2024-2025学年沪教版初中物理九年级（上）教案 第十五章第二节科学探究：欧姆定律

第二节科学探究：欧姆定律设计说明本节主要内容有：实验探究电流跟电压、电阻的关系，欧姆定律的内容和公式。前面学习了电学中的三个基本物理量：电流、电压、电阻，本节通过科学探究，建立电流、电压、电阻之间的定量关系，得出电学中重要的基本规律——欧姆定律。教学时从学生熟悉的电学现象出发，引导学生思考电流与电压、电阻之间的关系，让学生先提出自己的猜想，再来设计实验，通过实验收集数据，最后归纳得出电流与电压、电阻的定量关系。这样不仅加深了学生对欧姆定律的理解，而且培养了学生科学探究的能力和兴趣，让学生真正学会用控制变量法进行实验探究。教学目标【知识与技能】1.通过探究知道导体中的电流与电压、电阻的关系。2.理解欧姆定律，并能运用欧姆定律进行简单的计算。3.能用滑动变阻器改变部分电阻两端的电压。【过程与方法】通过实验，利用控制变量法探究电流跟电压、电阻的关系，归纳得出欧姆定律。【情感、态度和价值观】体验探究自然规律的曲折和乐趣，激发学生的好奇心，增强学习的兴趣和克服困难的信心。重点难点教学重点欧姆定律及其探究过程。教学难点设计并进行实验探究欧姆定律。教学方法实验探究、观察、讨论和分析相结合的教学方法。教具、学具多媒体课件、电源、开关、导线、铜线、铁线、镍铬合金丝、滑动变阻器、灯泡和电流表等。授课时数2课时第1课时探究电流与电压、电阻的关系教学过程导入新课夜幕下，彩灯勾画出古镇建筑的轮廓。电灯发光时，电流在电路中静静地“流淌”。你是否想过，电流的流动遵循怎样的规律？电流、电压、电阻各自扮演着什么角色？它们之间的关系又如何呢？现在就让我们来探究其中的奥秘！讲授新课【教师提问】我们已经学习了电流、电压和电阻三个物理量，请同学们思考下列问题：1.电流是怎样形成的？2.电荷定向移动的原因是什么？3.那么电流与电压有没有关系？4.电阻表示的是什么？5.那么电流与电阻有没有关系？【交流总结】电压是使电荷发生定向移动形成电流，电阻是表示导体对电流阻碍作用的大小，电流大小与电压、电阻有关系。【观察思考1】（1）在如图所示的电路中接入一节电池时，闭合开关，观察实验现象。现象：灯泡发光较暗，电路中电流较小。（2）在如图所示的电路中接入两节电池时，闭合开关，观察实验现象。现象：灯泡发光较亮，电路中电流较大。【结论】电流与电压有关。电路两端的电压增大，电路中的电流将增大。【观察思考2】（1）按照如图所示的电路图连接电路，闭合开关，观察实验现象。（2）给小灯泡串联一个定值电阻，闭合开关，观察实验现象。现象：灯泡发光较暗，电路中电流较小。【结论】电流与电阻有关。电路中电阻增大，电路中的电流反而减小。【教师总结】由以上分析可得：电路中的电流与电压和电阻有关系。电路中的电流随电压的增大而增大，随电阻的增大而减小。【教师提问】1.我们知道电流、电压、电阻之间都有关系，那么它们之间究竟有什么关系？有没有定量关系呢？2.要研究电流、电压、电阻三者的关系，首先要确定研究方法，在物理学中，要研究三个或三个以上的变量关系时，通常采用什么方法？【教师点拨】要研究电流、电压、电阻三者的关系，运用控制变量法。通常要分两步进行，第一步研究电流与电压的关系，要保持电阻R不变；第二步研究电流与电阻的关系，要保持电压不变。活动1探究电流跟电压、电阻的关系思考：（1）如何测量电阻两端的电压和电流？（2）如何改变定值电阻两端的电压？（3）画出实验电路图。（4）滑动变阻器的作用是什么？1.设计电路：【教师提问】根据图所示的电路，实验时应准备哪些实验器材？【交流总结】电源、导线、开关、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻。2.设计数据记录表格表一：保持电阻不变时，研究电流与电压的关系实验次数电阻电阻电流1R=________23表二：保持电压不变时，研究电流与电阻的关系实验次数电压电阻电流1U=________23【教师提问】在探究电流、电压、电阻三者的关系时，应注意什么？学生交流、讨论，回答后教师订正。3.实验过程中应注意的问题：(1)电压表和电流表的连接、使用与读数要按照要求进行操作。(2)在测量过程中，电路闭合时间不能太长，读取数据后要及时断开电路，以防止通电时间过长，电阻发热给测量带来误差。(3)每次实验至少要测出三组数据，使实验更具有普遍性。(4)在探究电流与导体两端的电压关系时应注意保持电阻不变。(5)在实验过程中，通过滑动变阻器来改变电阻两端的电压时，要注意调节滑动变阻器的滑片，尽量使定值电阻两端的电压成整数倍地变化，在实验过程中，不应通过改变电池节数来改变导体两端的电压，其原因是：①操作不方便；②当电源的电压偏大时可能会烧坏电压表、电流表、导线等。4.进行实验与收集数据(1)保持电阻不变，研究电流与电压的关系。①按照电路图连接电路，注意事项与上面相同。②检查无误后，闭上开关，保持定值电阻R＝10Ω不变，调节滑动变阻器滑片，使定值电阻两端的电压分别为1V、2V、3V，读出对应的电流值分别为0.1A、0.2A、表一实验次数电压电阻电流1R10.1220.2330.3(2)保持电压不变，研究电流与电阻的关系。①按照如图所示电路图连接电路，注意：连接过程中，要先断开开关；电流表要串联在电路中，电压表要并联在定值电阻两端；正、负接线柱不可接反，不可超过它们的量程；滑动变阻器一定要“一上一下”接线；闭合开关前，滑片要先调到阻值最大位置。②检查无误后，合上开关，依次把R=5Ω、R=10Ω、R=15Ω的电阻接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，始终使定值电阻两端电压保持3V不变，分别读出相应的电阻值对应的电流值为0.6A、0.3A、0.2A表二实验次数电压电阻电流1U50.62100.33150.2③整理器材。5.分析与论证(1)引导学生分析表二中的数据，看看能得到什么结论。【教师点拨】从表一中的数据可以看出，当电压成整数倍增加时，电流成整数倍增加。当电压增大时，电流也随着增大，而且电压与电流的比值保持不变。【归纳总结】保持电阻不变时，电流跟电压成正比。【拓展】根据实验数据，在图中画出各组数据对应的点，然后将各点平滑地连接起来，可以得出电阻一定时，电流与电压成正比。【教师点拨】电流与电压成正比的前提条件是保持电阻不变。【教师提问】那么上述结论能不能说成保持电阻不变时，电压与电流成正比呢？【交流总结】上述结论不能说成电压与电流成正比，因为电压是因，电流是果，电压是形成电流的原因。【教师点拨】平时我们在叙述物理规律时，要特别注意各物理量的含义，不能仅从数据上去理解。(2)引导学生分析表二中的数据，看看能得到什么结论。【教师点拨】从表二中的数据可以看出，当电阻增大时，电流反而减小，但电流与电阻的乘积相等。【归纳总结】保持电压不变时，电流跟电阻成反比。【拓展】根据实验数据，在图中画出各组数据对应的点，然后将各点平滑地连接起来，可以得出电压一定时，电流与电阻成反比。【教师点拨】电流与电阻成反比的前提条件是保持电压不变。【教师提问】那么上述结论能不能说成保持电压不变时，电阻与电流成反比呢？【交流总结】上述结论不能说成电阻与电流成反比，因为电阻是导体本身的一种性质，它的大小是由导体的长度、横截面积和材料决定的，与通过它的电流大小无关，电阻对电流起阻碍作用，电阻是因，电流是果。6.实验结论保持电阻不变时，电流跟电压成正比；保持电压不变时，通过导体的电流跟电阻成反比。课堂小结电流与电压、电阻的关系：1.电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比关系。2.电压一定时，导体中的电流跟导体电阻成反比关系。当堂达标1.在一电路中,当电流为0.2A时,该电路的电阻为20答案：102.某导体两端的电压为2V时，通过导体的电流为500答案：13.已知R1=3R2，分别把R1A.1∶3B.3∶1答案：A4.一导体接到电路中，如果把它两端的电压增大到原来的三倍，下列说法中正确的是（）A.它的电阻是原来的三倍B.它的电流保持不变C.它的电流是原来的三分之一D.它的电流是原来的三倍答案：D5.关于导体中通过的电流与导体两端的电压关系,下列叙述中正确的是()A.导体中通过的电流越大,其两端的电压越高B.导体中通过的电流越小,其两端的电压越低C.在导体电阻不变的情况下,导体中通过的电流与导体两端的电压成正比D.在导体电阻一定时,其两端的电压与通过的电流成正比答案：C6.在探究“电流与电压的关系”时，应保持______不变；如图为“研究电流与电阻关系”的实验电路图。（１）为了达到研究的目的，实验过程中必须保持＿＿＿＿＿＿＿不变；（２）当开关S闭合后，电压表的示数是2.5V，电流表的示数是0.5A，现在将阻值为答案：电阻（1）定值电阻R两端的电压（2）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数保持为2.5板书设计第二节科学探究：欧姆定律第1课时探究电流与电压、电阻的关系探究电流与电压、电阻的关系1.保持电阻不变，电流跟电压成正比。2.保持电压不变，电流跟电阻成反比。第2课时欧姆定律教学过程引入新课目前，我国采用呼气式酒精测试仪，对驾驶员进行现场检测。这里面蕴含怎样的物理知识呢？讲授新课一、欧姆定律1.欧姆定律内容：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。2.欧姆定律表达式：I=U其中I表示通过导体的电流，单位是安培(A)；U表示导体两端的电压，单位是伏特(V)；R表示导体的电阻，单位是欧姆(Ω3.欧姆定律的变换式：U=IR、R=4.两点说明（1）欧姆定律公式中各个物理量只能是同一段导体在同一时刻所具有的量，也就是说不能用甲导体的电压、电阻去求乙导体的电流。（2）使用欧姆定律公式计算时，电流（I）、电压（U）、电阻（R）的单位分别要用它们的基本单位安培（A）、伏特（V）、欧姆（Ω），也就是单位要统一。【想一想】某同学认为：“由I=UR变形可得答案：不对因为电阻是导体本身的一种性质，它只跟导体的材料、长度、横截面积和温度有关，跟电流、电压无关。【拓展】欧姆（G.S.Ohm,1787~1854）是德国物理学家。1826年在《电路的数学研究》一书中对欧姆定律做了概括，主要是在1817~1827年担任中学物理教师期间进行的。现在我们看到欧姆定律的公式那么简单，却不要忘记欧姆当时为了解决这一难题，付出了艰辛的劳动，当时的实验条件很差，那些测量电流的仪器和电阻值不同的导体，都要自己设计制造。他能够完成这些精细的制作和精确的实验，主要得益于强烈的好奇心、执着的探究精神。为了纪念他在电路理论方面的贡献，电阻单位命名为欧姆。二、欧姆定律的应用1.公式应用根据欧姆定律的公式I=UR，变形可得，R（1）已知电压和电阻，求电流；（2）已知电压和电流，求电阻；（3）已知电流和电阻，求电压。2.用公式进行计算的一般步骤：（1）读题、审题（注意已知量的内容）；（2）无电路图则应根据题意画出电路图；（3）在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号；（4）选用物理公式进行计算（书写格式要完整，规范）。3.（1）已知电压、电阻，求电流例1一辆汽车的车灯，灯丝电阻为30Ω解题步骤：（1）画电路图；（2）列出已知条件和所求量；（3）求解I解：I=（2）已知电流、电阻，求电压例2在如图所示的电路中，调节滑动变阻器R'，使灯泡正常发光，用电流表测得通过它的电流值是0.6A解：IL=0.6（3）已知电压、电流，求电阻例3某同学用一只电流表和灯泡串联，测得它正常发光时的电流是0.2A，再用电压表测得灯泡两端的电压是220V解：R=例4加在某一电阻器两端的电压为5V时，通过它的电流是0.5A解：R=I2【思考】求电流I【拓展】欧姆定律在生活中也有很多应用，酒精浓度检测仪中装有酒精气体传感器。酒精气体传感器是一种气敏电阻，它的阻值随酒精气体浓度的变化而变化，从而引起电路中电流和电压的变化。驾驶员呼出的酒精气体浓度越大，测试仪中电压表的示数也越大。课堂小结1.欧姆定律：一段导体中的电流，跟加在这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。2.表达式：I=UR，变换式：U3.I、当堂达标1.关于电流跟电压和电阻的关系，下列说法正确的是（）A.导体的电阻越大，通过导体的电流越小B.导体的电阻越大，通过导体的电流越大C.导体两端的电压越大，导体的电阻越大，通过导体的电流也越大D.在导体两端的电压一定的情况下，导体的电阻越小，通过导体的电流越大答案：D2.（多选）关于欧姆定律，下列叙述中正确的是（）A.在相同电压下，导体的电流和电阻成反比B.对同一个导体，导体中的电流和电压成正比C.因为电阻是导体本身的性质，所以电流只与导体两端的电压成正比D.导体中的电流与导体两端的电压有关，也与导体的电阻有关答案：ABD3.如图所示电路，电源电压保持不变，若滑动变阻器滑片PA.V1表示数增大，A表示数减小B.V1表示数减小，A表示数减小C.V1表示数增大，A表示数增大D.V1表示数减小，A表示数增大答案：C4