欧姆定律

教材分析

　　欧姆定律是电学中的基本定律，是进一步学习电学知识和分析电路的基础，是本章的重点。本次课的逻辑性、理论性很强，重点是学生要通过自己的实验得出欧姆定律，最关键的是两个方面：一个是实验方法，另一个就是欧姆定律。欧姆定律的含义主要是学生在实验的过程中逐渐理解，而且定律的形式很简单，所以是重点而不是难点。学生对实验方法的掌握既是重点也是难点，这个实验难度比较大，主要在实验的设计、数据的记录以及数据的分析方面。由于实验的难度比较大，学生出现错误的可能性也比较大，所以实验的评估和交流也比较重要。这些方面都需要教师的引导和协助，所以这次课采用启发式综合教学法。

　　教学目标

　　知识与技能

　　①使学生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。

　　②通过实验认识电流、电压和电阻的关系。

　　③会观察、收集实验中的数据并对数据进行分析。

　　过程与方法

　　①根据已有的知识猜测未知的知识。

　　②经历欧姆定律的发现过程并掌握实验的思路、方法。

　　③能对自己的实验结果进行评估，找到成功和失败的原因。

　　情感、态度与价值观

　　①让学生用联系的观点看待周围的事物并能设计实验方案证实自己的猜测。

　　②培养学生大胆猜想，小心求证，形成严谨的科学精神。

　　重点与难点

　　重点：掌握实验方法；理解欧姆定律。

　　难点：设计实验过程；实验数据的分析；实验结果的评估。

　　教学方法

　　启发式综合教学法。

　　教学准备

　　教具：投影仪、投影片。

　　学具：电源、开关、导线、定值电阻（5Ω、10Ω）、滑动变阻器、电压表和电流表。

　　板书设计

　　已学的电学物理量：电流I、电压U、电阻R。

　　猜测三者之间的关系：I＝UR、I＝U／R、I＝U－R、……

　　实验所需器材：电源、开关、导线、电阻、电流表、电压表、滑动变阻器。

　　实验电路图：见图－10

　　记录表格：

　　结论：（欧姆定律）

　　教学过程

　　课题引入

　　师：我们到目前已经学了电学方面的几个物理量？

　　生：电流I、电压U、电阻R（教师板书1）

　　师：（引导学生回忆这几个物理量的概念，并从中体会它们之间的联系）它们之间并不是孤立的，而是有着重要的联系。一段导体两端的电压越高，通过它的电流将如何变化？当导体的电阻越大，通过它的电流将如何变化？

　　生：（对于这个简单的问题，大家的回答都很积极和准确）

　　师：这只是一种粗略的推荐，是一种定性的关系。例如：一支5Ω的电阻当它两端的电压从5V变为10V时通过它的电流会变得怎样？进一步我问大家，电流变化了多少？

　　生：（对于第一个问题学生能够不假思索回答出来，但第二个问题把学生难住了，激起学生的求知欲望）

　　师：如果我们知道一段导体的电阻，还知道加在它两端的电压，能不能具体计算出通过它的电流？这个问题对于我们是很有意义的，如果我们能具体知道电流的值，那么就不仅仅能知道电压升高后电流会变大，还能精确地知道电流增大了多少。今天我们就来研究一下这三个物理量之间存在一种什么定量关系。

　　探究课题

　　师：既然电流与电压及电阻都有关系，那么大家大胆猜想一下将电流I与电压U和电阻R的关系式应该是一种怎样的形式？

　　生：（学生的各种猜想……）

　　（教师板书2．这里的猜想不是一段语言表述，而是一个具体的公式，因此学生可能会没有把握表达自己的观点，所以需要鼓励，即使有的学生说出一个公式也不一定能够说出猜想的理由，这种情况下老师可以替他向同学说出猜想的理由，理由的正确与否不重要。但应该注意：猜想不是瞎猜、乱猜，不是公式越多越好，应该引导学生在原有知识的基础上有根据，符合逻辑进行猜想。）

　　师：到底哪一种想法是对的，我们只能通过实验来验证。这个实验要怎么做呢？

　　生：用电源和一段已知阻值的导体组成一个电路，用电压表测出导体两端的电压，用电流表测出通过导体的电流，看三个值满足哪一个关系式。

　　师：说出你所需的器材有哪些？

　　生：电源、开关、导线、电阻、电流表、电压表。

　　（教师板书3）

　　生：改变电阻两端的电压，测出在不同的电压下通过电阻的电流。

　　师：如果你得出了结论，我会怀疑是不是因为你用的这个电阻比较特殊，这个结论只是一个巧合，可能换了其他的电阻就没有这个规律了。

　　生：可以换几个电阻，测出不同电阻情况下的电压和电流。

　　师：换电阻很简单，这里老师可以给你们5Ω和10Ω两个不同的电阻；如何改变电压呢？

　　［教师引导学生从电源的角度（用的电源是干电池或学生电源怎么操作？）和从电路的组成结构角度（电路中增加一个什么元件？）进行思考］

　　①增减干电池的个数。

　　②调节学生电源的输出电压。

　　③与定值电阻串联一个滑动变阻器。

　　师：由于滑动变阻器能连续调节电压，使用起来比较方便，这里我们使用串联滑动变阻器的方法改变电压。［补充教师板书3（增加“滑动变阻器”）］

　　师：现在我们知道了所用的器材，大家现在画出用这些器材组成的一个能同时测量电压和电流的电路图。（引导：我们研究的对象是定值电阻，因此电流表和电压表测量的是通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压，电流表和电压表应与定值电阻怎样连接？要用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压，滑动变阻器应与定值电阻怎样连接？）

　　生：（学生将自己画的电路图展示在黑板上，教师引导学生进行修改）

　　师：同学们画的电路图可能不同，但只要把握住关键的要点就可以。

　　要点：

　　①电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表串联；

　　②电压表并联在定值电阻的两端。（见图－11）

　　师：记录数据是必不可少的一个环节，并且记录还有一定的技巧，因为大家要从这些数据中寻找规律，所以数据的排布要合理，做到一目了然。我们常用的方法是列表格。表格大家都很熟悉，每天大家上课都要用课程表；考试结束会看到全班的成绩表。这里我们改变的是电压和电阻，测量的是电流，记录数据的表格应如何设计？

　　生：（有的学生会看看自己的课程表，有的学生会想到把课程表中的星期和节次换成电压和电阻，教师可在引导的过程中一步步揭示答案）

　　师：为了在实验完毕后能与其他小组的数据进行比较，大家的实验条件应该相同，这里我们都使用5Ω和10Ω的两个定值电阻，调节定值电阻两端电压依次为1V、2V、3V（教师板书5，下表中实践部分）

　　师：在大家的共同努力下，我们的实验设计完成了。但这并不代表我们的实验成功了，如果你在实际操作中出现错误，实验可能因此功亏一篑，现在我问大家几个问题，你们想想应该怎么做？为什么？

　　（投影仪投影：①连接电路的过程中开关应该断开还是闭合？②开关闭合前，滑动变阻器的滑片应调节到什么地方？③如果已经知道实验中遇到的最大电流是0．6A，电流表和电压表的量程应如何选择？）

　　生：（第一个问题比较简单，大部分学生能够回答，第二个问题比较难，教师要进行提示，第三个问题要让学生学会从实验设计中寻找数据，教师要提示。最后教师投影答案）

　　师：请同学按照上面的实验方案开始实验。

　　（学生以小组为单位进行操作，教师巡视指导）

　　师：［将学生的实验数据展示在黑板上（补充教师板书5），每个小组都很积极地告诉老师自己的实验数据］因为任何实验都存在误差，所以大家的数据有差别是正常的，但数据差别不大，不影响我们总结规律，同学们观察这些数据之间有什么关系？

　　（投影：①观察表格的纵行。当电阻是5Ω时，电阻两端的电压增大到原来的2倍，通过它的电流增大到原来的____________倍，电压增大到原来的3倍，通过它的电流增大到原来的____________倍。对于10Ω的电阻，电流和电压有这种关系吗？

　　结论：导体中的电流跟导体两端的电压成正比。

　　②观察表格的横行。当电压是1V时，电阻增大到原来的2倍，通过它的电流变为原来的__________倍。对于2V和3V的情况，电流和电阻有这种关系吗？

　　结论：导体中的电流跟导体的电阻成反比。

　　③将电流I、电压U、电阻R的关系用公式表示为__________。

　　生：（数据的规律性很明显，学生基本能自己独立得出结论）

　　师：这个规律最早是由德国的物理学家欧姆发现的，因此称为欧姆定律。

　　师：实验完成了，大家分组讨论下面的几个问题，然后做出回答。

　　①实验的结论具不具有普遍性？

　　我们的实验采用改变电压和电阻多次测量的方法，在条件改变后得到的规律是相同的，说明规律应该具有普遍性。

　　②为什么少数小组的数据偏差比较大？

　　多种情况的错误都可能引起这种结果。如：电路连接是否正确；电压表是不是并联在定值电阻的两端；电表选择的是另外的量程自己却还没有意识到；读数时误将电流表当电压表，电压表当电流表；数据是不是填入表格中正确的位置等等。

　　③为什么多数小组的数据总有一些小小的偏差？

　　这属于正常误差。如：在读数时，每个人的习惯不同，当遇到电表指示在刻度的半格处时，有的同学忽略半格，有的同学多读了半格；还有你们用的定值电阻的阻值以及电表的准确性也不可能完全一样。

　　巩固练习

　　①（扩展教师板书5的虚线部分）

　　既然我们已经掌握了这个规律，不用测量，大家能不能把表格中的空白部分补充完整？

　　（教师任意添加一个电阻和电压，学生补充电流）

　　除了应用规律求电流，我们能不能求电压或电阻？

　　（教师任意添加一个电流，学生补充电压或电阻）

　　②同学们家中使用的电冰箱阻值大约是500Ω，请你根据欧姆定律估算一下当它工作时通过的电流大约是多少？

　　探究过程小结

　　①应用滑动变阻器改变电路中部分元件两端的电压。

　　②同时使用电流表和电压表测量通过某导体的电流和它两端的电压。

　　③改变实验条件多次测量使结论具有普遍性。

　　④实验要按照要求规范操作。

　　⑤电流、电压、电阻之间的关系：欧姆定律。

　　　　　“欧姆定律”学习

　　班级　　姓名　　学号

　　（一）提出问题

　　1．在电学中我们学了几个物理量？你觉得他们之间有联系吗？

　　2．当一段导体两端的电压升高，通过它的电流会怎样变化？

　　3．当导体的电阻变大，通过它的电流会怎样变化？

　　4．电流、电压、电阻之间的关系能用公式表达出来吗？

　　（二）猜想或假设

　　1．_________________________________________

　　2．_________________________________________

　　3．_________________________________________

　　4．_________________________________________

　　（三）设计实验

　　实验目的：探究电流、电压、电阻之间的关系。

　　实验器材：电源、开关、导线、________、________、________、________。

　　（四）进行实验

　　按图连接电路，测量并记录以下几组电流的值。

　　换接另一个电阻，再次记下几组电流的值。

　　实验电路图：

　　（五）分析和论证

　　电流I、电压U、电阻R之间的关系可以用公式表达为____________。

　　（六）评估与交流

　　1．实验的结论是一种偶然还是具有普遍性？

　　2．为什么多数小组的数据总有一些小小的偏差？

　　3．为什么少数小组的数据偏差很大？