教案示例
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第一节 探究电阻上电流跟两端电压的关系
教学目标
教学目标
一、知识与技能
1 .通过实验探究电流、电压和电阻的关系。
2 .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。
3 .会使用滑动变阻器来改变一段导体两端的电压。
二、过程与方法
领悟用 “ 控制变量法 ” 来研究物理问题的科学方法。
三、情感、态度与价值观
1 .在解决问题的过程中,有克服困难的信心和决心,能体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦。
2 .养成实事求是、尊重自然规律的科学态度。
教学重点:实验探究电流、电压和电阻的关系的过程。
教学难点: 运用数学一次函数图象分析出电流、电压和电阻的关系式。
教学准备:
教师方面:电流表、电压表、学生电源(或三节干电池)、滑动变阻器、定值电阻( R1 = 5Ω 和 R2 = 10Ω )、开关、导线。
学生方面:电流表、电压表、三节干电池、滑动变阻器、定值电阻( R1 = 5Ω 和 R2 = 10Ω )、开关、导线。以上器材为一组,每三人准备一组器材。(若有条件,可将干电池换成学生电源,实验效果更好。)
教学过程
一、引入新课
前面我们学习了电流、电压和电阻三个量的知识。这三个量之间的关系并不是孤立存在的,而是互相联系、互相影响的。如:
①加在导体两端的电压越大,通过它的电流就会越大;
②导体的电阻越大,流过它的电流就会越小。
这些例子同时还揭示了电流与电压、电阻之间的定性关系。如果知道一个导体的电阻值,还知道导体两端的电压值,你能不能计算出通过它的电流值呢?(或用数学表达式表示出来)这节课我们就一起来探究电阻上的电流跟两端电压的关系。
二、新课学习
1 .提出问题:让学生回答:探究电流与电压、电阻之间有什么定量关系?
2 .猜想或假设:
应根据以下两个事实来引导和启发学生的 想像力 ,进行猜想或假设。
①加在导体两端的电压越大,通过它的电流就会越大;
②导体的电阻越大,流过它的电流就会越小。
记录学生的回答,有代表性的写在黑板上。
3 .设计实验:(采用启发提问式,帮助学生设计实验)
以下教学过程是师生一问一答,老师做适当引导。
( 1 )我们所学电流、电压和电阻三个量,哪些量可以测量出,分别用什么仪器来测量?
( 2 )电阻不能测量,我们怎样知道导体的阻值呢?
( 3 )也就是说在研究电流和电压、电阻之间关系时,我们是固定电阻不变,让电压发生改变,观察电流的变化,这种研究物理问题的方法叫什么?
( 4 )实验时,针对于某一导体测量一组电压和电流值,行吗?
师生共同回答:多次测量可以减少误差,同时考虑到物理规律的客观性、普遍性和科学性,应该多测量几次。
教师还应进一步指出:不仅针对同一导体测量几组电压和电流值,同时还要更换定值电阻反复进行实验,这种研究物理问题的方法是不可忽视的。实验时,给出了二个不同的定值电阻( R1 = 5Ω 和 R2 = 10Ω )。
我们在实验要多次测量电压和电流值,那么怎样去改变导体两端的电压和通过它的电流呢?针对学生的回答追问,是改变电源的电压(如:增减串联的干电池的节数),还是用滑动变阻器来改变?
师总结 指出:同学们知道了改变定值电阻两端电压的方法,请大家根据你认为最适合你的方法和刚才我们设计的思路,对照自己桌前的器材选择你所需的实验仪器,并画出能够同时测量电压和电流的电路图。
4 .进行实验
实际操作中,要提醒学生注意以下几个问题:
( 1 )连接电路时,开关应处于断开状态,滑动变阻器的滑片应放到最大阻值的位置上。
( 2 )测量次数不要过多,根据时间而定,一般测量三次或四次左右。
( 3 )若用滑动变阻器来改变导体两端的电压的情况下,尽量使定值电阻两端的电压成整数 倍 地变化(如: 1V , 2V , 3V…… )。同样若用干电池(或学生电源)改变电源电压时,也应该使电源电压成整数 倍 地变化。
教师巡回指导学生进行实验,指出学生在实验中错误,并要求学生实事求是地填写实验数据。
5 .分析和论证
数据处理时,可引导学生仔细思考测量数据:分析电压是怎样发生变化,从而影响到电流的怎样变化;同时还应考虑到实验会有误差,可能数据不很一致。得出电流、电压的关系的结论。
结论:电阻相同时,通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
然后指导学生用测量的数据对照课本图 7 . 1-1 画出 U-I 图。启发学生对比数学中的一次函数的知识,推导出 U-I 表达式: U = IR 。
6 .评估
要求学生在探究报告反思自己的探究活动一些问题,如:
( 1 )实验设计方案是不是最优的,还可能会存在着不合理的地方。
( 2 )操作中有没有什么失误,读数时会不会有失误。
( 3 )测量结果是不是可靠的。
( 4 )探究中是不是还有哪些问题还不清楚,哪些问题弄明白了。
……
7 .交流
要求学生课后进行交流,交流时,可以相互交换各自的探究报告,也可以口头表述自己在探究与他人不同的意见,同时还应听取他人正确的意见。交流时,不应只是交流探究结论,交流的重点应放在探究的过程中。
如:为什么我的猜想和别人不一样?为什么我的方法与你不一样?为什么你能得出这样的结论,我的结论不和你一样? ……
作业:完成探究报告,并在报告写出对自己所选的实验探究过程进行评估。
说明:
· 本节教学应放在实验室完成,将学生三人分成一组,具体分工大致这样:实际操作时,一名同学移动滑动变阻器(或改变电源电压),一名同学观察电压表,另一名同学观察电流表。
· 电源的选择最好是学生电源,测量的数据比较一致。而采用干电池时,测量的数据存在着一定的误差,处理数据时,要求教师考虑到可能数据不一致来指导学生如何得出结论。
· 本节实验探究是同时使用电压表和电流表,对于学生来说是第一次,存在着一定困难,要求教师应精心准备。
· 在探究实验过程中的设计实验环节时,故意设计了两种方法进行科学探究,目的是使学生明白科学探究过程的多样性,同时在交流和评估时,懂得不同的科学探究方法对于研究问题的优劣。
· 实际操作中,有些要求尽可能让学生通过动手的过程自己去感悟,有利于培养学生的科学探究素质。
· 采用 图象 进行数据处理时,可以把电压 U 看成纵坐标 y 轴,电流 I 看成横坐标 x 轴,则由 U-I 图可知 U 和 I 是一个正比例一次函数式,电阻 R 的值为一次函数式 y = kx 中 k 值,这样处理有利于学生能快速的得出 U 、 I 和 R 的数学表达式。