资源简介

欧姆定律、电功率实验研究及其应用分析
一、学习目标
1、掌握欧姆定律的研究及其应用；
2、掌握电功率的研究及其应用；
3、培养学生电路分析、电路设计评价、数据处理等能力，掌握动态电路一般性的解题思路和方法；
二、重难点：欧姆定律的研究及其应用、电功率的研究及其应用；
三、教学设计
本教学设计旨在尝试采用以“问题解决”的教学模式组织教学，达到促进学生深度学习的目的。围绕“测量某一未知电阻（或小灯泡）的阻值”这一问题，引导学生开展伏安法测量电阻方案设计。之后，依据设计的电路通过对电路元件、电路结构、电路功能、研究方法迁移进行变式拓展，提高学生电路分析、电路设计评价、数据处理等能力。最后，以表格形式对知识点进行比较归纳，总结方法，完善学生的认知水平，使所学知识结构化、系统化。
四、教学过程
（一）、激活旧知，回忆与该问题相关联的科学知识。
1、利用以下电路元件：电源、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻（或小灯泡），你可以测量出与定值电阻（或小灯泡）相关的哪些量呢？
（电阻（或小灯泡）的阻值、电阻（或小灯泡）的功率、）
2、学生尝试画出测量的电路图，教师巡视学生解答情况。（板书呈现学生电路设计方案）
（二）、方法研讨（反馈学情，矫正提高）
1、呈现学生的结果，师生共同研讨方法：
思考：图1这个方案有什么不足之处？如何改进？
（无法改变电阻两端的电压和通过电阻的电流，进行多次实验，取平均值以减小误差。）
2、质疑改进：有同学说利用图1也可以达到测量阻值的目的，猜猜他是怎么做的？
（改变电源电压，进行多次实验）。
3、尝试解决（故障判断、数据处理）
例1、(2018·绍兴)小敏用图甲所示电路来测定某定值电阻的阻值。
①闭合开关前，要将滑动变阻器滑片滑到
(填“A”或“B”)端。
②闭合开关后，发现只有一只电表的指针发生偏转，请结合图甲电路分析产生此现象的原因是
。
③排除故障后，进行三次实验，测得数据如表所示。表中第二次实验的电流值可从图乙中读取，根据这三次测得的数据求得此电阻的阻值为
欧(保留一位小数)。
实验次数
U/V
I/A
R/Ω
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
3
2.9
0.28
10.4
例1、参考答案：A、电压表和电流表的位置互换了、10.3。
（三）、变式拓展
1、变式1（改变电路元件）：将定值电阻更换为小灯泡。
交流评价：多次测量取平均值是否有意义？
2、变式2（改变电路结构）：（开关型动态电路分析方法指导）
例2、下列实验电路图中，也能够得出定值电阻Rx阻值的电路有
。
例2、参考答案：ABCD
3、变式3（功能拓展）：利用此电路还可以研究什么问题？
（1）、交流方法：（写下来，说出来）
研究通过导体的电流与导体两端电压的关系；（控制导体电阻不变）
研究通过导体的电流与导体电阻的关系；（控制导体两端电压不变）
研究导体电阻与导体两端电压的关系；（×）研究导体电阻与通过导体电流的关系；（×）
（2）、尝试解决：（滑动变阻器型动态电路分析方法指导）
例3．小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中，当A、B两点间的电阻由10Ω更换为5Ω后，为了探究上述问题，他应该采取的唯一操作是（　
　）
A．保持变阻器滑片不动
B．将变阻器滑片适当向左移动
C．将变阻器滑片适当向右移动
D．将电池个数增加
例4．[2017·湖州·24]在探究电流与电阻的关系时，小明设计下面的电路图进行
实验：连接电路，更换不同的定值电阻，分别测出电流大小，记录并分析数据。
（1）分析表格中的数据，发现电阻两端的电压是____________（选填“变化的”或“不变的”）。
（2）小芳通过对实验数据的分析，认为此实验需要改进。请你和小芳一起设计探究电流与电阻的关系的实验电路图（画在方框中）。
（3）你设计的电路中，更换电阻后，是如何控制变量的？
。
例4．（1）变化的
；（2）
（3）更换电阻后，调节滑动变阻器滑片位置，保持电阻R两端的电压不变。
4、变式4（实验方法拓展）：利用伏安法还可以测量什么科学量？（电功率）
（1）、交流方法：功率大小与哪些因素有关？实验方法有哪些？小灯泡选择的规格是否要求相同？是否需要多次测量？
（2）、尝试解决：
例5．研究电功率与电压、电流的关系时，某同学连接了如图所示电路进行实验。下列关于该实验的说法，不合理的是（
）
A．该电路所示实验能研究电功率与电压的关系
B．该实验选择的两个小灯泡规格应该不同
C．小灯泡消耗的电功率可通过灯泡的亮度来比较
D．该实验能得出电流相同时，电功率与电压成正比
例6．在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验时，小组同学猜想：小灯泡的电功率可能与电压、电流有关，于是他们同学们设计了如下所示的三个电路图：
①你认为图
可以研究小灯泡的电功率与电压的关系，理由是
。
②选择正确的电路进行实验，得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是
。
五、归纳总结：
1、动态电路解题方法总结
（1）开关的闭合与断开引起的电表示数变化
分析由开关引起的电路结构的变化，分析电路变化时各部分物理量的变化，运用串并联电路基本特点和欧姆定律，寻找相关联的已知量和未知量之间的关系进行基本计算。
（2）滑动变阻器滑片的滑动引起的电表示数变化
①含滑动变阻器的串联电路(如图甲)
②含滑动变阻器的并联电路(如图乙)
2、伏安法测电阻、伏安法测小灯泡电功率、欧姆定律、影响电功率大小的因素四个实验有相似之处，也有明显区别，列表对比分析如下：
实验名称
研究电流与电压、电阻的关系（欧姆定律）
伏安法测电阻
探究影响电功率大小的因素
伏安法测小灯泡的功率
原理
I＝U/R
R＝U/I
P＝UI
P＝UI
器材
电压表、电流表、电源、滑动变阻器、开关、导线
定值电阻
未知阻值的电阻
小灯泡
小灯泡
电路图
研究方法
控制变量法
控制变量法、转换法
多次测量的目的
多次测量，寻找规律，得到I与U、R的关系。
多次测量，取平均值减小误差。
定性分析比较。
多次测量，比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况。测电功率不能求平均值，求功率的平均值是没有意义。
结论
通过导体的电流，与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。
用电器的电功率等于用电器两端电压与通过用电器电流的乘积。
滑动变阻器的作用
1、保护电路；2、研究I与U时，改变定值电阻两端的电压及通过的电流；研究I与R时，保持定值电阻两端的电压不变。
1、保护电路；2、改变定值电阻两端的电压来改变通过电阻的电流，以达到多次测量取平均值的目的，减小误差。
1、保护电路；2、改变小灯泡两端的电压和通过电流，比较小灯泡在不同电功率下的亮暗。
考查侧重点
1、根据电路图连接实物图（注意量程选择、滑动变阻器的接线柱）；2、故障分析（电阻或小灯泡断路、短路）；3、操作过程（变量控制）；4、图表分析（数据处理和错误数据识别）；5、结论表达（注意前提条件和逻辑关系）；6、方案评价；7、滑动变阻器的选择。
其他电路探究问题
1、研究串、并联电路电流特点；2、研究串、并联电路电压特点；3、研究影响电阻大小的因素；4、探究影响电流热效应的因素有哪些？
导学单
一、问题导入：
1、如何“测量某一未知电阻（或小灯泡）的阻值”，尝试画出相应的电路图。
2、尝试解决
例1、(2018·绍兴)小敏用图甲所示电路来测定某定值电阻的阻值。
①闭合开关前，要将滑动变阻器滑片滑到
(填“A”或“B”)端。
②闭合开关后，发现只有一只电表的指针发生偏转，请结合图甲电路分析产生此现象的原因是
。
③排除故障后，进行三次实验，测得数据如表所示。表中第二次实验的电流值可从图乙中读取，根据这三次测得的数据求得此电阻的阻值为
欧(保留一位小数)。
实验次数
U/V
I/A
R/Ω
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
3
2.9
0.28
10.4
二、变式拓展
1、变式1（改变电路元件）：将定值电阻更换为小灯泡。
思考：是否需要多次测量取平均值？
2、变式2（改变电路结构）：
3、尝试解决：（注意开关型动态电路分析方法）
例2、下列实验电路图中，也能够得出定值电阻Rx阻值的电路有
。
4、变式3（功能拓展）：
（1）、利用此电路还可以完成什么电路问题探究？（写出来）
5、尝试解决：（注意滑动变阻器型动态电路分析方法）
例3．小刚同学用如图电路探究“一段电路中电流跟电阻的关系”。在此实验过程中，当A、B两点间的电阻由10Ω更换为5Ω后，为了探究上述问题，他应该采取的唯一操作是（　
　）
A．保持变阻器滑片不动
B．将变阻器滑片适当向左移动
C．将变阻器滑片适当向右移动
D．将电池个数增加
例4．[2017·湖州·24]在探究电流与电阻的关系时，小明设计下面的电路图进行
实验：连接电路，更换不同的定值电阻，分别测出电流大小，记录并分析数据。
（1）分析表格中的数据，发现电阻两端的电压是____________（选填“变化的”或“不变的”）。
（2）小芳通过对实验数据的分析，认为此实验需要改进。请你和小芳一起设计探究电流与电阻的关系的实验电路图（画在方框中）。
（3）你设计的电路中，更换电阻后，是如何控制变量的？
。
6、变式4（实验方法拓展）：利用伏安法还可以测量什么科学量？
（1）、功率大小与哪些因素有关？实验方法有哪些？小灯泡选择的规格是否要求相同？是否需要多次测量？
7、尝试解决：
例6．研究电功率与电压、电流的关系时，某同学连接了如图所示电路进行实验。下列关于该实验的说法，不合理的是（
）
A．该电路所示实验能研究电功率与电压的关系
B．该实验选择的两个小灯泡规格应该不同
C．小灯泡消耗的电功率可通过灯泡的亮度来比较
D．该实验能得出电流相同时，电功率与电压成正比
例7．在探究小灯泡的电功率与哪些因素有关的实验时，小组同学猜想：小灯泡的电功率可能与电压、电流有关，于是他们同学们设计了如下所示的三个电路图：
①你认为图
可以研究小灯泡的电功率与电压的关系，理由是
。
②选择正确的电路进行实验，得出了小灯泡的电功率与电压关系的正确实验结论。支持该结论的实验现象是
。
六、回家作业
1．某兴趣小组在测量额定电压为2.5伏小灯泡电功率的实验中，实验电路图如图甲所示。
①右图中电路连接尚未完成，E应与滑动变阻器的
接线柱相连接，F接线柱应与电压表上标有
的接线柱相连。
(
A
B
C
D
E
F
)
②闭合开关前，应将滑动变阻器滑片P移到
；
③按电路图连接成实物图后，闭合开关，发现小灯泡不亮、电流表指针不动、电压表指针有明显的偏转，则电路故障原因可能是
；
验次数
1
2
3
4
电压U/伏
1.0
2.0
3.0
4.0
电流I/安
0.10
0.17
0.23
0.25
④排除故障后。实验时，电压表和电流表读数记录上表中。实验结束后，同学们想知道小灯泡的额定功率，却发现没有测小灯泡正常工作时的电流，能否利用表中数据求出小灯泡的额定功率？有同学认为可利用表中某组数据求出电阻R，再利用P额=U额2/R，求出小灯泡的额定功率。请判断是否可行并说明理由
；
⑤有同学将表中数据转换为图乙的U—I曲线，由图可知小灯泡的额定功率为
瓦。
2．小敏用如图甲所示的电路图，研究通过导体的电流与导体电阻的关系，电源电压恒为6V。改变电阻R的阻值，调节滑动变阻器滑片，保持R两端的电压不变，记下相应的4次实验的电流和电阻值，描绘在乙图中。
（1）实验过程中，移动变阻器滑片时，眼睛应注视
(选填序号)；
A.变阻器滑片
B.电压表示数
C.电流表示数
（2）在丙图中，用笔线代替导线，将电压表正确连入电路；
（3）★★实验中，他所选择的变阻器是
(选填序号)；
A．10Ω
0.5A
B．20Ω
1A
C．50Ω
2A
（4）乙图中阴影部分面积表示的科学量是
；
（5）实验过程中，如果出现了电流表示数为0，电压表示数接近6V，电路发生的故障可能是：
。
1．①D或C
3
；②阻值最大处（或最右端）；③小灯泡处断路；④不行，因为小灯泡的阻值随温度的变化而变化；⑤0.5
2．
（1）B
（2）如图
（3）C
（4）电压
（5）电R处有断路

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