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§17～1 电流与电压和电阻的关系
【核心素养】：
物理概念：
会使用滑动变阻器来改变一段导体两端的电压；
会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和其中的电流；
通过实验探究电流与电压和电阻的关系。
科学思维：
通过观察、对比、控制变量的方法探究电流与电压和电阻的关系，进　一步体会科学探究的方法；
三、科学探究：
通过实验、分析和探究过程，提高根据实验数据归纳物理规律的能力，学会用图象研究物理问题。
四、科学态度与责任：
在“问题—思考—探究实验—结论”的实践过程中，提高学生克服困难的信心和决心，　
　使学生能体验到战胜困难、解决物理问题时的喜悦； 帮助学生养成实事求是、尊重实验事实的科学态度；重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识，培养学生科学世界观的形成。
教学重点难点：
重点：实验探究电流与电压和电阻的关系的全过程；
难点：运用数学一次函数图象进一步分析出电流与电压和电阻的关系。
教学方法：控制变量法、讨论法、观察对比法
使用器材：学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个、定值电阻(R1＝5 Ω、R2＝10 Ω、R3＝15 Ω)、电阻箱一个、导线若干、多媒体课件
课时：1课时
【教学过程】
一、创设情景,激发兴趣
通过前面的学习和实验,同学们已经隐约感觉到电流、电压、电阻之间存在着一定的关系,那么这三者之间到底存在着怎样的关系呢？我这里有三个研究它们之间关系的课题,请同学们分组讨论一下哪个课题有研究的必要,为什么？
1.电流跟电压、电阻的关系；
2.电压跟电流、电阻的关系；
3.电阻跟电流、电压的关系。
说明:通过该情景的创设达到三个目的,一是创设物理情景,激发学生的学习兴趣；二是培养学生科学选择研究课题的能力；三是回顾前面所学知识(①电压是形成电流的原因；②电阻是导体本身的一种属性,跟导体两端的电压及导体中的电流无关)。
二、引导学生猜想与假设
结合前面所学的知识,电压是形成电流的原因,而导体的电阻是导体本身阻碍电流的一种性质,采用谈话──讨论式的方法,引导学生猜测“电流跟电压、电阻的关系”。
导体两端的电压越大,导体中的电流越大；导体的电阻越大,导体中的电流越小。
说明:通过此环节,一是让学生明确猜想是经常用到的物理研究方法之一；二是让学生知道猜想是建立在大量的科学事实基础之上的,不是胡乱猜想,是有科学依据的。
三、学生制定计划与设计实验
1.探究方法
由猜想知道导体中的电流跟导体两端的电压、导体的电阻有关,那么如何研究电流跟电压、电阻的定量关系呢？让学生分组讨论下面两个问题:
①前面学过的哪些实验课题与该实验课题类似？举例说明
②你所列举的实验中用到的物理研究方法是什么？
说明:这样做的目的有两个:一是通过分组讨论与交流培养学生合作学习的意识；二是由学生回顾前面所学的实验,讨论得出研究该实验的方法──控制变量法。
2.研究电流跟电压的关系
在此让学生明确“研究电流跟电压的关系时,应保持电阻不变”的思想,那么,设计实验电路的时候应考虑:①怎样测量定值电阻两端的电压U和定值电阻中的电流I呢？②怎样保持导体的电阻R不变呢？③通过什么方法改变定值电阻两端的电压U呢？
(1)学生分别独立设计电路,学生以小组为单位进行组内讨论,拟定一个达成共识的设计方案。
说明:这样做既充分发挥了个体的主观能动性,又集思广益,培养学生的发扬团结合作精神,共同克服困难,探索解决办法。
(2)小组代表发言,展示设计方案。
说明:通过小组的发言,交流设计的思路和具体操作,采用谈话的方式,让学生在原有的知识与能力的基础上互相学习,取长补短。
(3)师生共同讨论,对各组的设计方案的优缺点进行评估,教师点拨、整合思维,帮助学生形成科学的思想,以确定出实验的最佳方案。从而引导学生设计出课本上的电路图。
利用串联电路中的滑动变阻器来改变导体两端的电压U,从而改变电路中的电流I。
3.研究电流跟电阻的关系
在此让学生明确“研究电流跟电阻的关系时,应保持电压不变”的思想。那么实验探究时应考虑:①怎样改变导体电阻R的大小？②怎样保持导体两端的电压U不变呢？
让学生讨论交流,使学生认识到；当定值电阻的大小发生变化时,可通过滑动变阻器来控制其两端的电压U保持不变。
四、学生分组实验与收集数据
(1)教师可演示电路的连接或板画电路的连接,补充说明实验的注意事项,有针对性地进行辅导；并且明确观察目标,知道在哪一个研究对象上收集信息,明确收集信息的内容。
(2)学生分组、合作完成实验,正确记录实验数据。
1.研究电流跟电压的关系
按电路图连接实物电路,利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,并记录所对应的电流值,填入表一中:
表一:
R＝10Ω
电压U(V) 1 1.5 2
电流I(A)
2.更换定值电阻,利用滑动变阻器保持定值电阻两端的电压不变,记录对应的电流值,填入表二中:
表二:
U＝3V
电阻R(Ω) 5 10 15
电流I(A)
五、分析与论证
实验数据是客观事实的反映,不等于实验结论；实验结论是在数据基础上进行科学分析的结果。教师选择两组实验数据展示在黑板上,以供分析与论证。引导学生进行因果推理,认识因果推理关系,在控制物理条件下,关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系,寻找数据之间的相互关系的特征,培养学生分析简单的因果关系能力。
1.电流与电压的关系
学生讨论回答下列问题,逐层概括:
(1)电流与电压两个物理量,是谁随谁变化？
(2)分析表一,可得出什么结论？
(3)怎样分析得出上述的结论？
(4)我们这个结论前提是保持哪个物理量不变？
(5)有人说,这个结论可叙述为“在电阻不变时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比。”对吗？
说明:设计这五个问题的目的一是通过实验数据的分析培养学生的概括能力；二是回扣课前提出的研究课题,前后对应。
2.电流与电阻的关系
在分析表一的基础上,学生可独立完成分析表二,归纳出此规律。
学生讨论回答下列问题,逐层概括:
(1)电流与电阻两个物理量,是谁随谁变化？
(2)分析表二,可得出什么结论？
(3)怎样分析得出上述的结论？
(4)我们这个结论前提是保持哪个物理量不变？
(5)有人说,这个结论可叙述为“在电压不变时,导体的电阻与通过导体的电流成反比。”对吗？
六、评估
探究假设是探究结果的预期,探究结果是探究假设的验证。关注它们的差异是发现问题和提出问题的前奏,是创造思维的表现。
回顾在本节课中,学生小组反馈的实验数据,是否严格符合我们总结的规律？不符合的原因是什么？采用什么方法处理此问题能使此影响降为最小？
学生交流后教师引导点拨,使之明确:实验用学生电压表和学生电流表测量存在误差；而且导线的电阻不可忽视；另外在探究过程中,保持不变的物理量是否在操作中真正做到保持不变呢？但是从实验数据整体上来说可以得出实验结果。
评估是对探究反思的过程,有利于发展学生的批判思维,有利于培养学生严谨的科学态度。在教师必要的点拨下,形成对评估的正确认识,并使学生从这些具体的评估活动中获得体验,合作的精神得到加强,极大地提高了学生的综合素质与能力。
七、交流与合作
1.学生小结,本节课学习到了哪些知识？
2.从本节课探究过程中,你还有哪些收获？
3.除本节的探究电路图以外,你能否再设计一个电路图来研究今天的问题。
4.写出本节的实验报告。
【教学反思】
本节课主要研究了电流跟电压的关系及电流跟电阻的关系。在研究电流跟电压的关系时,首先,我让学生设计了电路图,学生发言非常积极勇跃,争先恐后地上黑板画图,学生画出了如下的五种图形,我没有想到学生思维如此开阔。
接着,我和学生一起分析采用哪个图更合适,学生各抒已见。有的同学认为,以上五个图都可以,因为R两端的电压和通过R的电流都可以测出来。有的同学认为要研究电流跟电压之间的关系,就必须能够改变R两端的电压和通过它的电流,而第一、二两个图不能完成这一任务。有的同学认为,虽然第三、四两个图可以改变电阻R两端的电压,但不一定能使R两端的电压成倍的变化,不利于研究电流跟电压之间的关系。最后一致认为,第一、二两个图不能改变电压和电流,就不能研究电流跟电压的关系,第三、四两个图可以改变电阻R两端的电压,但不一定能使R两端的电压成倍的变化,只有第五个图能使改变R两端的电压和通过R的电流,又可使R两端的电压成倍的变化。因此,选第五个图为研究电流跟电压之间的关系的电路图。
由于有了以上的看法,在研究电流跟电阻的关系时,学生自然就会设计了。通过本节课的教学,学生不仅了解了自己的成功失败之处,更亲自体验了设计探究的过程。
传统式教法训练出来的学生,知识牢固,基础扎实,演绎能力和逻辑思维能力都比较强。但传统式教法有许多局限性:它虽然能为多数学生学习提供方便,但在培养学生的创新精神和创新能力方面有很大的不足。好比走路,传统的某些教法不仅给学生指出路,而且还要扶着学生走,抱着学生走,看起来学生虽然走过许多路,但并没有学会自己走路,一旦老师放手,让学生找路,就常常变得不知所措。实践证明,我们的学生会考试,考分很高,但是在科研课题和实际问题面前,往往表现出信心和勇气不足,独立工作能力不强,这种状态和创造性、开拓性是格格不入的。而现代教学法则恰恰在培养人的独立工作能力上显示出其优点,它放手让学生自己走路,开始可能会跌跤,但跤跌得多了,学生自然使学会了走路。
总之,新课程标准要求我们要改变旧的思想,培养新的意识,只有具有全新思想的教师,才能培养出具有创造思维的学生,转变观念,是我们唯一的选择。

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