资源简介

3.4 欧姆定律及其应用
教 案
一、基本信息
课题 3.4 欧姆定律及其应用
（第1课时）
探究电流与电压、
电阻的关系 课型 实验探究课
（规律发现型）
课时 1课时（45分钟） 教材 浙教版八年级科学上册
第3章 电路探秘
年级 八年级 教法 控制变量法+分组实验
+数据分析+归纳推理；
滑动变阻器的双重角色
→探究I-U时「改变电压」
→探究I-R时「保持电压
不变」→用同一个元件
实现不同的实验目的→
这是本课的思维拐点
教学重点 探究电流与电压关系→
控制R不变→U/I=常数→
I与U成正比；
探究电流与电阻关系→
控制U不变→IR≈常数→
I与R成反比；
「电压是原因/电流是
结果」→表述的因果
正确性；
电阻是导体本身的性质
→与电流/电压无关 教学难点 控制变量法的实验设计
→如何控制「电阻不变
而改变电压」→用滑动
变阻器；如何控制
「电压不变而改变电阻」
→更换定值电阻后→调
滑动变阻器使电压表
示数恢复原值；
数据分析→从U/I=常数
和IR≈常数中抽象出
正比/反比关系；
因果表述的正确性→
「电阻不变时→电压
与电流成正比」是错
的（应该说电流与电压
成正比）→原因vs结果
教具准备 电源（干电池组）；
定值电阻3个（5Ω/10Ω/
15Ω）；
滑动变阻器（0~20Ω）；
电流表+电压表各1；
开关、导线若干；
PPT课件 学具准备 课本、练习本；
预习：回顾电流/电压/
电阻概念及控制变量法
→思考：要研究I与U
的关系→应控制哪个量
不变？
学情分析 学生已掌握I/U/R三个
物理量的基本概念→并
熟悉电压表和电流表的
使用→但三个量之间的
定量关系是全新的。
两大认知障碍：①滑动
变阻器在两次实验中的
不同角色→探究I-U时
它负责「改变电压」→
探究I-R时它负责「保持
电压不变」→同样的元件
做不同的事→学生需要
反复体会；②数据分析
表格中的U/I=5→学生
容易忽略「5=R」这条
线索→要引导发现。
二、核心素养目标
1. 科学观念
（1）知道通过导体的电流与电压和电阻的定性关系→为下节课欧姆定律公式奠定实验基础。
（2）理解电压是原因、电流是结果→正确表述因果关系。
2. 科学思维
（1）掌握控制变量法在电学实验中的运用——「一变一控」。
（2）通过数据分析→从U/I=常数和IR≈常数中推导正比/反比关系→培养数据归纳能力。
3. 探究实践
（1）正确连接「定值电阻+滑动变阻器+电压表+电流表」实验电路→完成两次完整的探究实验。
（2）在I-R实验中→更换电阻后→正确调节滑动变阻器→保持电压表示数不变→体会「为什么需要这样做」。
4. 态度责任
（1）通过实验探究体会科学家发现物理规律的过程→培养严谨求实的科学态度。
（2）理解「控制变量法」不仅是一种实验方法→更是一种科学的思考方式。
三、教学重难点
教学重点：控制变量法的实验设计、两次探究实验的操作与数据分析、I与U的正比关系/I与R的反比关系、因果表述的正确性。
教学难点：滑动变阻器在两个实验中的不同角色（改变电压 vs 保持电压不变）、数据表格中U/I常数的物理意义（=定值电阻R）、因果表述的正误辨析。
四、教学过程
（一）复习导入——三大物理量的联结之问（约3分钟）
回顾——填空：电流（I/A）是____定向移动→电压（U/V）是使电荷移动形成电流的____→电阻（R/Ω）是导体对电流的____作用。
提出问题：三个量之间有没有定量关系？如果有→是什么关系？
今天我们用「控制变量法」→动手实验→亲自找出答案！
（二）实验探究一：电流与电压的关系（约15分钟）
1. 实验设计——控制的量是什么？变的量是什么？
研究I与U的关系→需要控制____不变→通过什么方法改变U？→用滑动变阻器改变R两端的电压。
测量对象：用电压表测R两端的____→用电流表测通过R的____。
图1 实验电路→R与滑动变阻器串联→电压表测R→电流表测I
2. 实验步骤
①按电路图连接→开关断开→滑动变阻器滑片滑到最大阻值处。
②检查无误→闭合开关→移动滑片→记录每次的电压U和电流I。
图2 实物连接图→电池+开关+滑动变阻器+R+电流表+电压表
3. 数据记录与分析（R=5Ω）
实验序号 电压U/V 电流I/A U/I
1 1 0.2 5
2 2 0.4 5
3 3 0.6 5
发现：电压增大→电流____增大；U/I的比值____不变（约等于R=5Ω）。
结论：导体的电阻不变时→通过导体的电流与它两端的电压成正比。
【因果表述红线】只能说「电流与电压成正比」→不能说「电压与电流成正比」！
电压是原因→电流是结果。只有给导体加上了电压→导体中才会产生电流。所以结论的表述必须是：电阻一定时→电流跟电压成正比。
（三）实验探究二：电流与电阻的关系（约15分钟）
1. 实验设计——本次控制哪个量不变？
研究I与R的关系→需要控制____不变。
如何保持电压不变？→更换不同阻值的定值电阻→每次更换后→调节滑动变阻器→使电压表示数恢复到原值（如2V）→再读取电流表示数。
【关键操作】更换电阻后→电压会变→因为总电阻改变了→串联分压随之改变。必须调节滑动变阻器→使R两端的电压回到设定的固定值→才能保证「电压不变」这个控制条件！
图3 探究I与R关系电路→更换R后调滑变→保持电压不变
2. 实验步骤
①连接电路→开关断开→滑片滑到最大阻值处→定值电阻先选5Ω。
②闭合开关→调滑变使电压表示数=2V→记录I。
③断开开关→换10Ω电阻→调滑变→使电压表示数再回到2V→记录I。
④同样换15Ω→调回2V→记录I。
【注意】每次更换电阻前→开关一定要断开！带电换电阻=操作危险+读数不准。
图4 实物连接图→换10Ω/15Ω后调滑变→确保U=2V不变
3. 数据记录与分析（U=2V）
实验序号 电阻R/Ω 电流I/A I×R
1 5 0.4 2.0
2 10 0.2 2.0
3 15 0.13 ≈2.0
发现：电阻增大→电流____减小；I×R的乘积____（约等于U=2V）。
结论：导体两端的电压不变时→通过导体的电流与它的电阻成反比。
（四）两个红线表述辨析（约5分钟）
红线一：「电阻一定时→电流与电压成正比」 「电阻一定时→电压与电流成正比」 。
原因：电压是原因→电流是结果→只有原因决定结果→不能因果颠倒。
红线二：「电阻与电流成反比」 →电阻是导体本身的一种性质→由导体的长度/横截面积/材料和温度决定→与电流、电压无关。不能说「电阻随电流改变」！
【终极辨析】这两个红线表述混淆→是初中电学最高频丢分的原因之一。记死结论：①因果不能倒（只能是电流变化因电压/电阻变化果）；②电阻是导体自己的属性（不是因I/U变化的变量）。
（五）典例精讲（约5分钟）
典例1——改变电压的方案选择
图5 探究I-U关系→研究改变R两端电压的三种方案→甲（多节电池）/乙（串滑动变阻器）/丙（串不同R'）
研究电流跟电压的关系→为改变定值电阻R两端的电压→设计了三种方案：甲→多节干电池串联；乙→电池与滑动变阻器串联；丙→电池先后与不同定值电阻串联。可行的方案是（ ）
解析→三方案都能改变R两端电压：甲→改变电源电压（最直接）；乙→滑动变阻器分压→电压连续可调（最优）；丙→不同R'分得不同电压→也可实现。答案：D→甲、乙、丙都可行。
典例2——电路故障判断
图6 探究I-R电路→电流表示数为零→电压表有明显偏转→故障在哪？
闭合开关后发现电流表示数为零→电压表指针有明显偏转→则该电路故障是____处开路。
解析→电流表为零→电路开路；电压表有明显偏转→电压表与电源连通。故障发生在电压表所并联的元件→即定值电阻R开路。答案：定值电阻R。
【故障推理通用公式】电压表示数=0、电流表有示数→电压表并联的对象短路。电压表有示数、电流表示数=0→电压表并联的对象开路。
典例3——实验操作顺序
探究I-R关系→先将5Ω定值电阻接入→移动滑片使电压表示数为1.5V→记录I。取下5Ω→分别接入10Ω、15Ω→移动滑片使电压表示数均为____V→记下对应的电流值。结论：电压一定时→电流与电阻成____。
解析→控制电压不变→每次都要调到同一电压值→即1.5V。电流随电阻增大而减小→乘积≈1.5→成反比。答案：1.5→反比。
（六）课堂小结（约2分钟）
一、方法→控制变量法：「一变一控」→这是所有多变量关系研究的通用方法。
二、结论①：电阻不变时→电流与电压成正比（U/I=常数=R）。
三、结论②：电压不变时→电流与电阻成反比（I×R≈常数=U）。
四、滑动变阻器的双重角色：实验一是「改变电压」→实验二是「保持电压不变」。
五、红线表述：①因果不能倒→只能电流与电压成正比；②电阻是导体自身性质→与I/U无关。
五、板书设计
§3.4 欧姆定律及其应用（第1课时）
探究电流与电压、电阻的关系
一、三大物理量回顾
电流I（A）← 电荷定向移动
电压U（V）← 形成电流的原因
电阻R（Ω）← 对电流的阻碍作用（导体自身性质）
二、探究方法：控制变量法（一变一控）
三、实验一：探究I与U的关系（控制R不变）
电路：R(5Ω定值) + 滑动变阻器 + 电压表(R两端) + 电流表
数据：R=5Ω U: 1→2→3V I: 0.2→0.4→0.6A U/I=5(常数=R)
★ 结论：电阻不变时→I与U成正比（电流跟电压成正比）
不能说「电压与电流成正比」（因果不能倒！）
四、实验二：探究I与R的关系（控制U不变）
电路：换R(5/10/15Ω) + 调滑变→保持U=2V不变→测I
数据：U=2V R: 5→10→15Ω I: 0.4→0.2→0.13A I×R≈2(常数=U)
★ 结论：电压不变时→I与R成反比（电流跟电阻成反比）
五、滑动变阻器的双重角色
实验一：改变R两端电压（调节→观察变化）
实验二：保持R两端电压不变（补偿→维持控制）
六、两条红线表述（极高频考点）
「电压与电流成正比」 正确：「电流与电压成正比」
（电压是原因→电流是结果→因果不能颠倒）
「电阻与电流成反比」 电阻是导体自身性质→与I/U无关！
六、教学反思
1. 这节课是初中电学的分水岭——在此之前→I/U/R是三个独立的概念；在此之后→它们被一个定律（欧姆定律）统一。本节课尚未给出公式→但实验结论本身就是欧姆定律的「前身」。关键是要让学生逐步意识到→U/I=常数就是R→I×R≈常数就是U→为下一节课揭开「I=U/R」做好准备。
2. 滑动变阻器的双重角色→是这节课最需要掰碎讲的地方。实验一中→它负责「改变」电压→以观察I随U的变化；实验二中→它负责「维持」电压→以消除U变化对I的干扰→才能纯粹地看I与R的关系。同样的元件做不同的事→学生刚开始一定混乱→需要在实验过程中反复强调：「现在我们在干什么？控制哪个量？滑动变阻器起什么作用？」
3. 数据分析表格中的U/I=5→是点睛之笔。学生会发现：U/I的比值恰好等于所用的定值电阻R=5Ω→I×R的乘积恰好等于控制的电压U=2V→这两个巧合不是巧合→而是规律。引导发现这个规律→下节课学欧姆定律时就是水到渠成。
4. 因果表述的两个红线→每个班都有学生第一次犯。教师可以故意在黑板写出错误表述→让学生纠错：「电压与电流成正比对吗？」→学生讨论→指出因果颠倒→印象会更深。电阻表述也要刻意纠正：「电阻大→电流小→所以说电阻与电流成反比对吗？」→学生回答：「不对→电阻是导体自己的性质→不是电流决定的！」
5. 实验操作中→「更换电阻前断开开关」是安全红线→但在实践中学生容易忘。建议每换一次电阻→老师在全班提醒一次「开关断了吗？」→直到成为肌肉记忆。
6. 电路故障分析（电流表为零/电压表有示数→R开路）→是中考电学实验题的「标准套路」。本课典例2恰好给出了这个经典故障→可以拓展提问：如果反过来→「电流表有示数/电压表示数为零」→是什么故障？（答案：与电压表并联的部分短路→即R短路）。一组正反对照→学生对故障推理公式掌握更牢。

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