變一段導(dǎo)體兩端的電壓。2過程與方法 通過探究過程，進(jìn)一步體會科學(xué)探究方法； 領(lǐng)悟用“控制變量法”來研究物理問題的科學(xué)方法； 通過實(shí)驗(yàn)、 分析和探索過程， 提高根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納物理規(guī)律的能力， 學(xué)會用圖像 研究物理問題。3情感態(tài)度與價(jià)值觀 在解決問題的過程中， 有克服困難的信心和決心，

4、能體驗(yàn)戰(zhàn)勝困難、 解決物理問題 時的喜悅； 養(yǎng)成實(shí)事求是、尊重自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度。 重視學(xué)生對物理規(guī)律的客觀性、 普遍性和科學(xué)性的認(rèn)識， 培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)世界觀的形 成。【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 】重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究電流、電壓和電阻的關(guān)系的過程。 難點(diǎn)：運(yùn)用數(shù)學(xué)一次函數(shù)圖象分析出電流、電壓和電阻的關(guān)系式。【教學(xué)資源 】 教師方面：演示用具：示教板一套，實(shí)驗(yàn)表格、圖像坐標(biāo)紙、結(jié)合課堂多媒體課件一 個。學(xué)生方面：電流表和電壓表各一個、三節(jié)干電池、滑動變阻器一個、定值電阻（R1=5 Q和R2= 10Q）、開關(guān)、導(dǎo)線若干。以上器材為一組，每三人準(zhǔn)備一組器材?！窘虒W(xué)設(shè)計(jì)思路】本節(jié)課的主要內(nèi)容是探究電流跟電壓的關(guān)系，其次

5、是探究電流跟電阻的關(guān)系。 其基本思路是：首先以教師演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生提出問題：“電流與電阻、電壓之間有什么定量關(guān)系” ？激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)欲望。再引導(dǎo)學(xué)生猜想和假設(shè)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)猜想的方法。然后學(xué)生根據(jù)自己的猜想分析實(shí)驗(yàn)方法和所需的實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)電路并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖像的分析得出電流跟電壓和電阻的關(guān)系。本節(jié)課在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)了以下幾個特點(diǎn)：1體現(xiàn)了物理教學(xué)主線：生活一物理一社會。2突出觀察、實(shí)驗(yàn)。將電流跟電壓、電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了新課標(biāo)的理念要求和物理學(xué)科的素質(zhì)教育。培養(yǎng)了學(xué)生的觀察、設(shè)計(jì)、動手操作、分析、歸納和探究的能力。3 通過“科學(xué)猜想法”

6、和“控制變量法”等科學(xué)方法的教學(xué)，使學(xué)生潛移默化地接 受物理學(xué)中的研究問題的方法。4利用多媒體輔助教學(xué)手段，加大課堂教學(xué)容量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課堂 效率?！窘虒W(xué)過程】一、創(chuàng)設(shè)物理情境，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入科學(xué)探究教師演示：請同學(xué)們看一個最基本的電路連接，即電源、小燈泡、開關(guān)各一個，導(dǎo)線 若干組成的一個簡單電路。開關(guān)閉合燈亮，請同學(xué)們思考：你有哪些辦法使小燈泡變暗？學(xué)生討論后回答：可以減小電源電壓?？梢栽陔娐分写?lián)一個電阻。教師：按學(xué)生的方法演示。教師分析：前面我們學(xué)習(xí)了電流、 電壓和電阻三個量的知識，這三個量之間的關(guān)系并不是孤立存在的，而是互相聯(lián)系、互相影響的，即電壓變化要引起電流變化，電阻變

7、化要引 起電流變化。加在導(dǎo)體兩端的電壓越大， 通過它的電流就會越大； 導(dǎo)體的電阻越大，流過它的電流 就會越小。這只是從定性的層面研究了電流與電壓、 電阻之間的關(guān)系，在物理學(xué)中更有意義 的研究，應(yīng)該是從定量的角度去研究電流與電壓、電阻之間的關(guān)系。二、進(jìn)行科學(xué)探究1提出問題讓學(xué)生回答：探究電流與電壓、電阻之間有什么定量關(guān)系？2猜想或假設(shè)教師：根據(jù)以下兩個事實(shí)來引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生的想像力，進(jìn)行猜想或假設(shè)。 加在導(dǎo)體兩端的電壓越大，通過它的電流就會越大； 導(dǎo)體的電阻越大，流過它的電流就會越小。學(xué)生回答：可能是I = U/R;可能是導(dǎo)體兩端的電壓增大幾倍，導(dǎo)體中的電流也增大幾倍；可能是U= IR ;可能是

8、。3 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（采用啟發(fā)提問式，幫助學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)）以下教學(xué)過程是師生一問一答問：我們所學(xué)電流、 電壓和電阻三個量， 哪些量可以測量出， 分別用什么儀器來測量？ 答：能測量的量有：電流和電壓，儀器分別為電流表和電壓表。問：電阻不能測量，我們怎樣知道導(dǎo)體的阻值呢？ 答：可以給出導(dǎo)體的電阻值。問：也就是說在研究電流和電壓、電阻之間關(guān)系時，我們是固定電阻不變，讓電壓發(fā) 生改變，觀察電流的變化，這種研究物理問題的方法叫什么？答：控制變量法。問：實(shí)驗(yàn)時，針對于某一導(dǎo)體測量一組電壓和電流值，行嗎？ 答：不行。問：為什么？師生共同回答： 多次測量可以減少誤差， 同時考慮到物理規(guī)律的客觀性、 普遍性和科 學(xué)性，

9、應(yīng)該多測量幾次。教師還應(yīng)進(jìn)一步指出： 不僅針對同一導(dǎo)體測量幾組電壓和電流值， 同時還要更換定值 電阻反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)， 這種研究物理問題的方法是不可忽視的。 實(shí)驗(yàn)時， 給出了二個不同的定 值電阻（R= 5Q和R2= 10Q）問：我們在實(shí)驗(yàn)要多次測量電壓和電流值， 那么怎樣去改變導(dǎo)體兩端的電壓和通過它 的電流呢？學(xué)生 1 答：改變電源的電壓，如：增減串聯(lián)的干電池的節(jié)數(shù)。學(xué)生 2 答：用滑動變阻器來改變。教師總結(jié)指出： 同學(xué)們知道了改變定值電阻兩端電壓的方法， 請大家根據(jù)你認(rèn)為最適 合你的方法和剛才我們設(shè)計(jì)的思路， 對照自己桌前的器材選擇你所需的實(shí)驗(yàn)儀器， 并畫出能 夠同時測量電壓和電流的電路圖。4進(jìn)

10、行實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作中，要提醒學(xué)生注意以下幾個問題： 連接電路和更換元件時， 開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)， 滑動變阻器的滑片應(yīng)放到最大阻值 的位置上。 正確連接電流表、電壓表、滑動變阻器。 閉合開關(guān)前，明確研究對象；控制什么量不變，改變什么量；觀察記錄哪些數(shù)據(jù)？ 測量過程中電路閉合時間不能過長， 讀取數(shù)據(jù)后要斷開電路， 以防止通電時間過長 電阻發(fā)熱給實(shí)驗(yàn)帶來誤差。 測量次數(shù)不要過多，根據(jù)時間而定，一般測量三次或四次左右。 若用滑動變阻器來改變導(dǎo)體兩端的電壓的情況下，盡量使定值電阻兩端的電壓成整數(shù)倍地變化（如：0. 5V, 1V, 1. 5V）。同樣若用干電池（或?qū)W生電源）改變電源電壓 時，也盡量使電源電壓成

11、整數(shù)倍地變化。教師巡回指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn), 指出學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中錯誤, 并要求學(xué)生實(shí)事求是地填寫實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)。5.分析和論證數(shù)據(jù)處理時, 可引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)思考測量數(shù)據(jù)從不同的角度進(jìn)行分析：分析電壓是怎樣發(fā)生變化, 從而影響到電流的怎樣變化； 同時還應(yīng)考慮到實(shí)驗(yàn)會有誤差, 可能數(shù)據(jù)不很一致。 得出電流、電壓的關(guān)系的結(jié)論。結(jié)論：電阻相同時,通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓成正比。 然后指導(dǎo)學(xué)生用測量的數(shù)據(jù)對照課本畫出 U-I 圖。（高中物理中叫伏安特性曲線） ,啟 發(fā)學(xué)生對比數(shù)學(xué)中的一次函數(shù)的知識，推導(dǎo)出U-I表達(dá)式：U= IR。6評估要求學(xué)生在探究報(bào)告反思自己的探究活動一些問題，如:(1) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案是不

12、是最優(yōu)的，還可能會存在著不合理的地方。(2) 操作中有沒有什么失誤，讀數(shù)時會不會有失誤。(3) 測量結(jié)果是不是可靠的。(4) 探究中是不是還有哪些問題還不清楚，哪些問題弄明白了。7.交流要求學(xué)生課后進(jìn)行交流， 交流時，可以相互交換各自的探究報(bào)告， 也可以口頭表述自 己在探究與他人不同的意見， 同時還應(yīng)聽取他人正確的意見。 交流時，不應(yīng)只是交流探究結(jié) 論，交流的重點(diǎn)應(yīng)放在探究的過程中。女口：為什么我的猜想和別人不一樣？為什么我的方法與你不一樣？為什么你能得出這樣的結(jié)論，我的結(jié)論不和你一樣？三、課堂小結(jié)本節(jié)你有哪些收獲？讓學(xué)生暢所欲言的說，教師盡量找學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，多鼓勵。四、課堂練習(xí)某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)在

13、探究電流與電壓的關(guān)系時，用到如下器材，電源一個，電流表、電 壓表各一個，定值電阻(5Q、10Q、15Q各一個)，導(dǎo)線若干。設(shè)計(jì)的電路如圖所示。(1) 連接電路時，開關(guān)應(yīng)處于 狀態(tài)，滑動變阻器的滑片應(yīng)處于位置，即圖中的 端。(填“左”或“右”)(2) 這個實(shí)驗(yàn)使用了控制變量法，其中被控制的變量是 ，滑動變阻器的作用是。(3) 下面是他們獲得的一組數(shù)據(jù)：電壓U/V246810電流I/A0. 400. 801. 201 . 602. 00實(shí)驗(yàn)中他們選定的定值電阻為 Q。請?jiān)谧鴺?biāo)系上畫出電流隨電壓的圖像;分析表中數(shù)據(jù)或圖像，你能得出的探究結(jié)論是 。七、教學(xué)反思1教師備課時要親自操作做實(shí)驗(yàn)，主要是提供的

14、電源電壓與滑動變阻器配套上的問 題，有些電壓達(dá)不到 3V,甚至有些2. 5V都達(dá)不到。2本實(shí)驗(yàn)一定要弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，條理要清晰，才能很好的完成實(shí)驗(yàn)。3本堂課學(xué)生分析正比和反比很困難，是學(xué)生的一個難點(diǎn)，一定要注意突破，教師 應(yīng)從多角度分析。小學(xué)的正比和反比知識，如：當(dāng)a/b=常量，a與b成正比；當(dāng)ab=常量時，a與b成反比。從倍數(shù)角度分析；從圖像角度分析。附：課后作業(yè)1.如圖所示是“探究電流與電壓的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)電路圖。（1）探究電流和電壓關(guān)系時， 應(yīng)保持不變，同時向（填“左”或“右”）移動滑動變阻器的滑片，使電壓表的計(jì)數(shù)增大，并記下電流表的讀數(shù)。（2）探究電流和電阻的關(guān)系時，也要移動滑片，其目的是 。2有一根導(dǎo)線，如果在它兩端加上12 V電壓，通過它的電流是 0. 4 A，那么它的電阻是Q ;如果在這根導(dǎo)線兩端加 15 V電壓，通過它的電流是 A,它的電阻是Q ;如果這根導(dǎo)線兩端電壓為零，則通過它的電流為 A,它的電阻是Q。3某同學(xué)按如圖所示的電路探究通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻的關(guān)系，電源電壓保持不變，他不斷改變電阻箱 R （符號用表示）的阻值，測得相應(yīng)的電流如下表所示。分析表中 數(shù)據(jù)可知，電流跟電阻反比（填“成”或“不成”），其原因是次數(shù)R/ QI/A120. 40280. 32340. 254