探究电流和电压的关系

探究电流和电压电阻关系的教学设计

教学目标

1、知识与技能

(1)探究电流与电压电阻的关系。

(2)会同时使用电压表和电流表测量一段电路两端的电压及其中的电流。

(3)会使用滑动变阻器改变部分电路两端的电压

2、过程与方法

(1)体会用控制变量法的研究方法研究物理规律的思路。

(2)学习用图像研究物理问题2

学情分析

学生之前已经经历过完整的科学探究过程,因此本节的教学思路和教学流程学生并不会感到陌生。本实验中要同时用到电压表、电流表和滑动变阻器,并使用滑动变阻器改变和稳定部分电路两端的电压,对学生的动手操作能力有一定的要求。还用到控制变量法和图像法研究问题,有综合要求。

重点难点

教学重点:要经历完整的科学探究过程,得出电流与电压电阻的关系。

教学难点:要用控制变量法展开实验和对实验数据进行分析得到结论。

教学过程

新课引入

1、同学们都使用过调光台灯,调节台灯旋钮的时候,台灯的亮度会生发变化吗?这是为什么?学生观察演示实验并思考。(问题来源于生活)

提问,灯泡逐渐变亮,是因为?

学生回答:电流逐渐变大。

2、请同学完成下列实验

(1)把小灯泡,电流表,开关,分别和一节干电池,两节干电池组成电路。闭合开关,观察电流表示数及灯泡亮度的变化,并且大胆猜想电流与什么因素有关?

(2)分别把2.5和3.8伏小灯泡与两节干电池电流表开关组成电路,闭合开关观察电流表示数及灯泡亮度的变化,猜想电流与什么因素有关?

(引导学生在原有知识的基础上,有逻辑的猜想)

实验告诉我们,电流与电压电阻有关系。

新课进行

板书:探究电流与电压电阻的关系

1.提出问题:电流与电压、电阻有什么定量关系?

2.猜想与假设:

分析导体两端的电压越大,通过的电流就越大,猜测电流可能与电压成正比;导体的电阻越小,通过的电流就越大,猜测电流可能与电阻成反比。

3.设计实验:

猜想的正确与否需要通过实验来验证。

(1)电流可能受电压和电流两个因素的影响,如果两个因素同时变化(如在改变电压的同时,也改变电阻),能否判断流变化是谁引起的吗?我们应该用什么方法进行探究?

学生思考后回答:不能;控制变量法。

(2)这个实验应如何设计呢?与我们之前学习的哪个实验和相似?

学生思考讨论,设计实验方案,确定实验方法:先让电阻保持不变,改变电压,观察电流随电压变化的情况:保持电压不变,改变电阻,观察电流随电阻变化的情况。与《探究决定电阻大小的因素》实验很相似。

(3)探究电阻一定时,电流跟电压之间的关系。

请同学们讨论,这个实验需要哪些器材?它们的作用各是什么?怎样才能改变电阻两端的电压?画出电路图。

学生思考、讨论,汇报所需的实验器材及它们的作用,画出电路图。并且简单陈述自己的实验操作过程。

师分析归纳总结学生的改变电阻两端电压的方法和实验电路,提出的异议,引导学生确定最佳实验方案,板书合理的器材选择、电路图、数据记录方法、操作过程。

学生根据老师提出的异议,讨论实验的改进方案,并修正器材、电路图、数据记录方法、操作方法。

4.进行实验

教师活动:提醒学生注意以下几个问题(课件展示)

①连接电路时,开关应处与状态。

②滑动变阻器的滑片处于阻值位置。

③注意认清电压表、电流表的接线柱。

④电压表量程选V,电流表量程选A。

⑤闭合开关前,应电路,确认无误后方可进行实验。

⑥实验中,闭合开关后,调节滑动变阻器的滑片,使R两端的电压成整数倍地变化(如1V、2V、3V),读出每次加在R上的电压值和电流值,并填入下列表格中。

R=R1=20欧

R=R2=15欧

R=R3=5欧

学生分组实验,教师巡视指导,帮助困难学生。

改变定值电阻阻值,按照上述步骤再测一组数据。

(如果时间允许可以用多个定值电阻实验)

5.分析和论证

1、直接分析论证

2、利用图像法进行数据处理。要求各组同学在得到实验数据之后,以电压为纵坐标、电流为横坐标,画出同一定值电阻的U—I关系图象。以电流为纵坐标、电阻为横坐标,画出同一电压下的I—R关系图象。选取不同定值电阻和不同固定电压的几组图像集中展示,从图像的相似性上说明规律的客观性和普遍性。

回答问题:

⑴经过描点、连线后,分别得到的是一条什么线?

⑵这两条线分别与数学上所学习的哪种函数图像相同?

⑶函数中的y、x分别对应图像中的哪个物理量?

⑷你能利用所学习的函数知识,分别得出图像中的直线的函数表达式吗?

结论:在电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;在导体两端的电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。

6.评估

要求学生对自己的探究活动进行回顾、反思,思考在探究过程中产生的一些问题:

(通过学生交流和教师的点拨,使学生明确使用仪表中存在这一定的误差,导线自身存在一定的电阻。但是,从实验数据整体上看,还是能得出实验结论的。)

7.交流:

生生间和师生间的交流与合作贯穿于整个实验探究的各个环节中,包括个人想法的交流、实验方案的交流、实验结果的交流、设计方案的合作、实验操作的合作等。为了激发学生的探究热情,教师应对学生的表现给予积极的评价。在实验结束后,也可以相互交换探究报告,交流时不应只是探究结论的交流,更重要的是探究过程的交流。

【板书】在电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比;在导体两端的电压不变时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。

【练习】探究电流和电压电阻的关系

(1)在电阻一定的情况下,导体的电流与跟这段导

成。

(2)一段导体两端的电压是4V,通过的电流为1A,如果两端的电压变为2V时,通过导体中的电流变为 A。

(3)在导体两端电压一定的情况下,导体中的电流与跟这段导体的

成。

(4)某电路两端电压一定,电路两端接入10欧的电阻时,通过的电流为0.2 A;若改接为20欧的电阻时,则通过的电流是 A。

(5)张华同学在“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”时,将记录的实验数据通过整理作出了如图所示的图象,根据图象,下列说法错误的是( )

A.当在导体乙的两端加上1V的电压时,通过导体乙的电流为0.1A

B.将甲、乙两导体并联后接到电压为3V的电源上时,干路中的电流为0.9A

C.通过导体甲的电流与其两端的电压成正比

D.导体甲的电阻大于导体乙的电阻