2024年秋初中物理九年級上冊教學(xué)設(shè)計（教案）第1節(jié) 電流與電壓和電阻的關(guān)系（教案）

第十七章歐姆定律本章內(nèi)容概述歐姆定律是電學(xué)中的基本定律，它是學(xué)生進一步學(xué)習(xí)電學(xué)知識和分析電路的基礎(chǔ)，是電學(xué)的重點內(nèi)容.歐姆定律是實驗定律，按照課標的要求教材將此內(nèi)容的學(xué)習(xí)設(shè)計為學(xué)生的探究活動，目的是讓學(xué)生進一步體驗科學(xué)探究，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的方法.本章教學(xué)內(nèi)容以歐姆定律為線索，從歐姆定律的學(xué)習(xí)開始，到歐姆定律在理論和實際中的應(yīng)用結(jié)束，教材自始至終站在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)的角度安排教學(xué)內(nèi)容.本章共分4節(jié)：1.第1節(jié)為“電流與電壓和電阻的關(guān)系”，本節(jié)的綜合性較強，知識方面要用到電路、電壓和電阻的知識；技能方面要求學(xué)生掌握電流表、電壓表和滑動變阻器等的使用.本節(jié)主要要求學(xué)生通過實驗探究電流、電壓和電阻的關(guān)系，并進一步掌握使用電壓表和電流表測量一段導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流的方法.2.第2節(jié)為“歐姆定律”，本節(jié)是在掌握“電阻、電壓、電流”三者之間關(guān)系的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出歐姆定律公式I＝UR，要求學(xué)生能應(yīng)用歐姆定律解釋一些簡單現(xiàn)象，并能進行簡單的計算.3.第3節(jié)為“電阻的測量”，本節(jié)是歐姆定律內(nèi)容的延續(xù)，學(xué)生在應(yīng)用歐姆定律解決問題的同時，又可以加深對歐姆定律的理解.本節(jié)主要考查了利用“伏安法”測電阻的方法，要求學(xué)生能正確使用滑動變阻器、電壓表、電流表來測出小燈泡（或未知電阻）的電阻值.4.第4節(jié)為“歐姆定律在串、并聯(lián)電路中的應(yīng)用”，本節(jié)主要是關(guān)于歐姆定律和串、并聯(lián)電路的綜合，要求學(xué)生在掌握串、并聯(lián)電路電壓、電流特點的基礎(chǔ)上，靈活利用歐姆定律來解決實際問題，并推導(dǎo)出串聯(lián)電路的總電阻R總＝R1+R2，并聯(lián)電路的總電阻1/R總＝1/R1+1/R2.教學(xué)目標【教學(xué)目標】1.在知識目標方面：①通過實驗探究，認識影響電流大小的因素有電壓和電阻.②知道導(dǎo)體中的電流與電壓、電阻的關(guān)系；③掌握并運用歐姆定律公式I＝UR；④掌握串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系，并能利用歐姆定律進行簡單的計算；⑤知道用電流表和電壓表測電阻的實驗原理，會同時使用電壓表和電流表測量導(dǎo)體的電阻.2.在能力目標方面：①通過探究過程進一步體會猜想與假設(shè)、設(shè)計實驗、進行實驗、分析與論證、評估與交流等探究環(huán)節(jié).②通過制定研究方案進一步體會“控制變量”這一重要的研究方法.③通過分析與論證過程提高學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)歸納物理規(guī)律的能力.3.在素養(yǎng)目標方面：①在數(shù)據(jù)收集過程中形成實事求是的科學(xué)態(tài)度；②通過探究，揭示隱藏的物理規(guī)律，激發(fā)學(xué)生探索的樂趣.③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.本章課時安排【課時建議】本章共有4節(jié)，建議8課時.第1節(jié)電流與電壓和電阻的關(guān)系………2課時第2節(jié)歐姆定律………1.5課時第3節(jié)電阻的測量……………………1.5課時第4節(jié)歐姆定律在串、并聯(lián)電路中的應(yīng)用…………1.5課時本章復(fù)習(xí)訓(xùn)練………1.5課時第1節(jié)電流與電壓和電阻的關(guān)系【教學(xué)目標】一、知識目標1.通過實驗探究電流、電壓和電阻的關(guān)系；2.會同時使用電壓表和電流表測量一段導(dǎo)體兩端的電壓和通過的電流；3.會使用滑動變阻器來改變一段導(dǎo)體兩端的電壓.二、能力目標1.通過實驗探究過程，進一步體會科學(xué)探究方法；2.領(lǐng)悟用“控制變量法”來研究物理問題的科學(xué)方法；3.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)會用圖象研究物理問題.三、素養(yǎng)目標1.在解決問題的過程中，有克服困難的信心和決心，讓學(xué)生體驗戰(zhàn)勝困難、解決物理問題時的喜悅；2.引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成實事求是、尊重自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度；3.重視學(xué)生對物理規(guī)律的客觀性、普遍性和科學(xué)性的認識，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)世界觀的形成.【教學(xué)重點】實驗探究電流、電壓和電阻的關(guān)系的過程.【教學(xué)難點】運用數(shù)學(xué)一次函數(shù)圖象分析出電流、電壓和電阻的關(guān)系式.【教具準備】教師準備：演示用具、示教板一套，實驗表格、圖象坐標紙、多媒體課件等.學(xué)生準備：電流表和電壓表各一個、三節(jié)干電池、滑動變阻器一個、定值電阻（R1＝5Ω、R2＝10Ω、R3=15Ω）、開關(guān)、導(dǎo)線若干.（以上器材為一組，每三人準備一組器材）【教學(xué)課時】2課時【鞏固復(fù)習(xí)】教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一節(jié)內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)（教師可針對性地挑選部分難題講解），加強學(xué)生對知識的鞏固.【新課引入】教師演示實驗：請同學(xué)們看一個最基本的電路連接，即由電源、小燈泡、開關(guān)各一個，導(dǎo)線若干組成的一個簡單電路.（開關(guān)閉合后燈亮）請同學(xué)們思考：你有哪些辦法使小燈泡的亮度變暗？學(xué)生討論后回答：①可以減小電源電壓.②可以在電路中串聯(lián)一個電阻.教師按學(xué)生的方法演示.師前面我們學(xué)習(xí)了電流、電壓和電阻三個量的知識，這三個量之間的關(guān)系并不是孤立存在的，而是互相聯(lián)系、互相影響的，即電壓變化要引起電流變化，電阻變化要引起電流變化.板書：提示：加在導(dǎo)體兩端的電壓越大，通過它的電流就會越大；導(dǎo)體的電阻越大，流過它的電流就會越小.這只是從定性的層面研究了電流與電壓、電阻之間的關(guān)系，在物理學(xué)中更有意義的研究，應(yīng)該是從定量的角度去研究電流與電壓、電阻之間的關(guān)系.【進行新課】知識點1探究電流與電壓的關(guān)系（1）提出問題：師請同學(xué)們思考電阻不變時，電阻上的電流跟電阻兩端的電壓有什么關(guān)系？（2）猜想或假設(shè)：教師提示：同一個小燈泡接在一節(jié)電池的電路中時發(fā)光較暗，而接在兩節(jié)電池的電路中時發(fā)光較亮.教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)提示，發(fā)揮想象力，進行猜想或假設(shè).學(xué)生猜想：電阻一定時，電壓越高，電路中的電流越大.（3）設(shè)計實驗：①實驗儀器的選擇：師我們所學(xué)的電流、電壓和電阻三個物理量中，哪些物理量可以直接測量出來，分別用什么儀器來測量？生：能直接測量的物理量有：電流和電壓，儀器分別為電流表和電壓表.師電阻不能測量，我們怎樣知道導(dǎo)體的阻值呢？生：可以從銘牌上讀出導(dǎo)體的電阻值.②實驗方法的選擇：師也就是說在研究電流和電壓、電阻之間關(guān)系時，我們是固定電阻不變，讓電壓發(fā)生改變，觀察電流的變化，這種研究物理問題的方法叫什么？生：控制變量法.教師播放多媒體課件“控制變量法”，并講解.控制變量法（多媒體課件）（1）什么是控制變量法：影響結(jié)果的因素稱為變量，在研究某個因素對結(jié)果的影響時，只改變這個因素的大小，而保持其他因素不變，從而確定這個因素對結(jié)果的影響，以此類推，分析各個因素對結(jié)果的影響，這種方法叫做控制變量法.（2）使用控制變量法的一般步驟：①明確研究的問題中有多少個物理量，搞清研究的對象是哪個物理量；②逐一研究物理量（研究對象）跟某一物理量的單一關(guān)系；③把這些單一關(guān)系綜合起來.（3）用控制變量法探究電流跟電壓、電阻關(guān)系的具體方法是：①保持電阻不變，通過改變電壓，觀察電流的變化；②保持電壓不變，通過改變電阻，觀察電流的變化.從而得出它們之間的關(guān)系.③實驗時如何減小誤差：師實驗時，針對于某一導(dǎo)體只測量一組電壓和電流值，行嗎？生：不行.師為什么？師生共同回答：多次測量可以減少誤差，同時考慮到物理規(guī)律的客觀性、普遍性和科學(xué)性，應(yīng)該多測量幾次.注意：我們在實驗時不僅要針對同一導(dǎo)體測量幾組電壓值和電流值，同時還要更換定值電阻反復(fù)進行實驗，這種研究物理問題的方法是不可忽視的.（實驗時，給出了兩個不同的定值電阻R1＝5Ω和R2＝10Ω）④實驗時如何改變電壓和電流：師我們在實驗中要多次測量電壓值和電流值，那么怎樣去改變導(dǎo)體兩端的電壓和通過它的電流呢？生1：改變電源的電壓，如：增減串聯(lián)的干電池的節(jié)數(shù).生2：用滑動變阻器來改變定值電阻兩端的電壓.教師總結(jié)指出：同學(xué)們知道了改變定值電阻兩端電壓的方法，請大家根據(jù)你認為最適合的方法和剛才我們設(shè)計的思路，對照自己桌前的器材選擇你所需的實驗儀器，并畫出能夠同時測量電壓和電流的電路圖.⑤實驗探究報告：（教師用多媒體展示給學(xué)生）第*組實驗探究報告［實驗題目］探究電阻上的電流跟電阻兩端電壓的關(guān)系［猜想或假設(shè)］電流和電壓成正比.［設(shè)計實驗］（一）實驗電路圖：（二）實驗數(shù)據(jù)表格：（三）實驗器材：根據(jù)實驗思想及所畫電路圖，選擇如下器材：電池組、定值電阻（兩個不同阻值）、電流表、電壓表、滑動變阻器、開關(guān)各一個，導(dǎo)線若干.［進行實驗］步驟一：按設(shè)計好的電路圖正確連接實驗電路.步驟二：先將5Ω的定值電阻接入電路，合上開關(guān)，適當移動滑動變阻器的滑片，分別讀取三次電流表、電壓表的數(shù)值，依次填入第1、2、3次數(shù)據(jù)表中.步驟三：再將10Ω的定值電阻接入電路，合上開關(guān)，適當移動滑動變阻器的滑片，分別讀取三次電流表、電壓表的數(shù)值，依次填入第4、5、6次數(shù)據(jù)表中.（4）進行實驗：實際操作中，教師要提醒學(xué)生注意以下幾個問題：（用多媒體播放）①連接電路和更換元件時，開關(guān)應(yīng)處于斷開狀態(tài)，滑動變阻器按“一上一下”的接法，滑動變阻器的滑片應(yīng)放到最大阻值的位置上.②正確連接電流表、電壓表、滑動變阻器.③閉合開關(guān)前，明確研究對象；明確控制什么物理量不變，什么物理量改變；明確觀察記錄哪些數(shù)據(jù).④測量過程中電路閉合時間不能過長，讀取數(shù)據(jù)后要斷開電路，以防止通電時間過長電阻發(fā)熱給實驗帶來誤差.⑤測量次數(shù)不要過多，根據(jù)時間而定，一般測量三次或四次左右.⑥若用滑動變阻器來改變導(dǎo)體兩端電壓的情況時，盡量使定值電阻兩端的電壓成整數(shù)倍地變化（如：0.5V，1V，1.5V……）.同樣若用干電池（或?qū)W生電源）改變電源電壓時，也盡量使電源電壓成整數(shù)倍地變化.教師巡回指導(dǎo)學(xué)生進行實驗，指出學(xué)生在實驗中容易出現(xiàn)的錯誤，并分析錯誤原因，要求學(xué)生實事求是地填寫實驗數(shù)據(jù).（5）分析和論證：數(shù)據(jù)處理時，教師可引導(dǎo)學(xué)生仔細思考測量數(shù)據(jù)，從不同的角度進行分析：如分析電壓是怎樣發(fā)生變化，從而影響到電流怎樣變化；同時還應(yīng)考慮到實驗會有誤差，可能數(shù)據(jù)不會完全一致.（6）得出結(jié)論：教師總結(jié)得出電流、電壓關(guān)系的結(jié)論：板書：電阻不變時，通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓成正比.教師指導(dǎo)學(xué)生用測量的數(shù)據(jù)對照課本畫出U-I圖象（高中物理中叫伏安特性曲線），引導(dǎo)學(xué)生理解并運用圖象法解決問題.教師播放多媒體課件“圖象法”，并講解.圖象法（多媒體課件）在物理學(xué)中，經(jīng)常利用圖象表示一個物理量隨另一個物理量的變化情況，它可以直觀、形象地表示出物理量的變化規(guī)律.在本節(jié)中探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系的實驗數(shù)據(jù)處理時，就應(yīng)用了圖象法；利用實驗得到的數(shù)據(jù)進行描點，分別畫出電阻不變時電流隨電壓的變化圖象和電壓不變時電流隨電阻（或電阻的倒數(shù)）的變化圖象，從而分析圖象，得出電流跟電壓、電阻的關(guān)系.（7）評估:要求學(xué)生在實驗探究報告中反思自己的探究活動，如：①實驗設(shè)計方案是不是最優(yōu)的，還可能會存在著哪些不合理的地方，可怎樣進行改進.②操作過程中讀完數(shù)據(jù)做記錄時沒有及時斷開開關(guān)，可能會浪費電；在更換電阻時，也沒有斷開開關(guān)，這也是不允許的.③從實驗的過程和結(jié)果看，盡管數(shù)據(jù)之間不是完全吻合，但基本能反映規(guī)律，所以測得的數(shù)據(jù)和結(jié)論是可靠的.（8）交流：要求學(xué)生進行交流時，可以相互交換各自的實驗探究報告，也可以口頭表述自己在實驗探究中與他人不同的意見，同時還應(yīng)聽取他人正確的意見.交流時，不應(yīng)只是交流實驗探究結(jié)論，交流的重點應(yīng)放在實驗探究的過程中.如：為什么我的猜想和別人不一樣？為什么我的方法與你不一樣？為什么你能得出這樣的結(jié)論，而我的結(jié)論和你不一樣？例題1（多媒體展示）為了探究電流跟電壓的關(guān)系，小亮設(shè)計了如圖甲所示的電路圖.甲乙（1）請根據(jù)電路圖，用筆畫線代替導(dǎo)線將圖乙中的元件連成電路.（2）在探究電流與電壓的關(guān)系時，應(yīng)保持不變，調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片的位置，改變，記下對應(yīng)的電流值.解析：（1）根據(jù)電路圖連接實物圖，首先應(yīng)看明白電路圖中各元件的位置及連接方式，然后對照電路圖連接電路元件.連接時注意電表的正、負接線柱位置及其量程.看不出該使用哪個量程時，應(yīng)使用較大量程.（2）在探究電流跟電壓的關(guān)系時，根據(jù)控制變量法，應(yīng)保持R不變，調(diào)節(jié)滑動變阻器，獲取不同的電壓值.答案：（1）如右圖所示（2）電阻R的阻值電壓表示數(shù)（或定值電阻兩端電壓）課堂演練完成本課時對應(yīng)課堂練習(xí).知識點2探究電流與電阻的關(guān)系（1）提出問題:師前面的實驗中，我們知道，電阻不變時，電流與電壓成正比，那么，在電壓不變時，電流與電阻之間有什么樣的關(guān)系呢？（2）猜想或假設(shè):生：根據(jù)“導(dǎo)體的電阻越大，流過它的電流就會越小”，因此我們猜想：電流與電阻成反比.（3）設(shè)計實驗:教師提示：我們在做實驗時，仍需使用控制變量法，即保持電阻兩端的電壓不變，研究電壓不變的條件下，電流與電阻的關(guān)系，實驗電路圖與前面相同.（4）進行實驗:步驟一：按電路圖連接好電路.步驟二：分別將5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻連入電路中，調(diào)節(jié)滑動變阻器，使電壓表示數(shù)保持不變（如U=3V），分別讀出電流表的示數(shù)，記錄在下面的表格中.U=V（5）分析論證，評估，交流.根據(jù)測量的數(shù)據(jù)對照課本畫出I-R圖象，并得出結(jié)論.板書：在電壓一定時，導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體的電阻成反比.例題2（多媒體展示）在探究電壓不變，電流跟電阻關(guān)系的實驗中，已經(jīng)得出正確的實驗結(jié)論，下表中有兩個數(shù)據(jù)漏寫，請根據(jù)實驗結(jié)論，填寫表中的兩個空格.解析：當電壓不變時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比.若電流從0.6A減小為0.3A，電流減小了一半，那么電阻應(yīng)增大一倍，為10Ω.若電阻從5Ω增大為20Ω，電阻增大為原來的4倍，那么電流應(yīng)減小為原來的1/4，為0.15A.答案：100.15例題3（多媒體展示）在“探究電流與電阻的關(guān)系”的實驗中，老師提供的實驗器材如圖所示（各個電源兩端的電壓保持不變，各個定值電阻受溫度的影響可以忽略）.請選用合適的器材，完成實驗探究.（1）你認為電流的大小與哪些因素有關(guān)？答：（2）本實驗中，需要保持不變.（3）在虛線框內(nèi)畫出你設(shè)計的實驗電路圖.（4）小楊設(shè)計的實驗方案中，使用了滑動變阻器，在實驗中，滑動變阻器不能起到的作用是（）A.控制電路中的電流大小，保護電路B.保持定值電阻兩端的電壓不變C.改變電源電壓解析：由電壓、電阻的概念可知，電流的大小與電壓、電阻有關(guān)；要研究電流與電阻的關(guān)系，應(yīng)保持電壓不變；實驗中要測電壓和電流，故應(yīng)用到電壓表和電流表，為了保證電壓不變，還需用到滑動變阻器，因此電路設(shè)計如圖所示；滑動變阻器的作用：既可以保護電路，又可以保持定值電阻兩端的電壓不變，但它不能改變電源電壓.答案：（1）電壓、電阻（2）電壓（3）如右圖所示（4）C課堂演練完成本課時對應(yīng)課堂練習(xí).教師總結(jié)：理解電流與電壓、電阻的關(guān)系時，要注意以下兩個問題：（1）這里的導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體兩端的電壓、導(dǎo)體的電阻都是針對同一導(dǎo)體而言的.不能說一個導(dǎo)體的電流和另一個導(dǎo)體兩端的電壓成正比；也不能說一個導(dǎo)體的電流與另一個導(dǎo)體的電阻成反比.所以，電流與電壓、電阻的關(guān)系一定要標明是哪一段電路或哪一個導(dǎo)體.（2）注意電流與電壓、電阻關(guān)系的邏輯性.在敘述三者關(guān)系時，電流與電壓、電阻的順序不能改變，即不可以說：電阻一定時，導(dǎo)體兩端的電壓隨電流的增大而增大；電壓一定時，電流越小，導(dǎo)體電阻越大.這是因為電壓是形成電流的原因，