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電流與電壓和電阻的關(guān)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(xué)會用圖像研究物理問題。 【教學(xué)目標】 1.通過實驗探究電流與電壓和電阻的關(guān)系。 2.能說出電流與電壓、電阻的正比、反比關(guān)系。 【教學(xué)重點】 1.運用“控制變量”的實驗方法設(shè)計和完成實驗探究過程。 2.實驗的評估和交流。 【教學(xué)難點】 1.運用“控制變量”的實驗方法設(shè)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(xué)準備】 教師用：教學(xué)課件、演示實驗電路、電源、開關(guān)、導(dǎo)線、定值電阻、規(guī)格不同的小燈泡。 學(xué)生分組用：電源、開關(guān)、導(dǎo)線、定值電阻（5Ω、10Ω、15Ω）、滑動變阻器、電壓表和電流表等。 【教學(xué)過程】 主要教學(xué)過程 教學(xué)內(nèi)容 教師活動 學(xué)生活動 課前 登陸優(yōu)教平臺，發(fā)送預(yù)習(xí)任務(wù) 完成本節(jié)課的預(yù)習(xí)任務(wù)，反饋預(yù)習(xí)情況 一、創(chuàng)設(shè)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(shè)計意圖：以光束強度的迅速變化和聲音大小的變化引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)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(dǎo)學(xué)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(guān)，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(dǎo)學(xué)生根據(jù)燈泡亮度的變化分析電路中電流大小的變化，結(jié)合電路中的元件，提出問題： 通過導(dǎo)體的電流大小與導(dǎo)體電阻和導(dǎo)體兩端電壓的定量關(guān)系？ 導(dǎo)入新課。 （設(shè)計意圖：利用更換電路中元件的方式，引導(dǎo)學(xué)生分析出電流大小與電壓和電阻有關(guān)，及時提出問題，激發(fā)學(xué)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(guān)？ 二、新課講授： 1.探究實驗： 電流與電壓的關(guān)系 2、探究實驗： 電流與電阻的關(guān)系： 3.學(xué)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(guān)系： 1、提出問題：通過導(dǎo)體的電流跟電壓有怎樣的關(guān)系？ 2、猜想與假設(shè)： 它們之間可能存在何種關(guān)系，說出猜想依據(jù)。 猜想1：導(dǎo)體兩端的電壓越大，通過的電流越大。 猜想2：通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比。 3、設(shè)計實驗： 選擇合適的器材設(shè)計探究方案,并畫出電路圖。 設(shè)置以下問題引導(dǎo)學(xué)生設(shè)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(shè)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(xué)生關(guān)于改變電阻兩端的電壓設(shè)計的電路圖： ①.部分學(xué)生會通過改變干電池的節(jié)數(shù)來實現(xiàn)或通過學(xué)生電源來提供不同電壓。 ②.部分學(xué)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(shè)計電路的如何改變定值電阻兩端的電壓，比較兩種設(shè)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(shè)計方案。 （設(shè)計意圖：低起點、小坡度、階梯式設(shè)計問題，適當降低思維難度，增加學(xué)生課堂思維密度，讓不同層次的學(xué)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(xué)生實驗操作前出示以下“溫馨提示”的內(nèi)容，提醒學(xué)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(guān)應(yīng) 斷開 ； ④.開關(guān)閉合前滑動變阻器的滑片應(yīng)置于 阻值最大端 。 （設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)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(yīng)注意的問題。） 6、打開《探究學(xué)習(xí)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(guān)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(xué)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(dǎo)，注意觀察學(xué)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(dǎo)學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)（學(xué)生實驗數(shù)據(jù)見附件2），得出電流與電壓之間的定量關(guān)系： 在電阻一定的情況下，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)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(jié) 論的正確性。（學(xué)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(jié)論是本實驗的關(guān)鍵點之一，因此應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對整個實驗 操作過程、實驗現(xiàn)象及實驗結(jié)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(jié)論與其他小組的實驗結(jié)論有什么差別？ ③.分析實驗結(jié)論與開始的假設(shè)有什么差異。 ④.分析產(chǎn)生實驗誤差的原因。是關(guān)鍵點之一，教師引導(dǎo)學(xué)生對探究的全過程進行評估。 （設(shè)計意圖：通過探究活動，一方面培養(yǎng)學(xué)生嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度，另一方面讓學(xué)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(guān)系。） 二、探究電流與電阻的關(guān)系： 1、提出問題：通過導(dǎo)體的電流跟導(dǎo)體電阻有怎樣的關(guān)系？ 2、猜想與假設(shè)： 它們之間可能的數(shù)量關(guān)系是什么？ 猜想1：導(dǎo)體的電阻越大，通過的電流越小。 猜想2：通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。 3、設(shè)計實驗： 以提問方式進行引導(dǎo)： 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(jié)果確定設(shè)計方案，如下圖： 4、進行實驗： 實驗操作過程： （1）閉合開關(guān)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(dǎo)學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù)（學(xué)生實驗數(shù)據(jù)見附件3），得出電流與電阻之間的定量關(guān)系： 在導(dǎo)體兩端電壓一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)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(jié) 論的正確性。（見附件3） 6、評估與交流： 學(xué)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(shè)計是否科學(xué)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(xué)生發(fā)現(xiàn)自己的不足，及時總結(jié)，不斷提高。 （設(shè)計意圖：培養(yǎng)了學(xué)生的動手操作能力、觀察思維能力，而且使學(xué)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(guān)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(guān)系？ （設(shè)計意圖：理解并鞏固本節(jié)課所學(xué)知識，為歐姆定律的學(xué)習(xí)做好準備。） 根據(jù)已掌握的電學(xué)知識猜想電流大小與電壓的定量關(guān)系。 小組討論分析問題,設(shè)計探究方案，畫出電路圖 分析討論： 這兩種設(shè)計方案如何完成實驗探究，并比較兩種設(shè)計方案的準確性和操作難易度。 明確實驗操作過程中應(yīng)注意的問題。 借助《探究學(xué)習(xí)活動卡》完成實驗探究。 分析實驗數(shù)據(jù)得出結(jié)論。 在坐標系中描點并畫出函數(shù)圖像，結(jié)合圖像特點確定結(jié)論的正確性。 引導(dǎo)學(xué)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(xué)知識猜想電流大小與電阻的定量關(guān)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(jié)論，并畫出函數(shù)圖像 引導(dǎo)學(xué)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(guān)系 三、盤點收獲 梳理、鞏固節(jié)課所學(xué)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(shè)計意圖：及時總結(jié)在知識與學(xué)習(xí)方法上的收獲，使知識內(nèi)化形成學(xué)生的能力。） 學(xué)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(dǎo)） 完成練習(xí)。 五、布置作業(yè) 1.查閱相關(guān)資料，分析如何改進實驗才能減小誤差？ 課后完成 【板書設(shè)計】： 一、通過導(dǎo)體的電流大小與導(dǎo)體電阻和導(dǎo)體兩端電壓的定量關(guān)系？ 1. 在電阻一定的情況下，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓 。 2. 在導(dǎo)體兩端電壓一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻 。 探究學(xué)習(xí)活動卡 一、實驗探究：通過導(dǎo)體的電流大小與導(dǎo)體電阻和導(dǎo)體兩端電壓的定量關(guān)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(guān)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(guān)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(yīng)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(jié)論： ①在電阻一定的情況下，通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓 。 ②在導(dǎo)體兩端電壓一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)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(xí)： 1．根據(jù)歐姆定律，下列哪種說法是正確的（ ） A．通過導(dǎo)體的電流越大，這段導(dǎo)體的電阻就越小 B．導(dǎo)體兩端的電壓越大，這段導(dǎo)體的電阻就越大 C．導(dǎo)體的電阻與電壓成正比，與電流成反比 D．導(dǎo)體兩端的電壓越大，這段導(dǎo)體中電流就越大 2．某導(dǎo)體兩端的電壓為5V,通過它的電流是0.1A，該導(dǎo)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(guān)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(guān)系的是 5.如圖所示電路中，電源電壓保持不變，閉合開關(guān)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(guān)系”的實驗過程中： （1）連接電路時，開關(guān)應(yīng)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(guān)，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(fù)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(jié)論：保持電壓不變時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)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(yīng)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(jié)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(guān)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(guān)S一個，導(dǎo)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(guān)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(yīng)選 ，滑動變阻器R應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)線已連好) (4)某小組的同學(xué)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(xí)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