欧姆定律在串、并联电路中的应用-电路故障与排除（教案） 物理九年级全一册人教版

PAGEPAGE10教学基本信息课题欧姆定律在串、并联电路中的应用--电路故障与排除学科物理学段：九年级年级初三教材书名：义务教育课程标准实验教科书物理九年级出版社：人民教育出版社设计思想本节课是一节初三电学的规律应用课——欧姆定律应用，同时也是一节专题课——故障判断。欧姆定律的应用和故障判断属于初三电学学习内容中的重点。可以通过例题讲解和习题练习的传统教学方式，但物理教学，不是仅以知识的传授为最终目标。在传承知识的同时，我们更要体现物理学研究问题的方法，传递用科学探索世界的精神，以及物理服务于社会生活的作用。这样的物理课堂才是具有“物理味儿”的课堂。为了达到这一目标，本节课主要有两个设计：一是物理学研究问题的方法——理论与实践并行，相辅相成。因此，课堂教学环节中，实验与理论分析并行，或者用理论去分析观察到的现象，或者用理论来预测将出现的现象。二是学习物理的科学过程。从现象中发现问题，分析问题解决问题后，将答案回归到解释现象。例如：第一个故障电路的分析结果应用于理解第三个实验中。还有利用学习过的欧姆定律、电功率相关知识解释观察到的现象；利用本节课分析过的三个电路，解释“校验灯”工作原理。最后，将电路故障从实验室拓展至实际生活中，提出“从实验室小助手”到“安全用电小卫士”的成长，体现知识实用性的同时，为后续课程做铺垫。指导思想与理论依据1.南风效应有一则寓言，“北风南风打赌，看谁能把行人的大衣脱掉。北风使劲刮，可越刮，行人把大衣裹得越紧；南风徐徐，轻柔温柔，使行人感觉到温暖如春，于是自觉地把大衣脱下。”南风之所以赢了北风，就是因为他顺应了人的内在需要，使人的行为变为自觉。这种以启发自我反省、满足自我需要而产生的心理反应，心理学称之为“南风效应”。“南风效应”给予我这样的启示：在教育教学过程中，我们每天面对的是具有鲜活个性的孩子们，他们就像海边的贝壳，每一枚都不同，都有自己独特的思想。因此要善于把握学生的特点，顺应学生的内在正当需求，采取符合学生实际和需要的教育教学方式，真正做到“以学生为本”。初中阶段学生以形象思维为主，对于“眼见为实”的东西，更乐于接受。对于亲身经历的过程，印象更为深刻。对于好奇、感兴趣的问题，探索欲望更为其强烈。这些特点和需求就是我们课堂教学设计的依据和挑战。所以本节课所选取的故障电路均是源于学生日常实验课上出现过的真实情景，充满“亲切”感，乐于探索和分析，而且在学生应用学过的知识解决完每一个任务问题后，又会具有成就感。2．问题激发思考“学起于思，思源于疑”。质疑是一种物理科学研究的方法，同时也是进行物理教学的有效方法，美国心理学家杰罗姆·S·布鲁纳的研究表明，难易适中且富有挑战性的问题会激励学生向下一阶段发展，继而会逐步形成较为持久的内在学习动机。本节课适当使用了开放性问题，鼓励多种答案、多种解决方法。将一个大的问题，分解成为一系列的小问题，由具体到抽象，由感性到理性、由易及难，有梯度的设计问题，为学生的思考搭台阶。同时教师采用各种方式提问，以适合能力水平不同的学生。所以，本节课共涉及三个环环相扣的电路故障，为了持续激发思考与疑问，在完成第一个任务问题后，将第二和第三个电路连续展现出来，引导学生观察到相似的实验现象中存在差异，进而探索差异出现的原因，探寻其背后本质的不同。这样可以持续保持学生探索的兴趣，同时渗透“质疑”的意识。教学背景分析教学内容：电路故障分析与判断是电学中的基本技能。良好的掌握这一技能不仅需要理解相关理论知识，要学会电流表、电压表的使用，更需要熟悉实际电路的连接，需要实验操作的真实感受。学生在实验操作过程中，往往是遇到问题就举手问老师，碰到困难就寻求帮助。在问题的解决过程中，学生更关注的是结果。小灯泡又亮了，电流表有示数了，这事儿就算完了，却忽视老师在排除过程中所进行的分析和操作。其结果是，下一次遇到类似的情况，依然无法独立解决，没有真正的提升实验操作技能。就物理课堂的教学目标来说，在过程与方法这一项是有所缺失的。关于电路故障的题目练习，学生也不是没有做过，但是就题论题，听明白了这道，下一道依然做错。类似的错误此起彼伏，原因就是没有真正明白其原理，没有掌握分析问题的方法。其次，学习了欧姆定律的知识后，学生似乎就陷了利用公式解计算题的泥沼中，乐此不疲，而忽略了其在实际电路工作中所起的作用。结束欧姆定律的学习，刚进入电功率部分的探索，在这个阶段，安排了本节课，期望能够帮助学生系统的梳理“电路故障”相关知识，特别是分析方法，同时引导学生关注理论知识的实用性。学生情况：研究表明，学生的兴趣、热情和自信决定了他对知识学习的关注度、投入程度和持久程度，所以激发物理学习兴趣和增强学习自信心是初中物理教学中的重要关注点。有趣的实验可以有效激发学生学习兴趣。每当一个精彩的、意想不到的现象展示在他们面前时，伴随着“哇”的惊呼声，一双双眼睛聚精会神的盯着老师，充满求知欲和好奇心。其次，学生是基于自己与外部世界相互作用的独特经验以及赋予这些经验的意义来建构自己的知识。也就是说，学生的生活经验和前概念对于后续知识的建构具有重要的意义。如何有效利用这些生活经验和前概念呢？创设情境，暴露其错误的想法和原有的观念。再采取相应的教学策略。物理实验是创设情境的有效途径。而且，学生存在知识与应用脱节的现象。即使“电路故障”方面的题目已经做过、讲过、练过，但是学生并没有把这些题目与电路实际操作结合起来。在实验过程中，遇到故障问题，依然茫然无措，只能向老师寻求帮助。基于以上认识，本节课创设的实验情景，既是学生见过的，具有一定的前概念，例如局部短路、断路等；同时又又出乎他们的意料，例如：一个灯发光一个灯不发光，却不是局部短路。利用认知中的冲突，来激发思考。其次，利用学生对于“局部短路”的认识和理解，创设冲突情景，激发思考，利用所学知识解决矛盾问题。技术准备：为了更好的展示三个不同的电路状态，需要准备的是：展板上连接出清晰明了的电路。2.接触不良的灯〉座。3.短路的灯座两个电阻差异较大的灯泡。教学目标(内容框架)知识与技能（1）电压表的使用方法及基本原理。（2）断路与局部短路的区别。（3）串联电路中电压与电阻的关系。（4）灯泡亮度与实际功率的关系。2．过程与方法（1）会用电压表测电压，会读电流表、电压表的示数。（2）能够根据实际电路画出相应的电路图。（3）观察现象，能够为解决问题提取有效的信息。（4）通过对比实验现象，体会观察细致、全面的重要性。（5）体会做好详细实验记录的作用。3．情感态度与价值观（1）通过对自己实验中遇到实际问题的解决，体会。（2）培养利用学过的知识尝试独立分析、解决问题的意识。教学准备电源（干电池4节）、导线、开关、电压表、电流表、小灯泡三个（“6.2v0.5A”、“3.8v0.5A”、“4.8v0.5A”）、短路灯座、断路灯座教学过程教学阶段教师活动学生活动设置意图一、点题1．解读本节课主题进入电学领域的探索和学习已经一段时间了，我们掌握了理论知识，也亲自动手做了很多实验。在实验课上，老师最常听到这样的问题：“老师，小灯泡不亮，坏了。”“老师，电表没有示数”“老师，电表指针总是晃来晃去”。今天，老师想跟大家换位，请大家做我的实验室小助手，来帮助我一起找出实验电路中的故障。2，预备知识（1）电路：电学元件组成的电流的路径。（2）电路故障：断路；局部短路（从电流的角度区别二者）明确课堂主题回顾相关知识明确断路和局部短路的确别，为后续实验的分析做铺垫。1．明确本节课的主题。2．以“实验小助手”的表达方式，激发学生在学习过程中的主人翁感。3．以协助老师解决问题的方式，激起学生进入下一阶段学习的兴趣。二、小助手开始工作了为了让大家成为优秀的实验助手，我们今天要做好工作记录。电路图：实验现象：故障诊断：在笔记上做好记录的准备。在思想上做好分析问题的专备。1．通过工作记录的方式，引导学生做好学习笔记，2．明确在接下来的每个电路故障的分析流程，同时也是电学问题的分析过程。二、小助手开始工作了实验编号：①故障原因：断路（灯座与灯泡接触不良）１．演示：介绍电路的连接，各个元件，闭合开关。２．引导学生观察实验现象。包括两个小灯泡和电流表。３．给出限定条件——故障只出在于灯泡的位置上，其他元件都是完好的。４．在学生明确并联在断路部分电压表有示数后，引导学生进一步思考并分析，这个示数为什么几乎等于电源电压？灯泡为什么不亮？５．板书示范工作记录。讨论、记录并实践验证实验现象：灯泡都不亮，电流表有示数故障诊断：其中一个小灯泡断路说出诊断的依据、确诊方案边操作边解释说明。思考电压表为什么有示数，这个示数为什么等于电源电压。１．归纳通过电流表判断电路故障为断路，进而利用电压表查找断路的部分的方法。２．具有为自己提出的猜想提供依据的意识。３．培养用物理语言准确表达自己想法的能力。４．欧姆定律在实验中的作用。5．明确灯泡分压太小，不发光，为第三个实验铺垫。二、小助手开始工作了实验编号：②故障原因：局部短路１．演示：更换掉断路的灯座，再次闭合开关。２．引导学生观察实验现象。包括两个小灯泡和电流表。３．在学生猜测是局部短路后，引导学生关注发光小灯泡的亮度，并记录下电流表的示数。展示下一个实验现象。讨论、记录并实践验证实验现象：一个灯泡发光，另一个灯泡不发光。电流表有示数故障诊断：不发光的小灯泡发生了局部短路说出诊断的依据、确诊方案１．电流表有示数，表示电流中有电流。２．做出故障判断，除了表面现象，还要进一步求证，确诊。３．培养质疑精神。二、小助手开始工作了实验编号：③故障原因：分压太小，小灯泡无法正常发光１．演示：更换掉不发光的灯泡（连灯座一起）。再次闭合开关。２．引导学生观察实验现象。包括两个小灯泡和电流表。３．在学生猜测依然是局部短路后，引导学生对比两次发光小灯泡的亮度差异，以及两次电流表的示数。４．通过分析两次的差异，引导用电压表再做进一步确认。讨论、记录并实践验证实验现象：一个灯泡发光（较暗），另一个灯泡不发光。电流表有示数，与之前相比较小。故障诊断：（犹豫不决）讨论进一步确诊方案的，并实际操作验证。通过电压表的测量出的不同示数，确认两个电路的故障。１．强调做好实验记录的重要性，学会提取有效的信息。２．在相似的表面现象中找出差异，在差异中发现问题。３．依然可以利用电压表进行电路故障的进一步确诊。三、助手宝典引导学生归纳总结：看电流、测电压总结：每个电路故障都是先观察电流表初步诊断，再用电压表确诊。通过回顾板书，总结方法。四、实践应用１．引导学生利用板书中的电路图，分析“校验灯”的题目。２．用电教板实际演示校验灯的作用。完成题目的分析、尝试作答。结合实际电路，猜测将会出现的实验现象。理论应用于实际，将本节课分析过的三个电路结合在一个实际应用之中。五、拓展延伸１．展示两则新闻及图片说明：断路或局部短路在实验中会为我们的实验带来麻烦，在实际生活中会带来巨大的损失。所以，我们不仅要成为实验室小助手，更要成为生活用电小卫士。阅读新闻，了解电路故障为社会生活带来的损失。从生活走向物理，从物理走向社会。为后续学习作铺垫。板书设计实验小助手预备知识二、电路检修工作记录三、小助手上岗——实践应用1.电路及组成1.电路图2.电路故障：断路和局部短路2.现象3.故障诊断学习效果评价设计评价方式:1．实践操作评价在后续的物理课程学习中，还会有电学实验，例如：测量小灯泡的电功率等。实验课上，学生会独立连接电路，也必然会在实验过程中遇到各种问题。这个过程可以作为课堂教学效果的评价。评价有两个指标：一是学生举手救助的各种情况中，关于电路故障的次数；二是独立分析并准确查找故障的次数。如果在连接电路、完成实验的过程中，学生能够因为前期工作到位，而提前避免出现电路故障，说明他们已经具有较好的实验素养，向老师求助的次数自然会有所减少。例如：连接电路前，注意选取小灯泡或电阻的规格；在闭合开关前，再次确认连接处是否牢固等。此外，出现故障后，如果学生能够独立分析，并利用手边的元件确诊，则可以说已经较好的掌握了这部分的相关知识。无论是自己还是请老师帮忙排除的故障。2.理论分析评价在日常练习、作业、单元测验中，均会出现与电路故障相关的题目，统计学生在这类型题目上的答题准确率。为了更好的考察学生的学习效果，统计的不仅是一道题目、一次作业的答题情况，而是不同的几道题目，一段时间的数据。教学反思本节课教学设计的核心目标有是以实验技能为载体，实现方法的渗透——研究问题和分析问题的方法。同时体现以学生为本的理念。（一）关于教学内容根据本节课的教学目标，课堂教学主要内容有三个部分：一是知识回顾，其主要目的是引导学生从电流的角度区别短路与局部短路。并且为后续的电流表在电路故障判断中的作用作铺垫。实际课堂效果证明，学生在后续的环节中，确实会注意观察电流表，但仅仅观察是否有示数，却忽略了读出并记录具体的数据。这一点，在本节课上，我给予了提示和指导，在后续的教学中还需要强调，指导学生在观察和记录实验现象时，要细致而完备。二是教师引导学生完成三个不同电路故障的分析。三个实验，在内容安排上遵循由浅入深的原则。由容易准确做出判断的断路开始，到局部短路，再到灯泡分压太小而无法发光。而且每一个实验都在为下一个做铺垫、埋伏笔。第一个实验的分析过程，让学生明确，与电压表串联的小灯泡因为分压太小而无法发光。这样，在分析第三个实验时，学生理解起来就水到渠成了。并且，同一个知识点，反复出现，印象深刻。第二个实验与第三个实验具有相似的实验现象，都是两个小灯泡中只有一个发光，可是本质却截然不同。这样的设计，利用了学生对于“局部短路”的前概念，创设矛盾情境，激发学生思考。三是实践应用与拓展。这个部分的意图是体现物理知识源于生活，服务于生活的理念。同时开拓视野，提升眼界，让学生具有社会主人翁感。时间分配上以三个实验现象的分析、讨论、验证为主，使学生能够充分的思考和讨论，因此使整节课的节奏前松后紧，后续的方法总结环节和实践应用环节则进行有些仓促，学生参与度不够。（二）关于学生 新课程理念是“以学生为本”。在讲授新课之前，了解学生的关于新内容的前概念，可以帮助教师明确教学难点，根据学生情况设计教学攻克学生的理解难关，从而更好、更合理的安排教学时间。避免教与学的脱离。在进入电学学习后，我发现学生在电学实验动手操作方面存在问题，特别是碰到出乎他们意料之外的现象时，孩子们非常的茫然无措。因为没有把“电路故障”方面的题目与实际实验结合起来。本节课之后，我特别观察并记录了学生在后续实验课上的表现，结果让我欣喜。有的班级，几乎没有因为电路故障举手求助的了。有的班级，孩子举手找老师，或者是为了展示、炫耀他们如何判断并排除故障的。有的则是对自己没有信心，需要老师的肯定。无论分析结果正确与否，至少孩子们有了利用学过的知识独立分析、解决问题的意识。从实践操作这个评价维度来看，初见成效。课堂教学是师生在课堂交往与沟通的过程中共同创造的过程，因此，我很关注与学生的互动情况。如果情感交流融洽，学生可以愉快地投入课堂的全过程，才能够深切地感受学习的乐趣。要想调动起学生的积极性。我在语言、语调方面有所注意，但是在提问的设计上还需要再斟酌，如何提问才能让学生没有压力，更放松？还需要认真研究。（三）关于教学方式学生是基于自己与外部世界相互作用的独特经验以及赋予这些经验的意义来建构自己的知识。也就是说，学生的生活经验和前概念对于后续知识的建构具有重要的意义。如何有效利用这些生活经验和前概念呢？创设情境，暴露其错误的想法和原有的观念。再采取相应的教学策略。物理实验是创设情境的有效途径。所以，本节课设计三个实验情境，既有矛盾冲突，又相辅相成；既有理论分析，又有实际操作。通过情境的创设避免知识的枯燥感、抽象感。“听过一遍，不如手写一遍”，我认为，“手写一遍，不如亲眼看一遍”。让学生死记硬背实验题目的条条框框，不如让学生亲自动手做一遍，看一遍。让他们真正懂得，“如何入手分析问题。”也就是通常说的“授之以鱼，不如授之于渔”。这样当遇到新的问题时，不会再茫然无措。关于物理研究、学习方法的渗透，仅仅一节课，不会达到多么明显的效果，但我相信，坚持这样做，点点滴滴的积累，一定会在学生后续的学习过程中体现出作用。遗憾的是。没有给学生创设更广的发挥、展示空间，老师引导的过多。可以尝试通过设计更好的问题台阶，来提高学生的参与度。（四）关于课堂课堂中会有很多不可预测的因素，特别是实验课。除了需要控制课堂的能力，还需要课堂的应变能力。如何在课堂上正确的处理意料之外的情况，如何因势