資源簡介

第二節　科學探究:歐姆定律
【2022年版課標要求】
1.探究電流與電壓、電阻的關系。
2.理解歐姆定律。
【重點難點】
重點:電路中電流與電壓的關系、電流與電阻的關系,歐姆定律。
難點:探究電流與電壓、電阻關系的實驗設計,實驗數據的收集和處理,歐姆定律的應用。
【教學準備】
教師準備:多媒體課件、電源,5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值電阻各一個,電流表、電壓表各一只,“20 Ω　2 A”滑動變阻器一個、開關、導線若干。
學生準備:電源,5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值電阻各一個,電流表、電壓表各一只,“20 Ω　2 A”滑動變阻器一個、開關、導線若干(學生分組實驗,6人一組,共分8個小組)。
【教學設計】
【情境引入】
請看下列flash動畫。
電池:我是電池,我提供的電壓能使電路中形成電流。
燈泡:我是燈泡,我的電阻對電流有阻礙作用。
電流:我……
電流困惑的是什么
【新課教學】
一、電流的大小與哪些因素有關
提出問題:電流與電壓、電阻到底會有怎樣的關系
猜想與假設:
電壓越大,電流就越大。
電流可能與電壓成正比關系。
電阻越大,電流就越小。
電流可能與電阻成反比關系。
設計實驗與制定計劃:
探究I與U的關系,就要保持導體的電阻不變;探究電流與電阻的關系,就要保持電阻兩端的電壓不變。這種研究方法叫控制變量法。今天我們就用控制變量法先探究I與U、I與R的關系。
進行實驗與收集證據:
(一)探究電流與電壓的關系
1.畫出實驗電路圖,如圖所示。
2.選用5 Ω的定值電阻,根據電路圖連接實物圖,在連接實物圖的過程中,開關應該處于斷開狀態,滑動變阻器的滑片置于阻值最大處。
3.閉合開關,調節滑動變阻器的滑片,分別測出4組電壓值和電流值,并將測量結果填入表一。
表一:
R=5 Ω 電壓U/V 1 2 3 4
電流I/A 0.2 0.4 0.6 0.8
　　繪制圖像:
用橫坐標表示電壓,縱坐標表示電流,根據表一中電壓與電流的對應數據,在坐標系中描點,然后將各點平滑地連接起來,就能得到I-U圖像。
分析數據,得出結論:
在電阻一定的情況下,通過導體的電流與導體兩端的電壓成正比。
(二)探究電流與電阻的關系
1.仍然利用剛才連接的電路,調節滑動變阻器的滑片,使電壓表的示數是2 V時,記下電流表的示數,把測量結果填入表格。
2.把5 Ω的電阻取下,再分別把10 Ω、15 Ω、20 Ω的電阻接入電路,分別測得電壓是2 V時的電流表的示數,把測量結果填入表二。
表二:
U=2 V 電阻R/Ω 5 10 15 20
電流I/A 0.4 0.2 0.13 0.1
繪制圖像:
用橫坐標表示電阻,縱坐標表示電流,根據表二中電阻與電流的對應數據,在坐標系中描點,然后將各點平滑地連接起來,就能得到I-R圖像。
分析與論證:
在電壓一定的情況下,導體中的電流與導體的電阻成反比。
說明:
(1)尋找電流I、電阻R、電壓U的關系,要用數據分析法。即分析數據時,要對數據進行比較、運算,如加、減、乘、除等。如==常數,兩個量的比值等于一個常數,我們就說電流與電壓成正比;I1R1=I2R2=常數,兩個量的乘積等于一個常數,我們就說電流與電阻成反比。
(2)不能說電阻一定時,電壓與電流成正比。這里存在著一個邏輯關系問題。物理量之間存在著一定的因果關系,電壓是因,電流是果,是因為導體兩端加了電壓,導體中才有電流,不是因為導體中有了電流,導體兩端才有了電壓,因果關系不能顛倒。
不能說電壓一定時,電阻與電流成反比。我們知道,電阻是導體本身的一種性質,即使導體中沒有電流,導體也會有電阻,導體不會因為通過它的電流的改變而使導體的電阻發生改變。
二、歐姆定律
1.內容:一段導體中的電流,跟加在這段導體兩端的電壓成正比,跟這段導體的電阻成反比。
2.公式:I=,變形式:U=IR、R=。
3.實質:反映了一段導體中的電流跟電壓和電阻之間的定量關系。
4.使用條件:I、U、R是指同一段電路中的電流、電壓和電阻。
5.應用:歐姆定律公式明確了三個量之間的關系,在一段電路中,只要知道了I、U、R中的任意兩個量,就可以根據歐姆定律算出第三個量。
閱讀教材P101例1、例2
例1:解:I==≈2.3 A。
答:通過該熨斗電熱絲的電流約為2.3 A。
例2:解:R==≈48.9 Ω。
答:此電熱器的電阻約為48.9 Ω。
說明:(1)電流表自身的電阻很小,如果把電流表直接接到電源兩極,通過電流表的電流很大,會燒壞電流表。電壓表自身的電阻很大。
(2)對于R=,導體的電阻在數值上等于導體兩端的電壓跟通過導體電流的比值。不能認為“電阻跟電壓成正比,跟電流成反比”。因為電阻的大小只與導體的材料、長度、橫截面積和溫度有關,而與電流、電壓無關。
【課堂小結】
通過本節課的學習,你有什么收獲與體會 請每一位同學對自己在本節課的學習情況進行評估,然后教師歸納并投影本節內容。
布置作業
課本P102~103作業
【板書設計】
第二節　科學探究:歐姆定律
　　實驗電路圖
實物圖
實驗探究1:電流與電壓的關系
電阻不變時,電流與電壓成正比。
實驗探究2:電流與電阻的關系
電壓一定時,電流與電阻成反比。
歐姆定律內容
公式
例題

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