浙教版八上科学 3.4 欧姆定律及其应用（第1课时）教学设计

第4节欧姆定律及其应用（第1课时）教学设计——电流与电压、电阻的关系【核心概念】物质的运动与相互作用【内容要求】内容：电磁相互作用要求：通过实验探究电流与电压、电阻的关系，理解欧姆定律，并解决简单的电学问题。【教学目标】1.通过实验探究电流与电压、电阻的关系。2.会运用控制变量法进行实验设计，写出相应的实验方案。3.会运用表格或图像对实验数据进行处理，寻找相应科学量之间的关系。4.通过探索活动，提高学生的动手操作能力，养成细致的观察能力和准确读数的技能，培养严谨和实事求是的科学态度。【教学思路】在复习电流、电阻和电压的基础上，提出问题：电流与电压、电阻之间的关系如何？然后由学生独立设计实验方案，再进行相互交流，优化形成最终的实验方案。接着，围绕“电流与电压的关系”、“电流与电阻的关系”分小组进行实验，记录实验现象和数据。再运用表格或图像对数据进行分析处理，总结归纳电流与电压、电流与电阻之间的关系。引入科学史，知道欧姆定律的由来。认识欧姆定律的表达式及各科学量的单位。在应用公式解决实际问题过程中深入理解欧姆定律的内涵。【教学过程】一、创设情景，引入任务【复习】科学量科学涵义符号国际单位测量工具电流电荷定向移动IA电流表电压使电荷移动形成电流的原因UV电压表电阻导体对电流的阻碍作用RΩ阅读漫画，说说看法。【引入】电压越大，对电路中电流的推动作用越大，即相当于电流获得的推动作用越强；而电阻越大，则对电路中电流的阻碍作用就越大。那么，电流与电压、电流与电阻之间存在怎样的定量关系呢？要研究电流与电压、电阻之间的关系，应如何设计实验方案？二、围绕任务，素养内化（一）研究电流与电压的关系1.方案分析：（1）研究思路：研究电流与电压的关系，必须控制电阻不变，即研究通过定值电阻的电流与它两端的电压的关系。（2）实验器材：电源（2节干电池）、定值电阻（5Ω）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。思考：没有滑动变阻器可以吗？不可以，没有滑动变阻器，无法多次测量通过定值电阻的电流与电阻两端的电压，使实验结论具有偶然性，得不到普遍规律。（3）实验电路图让学生独立思考尝试画出电路图，相互交流讨论，形成共识。如下图：2.实验步骤：（1）根据电路图所连接实验电路。闭合开关，调节滑动变阻器R′，可改变电阻R两端的电压。（2）实验中定值电阻R＝5Ω，逐次调节滑动变阻器R′，使电压表上的读数分别达到表中设定的数值，分别读出每次不同电压下的电流值，并记录在下表中。R=5Ω（控制电阻不变）实验次数12345电压/V0.51.01.52.02.5电流/A（3）实验数据分析观察记录的数据，运用多种运算方式进行分析，发现U/I的数值就是电阻值。即为一个定值。并在平面直角坐标系中进行作图。将电阻换成10Ω再进行作图分析。由图可知，通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。实验结论：在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。【思考与讨论】1.以上表格中计算出的电压与电流的比值是否完全相等？与同学讨论结果，并分析原因。不完全相等，实验过程中出现误差，如读数误差、电流表示数略大于通过电阻的电流等，故计算出的电压与电流的比值不一定完全相等。2.对于实验结论，可否表达为“在电阻一定的情况下，导体两端的电压与通过导体的电流成正比。”？不能。这里存在一个因果关系，电压是因，电流是果，因为导体两端有了电压，导体中才有了电流，不是因为导体中先有了电流才有了电压，因果关系不能颠倒。3.在实验过程中，滑动变阻器起什么作用？一是保护电路；二是改变定值电阻两端的电压。（二）研究电流与电阻的关系1.方案分析：（1）研究思路：研究电流与电阻的关系，必须控制电阻两端的电压不变，即研究通过电阻的电流大小与电阻阻值的关系。（2）实验器材：电源（2节干电池）、定值电阻（5Ω，10Ω，15Ω，20Ω，25Ω）、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线若干。思考：为什么要选择滑动变阻器？能控制电阻两端的电压不变。（3）实验电路图2.实验步骤：（1）更换定值电阻R，调节滑动变阻器R′，使R两端的电压始终保持不变，可读出并记录每次的电阻值与电流值。（2）测量电压为2V时通过不同电阻的电流值，并记录在下表中。表恒定电压（U＝2V）时通过不同电阻的电流实验次数12345电阻/Ω510152025电流/A（3）实验数据分析观察记录的数据，运用多种运算方式进行分析，发现I与R的数值乘积近似等于2，为一个定值。并在平面直角坐标系中进行作图。由图可知，通过电阻的电流大小与电阻的阻值成反比。实验结论：在电阻压一定的情况下，通过导体的电流与电阻的阻值成反比。【思考与讨论】1.以上表格中计算出的I与R的数值乘积是否完全相等？与同学讨论结果，并分析原因。不完全相等，实验过程中出现误差，如读数误差、电流表示数略大于通过电阻的电流等，故计算出的I与R的数值乘积不一定完全相等。2.对于实验结论，可否表达为“在电压一定的情况下，导体的电阻与通过导体的电流成正比。”？不能。这里存在一个因果关系，电阻是因，电流是果，因为导体的电阻不同，因此通过导体的电流不同，因果关系不能颠倒。3.在实验过程中，滑动变阻器起什么作用？一是保护电路；二是控制电阻两端的电压不变。（三）欧姆定律视频：欧姆与欧姆定律1.内容：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。2.公式：3.单位：电压U/伏，电阻R/欧，电流I/安4.对定律的理解：（1）三个物理量之间关系：①电流I、电压U、电阻R是对同一段电路或同一电阻而言。②I、U、R必须对应同一时刻。（2）适用范围：①电路中不含电源那段。②适用于电能全部转化为内能的用电器。例如：电灯、电炉等，不适用于电动机。（3）公式变形为的意义：①导体的电阻大小可以用导体两端的电压跟通过导体中的电流的比值来表示，这是测电阻的一种方法。对于同一段导体，U、I的比值是一定的；对于不同的导体，U、I的比值一般不同。U、I的比值只说明了电阻的大小。②导体的电阻不由电压电流决定，它由导体本身的材料、长度、横截面积和温度决定。所以无论电压、电流怎样变化，甚至变为零，导体电阻依然为原来大小，故不能由“”得出“导体的电阻跟导体两端电压成正比，跟通过的电流成反比”结论。三、归纳总结，应用迁移（一）课堂小结1.在探究电流与电压和电阻的关系中，滑动变阻器的作用是什么？2.欧姆定律的内容和公式、单位。（二）随堂例题【例1】在探究“电流与电阻关系”实验中，某同学根据实验数据作出如图所示的图象，下列说法正确的是（）A.导体中的电流与导体的电阻成正比B.电源至少选用两节新干电池C.换用2Ω电阻做实验时，需要更换电压表量程D.多次实验是为了求平均值，以减小实验误差【答案】B【解析】A.由图可知，导体两端的电压不变，导体中的电流与导体的电阻成反比，故A错误；B.由图可知，这个不变的电压为U=IR=0.4A×5Ω=2V，电源至少选用两节新干电池(3V)，故B正确；C.换用2Ω电阻做实验时，控制电阻的电压不变，故不需要更换电压表量程，故C错误；D.多次实验是为了得出普遍性的规律，故D错误。【例2】如图是小莲探究电流与电阻关系的电路图，R为定值电阻，R’为滑动变阻器，下列有关说法错误的是（）A.实验过程中要更换电阻R，以改变电阻大小B.调节R’的目的是控制R两端电压不变C.R’滑片向左移时，电压表示数会变大D.本实验得出的结论是电阻与电流成反比【答案】D【解析】AB.要探究电流与电阻关系，需要控制电阻两端的电压不变，改变电路的电阻，故AB正确，不符合题意；C.当R’滑片向左移时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，电路中的电流变大，电压表示数会变大，由串联电路电压的规律知定值电阻R两端的电压变大，电压表的示数变大，故C正确，不符合题意；D.本实验得出的结论是：在导体两端的电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比，故D错误，符合题意。【例3】由变形可得，以下理解正确的是（）。A.导体的电阻跟它两端的电压成正比；B.导体的电阻跟通过它的电流成反比；C.当导体两端的电压为0时，导体的电阻为0；D.导体的电阻是导体本身的一种性质，跟导体两端的电压和通过导体的电流无关【答案】D。【解析】A．导体的电阻是导体本身的固有属性，电阻大小和其两端的电压大小无关，故A错误；B．导