2024年秋初中物理九年级上册教学设计（教案）第1节 电流与电压和电阻的关系（教案）

第十七章欧姆定律本章内容概述欧姆定律是电学中的基本定律，它是学生进一步学习电学知识和分析电路的基础，是电学的重点内容.欧姆定律是实验定律，按照课标的要求教材将此内容的学习设计为学生的探究活动，目的是让学生进一步体验科学探究，学习科学探究的方法.本章教学内容以欧姆定律为线索，从欧姆定律的学习开始，到欧姆定律在理论和实际中的应用结束，教材自始至终站在培养学生的科学素养的角度安排教学内容.本章共分4节：1.第1节为“电流与电压和电阻的关系”，本节的综合性较强，知识方面要用到电路、电压和电阻的知识；技能方面要求学生掌握电流表、电压表和滑动变阻器等的使用.本节主要要求学生通过实验探究电流、电压和电阻的关系，并进一步掌握使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和通过导体的电流的方法.2.第2节为“欧姆定律”，本节是在掌握“电阻、电压、电流”三者之间关系的基础上推导出欧姆定律公式I＝UR，要求学生能应用欧姆定律解释一些简单现象，并能进行简单的计算.3.第3节为“电阻的测量”，本节是欧姆定律内容的延续，学生在应用欧姆定律解决问题的同时，又可以加深对欧姆定律的理解.本节主要考查了利用“伏安法”测电阻的方法，要求学生能正确使用滑动变阻器、电压表、电流表来测出小灯泡（或未知电阻）的电阻值.4.第4节为“欧姆定律在串、并联电路中的应用”，本节主要是关于欧姆定律和串、并联电路的综合，要求学生在掌握串、并联电路电压、电流特点的基础上，灵活利用欧姆定律来解决实际问题，并推导出串联电路的总电阻R总＝R1+R2，并联电路的总电阻1/R总＝1/R1+1/R2.教学目标【教学目标】1.在知识目标方面：①通过实验探究，认识影响电流大小的因素有电压和电阻.②知道导体中的电流与电压、电阻的关系；③掌握并运用欧姆定律公式I＝UR；④掌握串、并联电路中电阻的关系，并能利用欧姆定律进行简单的计算；⑤知道用电流表和电压表测电阻的实验原理，会同时使用电压表和电流表测量导体的电阻.2.在能力目标方面：①通过探究过程进一步体会猜想与假设、设计实验、进行实验、分析与论证、评估与交流等探究环节.②通过制定研究方案进一步体会“控制变量”这一重要的研究方法.③通过分析与论证过程提高学生根据实验数据归纳物理规律的能力.3.在素养目标方面：①在数据收集过程中形成实事求是的科学态度；②通过探究，揭示隐藏的物理规律，激发学生探索的乐趣.③在与小组成员合作完成实验的过程中，加强与他人的协同、合作能力.本章课时安排【课时建议】本章共有4节，建议8课时.第1节电流与电压和电阻的关系………2课时第2节欧姆定律………1.5课时第3节电阻的测量……………………1.5课时第4节欧姆定律在串、并联电路中的应用…………1.5课时本章复习训练………1.5课时第1节电流与电压和电阻的关系【教学目标】一、知识目标1.通过实验探究电流、电压和电阻的关系；2.会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和通过的电流；3.会使用滑动变阻器来改变一段导体两端的电压.二、能力目标1.通过实验探究过程，进一步体会科学探究方法；2.领悟用“控制变量法”来研究物理问题的科学方法；3.通过实验、分析和探索过程，提高根据实验数据归纳物理规律的能力，学会用图象研究物理问题.三、素养目标1.在解决问题的过程中，有克服困难的信心和决心，让学生体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦；2.引导学生养成实事求是、尊重自然规律的科学态度；3.重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识，培养学生科学世界观的形成.【教学重点】实验探究电流、电压和电阻的关系的过程.【教学难点】运用数学一次函数图象分析出电流、电压和电阻的关系式.【教具准备】教师准备：演示用具、示教板一套，实验表格、图象坐标纸、多媒体课件等.学生准备：电流表和电压表各一个、三节干电池、滑动变阻器一个、定值电阻（R1＝5Ω、R2＝10Ω、R3=15Ω）、开关、导线若干.（以上器材为一组，每三人准备一组器材）【教学课时】2课时【巩固复习】教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.【新课引入】教师演示实验：请同学们看一个最基本的电路连接，即由电源、小灯泡、开关各一个，导线若干组成的一个简单电路.（开关闭合后灯亮）请同学们思考：你有哪些办法使小灯泡的亮度变暗？学生讨论后回答：①可以减小电源电压.②可以在电路中串联一个电阻.教师按学生的方法演示.师前面我们学习了电流、电压和电阻三个量的知识，这三个量之间的关系并不是孤立存在的，而是互相联系、互相影响的，即电压变化要引起电流变化，电阻变化要引起电流变化.板书：提示：加在导体两端的电压越大，通过它的电流就会越大；导体的电阻越大，流过它的电流就会越小.这只是从定性的层面研究了电流与电压、电阻之间的关系，在物理学中更有意义的研究，应该是从定量的角度去研究电流与电压、电阻之间的关系.【进行新课】知识点1探究电流与电压的关系（1）提出问题：师请同学们思考电阻不变时，电阻上的电流跟电阻两端的电压有什么关系？（2）猜想或假设：教师提示：同一个小灯泡接在一节电池的电路中时发光较暗，而接在两节电池的电路中时发光较亮.教师引导学生根据提示，发挥想象力，进行猜想或假设.学生猜想：电阻一定时，电压越高，电路中的电流越大.（3）设计实验：①实验仪器的选择：师我们所学的电流、电压和电阻三个物理量中，哪些物理量可以直接测量出来，分别用什么仪器来测量？生：能直接测量的物理量有：电流和电压，仪器分别为电流表和电压表.师电阻不能测量，我们怎样知道导体的阻值呢？生：可以从铭牌上读出导体的电阻值.②实验方法的选择：师也就是说在研究电流和电压、电阻之间关系时，我们是固定电阻不变，让电压发生改变，观察电流的变化，这种研究物理问题的方法叫什么？生：控制变量法.教师播放多媒体课件“控制变量法”，并讲解.控制变量法（多媒体课件）（1）什么是控制变量法：影响结果的因素称为变量，在研究某个因素对结果的影响时，只改变这个因素的大小，而保持其他因素不变，从而确定这个因素对结果的影响，以此类推，分析各个因素对结果的影响，这种方法叫做控制变量法.（2）使用控制变量法的一般步骤：①明确研究的问题中有多少个物理量，搞清研究的对象是哪个物理量；②逐一研究物理量（研究对象）跟某一物理量的单一关系；③把这些单一关系综合起来.（3）用控制变量法探究电流跟电压、电阻关系的具体方法是：①保持电阻不变，通过改变电压，观察电流的变化；②保持电压不变，通过改变电阻，观察电流的变化.从而得出它们之间的关系.③实验时如何减小误差：师实验时，针对于某一导体只测量一组电压和电流值，行吗？生：不行.师为什么？师生共同回答：多次测量可以减少误差，同时考虑到物理规律的客观性、普遍性和科学性，应该多测量几次.注意：我们在实验时不仅要针对同一导体测量几组电压值和电流值，同时还要更换定值电阻反复进行实验，这种研究物理问题的方法是不可忽视的.（实验时，给出了两个不同的定值电阻R1＝5Ω和R2＝10Ω）④实验时如何改变电压和电流：师我们在实验中要多次测量电压值和电流值，那么怎样去改变导体两端的电压和通过它的电流呢？生1：改变电源的电压，如：增减串联的干电池的节数.生2：用滑动变阻器来改变定值电阻两端的电压.教师总结指出：同学们知道了改变定值电阻两端电压的方法，请大家根据你认为最适合的方法和刚才我们设计的思路，对照自己桌前的器材选择你所需的实验仪器，并画出能够同时测量电压和电流的电路图.⑤实验探究报告：（教师用多媒体展示给学生）第*组实验探究报告［实验题目］探究电阻上的电流跟电阻两端电压的关系［猜想或假设］电流和电压成正比.［设计实验］（一）实验电路图：（二）实验数据表格：（三）实验器材：根据实验思想及所画电路图，选择如下器材：电池组、定值电阻（两个不同阻值）、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个，导线若干.［进行实验］步骤一：按设计好的电路图正确连接实验电路.步骤二：先将5Ω的定值电阻接入电路，合上开关，适当移动滑动变阻器的滑片，分别读取三次电流表、电压表的数值，依次填入第1、2、3次数据表中.步骤三：再将10Ω的定值电阻接入电路，合上开关，适当移动滑动变阻器的滑片，分别读取三次电流表、电压表的数值，依次填入第4、5、6次数据表中.（4）进行实验：实际操作中，教师要提醒学生注意以下几个问题：（用多媒体播放）①连接电路和更换元件时，开关应处于断开状态，滑动变阻器按“一上一下”的接法，滑动变阻器的滑片应放到最大阻值的位置上.②正确连接电流表、电压表、滑动变阻器.③闭合开关前，明确研究对象；明确控制什么物理量不变，什么物理量改变；明确观察记录哪些数据.④测量过程中电路闭合时间不能过长，读取数据后要断开电路，以防止通电时间过长电阻发热给实验带来误差.⑤测量次数不要过多，根据时间而定，一般测量三次或四次左右.⑥若用滑动变阻器来改变导体两端电压的情况时，尽量使定值电阻两端的电压成整数倍地变化（如：0.5V，1V，1.5V……）.同样若用干电池（或学生电源）改变电源电压时，也尽量使电源电压成整数倍地变化.教师巡回指导学生进行实验，指出学生在实验中容易出现的错误，并分析错误原因，要求学生实事求是地填写实验数据.（5）分析和论证：数据处理时，教师可引导学生仔细思考测量数据，从不同的角度进行分析：如分析电压是怎样发生变化，从而影响到电流怎样变化；同时还应考虑到实验会有误差，可能数据不会完全一致.（6）得出结论：教师总结得出电流、电压关系的结论：板书：电阻不变时，通过导体的电流和导体两端的电压成正比.教师指导学生用测量的数据对照课本画出U-I图象（高中物理中叫伏安特性曲线），引导学生理解并运用图象法解决问题.教师播放多媒体课件“图象法”，并讲解.图象法（多媒体课件）在物理学中，经常利用图象表示一个物理量随另一个物理量的变化情况，它可以直观、形象地表示出物理量的变化规律.在本节中探究电流跟电压、电阻的关系的实验数据处理时，就应用了图象法；利用实验得到的数据进行描点，分别画出电阻不变时电流随电压的变化图象和电压不变时电流随电阻（或电阻的倒数）的变化图象，从而分析图象，得出电流跟电压、电阻的关系.（7）评估:要求学生在实验探究报告中反思自己的探究活动，如：①实验设计方案是不是最优的，还可能会存在着哪些不合理的地方，可怎样进行改进.②操作过程中读完数据做记录时没有及时断开开关，可能会浪费电；在更换电阻时，也没有断开开关，这也是不允许的.③从实验的过程和结果看，尽管数据之间不是完全吻合，但基本能反映规律，所以测得的数据和结论是可靠的.（8）交流：要求学生进行交流时，可以相互交换各自的实验探究报告，也可以口头表述自己在实验探究中与他人不同的意见，同时还应听取他人正确的意见.交流时，不应只是交流实验探究结论，交流的重点应放在实验探究的过程中.如：为什么我的猜想和别人不一样？为什么我的方法与你不一样？为什么你能得出这样的结论，而我的结论和你不一样？例题1（多媒体展示）为了探究电流跟电压的关系，小亮设计了如图甲所示的电路图.甲乙（1）请根据电路图，用笔画线代替导线将图乙中的元件连成电路.（2）在探究电流与电压的关系时，应保持不变，调节滑动变阻器滑片的位置，改变，记下对应的电流值.解析：（1）根据电路图连接实物图，首先应看明白电路图中各元件的位置及连接方式，然后对照电路图连接电路元件.连接时注意电表的正、负接线柱位置及其量程.看不出该使用哪个量程时，应使用较大量程.（2）在探究电流跟电压的关系时，根据控制变量法，应保持R不变，调节滑动变阻器，获取不同的电压值.答案：（1）如右图所示（2）电阻R的阻值电压表示数（或定值电阻两端电压）课堂演练完成本课时对应课堂练习.知识点2探究电流与电阻的关系（1）提出问题:师前面的实验中，我们知道，电阻不变时，电流与电压成正比，那么，在电压不变时，电流与电阻之间有什么样的关系呢？（2）猜想或假设:生：根据“导体的电阻越大，流过它的电流就会越小”，因此我们猜想：电流与电阻成反比.（3）设计实验:教师提示：我们在做实验时，仍需使用控制变量法，即保持电阻两端的电压不变，研究电压不变的条件下，电流与电阻的关系，实验电路图与前面相同.（4）进行实验:步骤一：按电路图连接好电路.步骤二：分别将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻连入电路中，调节滑动变阻器，使电压表示数保持不变（如U=3V），分别读出电流表的示数，记录在下面的表格中.U=V（5）分析论证，评估，交流.根据测量的数据对照课本画出I-R图象，并得出结论.板书：在电压一定时，导体中的电流与导体的电阻成反比.例题2（多媒体展示）在探究电压不变，电流跟电阻关系的实验中，已经得出正确的实验结论，下表中有两个数据漏写，请根据实验结论，填写表中的两个空格.解析：当电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比.若电流从0.6A减小为0.3A，电流减小了一半，那么电阻应增大一倍，为10Ω.若电阻从5Ω增大为20Ω，电阻增大为原来的4倍，那么电流应减小为原来的1/4，为0.15A.答案：100.15例题3（多媒体展示）在“探究电流与电阻的关系”的实验中，老师提供的实验器材如图所示（各个电源两端的电压保持不变，各个定值电阻受温度的影响可以忽略）.请选用合适的器材，完成实验探究.（1）你认为电流的大小与哪些因素有关？答：（2）本实验中，需要保持不变.（3）在虚线框内画出你设计的实验电路图.（4）小杨设计的实验方案中，使用了滑动变阻器，在实验中，滑动变阻器不能起到的作用是（）A.控制电路中的电流大小，保护电路B.保持定值电阻两端的电压不变C.改变电源电压解析：由电压、电阻的概念可知，电流的大小与电压、电阻有关；要研究电流与电阻的关系，应保持电压不变；实验中要测电压和电流，故应用到电压表和电流表，为了保证电压不变，还需用到滑动变阻器，因此电路设计如图所示；滑动变阻器的作用：既可以保护电路，又可以保持定值电阻两端的电压不变，但它不能改变电源电压.答案：（1）电压、电阻（2）电压（3）如右图所示（4）C课堂演练完成本课时对应课堂练习.教师总结：理解电流与电压、电阻的关系时，要注意以下两个问题：（1）这里的导体中的电流和导体两端的电压、导体的电阻都是针对同一导体而言的.不能说一个导体的电流和另一个导体两端的电压成正比；也不能说一个导体的电流与另一个导体的电阻成反比.所以，电流与电压、电阻的关系一定要标明是哪一段电路或哪一个导体.（2）注意电流与电压、电阻关系的逻辑性.在叙述三者关系时，电流与电压、电阻的顺序不能改变，即不可以说：电阻一定时，导体两端的电压随电流的增大而增大；电压一定时，电流越小，导体电阻越大.这是因为电压是形成电流的原因，