第二节 科学探究:欧姆定律 【2022年版课标要求】 1.探究电流与电压、电阻的关系。 2.理解欧姆定律。 【重点难点】 重点:电路中电流与电压的关系、电流与电阻的关系,欧姆定律。 难点:探究电流与电压、电阻关系的实验设计,实验数据的收集和处理,欧姆定律的应用。 【教学准备】 教师准备:多媒体课件、电源,5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻各一个,电流表、电压表各一只,“20 Ω 2 A”滑动变阻器一个、开关、导线若干。 学生准备:电源,5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω的定值电阻各一个,电流表、电压表各一只,“20 Ω 2 A”滑动变阻器一个、开关、导线若干(学生分组实验,6人一组,共分8个小组)。 【教学设计】 【情境引入】 请看下列flash动画。 电池:我是电池,我提供的电压能使电路中形成电流。 灯泡:我是灯泡,我的电阻对电流有阻碍作用。 电流:我…… 电流困惑的是什么 【新课教学】 一、电流的大小与哪些因素有关 提出问题:电流与电压、电阻到底会有怎样的关系 猜想与假设: 电压越大,电流就越大。 电流可能与电压成正比关系。 电阻越大,电流就越小。 电流可能与电阻成反比关系。 设计实验与制定计划: 探究I与U的关系,就要保持导体的电阻不变;探究电流与电阻的关系,就要保持电阻两端的电压不变。这种研究方法叫控制变量法。今天我们就用控制变量法先探究I与U、I与R的关系。 进行实验与收集证据: (一)探究电流与电压的关系 1.画出实验电路图,如图所示。 2.选用5 Ω的定值电阻,根据电路图连接实物图,在连接实物图的过程中,开关应该处于断开状态,滑动变阻器的滑片置于阻值最大处。 3.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,分别测出4组电压值和电流值,并将测量结果填入表一。 表一: R=5 Ω 电压U/V 1 2 3 4 电流I/A 0.2 0.4 0.6 0.8 绘制图像: 用横坐标表示电压,纵坐标表示电流,根据表一中电压与电流的对应数据,在坐标系中描点,然后将各点平滑地连接起来,就能得到I-U图像。 分析数据,得出结论: 在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 (二)探究电流与电阻的关系 1.仍然利用刚才连接的电路,调节滑动变阻器的滑片,使电压表的示数是2 V时,记下电流表的示数,把测量结果填入表格。 2.把5 Ω的电阻取下,再分别把10 Ω、15 Ω、20 Ω的电阻接入电路,分别测得电压是2 V时的电流表的示数,把测量结果填入表二。 表二: U=2 V 电阻R/Ω 5 10 15 20 电流I/A 0.4 0.2 0.13 0.1 绘制图像: 用横坐标表示电阻,纵坐标表示电流,根据表二中电阻与电流的对应数据,在坐标系中描点,然后将各点平滑地连接起来,就能得到I-R图像。 分析与论证: 在电压一定的情况下,导体中的电流与导体的电阻成反比。 说明: (1)寻找电流I、电阻R、电压U的关系,要用数据分析法。即分析数据时,要对数据进行比较、运算,如加、减、乘、除等。如==常数,两个量的比值等于一个常数,我们就说电流与电压成正比;I1R1=I2R2=常数,两个量的乘积等于一个常数,我们就说电流与电阻成反比。 (2)不能说电阻一定时,电压与电流成正比。这里存在着一个逻辑关系问题。物理量之间存在着一定的因果关系,电压是因,电流是果,是因为导体两端加了电压,导体中才有电流,不是因为导体中有了电流,导体两端才有了电压,因果关系不能颠倒。 不能说电压一定时,电阻与电流成反比。我们知道,电阻是导体本身的一种性质,即使导体中没有电流,导体也会有电阻,导体不会因为通过它的电流的改变而使导体的电阻发生改变。 二、欧姆定律 1.内容:一段导体中的电流,跟加在这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。 2.公式:I=,变形式:U=IR、R=。 3.实质:反映了一段导体中的电流跟电压和电阻之间的定量关系。 4.使用条件:I、U、R是指同一段电路中的电流、电压和电阻。 5.应用:欧姆定律公式明确了三个量之 ... ...
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