17.1电流与电压和电阻的关系 【教材分析】 一、该节在教材中的地位与作用 本节课“探究电流跟电压、电阻的关系”是一个完整的科学探究过程，让学生经历科学的探究，学习科学猜想、设计实验、设计实验表格、分析论证、感悟科学方法。因此这节课无论在知识学习上还是在培养学生运用知识解决实际问题的能力上都具有十分重要的作用。通过经历此次探究活动，使学生认识电流、电压和电阻的关系外，为下一节顺理成章得得出欧姆定律，并继续学习电学更深入的知识做好铺垫。 二、教学目标： ◆知识与技能 ①通过实验探究电流、电压和电阻的关系； ②会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和其中的电流； ③会使用滑动变阻器改变部分电路两端的电压。 ◆过程和方法 ①通过探究过程，进一步体会科学探究方法； ②体会用“控制变量法”的研究方法研究物理规律的思路，学习用图像研究物理问题； ③通过实验、分析和探索的过程，提高根据实验数据归纳物理规律的能力。 ◆情感态度与价值观 ①在收集、处理数据的过程中培养学生实事求是的科学态度； ②通过探究，揭示物理规律，使学生获得探索未知世界的乐趣； ③重视学生对物流规律的客观性、普遍性和科学性的认识，注意学生科学世界观的形成。 三、教学重点、难点 学情分析：学生之前已经经历过完整的科学探究过程，因此本节课的教学思路和教学流程学生不会感到陌生。本实验中要同时应用到电流表、电压表和滑动变阻器，并利用滑动变阻器来改变或稳定部分电路两端的电压，对学生动手能力有一定的要求；同时还要应用到控制变量法和图像法等研究方法，综合性强。 教学重点：通过经历完整的实验探究，认识电流、电压和电阻的关系。 教学难点：运用控制变量法开展实验和对实验数据进行分析得到结论。 【教材教法】 根据新课程基本理念“注重科学探究，提倡学习方式多样化”，在本节课教学中，我们提出“提出问题──实验探究──交流评价”物理课堂教学模式，它是在教师的引导下，学生根据已有的知识和对身边物理现象的已有观察、对生产技术的已有感性认识发现问题，提出假设和猜想，进而自行设计实验、验证假设、交流评价最后归纳出物理概念和规律的一系列教学活动，从而使学生把科学知识的获得与思维能力的培养有机的结合起来，主动获得对科学的理解，达到获取物理知识、培养创造能力和实践能力的一种探究性教学模式。 教材虽只要求学生探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”，但实际上却包含两个内容：一是导体上的电流跟两端电压的关系；一是导体上的电流跟导体电阻的关系。对这两方面可以只开展电力跟电压关系的研究，但要使用不同的电阻多次测量，在对数据更深入地分析后，得出电流跟电阻的关系。这样可以降低实验探究的难度，培养学生分析问题解决问题的能力。 本实验是学生第一次同时使用电压表和电流表，教师要给予充分的指导，可将使用电压表和电流表，以及连接电路的注意事项通过课件展示出来，指导学生实验。6\n 【教学程序】 一、复习提问：（约4分钟） 电流是怎样形成的？形成电流的原因是什么？什么是电阻？学生以举手的形式回答问题。 （这部分问题是学生已经有了感性的认识，大部分学生回答得很正确，即使有少数同学回答错误也没有关系，学生之间会进行纠正。） 二、新课引入：（约4分钟） 1．同学们都使用过台灯，当我们调节台灯旋钮的时候，台灯的亮度会发生改变，这是为什么？学生观察并思考 （这是生活中常见的现象，使学生感觉到物理来源于生活。） 2．演示：出示调光台灯开开关，并转动旋钮，让学生观察台灯亮度的变化。 3．提出问题：灯泡逐渐变亮（或变暗），说明了通过灯泡的电流是怎样变化？ 学生回答：电流逐渐变大（或变小） 4．请同学们完成下列实验： （1）把2．5V小灯泡和演示用电流表串联，分别跟一节干电池和两节干电池组成电路。闭合开关，观察先后两次电流表示数及小灯泡的亮度。分析实验现象，大胆猜想电流的变化可能跟什么有关？ 学生动手实验，根据实验现象，猜想：串联干电池时，灯泡较亮，电流较大。由此可猜想：所加电压越高，电流会越大。 （2）分别把2．5V和6．3V小灯泡跟两节干电池和演示电流表组成电路。闭合开关，观察先后两次电流表的示数和小灯泡的亮度。分析实验现象，大胆猜想电流的变化可能跟什么有关？ 学生动手实验，根据实验现象，猜想：6．3V小灯泡较暗，电流较小。灯泡不同，其电阻值一般不同。由此可猜想：导体电阻越大，电流就越小。 对于同学们的猜想不论对错，教师都应认真对待，但应该注意：猜想不是瞎猜、乱猜。 （应该引导学生在原有知识的基础上有根据，符合逻辑进行猜想。所以在这里设计实验，让学生通过实验猜想。） 实验告诉我们：通过导体的电流的大小跟导体两端的电压和导体的电阻这两个因素有关。电流与电压、电阻之间的有什么样的定量关系呢？这就是我们这节课要探究的课题。（板书：探究电阻上的电流跟两端电压的关系） 三、实验探究（约25分钟） 1．提出问题：电流与电压、电阻有什么定量关系？ 2．猜想与假设： 分析导体两端的电压越大，通过的电流就越大，猜测电流可能与电压成正比；导体的电阻越小，通过的电流就越大，猜测电流可能与电阻成反比。 3．设计实验： 猜想的正确与否需要通过实验来验证。6\n （1）电流可能受电压和电流两个因素的影响，如果两个因素同时变化（如在改变电压的同时，也改变电阻），能否判断流变化是谁引起的吗？我们应该用什么方法进行探究？ （学生思考后回答：不能；控制变量法。） （2）这个实验应如何设计呢？与我们之前学习的哪个实验和相似？ 学生思考讨论，设计实验方案，确定实验方法：先让电阻保持不变，改变电压，观察电流随电压变化的情况：保持电压不变，改变电阻，观察电流随电阻变化的情况。与《探究决定电阻大小的因素》实验很相似。 （设计实验部分是一个难点，教师要进行引导，不要轻易否定学生的想法，在设计过程中教师可以提出启发性的问题，让学生自我发现问题。） （3）探究电阻一定时，电流跟电压之间的关系。 A．请同学们讨论，这个实验需要哪些器材？它们的作用各是什么？怎样才能改变电阻两端的电压？画出电路图。 学生思考、讨论，汇报所需的实验器材及它们的作用，画出电路图。并且简单陈述自己的实验操作过程。 B．教师分析归纳总结学生的改变电阻两端电压的方法和实验电路，提出的异议，引导学生确定最佳实验方案，板书合理的器材选择、电路图、数据记录方法、操作过程。 （学生根据老师提出的异议，讨论实验的改进方案，并修正器材、电路图、数据记录方法、操作方法。） 4．进行实验 教师活动：提醒学生注意以下几个问题（课件展示） ①连接电路时，开关应处于 状态。 ②滑动变阻器的滑片处于阻值 位置。 ③注意认清电压表、电流表的 接线柱。 ④电压表量程选 V，电流表量程选 A。 ⑤闭合开关前，应 电路，确认无误后方可进行实验。 6\n ⑥实验中，闭合开关后，调节滑动变阻器的滑片，使R两端的电压成整数倍地变化（如1V、2V、3V），读出每次加在R上的电压值和电流值，并填入下列表格中。 表一 R=R1=30Ω电压U（V） 电流I（A） 表二 R=R2=20Ω电压U（V） 电流I（A） 表三 R=R2=10Ω电压U（V） 电流I（A） （4）学生分组实验，教师巡视指导，帮助困难学生。 （5）改变定值电阻阻值，按照上述步骤再测一组数据。（如果时间允许可以用多个定值电阻实验） 5．分析和论证 方案一： 选取阻值相同却有不同电压的数据集中展示，便于横向比较，得出电流与电压的关系；选取阻值不同却有相同电压的数据集中展示，便于纵向比较，得出电流与电阻的关系。 提出问题： ⑴电流与电压这两个物理量，哪个量随着哪个量变化？ ⑵分析表一（或表二），可得出什么结论？你是怎么分析出来的？ ⑶这个结论是建立在控制哪个物理量不变的基础上得出的？ ⑷有人得出这样的结论“在电阻不变时，导体两端的电压与通过导体的电流成正比”，你同意他的说法吗？6\n ⑸进一步分析实验数据。分析表一、表二和表三的同一列，可得出什么结论？你是怎么分析出来的？这个结论是建立在控制哪个物理量不变的基础上得出的？ ⑹电流与电阻这两个物理量，哪个量随着哪个量变化？ ⑺有人得出这样的结论“在电压不变时，导体的电阻与通过导体的电流成反比”。这种说法正确吗？ （通过分析上述问题，使学生明确物理量之间客观的因果关系，并学会概括、表述这种因果关系；深刻理解正、反比的实际含义；明确物理规律成立的条件。） 结论：在电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；在导体两端的电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 方案二： 利用图像法进行数据处理。要求各组同学在得到实验数据之后，以电压为纵坐标、电流为横坐标，画出同一定值电阻的U—I关系图象。以电流为纵坐标、电阻为横坐标，画出同一电压下的I—R关系图象。选取不同定值电阻和不同固定电压的几组图像集中展示，从图像的相似性上说明规律的客观性和普遍性。 提出问题： ⑴经过描点、连线后，分别得到的是一条什么线？ ⑵这两条线分别与数学上所学习的哪种函数图像相同？ ⑶函数中的y、x分别对应图像中的哪个物理量？ ⑷你能利用所学习的函数知识，分别得出图像中的直线的函数表达式吗？6\n （学生将数学工具应用到物理中得出两个关系式，难度较大，教师要做好指导。特别是两式中的常数项k值大小与物理量之间的关系。） 结论：在电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；在导体两端的电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 6．评估： 要求学生对自己的探究活动进行回顾、反思，思考在探究过程中产生的一些问题： ⑴你采用的实验方案，能方便地调节定值电阻两端的电压吗？ ⑵你得到的实验数据都严格符合我们得出的结论吗？不符合的原因是什么？ ⑶实验产生误差的原因都有哪些？如何尽量减小误差？ ⑷你都弄懂了哪些问题？还有哪些问题不清楚？ （通过学生交流和教师的点拨，使学生明确使用仪表中存在这一定的误差，导线自身存在一定的电阻。但是，从实验数据整体上看，还是能得出实验结论的。） 7．交流： 生生间和师生间的交流与合作贯穿于整个实验探究的各个环节中，包括个人想法的交流、实验方案的交流、实验结果的交流、设计方案的合作、实验操作的合作等。为了激发学生的探究热情，教师应对学生的表现给予积极的评价。在实验结束后，也可以相互交换探究报告，交流时不应只是探究结论的交流，更重要的是探究过程的交流。 【板书】17.1探究电阻上的电流和电压的关系1、问题：I与U的关系1、问题：I与R的关系2、猜想：成正比2、猜想：成反比3、实验电路（R不变，U变)3、实验电路(U不变，R变4、记录表格4、记录表格5、结论5、结论当电阻一定时，电流与当电压一定时，电流与电阻成反比电压成正比VA欧姆定律：I=U/R6
