过实验“探究电流与电阻,电压之间有什么定量关系

核心提示知识与技能 1.通过实验探究电流、电压和电阻的关系;2.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;3.会使用滑动变阻器来改变一段导体两端的电压。过程与方法领悟用“控制变量法”来研究物理问题的科学方法。情感态度与价值观1.在

知识与技能

1.通过实验探究电流、电压和电阻的关系;

2.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;

3.会使用滑动变阻器来改变一段导体两端的电压。

过程与方法

领悟用“控制变量法”来研究物理问题的科学方法。

情感态度与价值观

1.在解决问题的过程中,有克服困难的信心和决心,能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦;

2.养成实事求是、尊重自然规律的科学态度。

教学重点、难点

重点:实验探究电流、电压和电阻的关系的过程

难点: 运用数学一次函数图象分析出电流、电压和电阻的关系式

教学用具

教师方面:电流表、电压表、学生电源(或三节干电池)、滑动变阻器、定值电阻(R1=5Ω和R2=10Ω

)、开关、导线。

学生方面:电流表、电压表、三节干电池、滑动变阻器、定值电阻(R1=5Ω和R2=10Ω)、开关、导线

。以上器材为一组,每三人准备一组器材。(若学校条件好,可将干电池换成学生电源,实验效果更好。

)

教学过程

一、创设物理情境,引导学生进入科学探究

教师:前面我们学习了电流、电压和电阻三个量的知识。这三个量之间的关系并不是孤立存在的,而是互

相联系、互相影响的。如:①加在导体两端的电压越大,通过它的电流就会越大;②导体的电阻越大,流

过它的电流就会越小。这些例子同时还揭示了电流与电压、电阻之间的定性关系。

如果知道一个导体的电阻值,还知道导体两端的电压值,你能不能计算出通过它的电流值呢?(或用数学

表达式表示出来)

二、进行科学探究

1.提出问题

让学生回答:探究电流与电压、电阻之间有什么定量关系?

2.猜想或假设

应根据以下两个事实来引导和启发学生的想像力,进行猜想或假设

①加在导体两端的电压越大,通过它的电流就会越大;

②导体的电阻越大,流过它的电流就会越小。

学生回答:

·可能是I=U/R;

·可能是导体两端的电压增大几倍,导体中的电流也增大几倍;

·可能是U=IR;

·可能是……。

3.设计实验(采用启发提问式,帮助学生设计实验)

以下教学过程是师生一问一答

问:我们所学电流、电压和电阻三个量,哪些量可以测量出,分别用什么仪器来测量?

答:能测量的量有:电流和电压,仪器分别为电流表和电压表。

问:电阻不能测量,我们怎样知道导体的阻值呢?

答:可以给出导体的电阻值。

问:也就是说在研究电流和电压、电阻之间关系时,我们是固定电阻不变,让电压发生改变,观察电流的

变化,这种研究物理问题的方法叫什么?

答:控制变量法。

问:实验时,针对于某一导体测量一组电压和电流值,行吗?

答:不行。

问:为什么?

师生共同回答:多次测量可以减少误差,同时考虑到物理规律的客观性、普遍性和科学性,应该多测量几

次。

教师还应进一步指出:不仅针对同一导体测量几组电压和电流值,同时还要更换定值电阻反复进行实验,

这种研究物理问题的方法是不可忽视的。实验时,给出了二个不同的定值电阻(R1=5Ω和R2=10Ω)

问:我们在实验要多次测量电压和电流值,那么怎样去改变导体两端的电压和通过它的电流呢?

学生1答:改变电源的电压,如:增减串联的干电池的节数。

学生2答:用滑动变阻器来改变。

师总结指出:同学们知道了改变定值电阻两端电压的方法,请大家根据你认为最适合你的方法和刚才我们

设计的思路,对照自己桌前的器材选择你所需的实验仪器,并画出能够同时测量电压和电流的电路图。

4.进行实验

实际操作中,要提醒学生注意以下几个问题:

·连接电路时,开关应处于断开状态,滑动变阻器的滑片应放到最大阻值的位置上。

·测量次数不要过多,根据时间而定,一般测量三次或四次左右。

·若用滑动变阻器来改变导体两端的电压的情况下,尽量使定值电阻两端的电压成整数倍地变化(如:1V

,2V,3V……)。同样若用干电池(或学生电源)改变电源电压时,也应该使电源电压成整数倍地变化。

教师巡回指导学生进行实验,指出学生在实验中错误,并要求学生实事求是地填写实验数据。

5.分析和论证

数据处理时,可引导学生仔细思考测量数据:分析电压是怎样发生变化,从而影响到电流的怎样变化;同

时还应考虑到实验会有误差,可能数据不很一致。得出电流、电压的关系的结论。

结论:电阻相同时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。

然后指导学生用测量的数据对照课本图7.1-1画出U-I图。

启发学生对比数学中的一次函数的知识,推导出U-I表达式:U=IR。

6.评估

要求学生在探究报告反思自己的探究活动一些问题,如:

(1)实验设计方案是不是最优的,还可能会存在着不合理的地方。

(2)操作中有没有什么失误,读数时会不会有失误。

(3)测量结果是不是可靠的。

(4)探究中是不是还有哪些问题还不清楚,哪些问题弄明白了。

……

7.交流

要求学生课后进行交流,交流时,可以相互交换各自的探究报告,也可以口头表述自己在探究与他人不同

的意见,同时还应听取他人正确的意见。交流时,不应只是交流探究结论,交流的重点应放在探究的过程

中。

如:为什么我的猜想和别人不一样?

为什么我的方法与你不一样?

为什么你能得出这样的结论,我的结论不和你一样?

……

作业:完成探究报告,并在报告写出对自己所选的实验探究过程进行评估。

说明:

·本节教学应放在实验室完成,将学生三人分成一组,具体分工大致这样:实际操作时,一名同学移动滑

动变阻器(或改变电源电压),一名同学观察电压表,另一名同学观察电流表。

·电源的选择最好是学生电源,测量的数据比较一致。而采用干电池时,测量的数据存在着一定的误差,

处理数据时,要求教师考虑到可能数据不一致来指导学生如何得出结论。

·本节实验探究是同时使用电压表和电流表,对于学生来说是第一次,存在着一定困难,要求教师应精心

准备。

·在探究实验过程中的设计实验环节时,故意设计了两种方法进行科学探究,目的是使学生明白科学探究

过程的多样性,同时在交流和评估时,懂得不同的科学探究方法对于研究问题的优劣。

·实际操作中,有些要求尽可能让学生通过动手的过程自己去感悟,有利于培养学生的科学探究素质。

·采用图象进行数据处理时,可以把电压U看成纵坐标y轴,电流I看成横坐标x轴,则由U-I图可知U和I是

一个正比例一次函数式,电阻R的值为一次函数式y=kx中k值,这样处理有利于学生能快速的得出U、I和R

的数学表达式。

电阻是一个实实在在的物理元器件,通过欧姆定律我们可以知道,电压、电流和电阻三者之间的关系,U=I*R。

电阻电压电流具体关系

一、如果同一个电路里只有这一个电阻的话,它与电压可以说是没有任何关系的。电压只是人为加在电阻两端的,与电阻的大小没有任何关系,你人想加多大就多大。

二、如果是同一个电路里除了这个电阻,还有别的电器的话,那么对电压就有影响啦。不过它的影响也只是影响电压的在各个电器上的分配。即电阻越大,电阻本身分配的电源电压就越大,而其它的电器两端的电压就越小啦。

三、从本质上来说电阻并不能阻碍电压的。电阻阻碍的是电流,你可以从微观方面分析,电流是一个一个的载流子,它们一起通过电阻,就如同道路不平坦要阻拦它们一样。而电阻所阻一批载流子的数目比是一定的,因此你要想使通过的电流子增多,就必须增大电压,以增多载流子的数目。但电阻所阻碍的数量比并没有变,比例依然是那么大。

电流、电压、电阻教学思路

本节课的内容有两个方面:一是探究电流跟电压的关系,二是探究电流跟电阻的关系。其基本思路是:主要通过学生分组实验让学生经历科学探究的全过程,进一步熟悉科学探究中被广泛采用的一种方法──控制变量法,以培养学生的观察、设计、实验、分析、归纳概括的能力。首先以教师引导学生进行本节知识准备,再以生活中的现象为基础老师通过实验演示创设物理情景引导学生观察思考并提出问题,激发学生的学习兴趣和学习欲望。再让学生分析观察到的现象,大胆猜想,培养学生科学猜想的学习方法,然后学生根据猜想分析实验方法设计出实验电路确定所需的实验器材,再根据实验电路和记录表格并进行分组实验收集实验数据,用图象法分析实验数据得出电流与电压、电阻的关系。同时利用多媒体课件辅助教学手段,加大课堂教学容量,激发学生的学习兴趣,以提高课堂效率。

 
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