【北大版】九年級物理上冊教學設計-第一節(jié) 學生實驗：探究-電流與電壓、電阻的關系

第十二章歐姆定律第一節(jié)學生實驗：探究——電流與電壓、電阻的關系中國人民大學附屬中學分校張洪先一、教學背景分析本節(jié)課編排在學生學習了電流、電壓、電阻等概念，以及電壓表、電流表、滑動變阻器使用方法之后，既符合學生由易到難，由簡到繁的認知規(guī)律，又保持了知識的結構性、系統(tǒng)性。歐姆定律作為一個重要的物理規(guī)律，反映了電流、電壓、電阻這三個重要的電學量之間的關系，是電學中最基本的定律，是分析解決電路問題的重要依據(jù)，歐姆定律是初中電學重點內(nèi)容之一。學生知道電流、電壓與電阻的概念，知道串并聯(lián)電路的電流、電壓特點，部分學生定性地知道電流隨電壓和電阻的改變而改變，但大部分學生仍然是很陌生的。學生會正確連接基本電路圖，如：會正確連接電源、開關和定值電阻；會單獨使用電流表或電壓表進行測量；知道滑動變阻器的基本連接方式。但學生在一次實驗中同時使用電壓表和電流表以及用滑動變阻器調(diào)節(jié)電路還沒有經(jīng)驗。初中學生的心理特點及知識的水平，決定了他們對操作實驗和趣味故事感興趣，并對事物的知識由感性階段向理性階段過渡。二、教學目標1．知道影響電流大小的因素有電壓和電阻。2．通過制訂探究方案學習控制變量的研究方法。在數(shù)據(jù)收集過程中養(yǎng)成實事求是的科學態(tài)度。在與小組成員合作完成實驗的過程中，加強與他人的協(xié)同、合作能力。3．知道歐姆定律是在一定條件下，導體中的電流與其兩端電壓、電阻的關系。能應用歐姆定律公式進行簡單的計算，解釋一些簡單現(xiàn)象。4．會同時使用電壓表和電流表測量一段導體兩端的電壓和其中的電流。會用滑動變阻器改變部分電路兩端的電壓。三、教學重點和難點教學重點：用“控制變量”法探究電流與電壓、電阻的關系的過程和方法。教學難點：同時使用電壓表和電流表測量一段導體兩端的電壓和其中的電流。探究電壓、電流和電阻的關系是電學中重要的基本內(nèi)容，對于初中學生來說，自己找到各個物理量間的關系，存在比較大的難度，要保證充足的時間、提供充分的實驗條件，讓學生進行實驗探究，在實驗過程中充分利用控制變量的思想方法，比較全面地提升科學探究能力。在討論分析的基礎上，進一步歸納總結三個量之間的關系，得出歐姆定律。四、教學過程1.教學引入情境：利用小燈泡，通過改變滑動變阻器連入電路的阻值以及改變電源電壓的方法來演示電壓增加，電流增加，燈泡變亮；電阻增加，電流減小，燈泡變暗的實驗。問題：描述你看到的實驗現(xiàn)象，提出可探究的科學問題。引出探究問題:導體中電流的大小跟導體兩端的電壓、導體的電阻是否有關？2.“知識點”教學提出問題過渡：回顧電壓和電阻的概念，猜想電流與電壓、電阻有何定量關系。猜想假設問題：你的猜想是什么？并簡要說出你的猜想依據(jù)。學生討論后提出問題和猜想并說出猜想依據(jù)。明確定量探究的問題。引出：探究問題——導體中電流的大小是否跟導體兩端的電壓成正比、跟導體的電阻成反比？制訂計劃問題1：如何制訂實驗方案?引導學生用控制變量法將所研究問題簡化成兩個具體問題：探究問題1：探究電阻不變的情況下，導體中的電流與導體兩端電壓的關系。探究問題2：探究電壓不變的情況下，導體中的電流與導體的電阻的關系。問題2：在探究問題1中的自變量、因變量和控制變量？選擇必要器材，說出如何改變自變量，控制不變量，如何測量因變量？畫出實驗電路圖，寫出實驗步驟。學生小組思考討論，展示交流，針對學生的方案聚焦以下問題：（1）為了使電阻不變，操作中應注意什么問題？（2）如何改變電壓？下面哪個方案更優(yōu)？RRR（3）滑動變阻器在此實驗中的作用是什么？（4）實驗步驟如何寫？（5）實驗表格怎樣設計？給學生時間根據(jù)討論結果完善實驗方案。問題3：在探究問題2中的自變量、因變量和控制變量是什么？選擇必要器材，說出如何改變自變量、控制不變量，如何測量因變量？畫出實驗電路圖，寫出實驗步驟。學生小組思考討論，展示交流，針對學生的方案聚焦以下問題：（1）如何控制導體兩端電壓不變？討論：利用電源電壓不變的實驗方法是否可??？體驗：電源兩端電壓改變的現(xiàn)象。RRSV（2）如何改變導體的電阻？討論：此實驗用滑動變阻器作為改變自變量的器材改變電阻是否可行？說明理由。（3）對比總結：滑動變阻器在此實驗中的作用是什么？（4）實驗步驟如何寫？（5）實驗表格怎樣設計？給學生時間根據(jù)討論結果完善實驗方案進行實驗學生根據(jù)自己設計的實驗方案進行實驗，要提醒學生注意：eq\o\ac(○,1)在測量過程中，電路閉合時間不能過長，讀取數(shù)據(jù)后要及時斷開電路，以防通電時間過長，電阻發(fā)熱給測量帶來誤差。eq\o\ac(○,2)讓學生調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，盡量使電阻兩端的電壓整數(shù)倍地變化（如：1V，2V，3V…）。eq\o\ac(○,3)請學生記錄實驗過程中發(fā)現(xiàn)的問題，課下進行整理，留作交流討論。分析論證展示探究問題1學生數(shù)據(jù)。電阻R/Ω電壓U/V電流/A根據(jù)數(shù)據(jù)歸納電流與電壓的關系。展示探究問題2學生數(shù)據(jù)。電壓U/V電阻R/Ω電流/A根據(jù)數(shù)據(jù)歸納電流與電阻的關系。根據(jù)學生回答、同學們的補充，教師引導得出歸納結論的方法，強調(diào)在什么條件下，因變量與自變量的關系，推導數(shù)學表達式。得出結論問題1：將兩個結論合在一起如何表述?明確表達式以及公式中各量的單位。同時簡單介紹歐姆的生平，以及歐姆研究電流定律的過程。使學生感受到任何科學結論的得出都不是一蹴而就的，需要不斷探索和研究。問題2：歐姆定律的適用條件是什么？以及運用時需要注意的問題是什么？引導學生總結應用歐姆定律解決實際問題時應注意的幾個問題：eq\o\ac(○,1)歐姆定律中的電流、電壓和電阻這三個量是對同一段導體而言的。eq\o\ac(○,2)對于一段電路，只要知道I、U和R三個物理量中的兩個，就可以應用歐姆定律求出另一個。eq\o\ac(○,3)用公式進行計算時，各物理量要用所要求的單位。評估與交流實驗中哪些問題真正弄懂了，哪些問題還不清楚，實驗設計有沒有不合理的地方，操作中有沒有什么失誤，測量結果是不是可靠……3.課堂小結（1）探究電流與電壓、電阻關系實驗電路。（2）歐姆定律：通過導體的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。4.小練習（1）請學生看課本86頁例題，注意解題的思路和方法。和學生一起總結電學問題的解題思路：畫出電路圖，在圖中標上已知條件、求解物理量；寫出根據(jù)公式；代入數(shù)據(jù)；計算結果。（2）一個汽車前燈接在12V的電源上，通過它的電流是400mA，那么汽車前燈的電阻是多大？若汽車前燈不打開時，通過它的電流是多少？燈的電阻又是多少？五、教學反思本節(jié)課主要通過電流與電壓、電阻關系的實驗探究，使學生明確電流與電壓、電阻的定量關系，從而得出歐姆定律的內(nèi)容和數(shù)學表達式。并在此過程中培養(yǎng)學生用控制變量法進行實驗探究的能力。內(nèi)容框架：采用實驗探究教學方式，由學生已有知識和經(jīng)驗（結合演示實驗）出發(fā)，發(fā)現(xiàn)并提出新的問題：電流與電壓、電阻有什么樣的定量關系？然后由小組討論猜想；通過教師引導設計實驗；通過對探究問題的分析，確定對于與