《探究欧姆定律》的教学设计

执教老师：邓国强

学科：初中物理

教材版本册数：沪科粤教版九年级物理上册

课题：第十四章《探究欧姆定律》

第14.2节《探究欧姆定律》

一、教学内容分析

前面学习了电学中的三个基本物理量：电流、电压和电阻，本节通过科学探究，研究电流与电压、电阻之间的定量关系，建立电学中重要的基本规律——欧姆定律。

本节主要由“实验探究电流与电压、电阻的关系”和“欧姆定律的内容和公式”两部分组成。本节重视过程与方法、情感态度与价值观的教育，首先从学生学过的知识和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，利用控制变量法设计实验，进行实验，收集数据，最后归纳出电流与电压、电阻的定量关系。这样不仅加深了学生对欧姆定律的理解，而且可以培养学生科学探究的能力和兴趣，让学生进一步熟悉电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法，真正学会用控制变量法进行实验探究。然后通过例题的学习，学会运用欧姆定律进行简单的计算，培养学生解决问题的能力。本节最后利用“信息浏览”对物理学家欧姆的科学研究进行了介绍，加强对学生科学精神的教育，培养学生好奇心和执着的探究精神。

欧姆定律是电学的重要规律，是本章教学的重点。把探究电流与电阻、电压的关系和欧姆定律内容安排在一节，从探究实验到得出结论，水到渠成，使学生的学习有整体感，并为电功、电功率、焦耳定律的学习打下基础。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）理解欧姆定律

2、过程与方法

（2）通过实验，利用控制变量法探究电流与电压、电阻的关系，归纳得出欧姆定律。

3、情感态度与价值观

（3）体验探究自然规律的曲折过程和科学发现的喜悦，保持对科学探究的好奇心，增强学习物理的兴趣和克服困难的信心。

三、教学重点、难点

1、教学重点：欧姆定律及其探究过程。

2、教学难点：学生设计并进行实验探究欧姆定律。

四、学情分析

学生在前面学习了电学中的三个基本物理量：电流、电压和电阻，已经知道电流表、电压表和滑动变阻器的使用，经历过多次科学探究，具备了初步的科学探究能力，为探究欧姆定律打下了基础。由于滑动变阻器的使用就是前一节学习的内容，内容不容易忘记，但操作可能不熟练，将会影响探究实验的进行。

用控制变量法设计并进行实验，让学生探究电流与电阻、电压之间的关系，涉及的物理量比较多，使用的器材也比较多，实验过程既要更换定值电阻，又要调节滑动变阻器，还要测量多组实验数据，对学生而言有一些难度。学生由感性认识向理性认识的转化能力较弱，同时在实验过程中的交流以及对实验结果评估的能力也比较弱。

五、教学策略选择与设计

本节属科学探究型课。课时：1学时，也可以两部分内容各用1学时，若用两课时，欧姆定律的应用可增加一些例题。

教学设计按照“提问引导——探究——结论——应用”的思路展开，先让学生经历完整的科学探究过程，运用控制变量法探究电流跟电压、电阻的关系，通过对实验数据的分析论证，得出欧姆定律，并进行简单的计算。

从生活走向物理，通过日常生活中的一些现象引导学生作出猜想。通过欧姆定律的探究和理解来解决实际问题，体现从物理走向社会。

六、教学器材

教具：计算机多媒体教学系统。

学具：电源（干电池4节）、电压表、电流表、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω）、滑动变阻器（50）、开关、灯泡、导线。以上器材每组一套。

 

 

 

 

七、教学过程

（一）创设情境，导入新课

投影电路：

教师：闭合开关灯能亮吗？缺少了什么？

学生：不能。没有电源。

教师：电源有什么作用呢？

学生：为电路提供电压。

教师：有了电源提供的电压，电路中才可能有电流。你能想到什么？

学生：电压是形成电流的原因。电流与电压有关系。电流与电压有什么关系？

教师：想想看，电阻对电流有什么作用？

学生：阻碍作用。

教师：。电阻对电流有阻碍作用。你又能想到什么？

学生：电阻对电流有影响。电流与电阻有关系。电流与电阻有什么关系？

教师：同学们的想法很好。那么电流与电压、电阻有怎样的关系呢？这节课我们就来探究这个问题。

板书“一、探究I与U、R的关系”

（二）进行新课

1、猜想与假设

教师：生活中有没有遇到这样的现象：有时我们会发现家中的灯泡突然变暗，这种情况下人们会说些什么？

学生：爸爸会说电压太低了。

教师：现在我们来再现一下这一现象。

让学生按照投影的电路图进行实验，观察比较不同情况下灯泡的亮度。然后，根据实验现象和生活经验，对电流与电压的关系作出猜想。

投影电路图：

图1：电源一节干电池       图2：电源多节干电池

       

 

学生实验和讨论后提出以下猜想：

学生：电源串联的电池越多，这个灯泡就越亮。因此，电压越高，灯泡就越亮，电流越大。

引导学生进步猜想：电流与电压可能成正比。

教师：同学们家里有没有调光灯。教师展示调光台灯并演示。

教师：有谁能设计一个调节灯泡亮度的调光电路?请画出电路图。

学生讨论后画出电路图，选择有代表性的投放到屏幕上：

教师：现在请同学们利用桌上的器材，按照电路图连接电路。试试看，看能不能调节灯泡亮度。

学生操作，教师巡视辅导，引导学生分析。

教师：灯泡亮度为什么会变化？

学生：调节滑动变阻器，使电路中的电阻发生的改变。

教师：灯泡亮度随电阻怎样改变？

学生：电阻大时，灯泡暗。

教师：电阻大，灯泡暗时，电流是大还是小？电流与电阻有什么关系？

学生猜想：电阻越大，电流越小。

引导学生进一步猜想：电流可能与电阻成反比。

2、设计实验

教师提问启发学生：“实践是检验真理的唯一标准”。同学们的猜想是否正确，还需要通过实验来验证。那么，怎样通过实验来探究电流与电压、电阻的关系呢？

学生讨论、交流。

教师：在探究滑动摩擦力与压力大小、接触面的粗糙程度的关系时，我们用了什么实验方法？

引导学生说出实验方法：我们采用了控制变量法。

教师：我们在探究电流与电压、电阻的关系时，应用什么实验方法？

学生：控制变量法。

板书：“控制变量法”

教师：在探究电流与电压、电阻的关系时，变量是哪些？

学生：电流、电压、电阻。

教师：探究电流与电压的关系时，我们应怎样用控制变量法来研究？也就是说我们在实验中应控制哪些变量不变？哪些变量改变呢？

学生：探究电流与电压的关系，应保持电阻不变，改变电压值，观察电流的变化情况。

教师：我们对于电流与电压可能成正比的猜想怎样说才更合理？

学生归纳猜想1：电阻不变，电流与电压成正比。

板书：“1、电阻不变，电流与电压成正比。”

教师：探究电流与电阻的关系时，我们应怎样用控制变量法来研究？也就是说我们在实验中应控制哪些变量不变？哪些变量改变呢？

学生：探究电流与电阻的关系时，应保持电压不变，改变电阻值，观察电流的变化情况。

教师：我们对于电流与电阻可能成反比的猜想怎样说才更合理？

学生归纳猜想2：电压不变，电流与电阻成反比。

板书：“2、电压不变，电流与电阻成反比。”

教师：知道了实验方法后，我们来设计实验方案，逐一探究电流与电压、电阻的关系，验证我们前面的两个猜想。

设计实验1：保持电阻不变，研究电流随电压的变化情况。

教师：猜想1:保持电阻不变，电流可能与电压成正比。怎样保持电阻不变？怎样探究电流与电压是否成正比的关系？

引导学生回答。

学生：选一个定值电阻器，并改变定值电阻两端的电压。

学生：选用一个小灯泡。

教师：选用小灯泡可以吗？为什么不用小灯泡做实验？

通过影响导体电阻大小的因素说明：小灯泡电阻受温度影响，不稳定，会发生改变。我们还是采纳其他同学的建议，选用定值电阻器来做实验。

教师：实验中需要测出哪些物理量？需要哪些器材？

要求学生画出实验电路图。

投影学生画的电路图1：

（如果学生没有设计出该电路，我们也可以事先准备）

引导学生分析，该电路图存在的不足之处。

教师：按该电路图进行实验，能测出几组电压值与电流值？是否能验证电流与电压成正比的关系？

学生：只能测出一组。不能验证。

教师：为了“发现”规律，使结论更可靠，应该怎么办？

引导学生回答：改变电压，测出不同电压下的电流值。应多测几组。

教师：怎样改变电压呢？

学生：可以增加电池的节数的方法，改变电压。

教师：通过改变电池的节数的方法可以改变电压，但这种方法有什么不足呢？

引导学生回答：实验电路要多次改接。电压值比较固定，影响结论的可靠性。

教师：还有什么方法可以改变定值电阻两端的电压？（注：如果学生想不到，教师可以复习滑动变阻器的作用。）

引导学生回答：只要在电路中串联一个滑动变阻器。

投影展示学生设计的电路图2：并请同学帮助画到黑板上

 

（如果没有也可播放出已设计好的电路图）

教师：某同学设计的实验电路图，你同意他的实验方案吗？在电路中接入滑动变阻器的作用是什么？

学生回答。

引导学生分析该电路还有什么“缺陷”， 认识实验误差来源：电流表外接，电流值测出来偏大。

教师：设计好了实验方案，进行实验时，我们要把验验数据记录下来，能否设计一个实验记录表格？学生设计实验表格（如下表所示）。

选几个同学的用实物投影机投影出来。

实验次数	电阻R/Ω	电压U/V	电流I/A
1
2
3
4
…

教师：电流与电阻又有什么关系呢？我们继续来设计实验。

设计实验2：保持电压不变，研究电流随电阻的变化情况。

教师：我们的猜想2是：电压不变，电流与电阻成反比。为了验证此猜想，利用控制变量法，保持电压不变，改变电阻值，观察电流的变化情况。那么，在实验中怎样保持电压不变，又怎样改变电阻呢？能否利用前面我们设计好的电路图呢？

学生讨论、交流。

学生：可以利用。

教师：怎样改变原来定值电阻的阻值呢？可不可以换接一个滑动变阻器来代替原来的定值电阻呢？

引导学生回答：滑动变阻器可以改变电阻大小，但滑动变阻器不能读数。

教师：那应该怎么办？

学生：换接不同阻值的电阻。

教师：换接了电阻，改变了电阻大小，电阻两端的电压会不会改变？

引导学生得出：滑动变阻器可以通过改变电阻来改变电压，换接电阻，电阻的阻值也改变，电阻两端的电压也会改变。

教师：换接了电阻，我们希望电阻两端的电压改变吗？电阻两端的电压可以改变吗？

学生：不可以。

教师：换接了电阻，又如何控制电压不变呢？

学生：去掉滑动变阻器，用同一个电源。

学生：调节滑动变阻器，改变电阻，从而改变电压，使定值电阻两端的电压保持不变。

教师：去掉滑动变阻器，用同一个电源，可以保证电压保持不变吗？还是用滑动变阻器来保证电压不变呢？同学们在随后进行的实验中注意验证观察。实验中换接电阻后，应注意观察电压表的示数是否改变？如果改变，该怎么办？

教师：下面请同学们按照我们设计好的方案和电路图来进行实验，并设计实验数据记录表格，记录实验中得到的电阻值和电流值。

3、进行实验，收集数据

完成探究电流与电压、电阻的关系实物图连接（如下图），学生分组实验，教师巡视指导。

 

（1）在一个实验电路中，同时使用电压表和电流表，对学生来说这­是第一次，如果学生大面积操作困难，教师可以通过仿真动画或实物投影，辅导学生按照一定顺序连接电路，如果发现电路故障及时提供帮助。

（2）强调注意仪器使用的规范性，应注意电压表、电流表、滑动变阻器的正确使用方法，在连接电路时，应该给予具体的指导。

（3）­提醒学生注意：在测量过程中，电路闭合时间不能太长，读取数­据后要断开电路，以防通电时间过长，电阻发热给测量带来误差。

（4）在研电流与电压的关系时，调节滑动变阻器，尽量使电阻R两端电压成整数倍变化，读出各­种不同电压下电流表的示数。并提醒学生如实记录实验数据。

如果课堂时间较紧，可以分组各完成一个实验。

4、分析数据，得出结论

实验结束后，用投影展示实验数据，并引导学生分析归纳实验结论。

教师：通过实验数据，我们可以发现什么规律？

学生：电压增大时，电流也增大。

教师：说具体些。

学生：电压增大几倍时，电流也跟着增大几倍。

教师：这一组同学测出的电压与电流的比值有什么特点？

学生：电压与电流的比值相等。电压与电流的比值不变。

教师：根据你们学过的数学知识，说明了电流与电压有什么关系？

学生：成正比。

教师：有条件吗？在什么条件下电流与电压才成正比？

学生：电阻不变。

归纳：在电阻不变的情况，导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比。

投影第二个实验学生记录的数据。

教师：电流与电阻又有什么关系呢？观察第二个实验得出的数据，你们又发现什么规律？

学生：电阻增大时，电流增小。

学生：电阻增大到原来的几倍时，电流减小到原来的几分之一。

引导学生分析回答：每次的电阻与电流的乘积相等。电阻与电流的乘积不变。

教师：电流与电阻有什么关系呢？

学生：电压不变时，电流与电阻成反比。

教师：我们前面的猜想对不对？能否验证我们的猜想。

学生：能验证。

5、评估交流

组织学生根据探究体验，说出实验探究过程中遇到的问题和困难，以及有什么收获。

6、完成填空，引出欧姆定律。

学生阅读课本内容并完成下列填空。

（1）根据我们得出的实验结论，完成下列填空。介绍欧姆定律的内容：一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成________关系，跟这段导体的电阻成__________关系。

板书：“二、欧姆定律

（1）欧姆定律的内容”

教师：早在1826年，德国的物理学家欧姆就研究发现了电流与电压、电阻的关系。人们为了纪念他的伟大发现，把这一规律叫欧姆定律。

（2）公式： 

 板书“（2）公式：”

①公式中的I、U、R的单位分别为A、V、Ω。

②公式中的I、U、R应是同一段导体上的电流、电压和电阻。

例题1：某数控机床照明灯的电压是36V，它正常工作时灯的电阻是54Ω。通过照明灯的电流是多少？

例题2：一电路里有一个电压表并联在一个阻值为3Ω的电阻两端时，电压表示数为2.1V。能不能用量程为0.6A的电流表测量通过这个电阻的电流？

让学生演板后，大家来评判。

（3）欧姆定律公式变形式：U=IR；­

板书：“（3）欧姆定律公式变形式：U=IR；­”

想一想：有人认为，公式跟公式在形式上相似，所以可把电阻R说成跟电压成正比，跟电流成反比。你认为这种说法对吗？为什么？

由此引导学生分析欧姆定律公式变形式的作用及意义。

课堂练习­：有一只电阻，阻值为125Ω，最多可通过2A的电流，能否把它接在220V的电源上使用？让学生演板后，大家来评判。

（三）课堂小结。

教师：本节课你学到了什么？让学生谈谈。

（四）布置作业。

八、板书设计

一、探究I与U、R的关系       控制变量法

1、电阻不变，电流与电压成正比。

2、电压不变，电流与电阻成反比。

二、欧姆定律

（1）欧姆定律的内容：

（2）公式：   

（3）欧姆定律公式变形式：U=IR；­

九、教学反思

1、成功之处：

(1)提出问题，通过日常生活中的现象引出猜想，能从生活走向物理，然后通过探究得到了欧姆定律，用于解决实际问题，体现了从物理走向社会。

(2)实验探究“电流与哪些因素有关”按照科学探究的程序，提供了猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证探究环节，让学生较完整地体验对一个问题进行科学探究的全过程。进一步熟悉“变量控制法”。 通过实验探究电流与电压、电阻的关系分析总结出欧姆定律，进一步熟悉电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法。

(3)通过对学生的电路图和实验数据的展示，使学生具有成功感。让学生动手操作，兴趣更浓，提高了学生的学习物理的积极性。

(4)通过实验过程中对实验数据的收集与处理，培养学生的科学态度。借助教材，现在的学生“衣来伸手，饭来张口”，不知道前人探究的艰辛。通过欧姆研究事迹的介绍，对学生进行科学精神的教育，培养学生好奇心和执着的探究精神，提高学生的学习兴趣，促进学生素质的全面提高。

2、存在的问题：

(1)加强滑动变阻器的使用。

通过教学实践发现学生对于滑动变阻的使用和作用不是很熟悉，不能熟练的操作。从生活走向物理，利用调光灯发现电阻与电流有关系，学生操作起来有些困难，用时较长，课时比较吃紧。

(2)加强科学探究实验的组织，注意拓宽学生的思路。

在实验过程中，有的学生没有注意实验的目的，在那里随意玩弄实验器材。应组织好电流与电阻、电压关系的科学探究实验，可以先探究完一个实验，让学生获得经验，再完成第二次探究内容。可以让学生把实验数据绘成图像，用图象法分析实验数据得出实验结论和对实验结果的评估。

(3)加强练习，学以致用。

学生知道欧姆定律的内容、表达式和变换式容易，运用欧姆定律分析解决简单的电路问题困难，让学生多接触一些题型，把握知识的运用方法。

(4)正确处理好预设与生成的关系。

课堂情况瞬息万变，我们要引导好、把握好、利用好学生的灵感，要随机应变，掌控课堂的发展方向。比如不用滑动变阻器，通过电源的干电池数量不变能不能保证定值电阻器更换后的电压不变，可能涉及到电源内阻问题，对于学生没有学到的知识内容，可以只提一下，不用解释，暂时搁置，便于课堂教学的顺利进行。

附学案：

一、探究I与U、R的关系

1、猜想：写出你的猜想。

 

2、设计实验：画出实验电路图

 

3、进行实验：画出实验记录表，并把实验数据记录下来。

 

4、实验结论：

 

二、欧姆定律

1、欧姆定律的内容：

根据我们得出的实验结论，完成下列填空。

一段导体中的电流，跟这段导体两端的电压成________关系，跟这段导体的电阻成__________关系。

2、写出欧姆定律的公式：

 

例题1：某数控机床照明灯的电压是36V，它正常工作时灯的电阻是54Ω。通过照明灯的电流是多少？

例题2：一电路里有一个电压表并联在一个阻值为3Ω的电阻两端时，电压表示数为2.1V。能不能用量程为0.6A的电流表测量通过这个电阻的电流？

 

3、写出欧姆定律的变形公式：

 

课堂练习：有一只电阻，阻值为125Ω，最多可通过2A的电流，能否把它接在220V的电源上使用？

 

 

 

练习检测题：

1、把阻值为15Ω的电阻接在3V的电源上,一同学用标有0—0.6A和0—3A两个量程的电流表测量该电阻的电流时，读数为1A，他出现错误的原因是什么？通过电阻的电流实际上是多大？

 

 

2、为探究电流与电压的关系，小红将实物连接成如图甲所示的电路。

 

 

 

 

⑴请你指出图12-18甲中连接的错误之处：

①____________________________________；

②____________________________________。

⑵图乙是实验中电流表的某次示数，则电流是____A。要使电路中的电流增大，根据你所画的电路图，滑动变阻器的滑片应向____移动。

3、为了探究电流I跟电阻R的关系，小明进行了多次实验。

⑴在第一次实验中，小明把15Ω的电阻接入电路，调节滑动变阻器的阻值，使电压表的示数为2.5V，读取电流表示数，请你在图中连接第一次实验所需的电路。

 

 

 

 

 

 

 

 

⑵第二次实验时，小明将15Ω的电阻换成10Ω的电阻：

a．闭合开关，电压表的示数将          ；

b．按照你连接的电路，你应该向       移动滑动变阻器的滑片，并详细叙述你接下来的操作过程：                             。

4、细心的小明发现，实验用的小灯泡上标有“2.5V­0.3A”字样，他请教老师，老师告诉他：“这是该灯泡正常工作时的电压和电流值。”­你能求出这个小灯泡正常发光时灯丝的电阻是多大吗？写出你计算的过程。

5、由欧姆定律可导出公式R=U/I，关于此式，下列说法正确的是（　　）

A、导体的电阻随两端的电压增大而增大

B、导体的电阻随其中的电流减小而增大

C、导体的电阻与它两端的电压成正比，与其中的电流成反比

D、对同一导体，U增大时，U/I不变

6、在某一温度下，连接在电路中的两段导体A和B中的电流与其两端电压的关系如图所示，由图中信息可知（      ）

A、A导体的电阻为10Ω

B、A导体的电阻大于B导体的电阻

C、A导体两端电压为3V时，通过A导体的电流为0.6A

D、B导体两端电压为0时，B导体的电阻也为0

6、一段导体的电阻是5Ω，当它接入电路时，通过它的电流为0.2A。如果用电阻为10Ω的导体接入这段电路，通过导体的电流为__________________A。