【北大版】九年級(jí)物理上冊(cè)教學(xué)設(shè)計(jì)-第一節(jié) 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究-電流與電壓、電阻的關(guān)系

第十二章歐姆定律第一節(jié)學(xué)生實(shí)驗(yàn)：探究——電流與電壓、電阻的關(guān)系中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué)分校張洪先一、教學(xué)背景分析本節(jié)課編排在學(xué)生學(xué)習(xí)了電流、電壓、電阻等概念，以及電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器使用方法之后，既符合學(xué)生由易到難，由簡(jiǎn)到繁的認(rèn)知規(guī)律，又保持了知識(shí)的結(jié)構(gòu)性、系統(tǒng)性。歐姆定律作為一個(gè)重要的物理規(guī)律，反映了電流、電壓、電阻這三個(gè)重要的電學(xué)量之間的關(guān)系，是電學(xué)中最基本的定律，是分析解決電路問(wèn)題的重要依據(jù)，歐姆定律是初中電學(xué)重點(diǎn)內(nèi)容之一。學(xué)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(diǎn)，部分學(xué)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(xué)生仍然是很陌生的。學(xué)生會(huì)正確連接基本電路圖，如：會(huì)正確連接電源、開(kāi)關(guān)和定值電阻；會(huì)單獨(dú)使用電流表或電壓表進(jìn)行測(cè)量；知道滑動(dòng)變阻器的基本連接方式。但學(xué)生在一次實(shí)驗(yàn)中同時(shí)使用電壓表和電流表以及用滑動(dòng)變阻器調(diào)節(jié)電路還沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)。初中學(xué)生的心理特點(diǎn)及知識(shí)的水平，決定了他們對(duì)操作實(shí)驗(yàn)和趣味故事感興趣，并對(duì)事物的知識(shí)由感性階段向理性階段過(guò)渡。二、教學(xué)目標(biāo)1．知道影響電流大小的因素有電壓和電阻。2．通過(guò)制訂探究方案學(xué)習(xí)控制變量的研究方法。在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。在與小組成員合作完成實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，加強(qiáng)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(dǎo)體中的電流與其兩端電壓、電阻的關(guān)系。能應(yīng)用歐姆定律公式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算，解釋一些簡(jiǎn)單現(xiàn)象。4．會(huì)同時(shí)使用電壓表和電流表測(cè)量一段導(dǎo)體兩端的電壓和其中的電流。會(huì)用滑動(dòng)變阻器改變部分電路兩端的電壓。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：用“控制變量”法探究電流與電壓、電阻的關(guān)系的過(guò)程和方法。教學(xué)難點(diǎn)：同時(shí)使用電壓表和電流表測(cè)量一段導(dǎo)體兩端的電壓和其中的電流。探究電壓、電流和電阻的關(guān)系是電學(xué)中重要的基本內(nèi)容，對(duì)于初中學(xué)生來(lái)說(shuō)，自己找到各個(gè)物理量間的關(guān)系，存在比較大的難度，要保證充足的時(shí)間、提供充分的實(shí)驗(yàn)條件，讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中充分利用控制變量的思想方法，比較全面地提升科學(xué)探究能力。在討論分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步歸納總結(jié)三個(gè)量之間的關(guān)系，得出歐姆定律。四、教學(xué)過(guò)程1.教學(xué)引入情境：利用小燈泡，通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值以及改變電源電壓的方法來(lái)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(shí)驗(yàn)。問(wèn)題：描述你看到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，提出可探究的科學(xué)問(wèn)題。引出探究問(wèn)題:導(dǎo)體中電流的大小跟導(dǎo)體兩端的電壓、導(dǎo)體的電阻是否有關(guān)？2.“知識(shí)點(diǎn)”教學(xué)提出問(wèn)題過(guò)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(guān)系。猜想假設(shè)問(wèn)題：你的猜想是什么？并簡(jiǎn)要說(shuō)出你的猜想依據(jù)。學(xué)生討論后提出問(wèn)題和猜想并說(shuō)出猜想依據(jù)。明確定量探究的問(wèn)題。引出：探究問(wèn)題——導(dǎo)體中電流的大小是否跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比、跟導(dǎo)體的電阻成反比？制訂計(jì)劃問(wèn)題1：如何制訂實(shí)驗(yàn)方案?引導(dǎo)學(xué)生用控制變量法將所研究問(wèn)題簡(jiǎn)化成兩個(gè)具體問(wèn)題：探究問(wèn)題1：探究電阻不變的情況下，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系。探究問(wèn)題2：探究電壓不變的情況下，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻的關(guān)系。問(wèn)題2：在探究問(wèn)題1中的自變量、因變量和控制變量？選擇必要器材，說(shuō)出如何改變自變量，控制不變量，如何測(cè)量因變量？畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，寫出實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生小組思考討論，展示交流，針對(duì)學(xué)生的方案聚焦以下問(wèn)題：（1）為了使電阻不變，操作中應(yīng)注意什么問(wèn)題？（2）如何改變電壓？下面哪個(gè)方案更優(yōu)？RRR（3）滑動(dòng)變阻器在此實(shí)驗(yàn)中的作用是什么？（4）實(shí)驗(yàn)步驟如何寫？（5）實(shí)驗(yàn)表格怎樣設(shè)計(jì)？給學(xué)生時(shí)間根據(jù)討論結(jié)果完善實(shí)驗(yàn)方案。問(wèn)題3：在探究問(wèn)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(shuō)出如何改變自變量、控制不變量，如何測(cè)量因變量？畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，寫出實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生小組思考討論，展示交流，針對(duì)學(xué)生的方案聚焦以下問(wèn)題：（1）如何控制導(dǎo)體兩端電壓不變？討論：利用電源電壓不變的實(shí)驗(yàn)方法是否可?。矿w驗(yàn)：電源兩端電壓改變的現(xiàn)象。RRSV（2）如何改變導(dǎo)體的電阻？討論：此實(shí)驗(yàn)用滑動(dòng)變阻器作為改變自變量的器材改變電阻是否可行？說(shuō)明理由。（3）對(duì)比總結(jié)：滑動(dòng)變阻器在此實(shí)驗(yàn)中的作用是什么？（4）實(shí)驗(yàn)步驟如何寫？（5）實(shí)驗(yàn)表格怎樣設(shè)計(jì)？給學(xué)生時(shí)間根據(jù)討論結(jié)果完善實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)生根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，要提醒學(xué)生注意：eq\o\ac(○,1)在測(cè)量過(guò)程中，電路閉合時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)，讀取數(shù)據(jù)后要及時(shí)斷開(kāi)電路，以防通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，電阻發(fā)熱給測(cè)量帶來(lái)誤差。eq\o\ac(○,2)讓學(xué)生調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(qǐng)學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，課下進(jìn)行整理，留作交流討論。分析論證展示探究問(wèn)題1學(xué)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(guān)系。展示探究問(wèn)題2學(xué)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(guān)系。根據(jù)學(xué)生回答、同學(xué)們的補(bǔ)充，教師引導(dǎo)得出歸納結(jié)論的方法，強(qiáng)調(diào)在什么條件下，因變量與自變量的關(guān)系，推導(dǎo)數(shù)學(xué)表達(dá)式。得出結(jié)論問(wèn)題1：將兩個(gè)結(jié)論合在一起如何表述?明確表達(dá)式以及公式中各量的單位。同時(shí)簡(jiǎn)單介紹歐姆的生平，以及歐姆研究電流定律的過(guò)程。使學(xué)生感受到任何科學(xué)結(jié)論的得出都不是一蹴而就的，需要不斷探索和研究。問(wèn)題2：歐姆定律的適用條件是什么？以及運(yùn)用時(shí)需要注意的問(wèn)題是什么？引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)應(yīng)用歐姆定律解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題：eq\o\ac(○,1)歐姆定律中的電流、電壓和電阻這三個(gè)量是對(duì)同一段導(dǎo)體而言的。eq\o\ac(○,2)對(duì)于一段電路，只要知道I、U和R三個(gè)物理量中的兩個(gè)，就可以應(yīng)用歐姆定律求出另一個(gè)。eq\o\ac(○,3)用公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，各物理量要用所要求的單位。評(píng)估與交流實(shí)驗(yàn)中哪些問(wèn)題真正弄懂了，哪些問(wèn)題還不清楚，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有沒(méi)有不合理的地方，操作中有沒(méi)有什么失誤，測(cè)量結(jié)果是不是可靠……3.課堂小結(jié)（1）探究電流與電壓、電阻關(guān)系實(shí)驗(yàn)電路。（2）歐姆定律：通過(guò)導(dǎo)體的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。4.小練習(xí)（1）請(qǐng)學(xué)生看課本86頁(yè)例題，注意解題的思路和方法。和學(xué)生一起總結(jié)電學(xué)問(wèn)題的解題思路：畫出電路圖，在圖中標(biāo)上已知條件、求解物理量；寫出根據(jù)公式；代入數(shù)據(jù)；計(jì)算結(jié)果。（2）一個(gè)汽車前燈接在12V的電源上，通過(guò)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(kāi)時(shí)，通過(guò)它的電流是多少？燈的電阻又是多少？五、教學(xué)反思本節(jié)課主要通過(guò)電流與電壓、電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生明確電流與電壓、電阻的定量關(guān)系，從而得出歐姆定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)表達(dá)式。并在此過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能力。內(nèi)容框架：采用實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)方式，由學(xué)生已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)（結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)）出發(fā)，發(fā)現(xiàn)并提出新的問(wèn)題：電流與電壓、電阻有什么樣的定量關(guān)系？然后由小組討論猜想；通過(guò)教師引導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；通過(guò)對(duì)探究問(wèn)題的分析，確定對(duì)于與