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《探究电阻上的电流跟两端电压的关系》

来源:未知 编辑:admin 时间:2020-01-04 点击:
    课时:1课时
    授课方法:科学探究法
    【教学目标】
    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。
    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。
    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、难点】
    重点:实验探究电流、电压和电阻的关系的过程
    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
    【教学用具】
    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。(若学校条件好,可将干电池换成学生电源,实验效果更好。)
    【教学过程】
    一、创设物理情境,引导学生进入科学探究
    教师: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)
    二、进行科学探究
    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。
    学生回答:
    ·可能是i=u/r;
    ·可能是导体两端的电压增大几倍,导体中的电流也增大几倍;
    ·可能是u=ir;
    ·可能是……。
    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
    问: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?
    答:能测量的量有:电流和电压,仪器分别为电流表和电压表。
    问:电阻不能测量,我们怎样知道导体的阻值呢?
    答:可以给出导体的电阻值。
    问: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?
    答:控制变量法。
    问:实验时,针对于某一导体测量一组电压和电流值,行吗?
    答:不行。
    问:为什么?
    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)
    问: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?
    学生1答:改变电源的电压,如:增减串联的干电池的节数。
    学生2答: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:
    ·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。
    ·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。
    ·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。


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