探究欧姆定律

探究欧姆定律 教学案例 课标要求课标要求 理解欧姆定律并能灵活应用 学情分析学情分析 1 对学生原有认知结构的分析 学生在初中已学习过欧姆定律 的内容 2 学生可能存在的问题 1 分压式电路的设计与连接 不看实验条件 直接设计成限流式电路 开关闭合前滑片P的位置随意 2 实验数据处理 绘制U I图象时 坐标轴上一格习惯取 1V 或 1A 为一个标度 当U I图线为曲线时 图线上某一点电阻值的计算方法与该 点切线的斜率相混淆 3 学法指导 通过本节课的学习 要使学生领会物理学的研究 方法 领会怎样提出研究课题 怎样进行实验设计 怎样合理选用 实验器材 怎样进行实际操作 怎样对实验数据进行分析及通过分 析得出实验结论和总结出物理规律 同时要让学生知道 物理规律 必须经过实验的检验 不能任意外推 从而养成严谨的科学态度和 良好的思维习惯 教材分析教材分析 欧姆定律 一课 学生在初中阶段已经学过 高中安排这节课 的目的 主要是让学生通过课堂演示实验再次增加感性认识 体会 物理学的基本研究方法 即通过实验来探索物理规律 学习分析 实验数据 得出实验结论的两种常用方法 列表对比法和图象法 再次领会定义物理量的一种常用方法 比值法 这就决定了本节 课的教学目的和教学要求 这节课不全是为了让学生知道实验结论 及定律的内容 重点在于要让学生知道结论是如何得出的 在得出 结论时用了什么样的科学方法和手段 在实验过程中是如何控制实 验条件和物理变量的 从而让学生沿着科学家发现物理定律的历史 足迹体会科学家的思维方法 本节课在全章中的作用和地位也是重要的 它一方面起到复习初中 知识的作用 另一方面为学习闭合电路欧姆定律奠定基础 本节课 分析实验数据的两种基本方法 也将在后续课程中多次应用 因此 也可以说 本节课是后续课程的知识准备阶段 教学目标教学目标 1 1 知识与技能 知识与技能 1 经历探究导体电压和电流关系的过程 体会利用U I图象 来处理 分析实验数据 总结实验规律的方法 2 理解电阻的定义 理解欧姆定律 3 完成测绘小灯泡伏安特性曲线的实验 知道伏安特性曲线 知道线性元件和非线性元件 2 2 过程与方法 过程与方法 1 进一步体会用比值定义物理量的方法 2 通过实验 掌握利用分压电路改变电压的基本技能 学会一 般元件伏安特性曲线的测绘方法 3 3 情感 态度与价值观 情感 态度与价值观 通过教师的适时引导和学生的自主探究 促进师生之间 生生之 间的合作互动 使学生在体验探究的过程中 感悟科学思想 培养 科学精神 实现知识和能力的协调发展 重点难点重点难点 1 1 教学重点教学重点 1 掌握用分压式电路探究导体电压和电流关系的过程 2 能根据实验数据正确绘制U I图象 正确分析图象中所隐 含的信息 2 2 教学难点 教学难点 1 分压式电路的连接及优缺点 2 对U I图像中各类信息的判断 教学方法教学方法 根据本节课有演示实验的特点 本节课采用以演示实验为主的启 发式综合教学法 教师边演示 边提问 让学生边观察 边思考 最大限度地调动学生积极参与教学活动 教学资源教学资源 1 测绘小灯泡伏安特性曲线的实验器材 学生电源 电键 导 线 滑动变阻器 小灯泡 电流表 电压表 2 加强U I图象绘制与信息判断 为后面的图表绘制继续做准 备 教学过程教学过程 一 引入新课 一 引入新课 同学们在初中已经学过了欧姆定律的一些基础知识 今天我们要 在初中学习的基础上 进一步学习欧姆定律的有关知识 二 进行新课 二 进行新课 1 1 欧姆定律 欧姆定律 教师 既然在导体的两端加上电压 导体中才有电流 那么 导 体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢 下面我们通过实验来 探究这个问题 演示实验 投影教材图 2 3 1 如图所示 教师 请一位同学简述如何利用如图所示的实验电路来研究导体 A中的电流跟导体两端的电压的关系 学生 合上电键 S 改变滑动变阻器上滑片P的位置 使导体两 端的电压分别为 0 2 0 V 4 0 V 6 0 V 8 0 V 记下不同电压 下电流表的读数 然后通过分析实验数据 得出导体中的电流跟导 体两端电压的关系 教师 选出学生代表 到讲台上读取实验数据 将得到的实验数 据填写在表格中 换用另一导体B 重复实验 投影 实验数据如下 U V00 501 001 502 002 50 I A00 250 50 7511 25 导体A I A00 511 522 5 导体B 教师 同学们如何分析在这次实验中得到的数据 学生 用图象法 在直角坐标系中 用纵轴表示电压U 用横轴 表示电流I 根据实验数据在坐标纸上描出相应的点 根据这些点 是否在一条直线上 来研究导体中的电流跟它两端的电压的关系 教师 请一位同学上黑板作U I图线 其他学生在练习本上作 学生 作图 如图所示 教师 这种描点作图的方法 是处理实验数据的一种基本方法 同学们一定要掌握 分析图象 我们可以得到哪些信息 学生 对于同一导体 U I图象是过原点的直线 电压和电流的 比值等于一个常数 这个比值可以写成 R 对于不同的导体 这个比值不同 说明这个比值只与导体自身的 性质有关 这个比值反映了导体的属性 师生互动 得出电阻的概念 电压和电流的比值R 反映了导 体对电流的阻碍作用 叫做导体的电阻 教师 将上式变形得I 上式表明 I是U和R的函数 即导体中的电流跟导体两端的电 压成正比 跟导体的电阻成反比 这就是我们初中学过的欧姆定律 教师 介绍德国物理学家欧姆和欧姆定律的建立 从而对学生进 行思想品德教育 讨论 根据欧姆定律I 得R 有人说导体的电阻R跟加在导体 两端的电压U成正比 跟导体中的电流I成反比 这种说法对吗 为什么 学生 这种说法不对 因为电阻是导体本身的一种特性 所以导 体的电阻与导体两端的电压及导体中的电流没有关系 教师 电阻的单位有哪些 学生 在国际单位制中 电阻的单位是欧姆 简称欧 符号是 常用的电阻单位还有千欧 k 和兆欧 M 1 k 103 1 M 106 教师 1 的物理意义是什么 学生 如果在某段导体的两端加上 1 V 的电压 通过导体的电流 是 1 A 这段导体的电阻就是 1 所以 1 1 V A 教师 要注意欧姆定律的适用条件 纯电阻电路 如金属导体和 电解液 对于含有电动机等的非纯电阻电路不适用 投影 例题 例 某电阻两端电压为 16 V 在 30 s 内通过电阻横截面的电量 为 48 C 此电阻为多大 30 s 内有多少个电子通过它的横截面 解析 由题意知U 16 V t 30 s q 48 C 电阻中的电流I 1 6 A 据欧姆定律I 得 R 10 n 3 0 1020个 故此电阻为 10 30 s 内有 3 0 1020个电子通过它的横截面 说明 使用欧姆定律计算时 要注意I U R的同一性 对同 一个导体 2 2 导体的伏安特性 导体的伏安特性 教师 用纵轴表示电流I 用横轴表示电压U 画出的I U图线 叫做导体的伏安特性曲线 如图所示 是金属导体的伏安特性曲线 学生讨论 在I U曲线中 图线的斜率表示的物理意义是什么 总结 在I U图中 图线的斜率表示导体电阻的倒数 即k 图线的斜率越大 电阻越小 教师 伏安特性曲线是过坐标原点的直线 这样的元件叫线性元线性元 件 件 实验 实验 1 测绘小灯泡的伏安特性曲线 告诉学生我们会亲自去做实 验 2 用晶体二极管 电压表 电流表 滑动变阻器 电键连成 如左下图所示的电路 改变电压和电流 画出晶体二极管的伏安特 性曲线 右下图所示 可以看出图线不是直线 教师 伏安特性曲线不是直线 这样的元件叫非线性元件非线性元件 三 课堂练习 三 课堂练习 1 两电阻R1 R2的伏安特性曲线如右图所示 由图可知 1 这两电阻的大小之比R1 R2为 A 1 3 B 3 1 C 1 D 1 2 当这两个电阻上分别加上相同电压时 通过的电流之比为 A 1 3 B 3 1 C 1 D 1 解析 1 由欧姆定律I 可知 在I U图线中 图线的斜率 k 即电阻的大小等于伏安特性曲线斜率的倒数 R1 R2 tan30 tan60 1 3 所以 A 选项正确 2 由欧姆定律I 可知 给R1 R2分别加上相同的电压时 通 过的电流与电阻成反比I1 I2 R2 R1 3 1 故 B 选项正确 2 若加在某导体两端的电压变为原来的 3 5 时 导体中的电流 减小了 0 4 A 如果所加电压变为原来的 2 倍 则导体中的电流多大 解 由 得 A 又 所以 A 说明 1 用I U图像结合比例式解题 显得更直观 简捷 物 理意义更鲜明 2 导体的电阻是导体自身的一种属性 与U I无关 因而 用此式讨论问题更简单明了 四 课堂总结 点评 四 课堂总结 点评 教师活动 让学生概括总结本节的内容 请一个同学到黑板上总 结 其他同学在笔记本上总结 然后请同学评价黑板上的小结内容 学生活动 认真总结概括本节内容 并把自己这节课的体会写下 来 比较黑板上的小结和自己的小结 看谁的更好 好在什么地方 点评点评 总结课堂内容 培养学生概括总结能力 教师要放开 让学生自己总结所学内容 允许内容的顺序不同 从而构建他们自己的知