学生实验：探究影响电流的因素概述

1、第三节学生实验：探究影响电流的因素北京市丰台区丰台路中学安珊珊一、指导思想和理论依据义务教育物理课程标准(2011年版)在课程基本理念中提出，要让学生了解自然界事物的相互联系，注意学科间的联系与渗透，关心科学技术的新进展。同时也指出要合理设计科学探究活动，发挥实验在物理教学中的重要作用，所以在教学设计上应从学生的认知规律入手，合理科学地设计探究性问题，让学生以发现者、探索者的身份去发现问题、解决问题，从而充分调动学生的积极性，突出学生的主体地位。在教学过程中应注重学生的探索过程和知识的形成过程。二、教学背景分析1.教学内容分析探究影响电流的因素实质上就是探究欧姆定律的内容，欧姆定律是电学中的基

2、本定律之一，是进一步学习电学知识和分析电路的基础，是本章的重点。本节的学生实验是一个完整的科学探究，让学生经历完整的科学探究过程，学习科学猜想、设计实验、设计实验表格、分析论证、感悟科学方法。同时，本节前承电路、电压、电阻及电流表、电压表的使用，是前面电学知识的聚焦；后启电功、电功率，并为高中阶段学习闭合电路的欧姆定律等内容做了铺垫。因此这节课无论在知识学习上还是在培养学生运用知识解决实际问题的能力上都具有十分重要的作用。所以在注重学生的理论联系实际能力的同时，更要关注学生科学探究能力的提高。2.学生情况分析在学习了电路的基础知识之后，学生对电学产生了较强的兴趣，多数学生能正确连接电路元件，正

3、确使用电流表、电压表和滑动变阻器，对于控制变量的研究方法也有所了解，能够概括出基本的实验设计思想。学生有较强的好奇心和求知欲，他们渴望自己动手进行科学探究，体验成功的乐趣，但对于U、I、R三者的关系知之甚少，对规律性知识的概括往往以偏概全。本节课的综合性较强，学生的思维方式逐步由形象思维向抽象思维过渡，但抽象思维能力不足，教学中让学生自主设计研究问题的方案，是发展学生思维的有效途径。三、教学目标1.知识与技能(1)通过实验探究电流和电压、电阻的关系，理解欧姆定律。(2)会使用欧姆定律公式及其变形公式进行简单的计算。(3)会利用电流表和电压表测量同一个导体的电流和电压。(4)会利用滑动变阻器的不

4、同作用设计电路。2.过程与方法(1)了解并感悟控制变量法。(2)通过实验探究活动，学习收集、分析实验数据，总结得出欧姆定律。3.情感、态度与价值观(1)通过设计电路图，培养学生对科学的求知欲和严谨的科学态度。(2)培养学生互相配合，乐于探索物理规律的协作精神。(3)通过欧姆定律的教学，进行热爱科学和尊重科学家的教育。四、教学重点和难点1.教学重点探究电流与电压、电阻之间的关系，总结得出欧姆定律。2.教学难点设计实验电路图，收集与分析数据。五、教学流程示意图创设情境引入新课明确研究方法设计实验电路总结规范实验步骤实验表格动手实验分析数据总结归纳结论设计问题串学生分组实验课堂小结作业问题引领演示实

5、验讨论归纳类比模仿六、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图创设情境引入新课复习：电压是形成电流的原因；导体的电阻体现了导体对电流的阻碍作用。【教师演示实验】1.连接电路，控制滑动电阻器的滑片位置不变，第一次接入一节电池，第二次接入两节电池，观察灯泡的发光情况，并分析原因。2.控制电池的电压不变，通过调节滑动变阻器，使灯泡的亮度发生变化，引导学生猜测教师的操作目的，并分析原因。 根据经验判断出电流和电压、电阻之间的定性关后，教师提出问题：电流的大小和电压、电阻之间有什么样的定量关系呢？复习旧知识，在此基础上对两个实验中灯泡的发光亮度进行观察，结合学过的知识对教师的操作进行猜测，并猜想电流大小

6、和什么因素有关。从旧知识入手，为后面的猜想做铺垫。猜测教师的操作，激发学生的兴趣。设计实验进行探究确定研究方法：控制变量法。请学生猜想：通过导体的电流和它两端的电压是什么关系？通过导体的电流和导体本身的电阻是什么关系？根据控制变量法，确定每个实验中的自变量、因变量和控制变量。一、电路图归纳学生设计的电路图，通过分析总结确定最佳设计方案。（一）电阻一定，电流和电压的关系（二）电压一定，电流和电阻的关系总结两个电路图中滑动变阻器的作用：1.保护电路。2.改变定值电阻两端的电压。3.保证电阻R两端的电压不变。二、实验步骤在设计电路图的基础上，补充如何测量并改变自变量，如何测量因变量，如何控制中间变量

7、不变。由此总结出两个实验的步骤。（一）电阻一定，电流和电压的关系将电流表和电压表调零，根据实验电路图，连接电路。调节滑动变阻器滑片P的位置，10 定值电阻两端的电压为2.5 V，记录电流表的示数。改变滑动变阻器滑片P的位置，使定值电阻两端的电压为3 V，记录电流表的示数。移动滑片P，依次改变电压表的示数为3.5 V、4 V、4.5 V、5 V，记录电流表的示数。（二）电压一定，电流和电阻的关系将电流表和电压表调零，根据实验电路图，连接电路。调节滑动变阻器滑片P的位置，保证5 定值电阻两端的电压为3 V，记录电阻值和电流表的示数。改变定值电阻的阻值为10 ，调节滑片P的位置，保证定值电阻两端的电

8、压为3 V，记录电阻值和电流表的示数。分别改变定值电阻的阻值为15 、20 、25 、30 ，调节滑片P的位置，保证每次定值电阻两端的电压均为3 V，记录每次电阻值和电流表的示数。三、实验表格组织学生根据实验步骤，补充实验表格。（一）电阻一定，电流和电压的关系R10 （二）电压一定，电流和电阻的关系U3 V四、学生分组实验将学生分为两个大组，每个大组都要独立完成至少一个实验，并将实验数据记录在表格中。教师提示实验注意事项：连接电路过程中，开关要_。将滑动变阻器放在_阻值处。连接好电路，开关_。五、实验数据分析和总结根据实验所得到的数据，请学生在坐标纸上分别画出电流随电压变化的曲线图以及电流随电

9、阻变化的曲线图。让其中一组学生将自己的实验数据填写在Excel表格中，并通过Excel制作图像，展示电流和电压的关系、电流和电阻的关系。根据所描绘的图像，结合数学知识，得出结论：当电阻一定时，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。当导体两端的电压一定时，通过导体的电流和导体的电阻成反比。六、知识升华分析在曲线图中偏离曲线的坐标点，引导学生分析在实验中产生误差的原因。学生根据教师演示实验，猜想出当导体两端的电压增加时，通过它的电流会增加；导体本身的电阻增加，通过它的电流会减小，为探究定量关系做好铺垫。学生根据所学知识以及之前的分析设计电路图，并说明在自己的电路图中是如何改变导体两端电压的。在前一

10、个电路图的基础上，学生设计探究电流和电阻关系的电路图。根据两个实验电路图总结滑动变阻器在两个实验中的作用。控制变量：电阻。自变量：电压。因变量：电流。结合电路图及上述分析，归纳总结出该实验的步骤。通过对自变量和因变量的分析，简单叙述实验步骤。根据所掌握的实验表格设计原则，自行填写表格中的表头。学生分组实验。根据实验所得的数据描绘曲线图。结合数学知识，总结电流和电压的关系。学生分析原因（电流表和电压表内部电阻等的影响）。开展探究过程，明确要使用的研究方法，让学生进一步接近探究历程，巩固所学知识。发散思维，整合思路。总结归纳。经历科学探究过程，培养学生的动手能力，创造能力以及总结归纳能力。锻炼描述

11、实验步骤。设计表格表头，与中考相联系。培养动手实验能力。和数学结合，整合学科间的知识。培养学生总结归纳能力。培养学生分析数据的能力。总结规律根据实验规律，介绍科学家欧姆和他的研究过程，给出欧姆定律的表达式IU/R。结合实验数据，总结规律。介绍欧姆发现电流和电压、电阻之间的关系，让学生了解科学研究的艰辛。七、学习效果评价设计1.评价内容(1)学生在课上注意力是否集中。(2)对问题和实验的感兴趣程度。(3)学生在思考、举例、描述等方面参与课堂的积极程度。(4)应用知识解答问题的正确率。2.评价量规评价项目优良中得分学生在课上注意力是否集中(3)3分2分1分注意力非常集中注意力比较集中注意力不够集中

12、对问题和实验的感兴趣程度(3)3分2分1分非常感兴趣比较感兴趣几乎不感兴趣学生参与课堂的积极程度(3)3分2分1分积极参与比较积极不愿参与应用知识解答问题的正确率(3)3分2分1分解答完全正确解答基本正确解答基本不正确合计得分八、教学设计的特点本教学设计注重培养学生的科学探究能力、实验动手能力，以问题为引导，启发学生思考，体现物理教学以实验为基础，以学生为主体的学科理念；而且本节课的容量较大，为了充分体现控制变量法，教学中将学生分为两个大组，两个实验同时进行。这样虽然可以节约时间，但两组学生会对没有亲手操作的实验感到陌生，这就需要教师对两个实验做详细的总结。在以往的教学中，教师一般会将本节课安

13、排为两课时，分别探究通过导体的电流和导体两端电压的关系以及通过导体的电流和导体的电阻的关系。教学过程中包含了学生设计实验电路图，利用控制变量法设计实验步骤，对实验所得数据进行分析，总结结论。本节课教学容量很大，让学生探究并验证欧姆定律，对学生提出了多方面的要求。在本教学设计中，教师打破了这种传统的教学思想，将重点放在了学生设计电路图以及动手实验，最后总结规律上。动手实验之前，教师带领所有的学生分析出两个实验中所需要的电路图，然后通过寻找控制变量法中的自变量和因变量，以及规定实验次数，总结出实验步骤，列出实验表格。最后将全班学生分为两个大组，要求每一组学生至少要完成一个实验。这样就可以做到两个实

14、验同时进行，大大节约了教学时间。同时，在学生动手实验前，教师还对两个实验电路图进行对比，突出强调滑动变阻器的作用。在教学过程中，学生在教师的逐步引导下，逐渐地完善实验电路图，明确实验步骤，确定实验方案。学生的思维得到启迪，真正主动地参与了探究的全过程，成为了课堂的主体，很好地体现了新课程关于以“学生为主体，教师为主导”的角色定位。此外，本教学设计在以下三个方面有较明显的优点。首先，本节课导入环节设计恰到好处。学生根据已经掌握的电学基础知识，对教师演示的实验现象进行猜想与解释，能够顺理成章地提出要探究的问题，对所探究的问题进行了合理的猜想，达到了事半功倍的效果。其次，教师利用多种手段对知识技能进行整合，充分体现中考试题思想。在探究过程中，教师引导学生对电路图进行对比与改进，引出滑动变阻器。在强调滑动变阻器作用的同时，将其于中考试题有机地联系起来，一举两得。在设计表格的环节中也对学生进行了有效的点拨和规范。最后，本节课充分体现了课程标准中对“学科渗透”的要求。学生分组进行实验，在得到实验数据，进行数据处理和分析的过程中，教师引入了Excel作图的方法，引