粤沪版《探究欧姆定律》教案

12.2 探究欧姆定律
1．目标
知识与技能
⑴理解欧姆定律，并能运用欧姆定律进行简单的计算。
过程与方法
⑵运用控制变量法探究电流跟电压、电阻的关系，归纳得出欧姆定律。
情感态度与价值观
⑶体验探究自然规律的曲折和乐趣，激发学生的好奇心，增强学习的兴趣和克服困难的信心。
2．教材说明
本节主要内容有：实验探究电流跟电压、电阻的关系，欧姆定律的内容和公式。
前面学习了电学中的三个基本物理量：电流、电压、电阻，本节通过科学探究建立电流、电压、电阻之间的定量关系，得出电学中重要的基本规律――欧姆定律。
教材的编写思路：本节教材与传统教材的重要区别，就是本教材更加重视过程与方法、情感态度与价值观的教育。学生已经学过电流、电压和电阻，但是并不明白它们之间的关系，教材从学生熟悉的电学现象出发，引导学生思考电流与电压、电阻之间的关系，让学生先提出自己的猜想，再来设计实验，通过实验收集数据，最后归纳得出电流与电压、电阻的定量关系。这样不仅加深了学生对欧姆定律的理解，而且培养了学生科学探究的能力和兴趣，让学生真正学会用控制变量法进行实验探究。
本节重点：欧姆定律是本章的重点，课标要求学生“理解”，而且能进行简单的计算。探究欧姆定律的实验，能够培养学生正确使用仪器仪表（电流表、电压表、滑动变阻器等）的能力和连接电路的能力，同时让学生学会用仪器仪表去探索物理规律、用控制变量法研究多个因素的关系，还有利于培养学生的合作交流意识和处理信息的能力。所以欧姆定律及其探究过程是本节教学的重点。
本节教学难点：对学生来说，探究欧姆定律的实验，电路比较复杂，测量的数据较多，又要控制变量，操作起来比较麻烦，所以学生设计并进行实验探究欧姆定律，是本章教学的难点。
本节是一堂重要的科学规律探究课，教师决不能仅仅停留在如何“教会”学生记住结论，“学会” 套用公式解题这个层面上，更应多方面关注学生的“学”。在备课和课堂教学中，教师要更多地站在学生的角度分析教材、调控课堂，让学生在亲身体验的平台上，手脑并用地参与科学探究活动，能动地认识和生成科学知识，真切地体验科学探究过程的曲折和乐趣，真正去感悟科学。

3．教学建议
●提出问题
可以像教材那样，引导学生回忆以前的实验活动，直接提出问题：电路中的电流跟电压、电阻之间究竟存在怎样的关系呢？
也可采取以下方法提出问题。
⑴温故知新，提出问题
教师：在电学中，我们已经学过了3个物理量：电流、电压和电阻。请问：电压的作用是什么？（学生：电压是一段电路中产生电流的原因。）什么是电阻？（学生：电阻表示导体对电流阻碍作用的大小。）既然电压使电路中产生电流，电阻对电流有阻碍作用，那么电路中电流的大小跟电压、电阻一定存在必然的联系，它们之间究竟存在怎样的关系呢？
⑵观察实验，发现问题
如图12-13所示，先用一节干电池给2.5V的小灯泡供电，观察灯泡的亮度和电流表的示数；再用两节干电池供电，观察实验现象。问学生：发现了什么？怎样解释看到的现象？（电压越大，电流越大。电流的大小跟电压有关。）

图12-13
如图12-14所示，同时展示两个电路：两电路都用一节干电池供电，但两只小灯泡的型号不同，让学生再次比较灯泡的亮度和电流表的示数。

图12-14
教师：以上几个实验说明电流的大小跟哪些因素有关？
学生讨论、回答。
⑶问题设疑，激活思维
教师出示问题：有一个小灯泡，上面标明其正常工作时的电流为0.3A。在一次实验中，小红测出通过灯泡的实际电流为0.4A，为使该灯正常工作（避免灯泡被烧坏），需要减小通过灯泡的电流，你能想出哪些办法？并简述理由。
这样的问题对学生来说略带一点“挑战性”，学生为了展示自己的聪明才智，往往会争相想办法、出主意。其实办法不外乎两种：减小电压，或增大电阻。
教师：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？
●设计实验
为明确实验目的，可以把上一个环节中提出的问题（电路中的电流跟电压、电阻之间存在怎样的关系？）板书在黑板上。
如果学生的基础比较好，可以放给学生讨论，让学生利用桌面上的器材设计实验，探究电流跟电压、电流分别存在怎样的关系。采取这种教学方法，要给学生留出足够的时间，并对学生提出明确的要求，如要求画出电路图，设计出记录数据的表格等。然后全班集中交流，可投出学生设计的电路图和实验记录表格，让学生结合图表阐述实验方法步骤，相互补充，完善实验方案。
也可以让学生自己阅读教材，然后思考、回答教材提出的两个问题。通过讨论“为什么在电路中要接入一个滑动变阻器”，制定出具体的实验方案：以定值电阻为研究对象，研究它的电流跟电压的关系时，保持定值电阻R不变，用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压，测出多组电压和电流的对应数据，通过分析数据，发现电流跟电压的关系；研究电流跟电阻的关系时，要更换不同的定值电阻，通过调节滑动变阻器保持定值电阻两端的电压相等，测出电流，通过分析多组数据，找出电流跟电阻的关系。
还可以通过师生双边活动，启发引导学生设计实验：
教师：要研究电流跟电压、电阻分别存在怎样的关系，可运用什么方法？
学生：控制变量法。
教师：请具体说明：每一步要控制什么量不变、改变什么量、怎样改变？每一步需要测量哪些量、怎么测量？
学生通过讨论，逐步弄清楚上述问题，也就把实验方案设计出来了。
●进行实验
为保证学生实验能够顺利进行，实验前可让学生说说实验注意事项，如：连接电路时要断开开关，避免短路，要正确连接和使用滑动变阻器，正确连接电流表、电压表，并选用合适的量程等。另外，为便于处理数据，可使R两端的电压成整数倍地变化。
课本的表格中只列出了三次实验，应向学生说明，仅从三次实验就得出规律是不科学的，课堂上应尽可能让学生多做几次，小组间要进行交流，以培养学生的科学素养。
在研究电流跟电压的关系时，若用3节干电池作电源，可用5Ω的定值电阻，三次电压分别为1V、2V、3V，这样电流的变化范围在0~0.6A，适合干电池的供电特性。若选用学生电源，三次电压可分别为2V、4V、6V。
在研究电流跟电阻的关系时，若选用3节干电池作电源，定值电阻取5Ω、10Ω、15Ω，建议电压保持3V，实验中电流值将在0.6~0.2A之间。若选用学生电源，建议电压取5~6V，电流在1.2A~0.4A为宜。
分析教材“表一”所收集的数据，可得出结论：当电阻不变时，电流跟电压成正比。
分析教材“表二”所收集的数据，可得出结论：当电压不变时，电流跟电阻成反比。
在物理学的定量研究中，经常要判断两个量是否成“正比”或“反比”关系，但有些学生并不清楚正确的判断方法，有的学生甚至错误地认为：“只要一个量随另一个量的增大而增大（或减小），它们就是正比（或反比）关系。”如果有较多学生对此存在模糊认识，要教给他们正确的判断方法：如果两个量每一组数据的“比值”一定，或者一个量变为原来的几倍时，另一个量也变化同样的倍数，或者两个量y和x的关系可以写成y=kx（k为常数）的形式，它们就是正比关系；如果两个量每一组数据的“乘积”一定，或者一个量变为原来的几倍时，另一个量变为原来的几分之一，或者两个量y和x的关系可以写成y= （k为常数）的形式，它们就是反比关系。
对于“欧姆定律”，不仅要让学生记住其公式形式，知道电流、电压、电阻之间存在数量关系，而且要让学生理解其物理意义：欧姆定律揭示了“导体中的电流由导体两端的电压和导体的电阻决定”这样一种制约关系，而不是一个单纯的数学式子，更不能理解为导体的电阻由电压和电流决定等。在利用欧姆定律解决具体问题时，提醒学生注意I、U、R是对同一段导体（或电路）而言的，不可张冠李戴，乱套公式。
向学生介绍欧姆的事迹，可以激发学生热爱科学的情感，让学生学习科学家刻苦钻研、专心致志的优良品质，使学生接受科学精神和科学思想的熏陶，进行情感态度价值观方面的教育。
4．教学评价
课堂测评
1．德国物理学家欧姆经过大量的实验得出：导体中的 跟　 　　　成正比，跟　　　 　　成反比，这个规律叫做 ，表达式为　 　 　，其中U、I、R的单位分别是　　　、　　　、　　　。
2．用图12-15所示的实验电路图“探究电流跟电压、电阻的关系”，下列注意事项错误的是（ ）
A．连接电路时，开关应该是断开的
B．连接滑动变阻器时，滑片要滑到阻值最小的位置
C．连接电表时，必须使电流从“＋”接线柱流入，从“－”接线柱流出
D．每次更换电阻后，要调节变阻器，使电压表的示数相同
3．张颖在探究“电流跟电压、电阻的关系”时，根据收集的数据画出了如图12-16所示的图像，下列结论与图像相符的是（ ）
A．电流一定时，电阻跟电压成正比
B．电压一定时，电流跟电阻成反比
C．电阻一定时，电流跟电压成正比
D．电阻一定时，电流跟电压成反比
4．根据欧姆定律公式，可变形得到R= 。对此，下列说法中正确的是（ ）
A．导体电阻的大小跟导体两端的电压成正比
B．导体电阻的大小跟导体中的电流强度成反比
C．当导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零
D．导体电阻的大小跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
5．如图12-17甲、乙所示，分别是王浩和张颖在“探究电流、电压、电阻关系”时设计的电路。你认为哪种设计更合理？说明理由。

甲 　　　　　　　　　　　　 乙
图12-17
6．为探究电流与电压的关系，小红将实物连接成如图12-18甲所示的电路。

图12-18
⑴请你指出图12-18甲中连接的错误之处：
①____________________________________；
②____________________________________。
⑵图12-18乙是实验中电流表的某次示数，则电流是________A。要使电路中的电流增大，根据你所画的电路图，滑动变阻器的滑片应向_______移动。
7．为了探究电流I跟电阻R的关系，小明进行了多次实验。
⑴在第一次实验中，小明把15Ω的电阻接入电路，调节滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.5V，读取电流表示数，请你在图中连接第一次实验所需的电路。

⑵第二次实验时，小明将15Ω的电阻换成10Ω的电阻：a．闭合开关，电压表的示数将 ；b．按照你连接的电路，你应该向 移动滑动变阻器的滑片，并详细叙述你接下来的操作过程：
。
8．小刚同学通过实验，探究电流随电阻变化的规律。得到的实验数据如下表。
（l）实验中加在导体两端的电压为________V。
（2）请在图12-20所示的坐标系上画出电流随电阻变化的图像。
（3）分析表中的数据或图像，你能得出什么探究结论？
9．细心的小明发现，实验用的小灯泡上标有“2.5V 0.3A”字样，他请教老师，老师告诉他：“这是该灯泡正常工作时的电压和电流值。”
你能求这个小灯泡正常发光时灯丝的电阻是多大吗？写出你计算的过程。
10．有一只电阻，阻值为125Ω，最多可通过2A的电流，能否把它接在220V的电源上使用？

参考答案
1．电流 导体两端的电压　导体的电阻　欧姆定律 I＝ 　　V、A、Ω
2．B 3．C 4．D
5．乙图更合理。因为通过调节滑动变阻器，可以非常方便地改变定值电阻两端的电压，便于测量多组数据，探究电流跟电压的关系；探究电流跟电阻的关系时，更换电阻后，通过调节调节滑动变阻器，保持定值电阻两端的电压相等。
6．⑴①电流表的正负接线柱接反了 ②电压表不是测量定值电阻两端的电压
⑵0.2A 向右
7．⑴如图12-21所示。

⑵a.减小 b.左（使滑动变阻器接入电路的电阻变小） 观察电压表直到其示数为2.5V，读取电流表的示数
8．（l）6 （2）如图12-22所示。 （3）在电压不变的条件下，电流跟电阻成反比。
9．R＝ ＝ ≈8.33Ω
10．若接在220V的电源上，通过它的电流为：I= = =1.76A，
因为1.76A＜2A，所以能接。
“自我评价与作业”指导
1．2000Ω 2．0.25A
3．电阻为：R= = =15Ω。电压增加时，电阻不变，此时电流为：I2= = =0.4A，应选用0~0.6A的量程。
4．该电阻两端的电压为U=IR=1A×5Ω=5V，超过电压表的量程，所以不能测量。

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