17.1電流與電壓和電阻的關(guān)系教學目標知識與技能:1.通過實驗探究電流、電壓和電阻之間的關(guān)系。2.使學生懂得同時使用電流表和電壓表測量一段導(dǎo)體兩端的電壓和電流。3.會用滑動變阻器改變部分電路兩端的電壓。過程與方法:1.通過實驗探究電流、電壓、電阻的關(guān)系,學會用“控制變量”來研究物理問題的科學方法。2.通過在科學探究中經(jīng)歷與科學家進行科學探究的相似過程,學會科學探究的方法,培養(yǎng)初步的科學探究能力。學情分析本節(jié)課是學生學習電路、電流、電壓和電阻的知識后,對上述知識的綜合運用,涉及電流表、電壓表和滑動變阻器的使用等技能。本節(jié)課的關(guān)鍵是實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)分析,實驗操作難度比較大,要注意的細節(jié)多,教學中應(yīng)通過充分的交流和評估,讓每個學生都能在科學素養(yǎng)上有所提高。重點難點重點:通過實驗探究電流、電壓、電阻之間的關(guān)系。難點:引導(dǎo)學生在探究過程中認真觀察、仔細分析,并得出真實、科學的結(jié)論教學過程教學活動【導(dǎo)入】引課一、新課引入師:我們已經(jīng)學習了電學的三個基本物理量,電流、電壓和電阻,請回顧有關(guān)這三個量的知識:(1)電阻的定義;電壓的作用;電流是怎樣形成的?生:師:(2)影響電阻大小的因素;生:師:電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì),電阻的大小由導(dǎo)體本身決定的,與電流和電壓有關(guān)系嗎?生:師:(3)電壓由誰提供,電路的總電壓的大小由什么決定;生:師:電阻的大小與電流、電壓無關(guān),總電壓的大小由電源決定,與電流、電阻也無關(guān),電流的大小由什么因素決定的?與電壓、電阻是否有關(guān)?請看這個實驗:(演示小燈泡亮度實驗)用一節(jié)電池給小燈泡供電,觀察燈泡的亮度;再用兩節(jié)電池給小燈泡供電,對比燈泡亮度的變化;這個實驗對你有什么啟示?生:電流的大小可能和電壓的大小有關(guān)。兩節(jié)電池的電壓比一節(jié)電池的電壓大,電燈變亮,說明電流變大;師:請再再觀察這個實驗(用滑動變阻器改變電燈亮度)將小燈泡和滑動變阻器串聯(lián),改變電路的電阻,觀察燈泡亮度的變化;這個實驗對你有什么啟示?生:電燈亮度改變了,電流也改變了,電流的大小可能和電阻有關(guān);師:電流和電壓、電阻有關(guān),他們之間有怎樣的關(guān)系呢?這就是這節(jié)課我們要研究的問題(板書)電流與電壓和電阻的關(guān)系【活動】(一)設(shè)計實驗二、新知學習(學生活動一).設(shè)計實驗要研究這三個量之間的關(guān)系,你有什么建議嗎?生:要控制變量;研究電流與電壓的關(guān)系時,要保持電阻不變,研究電流與電阻的關(guān)系時,要保持電壓不變;1.研究電流與電壓的關(guān)系(1).設(shè)計實驗:師:我們研究電流與電壓的關(guān)系明確下面幾個問題:(A)實驗選取的研究對象是什么?(定值電阻)(B)怎樣測量通過電阻的電流?(電阻和一個電流表串聯(lián))(C)怎樣測量電阻兩端的電壓?(電阻兩端并聯(lián)一個電壓表)(D)實驗中保持哪些物理量不變?怎樣保持它不變?(電阻)(使用一個定值電阻)(E)實驗中改變哪些物理量?怎樣改變?(電壓)(改變電池節(jié)數(shù),改變電壓;電路中串聯(lián)一個滑動變阻器調(diào)節(jié)電壓大小)師:請各小組成員協(xié)商,共同設(shè)計實驗方案。畫出電路圖和實驗記錄表格,列出所需要的實驗器材(學生設(shè)計實驗方案,教師指導(dǎo))(2).實驗方案展示師:請各小組派一名代表介紹本組實驗方案生:(A)用一個定值電阻,用電流表測量電流,電壓表測量電壓,改變電池節(jié)數(shù)來改變電壓,測出三組數(shù)值,最后找出規(guī)律;師:這個方案可行嗎?需要改進或完善嗎?生:師:還有不同的方案嗎?生:(B)用一個定值電阻,用電流表測量電流,電壓表測量電壓,通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來改變電壓,測出三組數(shù)值,最后找出規(guī)律;師:這個方案可行嗎?需要改進或完善嗎?還有不同的方案嗎?生:(C組)師:請修正自己的實驗方案,完善實驗記錄;生:(學生修改實驗方案)2.研究電流與電阻的關(guān)系(1).設(shè)計實驗:師:下面我們設(shè)計電流與電阻的關(guān)系實驗的方案;(1)實驗選取的研究對象是什么?(定值電阻)(2)怎樣測量通過電阻的電流?(電阻和一個電流表串聯(lián))(3)怎樣測量電阻兩端的電壓?(電阻兩端并聯(lián)一個電壓表)(4)實驗中改變哪些物理量?怎樣改變?(電阻)(換用不同阻值的電阻;用電阻箱調(diào)節(jié)大小)(5)實驗中保持哪些物理量不變?(電壓)(6)更換電阻后,電阻兩端的電壓是否改變?怎樣知道電壓是否變化?(7)如果電壓改變了,通過什么方式保持電壓不變?(用兩節(jié)電池供電;使用滑動變阻器調(diào)節(jié))師:請各小組成員協(xié)商,共同設(shè)計實驗方案。畫出電路圖和實驗記錄表格,列出所需要的實驗器材(學生設(shè)計實驗方案,教師指導(dǎo))(2).實驗方案展示師:請各小組派一名代表介紹本組實驗方案生:(D)用電流表測量電流,電壓表測量電壓,使用不同阻值的電阻R1.R2.R3來改變電阻,用滑動變阻器來調(diào)整電壓,保持電壓不變,測出三組數(shù)值,最后找出規(guī)律;師:這個方案可行嗎?需要改進或完善嗎?生:師:還有不同的方案嗎?生:(E)用電流表測量電流,電壓表測量電壓,用兩節(jié)電池供電,使用不同阻值的電阻R1.R2.R3來改變電阻,測出三組數(shù)值,最后找出規(guī)律;師:這個方案可行嗎?需要改進或完善嗎?(生:電壓不一定恒定不變;)師:設(shè)計者說出你們設(shè)計的理由生:一節(jié)電池電壓是1.5V,兩節(jié)電池電壓是3V,所以電壓是不變的。師:實際情況是否如此?你們小組可以用這個方案,不過必須用電壓表測量電壓,觀察電壓是否改變;還有不同的方案嗎?生:(F組)師:沒有設(shè)計出實驗方案或者方案不完善的請修正自己的方案,并實驗記錄;生:(學生修改實驗方案)【活動】(二).進行實驗1.實驗注意事項師:老師給大家準備了以下實驗器材,根據(jù)你設(shè)計的實驗方案,選用器材,特殊設(shè)計,另取器材。電學實驗有許多要注意的問題,請看實驗注意事項:(1)連接電路時開關(guān)要斷開;(2)閉合開關(guān)前將滑動變阻器滑片移到最大值處(3)電流表和電壓表接線:(a)電流從“+”接線接流入,從“-”接線柱流出(b)選擇合適的量程實驗數(shù)據(jù)處理,除了直接觀察、分析方法,還有圖像法,這種方法我們在晶體熔化實驗、觀察水的沸騰實驗中都運用過,教師給大家準備了坐標紙,你們也可以運用圖像法處理數(shù)據(jù)。2、進行實驗由于時間的關(guān)系,各小組只需要完成一個實驗內(nèi)容,實驗快的可以完成兩個實驗內(nèi)容。確定各組研究的課題建議:研究電流與電壓的關(guān)系時,電壓最好整數(shù)倍變化。(學生進行實驗,教師指導(dǎo))【活動】(三).分析數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律(1)電流和電壓的關(guān)系師:各組都完成了實驗內(nèi)容,請整理好器材。請完成電流與電壓關(guān)系實驗的小組介紹本組實驗情況。生:(A)改變電池節(jié)數(shù)來改變電壓,測出三組電流和電壓值,畫出圖像,得出結(jié)論:在電阻一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;生:(B)通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來改變電壓,測出三組電流和電壓值,畫出圖像,得出的結(jié)論是:在電阻一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;師:哪些小組實驗方法與結(jié)論和這個小組相同?有不相同的嗎?師:通過多組實驗,我們找到了電流和電壓的關(guān)系:(板書):在電阻一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比;(2)電流和電阻的關(guān)系下面請完成電流與電阻關(guān)系實驗的小組介紹本組實驗情況。生:(C)用兩節(jié)電池供電,使用不同阻值的電阻R1.R2.R3來改變電阻,測出三組電流,畫出圖像,得出的結(jié)論是:電阻越大,通過導(dǎo)體的電流越小;師:對比上一組的實驗結(jié)果,這個小組的實驗結(jié)論是不正確?生:不正確,他們的電壓是變化的,沒有控制變量師:出現(xiàn)這樣的問題,原因是什么?生:電池輸出的電壓不是穩(wěn)定的。師:這個方案需要改進。關(guān)于為什么電池輸出電壓會改變,課后大家上網(wǎng)查找相關(guān)資料,下節(jié)課交流。還有不同的實驗結(jié)論嗎?生:(D組)使用不同阻值的電阻R1.R2.R3來改變電阻,用滑動變阻器來調(diào)整電壓,保持電壓不變,測出三組電流,畫出圖像,得出的結(jié)論是:在電壓一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比;師:哪些小組實驗方法與結(jié)論和這個小組相同?有不相同的嗎?通過多組實驗,我們找到了電流和電阻的關(guān)系:(板書):在電壓一定的情況下,通過導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比。【活動】(四).實驗評估師:我們運用多種方法,完成了探究實驗,實驗方案有幾種,各種方案都有什么特點,你在實驗過程中、數(shù)據(jù)處理時有什么體會,請做自我評價。生:研究電流與電壓的關(guān)系實驗:(1)通過改變電池節(jié)數(shù)來改變電壓,電壓值不是整數(shù),如果不畫出圖像,不好分析規(guī)律。(2)通過調(diào)節(jié)滑動變阻器來改變電壓,調(diào)整電壓為整數(shù)比較慢,但是數(shù)據(jù)處理比較輕松,直接分析就能得出結(jié)論;研究電流與電阻的關(guān)系實驗:(1)使用不同阻值的電阻R1.R2.R3來改變電阻,用滑動變阻器來調(diào)整電壓,保持電壓不變,完成了實驗。(2)用兩節(jié)電池供電,使用不同阻值的電阻R1.R2.R3來改變電阻,電阻改變后,電壓也改變了,沒有控制變量.師:這些方案中,哪一個方案相對比較好?滑動變阻器起到了什么作用?生:電流與電壓的關(guān)系實驗,滑動變阻器作用(1)保護電路(2)改變電阻兩端電壓,多測幾組值電流與電阻的關(guān)系實驗,滑動變阻器作用(1)保護電路(2)控制電阻兩端電壓不變【活動】課堂小結(jié)師:這節(jié)課我們學了哪些知識和方法【練習】鞏固練習與作業(yè)練習:1.關(guān)于導(dǎo)體中通過的電流與導(dǎo)體兩端的電壓關(guān)系,下列敘述中正確的是()A.導(dǎo)體中通過的電流越大,其兩端的電壓越高.B.導(dǎo)體中通過的電流越小,其兩端的電壓越低.C.在導(dǎo)體電阻不變的情況下,導(dǎo)體中通過的電流與導(dǎo)體兩端的電壓成正比.D.在導(dǎo)體電阻一定時,其兩端的電壓與通過的電流成正比2.一導(dǎo)體接到電路中,如果把它兩端的電壓增大到原來的三倍,下列說法中正確的是A.它的電阻是原來的三倍B.它的電流保持不變C.它的電流是原來的三分之一D.它的電流是原來的三倍3.某電路的電阻為20,通過導(dǎo)體的電流為0.2A時;現(xiàn)將另一個電路接在同樣的電源上,通過導(dǎo)體的電流為0.4A,則導(dǎo)體電阻為____