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第二节 探究欧姆定律 设计说明 本节主要内容有：实验探究电流与电压、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。彩灯发光时，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。 【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，要保持电阻不变；第二步研究电流与电阻的关系，要保持电压不变。(控制变量法) 活动：探究电流与电压、电阻的关系 1.设计电路：根据以上思路，教师引导学生设计出电路图，学生可能设计出如图甲、乙所示的两个电路。 【讨论】对于这两个设计电路，使用哪个电路探究电流、电压、电阻三者的关系方便一些呢？ 【教师点拨】对于图甲的电路，只能通过增加或减少电池节数来改变电源电压，通过更换不同阻值的电阻来改变电路中的电阻大小，这样的电路很不方便；对于图乙的电路，可以通过移动滑动变阻器的滑片，改变电路中的电压和电阻，从而找出电流、电压、电阻三者之间的关系。 【教师提问】根据图乙所示的电路，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。 3.设计数据记录表格 表一：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1________V23
表二：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1________Ω23
【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。 4.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。 5.进行实验与收集数据 (1)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、、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0.6 A、0.3 A、0.2 A，填入表一中. 表一 实验次数电压电阻电流150.62100.33150.2
(2)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，合上开关，保持定值电阻不变，调节滑动变阻器滑片，使定值电阻两端的电压分别为1 V、2 V、3 V，读出对应的电流值分别为0.1 A、0.2 A、0.3 A，填入表二中。 表二 实验次数电压电阻电流110.1220.2330.3
③整理器材。 6.分析与论证 (1)引导学生分析表一中的数据，看看能得到什么结论。 【教师点拨】从表一中的数据可以看出，当电阻成整数倍增加时，电流成整数倍减小；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。 (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。 7.实验结论 保持电阻不变时，电流跟电压成正比关系；保持电压不变时，通过导体的电流跟电阻成反比关系。 课堂小结 电流与电压和电阻的关系是： 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0.2 A时,该电路的电阻为20Ω；而另一个电路也接在同样的电源上时,若通过的电流为0.4 A,则电阻为____Ω。 2.某导体两端的电压为2 V时，通过导体的电流为500mA，若此导体两端的电压变为4V时，通过的电流是_____A。 3.已知，分别把、接到6 V的电源上，通过它们的电流比等于（ ） A. B. C. D. 4.一导体接到电路中 ，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 5.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 6.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，电压表的读数是2.5 V，电流表的读数是0.5 A，现在将阻值为5 Ω的电阻换成阻值为10Ω的电阻接入电路来进行研究，则下一步应进行的操作是：________________________________________。 参考答案 1.10 2.1 3.A 4.D 5.C 6.电阻 （1）定值电阻两端的电压 （2）调节滑动变阻器的滑片，使电压表的示数保持为2.5V不变 板书设计 第1课时 探究电流与电阻、电压的关系 探究电流与电压、电阻的关系 1.保持电压不变时，电流跟电阻成反比关系 2.保持电阻不变时，电流跟电压成正比关系 第2课时 欧姆定律 教学过程 引入新课 教师讲解：我们通过实验探究知道了：保持电阻不变时，电流跟电压成正比关系；保持电压不变时，通过导体的电流跟电阻成反比关系。这两个关系同学们能不能用一句话概括出来？ 讲授新课 一、欧姆定律 1.欧姆定律内容：一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比关系，跟这段导体的电阻成反比关系。 2.欧姆定律表达式：， 其中表示通过导体的电流，单位是安培()；表示导体两端的电压，单位是伏特()；表示导体的电阻，单位是欧姆()。 3.欧姆定律的变换式：，。 4.欧姆定律是电学中重要的基本规律，它是通过实验总结、归纳得到的规律，它反映了电流、电压、电阻三者之间的数量关系，掌握这一定律要注意以下几个方面： (1)欧姆定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路，并且是纯电阻电路。 (2)欧姆定律中“通过”的电流，“两端”的电压及“导体”的电阻都是同一个导体或同一段电路上对应的物理量。不同导体的电流、电压、电阻间不存在上述关系。因此在运用公式，必须将同一个导体或同一段电路的电流、电压、电阻代入计算，三者一一对应。在解题中，习惯上把同一个导体的各个物理量符号的角标用同一数字表示，这样比较醒目，解题时不容易出现错误。 (3)欧姆定律中三个物理量间具有同时性，即在同一部分电路上，由于开关的闭合或断开以及滑动变阻器滑片位置的移动，都将引起电路的变化，从而导致电路中的电流、电压、电阻的变化，所以公式中的三个量是针对同一时间而言。 (4)和的区别：欧姆定律表达式表示导体的电流与导体两端的电压和导体的电阻有关。当电阻一定时，导体中的电流，跟导体两端的电压成正比。而是由欧姆定律表达式变形得到的，它表示某段导体的电阻数值上等于这段导体两端电压与通过它的电流的比值，这个比值是导体本身的属性，不能理解为与成正比，与成反比，这也是物理与数学的不同之处。 (5)为了便于分析问题，最好先根据题意画出电路图，在图中标明已知量的符号、数值和未知量的符号，这是一种良好习惯。 (6)公式中的三个物理量，必须使用国际单位制中的单位，即的单位是安培(A)，的单位是伏特(V)，的单位是欧姆()。 二、欧姆定律的应用 1.公式应用 根据欧姆定律的公式，变形可得，和。 （1）已知电压和电阻，求电流； （2）已知电流和电阻，求电压； （3）已知电压和电流，求电阻。 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30 Ω，接在12 V的电源两端，求通过这盏车灯的电流。 解题步骤：（1）画电路图；（2）列出已知条件和所求量；（3）求解。 解： （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，使灯泡正常发光，用电流表测得通过它的电流值是0.6 A。已知该灯泡正常发光时的电阻是20 Ω，求灯泡两端的电压。 解：，。 （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0.18 A，再用电压表测得灯泡两端的电压是220 V，试计算灯丝正常发光时的电阻值。 解：。 例4 加在某一电阻器两端的电压为5 V时，通过它的电流是0.5 A，则该电阻器的电阻应是多大？如果两端的电压增加到20 V，此时这个电阻器的电阻值是多大？通过它的电流是多大？ 解：， 。 【思考】求电流还有其他的方法吗？ 【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：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比关系，跟导体的电阻成反比关系。 2.表达式：；变换式：，。 3.、、必须是同一部分电路的同一状态。 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 2.（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 3.如图所示电路，电源电压保持不变，若变阻器滑片向左滑动时，则( ) A.表示数增大，A表示数减小 B.表示数减小，A表示数减小 C.表示数增大，A表示数增大 D.表示数减小，A表示数增大 4.一条镍铬合金线的两端加上4 V电压时，通过的电流是0.2 A，则它的电阻是_____Ω。若合金线的两端电压增至16 V时，它的电阻是_______Ω，这时若要用电流表测量它的电流，应选用量程为_______A的电流表。 5.在探究电阻两端的电压跟通过电阻的电流的关系时，小东选用了两个定值电阻、分别做实验，他根据实验数据画出了如图所示的图象，请你根据图象比较电阻与的大小，_______。（选填“大于”“等于”或“小于”） 6.有一种指示灯，电阻为6.3，通过的电流为时才能正常发光，要使这种指示灯正常发光，应加多大的电压？ 参考答案 1.D 2.ABD 3.C 4.20 20 0～3 5.大于 6.解：由得，。 板书设计 第2课时 欧姆定律 欧姆定律 1.内容：一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比关系，跟这段导体的电阻成反比关系 2.表达式： 3.变换式：　 教学反思

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