初三物理教師集體備課的教案設計
教學目標:
一、知識與技能
1.知道研究電流跟電壓關系的實驗方法和實驗電路圖。
2.知道研究電流跟電阻關系的實驗方法和實驗電路圖。
3.在R一定,導體中的電流跟這段導體兩端的電壓成正比。
4.在U一定,導體中的電流跟導體的電阻成反比。
5.掌握歐姆定律,能熟練地運用歐姆定律計算有關電壓、電流和電阻的簡單問題。
6.培養學生解答電學問題的良好習慣。
二、過程與方法
1.通過參與科學研究活動,并了解科學研究的基本方法,能對電流、電阻、電壓的關系進行猜想與假設,并設計出實驗方案,對獲得的數學信息進行處理,得出歐姆定律。
2.體驗探究過程,從而培養學生實驗動手能力和協作能力。
三、情感、態度與價值觀
培養學生實事求是的科學態度和勇于探索的科學精神。
教學重點
建立電壓的初步概念;通過實驗觀察理解電壓的作用.
教學難點
電壓表的正確選擇、連接及讀數.
教學方法
實驗法、觀察法.
教具準備
干電池若干、燈座、小燈泡、開關、導線若干、電壓表、電流表、投影儀、家用手電筒.
教學過程
一、引入新課
[師]通過前面的學習,同學們基本了解了電流、電壓、電阻的概念,并學會了電流表和電壓表的使用.今天請同學們先看老師的這組實驗.
[演示]小燈泡和電池、開關組成串聯電路.
演示一:一節干電池和2.5 V小燈泡串聯發光.
演示二:兩節干電池和2.5 V小燈泡串聯發光.
演示三:兩節干電池和6.3 V的小燈泡串聯發光.
同學們仔細觀察三次演示小燈泡的發光情況.
[師]通過觀察實驗,根據上節課的學習,你能告訴大家什么?你還想知道些什么呢?
[生]一個燈泡,兩節電池比一節電池時亮,說明燈(電阻)不變,電壓大時,電流也大.
[生]同樣的兩節電池,2.5 V的燈比6.3 V的燈亮.電壓不變時,電阻大的電流小,電阻小的電流大.
[生]能不能知道電流、電阻、電壓之間數量上的關系呢?
二、進行新課
[師]根據同學們對電阻、電壓、電流的學習,你可以大膽地猜測一下它們之間可能的數量關系是什么?
[生]電壓越大,電流越大.
[生]電阻越大,電流越小.
[生]也許其中的兩個相除或相乘會等于第三個.
[生]電壓不變時,電阻大,電流就小.電阻小,電流就大,可能電流乘以電阻能等于電壓.
[生]同一個電燈泡,電壓大時,電流就大,也可能電壓除以電流等于電阻.
[生]…
[師]同學們能有根據地推測、猜想非常好,你已經在科學研究的道路上邁出了正確的一步.接下來,同學們可以選擇面前的儀器設備,想辦法檢驗你的猜想是否正確.
[探究]電阻上的電流跟電壓的關系.
[師]我們要探究電阻上電流跟電壓的關系,必須要經歷哪些過程呢?
[生]首先要設計實驗,然后進行實驗和收集證據,再對實驗數據進行分析和論證,得出一般的結論,最后進行評估和交流.
[師]大家還記得電流表和電壓表的使用規則嗎?
[生]電流表串聯在電路中,電壓表并聯在電路中.并且都讓電流從“正”接線柱流入,從“負”接線柱流出.
[師]電路中同時使用電流表和電壓表,會使用嗎?
[生](同學討論后)仍然是電流表串聯在電路中,測誰的電壓,就將電壓表并聯在誰的兩端.
[師]同學們沒有問題的話,可以開始實驗.
要求探究過程中首先設計好實驗.實驗過程中記錄實驗步驟;如實填寫實驗數據;對自己的實驗進行認真的分析、論證,客觀評估自己的實驗過程及結果;寫出完整的探究報告,并和其他組的同學交流.
(同學們操作,教師巡視指導)
選擇2~3組同學利用投影展示自己的探究報告,并逐一講解自己的設計思想、實驗步驟,分析論證的結果,進行自我評估,和大家進行交流.
[投影]
第一組 探究報告
[題目]探究電阻、電壓、電流三者的關系
[猜想和假設]
1.電流和電阻成反比.
2.電流和電壓成正比.
[設計實驗]
(一)設計思想
根據我們的猜測,現在已知道定值電阻的阻值是已知的且不改變,干電池的電壓值也是已知的,每節1.5 V.把定值電阻連入電路,用電流表測出電路中的電流值,用電壓表測出定值電阻兩端的電壓,就可以知道電阻、電壓、電流的數量關系,換用不同阻值的定值電阻及改變干電池組電池的節數進行多次測量,就能得出電阻、電壓、電流關系的一般規律.
(二)實驗電路
根據實驗思想,畫出如下電路圖:
(三)實驗數據表格
實驗次數電阻R(Ω)電壓U(V)電流I(A)
1
2
3
4
5
6
(四)實驗器材
根據實驗思想及所畫電路圖,選擇如下器材:
電池組、定值電阻(三個不同阻值)、電流表、電壓表、開關各一個,導線若干.
[進行實驗]
步驟一:按設計好的電路圖正確連接實驗電路.
步驟二:先保持電池組的電池節數不變,分別將5 Ω、10 Ω、15 Ω的定值電阻接入電路,合上開關,讀出電壓表和電流表的`讀數,將數據依次填入第一、二、三次數據表中.
步驟三:保持定值電阻不變,改變電池組電池節數(分別為1節、2節、3節),合上開關,分別讀取三次電流表、電壓表的數值,依次填入第四、五、六次測量數據表中.
[分析和論證]
分析由實驗得到的數據
1.第一、二、三次測量中電壓基本不變,電流隨著接入電阻值的增大而減小,但每次電流值和電阻值的乘積都近似等于電壓值,甚至有一次完全相同.
2.第四、五、六次測量中,電阻的阻值不變,隨著電池組節數的改變,電壓表指示數值幾乎成倍地增加,但每次都很接近電池組的電壓.電流表的指示數也幾乎成倍地增大,并且和電壓增大的倍數相同.每次電壓除以電流的值都近似等于電阻的值.
綜合以上分析結果,可以得到結論,我們的猜測是正確的.電流I,電阻R,電壓U的關系是:電阻越大,電流越小;電壓越大,電流越大.
[評估]
從實驗的過程和結果看,盡管數據之間不是完全吻合,但基本能反映規律,所以測得的數據和結論是可靠的.
實驗過程中不太完美的是:
操作過程中讀完數做記錄時沒有及時打開開關,可能會浪費電;在更換變阻器和電池組電池時,也沒有打開開關,這也是不允許的.
[疑問]
測量過程中,電壓表每次測量的值和電池組電壓值幾乎相同,是否可以不用電壓表測量,直接由電源電壓讀出來?
[師]對同學的表現給予充分肯定,引導同學們對探究過程及問題進行積極交流.
[生]我們設計的電路是這樣的(用投影展示),也能得出和他們相同的結果.
[生]我認為我們組設計的電路比他們的更好一些.(投影展示)
引起學生爭論.
[生]我認為前面的那兩種設計合理,可以不用電壓表,直接由電池電壓就能知道電阻兩端的電壓,省事.
[師]認為自己設計的更好的這組同學能不能說說你們的設計為什么好,好在哪里?老師怎么看見前兩組同學還比你們少用了器材,不好嗎?
[生]前面兩組雖然少用了器材,但操作起來麻煩.每測一組數據,就得改變一次電源,就要重新連接一次電路,很容易出錯.我們這樣的連接雖然增加了一個滑動變阻器,多用了器材,但不用改變電源,利用滑動變阻器就可以方便地改變電阻兩端的電壓,還能提高測量效率.
[師]同學們認為他分析的有道理嗎?誰還有補充?
[生]連接滑動變阻器時要用“一上、一下”兩個接線柱,還要注意電流不能超過滑動變阻器允許的最大電流值.
[生]在實驗中還要注意電流表和電壓表的量程,選擇正確的接線柱,這樣讀出來的數才準確.我們是用“試觸”的方法來選擇量程的.
[生]電流、電壓表的正負接線柱不能接反了,否則會損壞電表.
[生]我認為也可以測出滑動變阻器的電壓.
[師]同學們認為可以嗎?
[生]可以測滑動變阻器電壓.不過實驗探究的是定值電阻的電流和電壓的關系,測出滑動變阻器的電壓后,還得根據串聯電路電壓的規律求出定值電阻的電壓.這樣的話,電源電壓必須先知道.
[生]我還有一個問題,實驗時電壓表是必須并聯在電阻兩端,電流表一定要串聯在電路中.但是有的是先用電流表和電阻串聯,電壓表接在電阻和電流表兩端,有的是電壓表先并聯在電阻兩端,電流表再串聯.(教師可讓學生畫圖說明)這樣測出的結果沒有差別嗎?
[師]這位同學觀察得非常仔細.對于這樣的問題同學們可以先大膽猜測,在下節內容的探究實驗中驗證你的猜測.
[師]大家還有什么問題嗎?有沒有同學注意過自己的測量方法和其他組同學的完全一樣嗎?
[生](同學們經過相互交流)有的組先固定電壓測電流,比較電流和電阻關系;有的組先固定電阻,測電壓和電流,比較電流和電壓關系…
[師]在電流、電壓、電阻三個量中,我們先限制其中一個量不變,來討論余下兩個量的關系;然后再限制另一個量不變,研究剩下兩個量的關系,這就叫“控制變量”法.在以后的探究活動中即使遇到更多的物理量,同學們也可以嘗試用控制變量法來研究.這樣處理可以把一個多因素的問題轉變成一個單因素的問題來研究,可以為我們研究問題帶來許多的方便.
課后,同學們可以進行更充分的探討、交流,互相取長補短,完善自己的探究報告.
五、例題講解
例1、 現有一支試電筆,其中的電阻為880Ω,氖管的電阻和人體的電阻都比這個數值小得多,可以不計,使用時流過人體的電流是多少?
例2、 實驗測得一個未知電阻兩端的電壓是4.8V,流過的電流是320A,這個電阻的阻值是多少?
三、小結
四、 作業
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