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2019-2020年九年級 探究——電流與電壓、電阻的關(guān)系（教案）2 ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識目標(biāo) 1．能根據(jù)實驗探究得到的電流、電壓、電阻的關(guān)系得出歐姆定律； 2．理解歐姆定律，記住歐姆定律的公式，并能利用歐姆定律進行簡單的計算； 3．能根據(jù)串聯(lián)電路中電壓及電流的規(guī)律，利用歐姆定律得到串聯(lián)電路中電阻的規(guī)律。 二、能力目標(biāo) 1．通過根據(jù)實驗探究得到歐姆定律，培養(yǎng)學(xué)生的分析和概括能力； 2．通過利用歐姆定律的計算，學(xué)會解電學(xué)計算題的一般方法，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力； 3．通過歐姆定律的應(yīng)用，使學(xué)生學(xué)會由舊知識向新問題的轉(zhuǎn)化，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力。 三、德育目標(biāo) 通過了解科學(xué)家發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)家堅韌不拔，探求真理的偉大精神和科學(xué)態(tài)度，激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)的積極性和勇于為科學(xué)獻身的熱情。 ●教學(xué)重點 歐姆定律及其應(yīng)用 ●教學(xué)難點 正確理解歐姆定律 ●教學(xué)方法 觀察法、討論法、講練法 ●教具準(zhǔn)備 投影儀、自制投影資料 ●課時安排 1課時 ●教學(xué)過程 一、引入新課 ［師］同學(xué)們一定還記得我們在上節(jié)課中的探究實驗，各組的探究結(jié)論，可以再講講嗎？ ［生］電壓越大，電流越大；電阻越大，電流越小。 ［生］電流和電阻的乘積等于電壓，電壓除以電阻等于電流。 ［生］…… 二、進行新課 1．歐姆定律 ［師］綜合同學(xué)們的探究實驗，我們得到了什么結(jié)論？ ［生］電阻一定時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；電壓一定時，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。 ［師］這個結(jié)論就是電流跟電壓、電阻三者之間的定量關(guān)系，因此我們可以得出。 ［板書］導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。 這是德國物理學(xué)家歐姆在19世紀初經(jīng)過大量的實驗而歸納得出的，為了紀念他，把這個定律叫做歐姆定律。 用公式表示I= 式中：I——電流——安培（A） U——電壓——伏特（V） R——電阻——歐姆（Ω） ［師］（要求同學(xué)閱讀教材P20“！”明白歐姆定律公式中的單位要求）歐姆定律公式中的單位有什么要求呢？ ［生］電阻的單位必須用“歐姆”，電壓的單位必須用“伏特”，由公式得出的電流單位一定是“安培”。 ［生］如果給出的單位不是歐姆、伏特和安培，一定要先換算成要求的單位才可以應(yīng)用公式。 ［師］有同學(xué)可能會想，原來歐姆定律這么簡單啊，我一節(jié)課的實驗，就發(fā)現(xiàn)了歐姆定律。真的像你想得那樣簡單嗎？請同學(xué)們觀看下面的資料片。 ［投影］歐姆和歐姆定律的建立 可以利用教參中參考資料的內(nèi)容，自制投影片。如果能做成相關(guān)的動畫錄像片，效果會更好。 ［師］看了這段片子，同學(xué)們有什么感想嗎？ ［生］一個定律的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過了許多人的努力，包含著許多科學(xué)家的智慧。 ［生］歐姆定律不是一下就能得到的，而是經(jīng)過了許多次的改進實驗，克服了許多的缺點才得出的。 ［生］歐姆很堅強，遇到困難他也不放棄，別人不理解他也不害怕。 ［生］我們也應(yīng)該像科學(xué)家那樣，努力學(xué)習(xí)。 ［師］同學(xué)們說得太好了。堅韌不拔地探求科學(xué)真理是一切偉大科學(xué)家的共同追求，人類一切文明進步的成果都是與科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明分不開的。我們要珍惜今天的良好環(huán)境和學(xué)習(xí)條件，努力學(xué)習(xí)，用同學(xué)們的努力去推動人類的進步。 （ 同學(xué)們的學(xué)習(xí)熱情被激發(fā)起來，教師要善于抓住機會，進行下一部分內(nèi)容.） 2．歐姆定律的應(yīng)用 ［師］接著我們看歐姆定律能解決什么問題。 ［投影］例題1. 以教材例題1作為簡單電路的解題指導(dǎo)。 根據(jù)題意，教師板書示范解電學(xué)題的一般規(guī)則： ●根據(jù)題意畫出電路圖 ●在電路圖上標(biāo)明已知量的符號、數(shù)值、未知量的符號 ●利用歐姆定律求解 要求學(xué)生在筆記本上畫出圖，標(biāo)出量、寫出數(shù)，訓(xùn)練學(xué)生基本的技能。 教師板演利用歐姆定律求解，講明解題的規(guī)范性，然后要求學(xué)生在筆記本上做此題。 例1： 解:I==0.2510-3 A 0.2510-3 A=0.25 mA ［投影］例題2 以教材例題2作為公式變形應(yīng)用的解題指導(dǎo)。 讓學(xué)生畫出圖、標(biāo)出量、寫出數(shù)，把公式變形，由I=得到R=，然后將電流的單位變成安培，進行計算，同時一名學(xué)生板演，師生講評。 例2： 解：由I=得到 R==15 Ω 這個未知電阻是15 Ω. ［投影］例題3 有一種指示燈，電阻為6.3 Ω，通過的電流為0.45 A時才正常發(fā)光。要使其正常發(fā)光，應(yīng)加多大的電壓？ 以例題3作為另一種變形練習(xí)。 要求學(xué)生按解簡單電學(xué)題目的一般規(guī)則解題。解題過程中注意物理量的單位不能丟掉，且單位必須是要求的國際單位，注意將公式變形后再代入數(shù)值。 解：由I=得到 U=IR=0.45 A6.3 Ω=2.8 V 要使燈正常發(fā)光，應(yīng)加2.8 V電壓 ［師］同學(xué)們剛才的演算說明大家已能用歐姆定律解簡單的電學(xué)應(yīng)用題，通過解這些題你有什么收獲嗎？ ［生］電流、電壓、電阻的三個物理量中，只要知道其中的兩個，就可以用歐姆定律求出第三個。 ［生］歐姆定律公式中的三個物理量指的是同一段電路。 ［師］同學(xué)們說得非常正確。歐姆定律不僅適用同一個電器、同一個導(dǎo)體，也適用幾個用電器組成的同一段電路?，F(xiàn)在，大家總結(jié)一下三個題中分別是怎樣應(yīng)用歐姆定律的。 ［生］第一題是直接利用歐姆定律I=的。 ［生］第二題應(yīng)用的是由歐姆定律I=得到的變形公式R=。 ［生］第三題應(yīng)用的是歐姆定律I=的另一個變形公式U=IR。 ［師］對R=，能否說導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與通過導(dǎo)體的電流成反比？對U=IR，能否說導(dǎo)體兩端的電壓與導(dǎo)體的電阻和通過導(dǎo)體的電流成正比？大家討論。 ［生］不能這樣說。導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的，與電流、電壓無關(guān)。電壓是電路中形成電流的原因，和電流、電壓也沒有關(guān)系。 教師進一步引導(dǎo)學(xué)生明確，對物理公式不能單純從數(shù)學(xué)的角度去理解。 ●公式R=，它表示導(dǎo)體的電阻在數(shù)值上等于導(dǎo)體兩端的電壓跟通過導(dǎo)體的電流的比值。這里要注意的是，導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的，它跟導(dǎo)體兩端是否有電壓或電壓的大小，導(dǎo)體中是否有電流或電流的大小無關(guān)。所以，我們不能認為電阻R跟電壓U成正比，跟電流I成反比。 ●公式U=IR，表示導(dǎo)體兩端的電壓在數(shù)值上等于通過導(dǎo)體的電流和該導(dǎo)體電阻的乘積。但要注意，電壓是電路中產(chǎn)生電流的原因。導(dǎo)體兩端不加電壓時，電流為零，但導(dǎo)體電阻依然存在。因此不能認為電壓跟電流成正比，跟電阻也成正比。 ［師］同學(xué)們再來分析例題2，如果想知道某段導(dǎo)體的電阻，可以怎么做？你能從這個例子中得到什么啟示嗎？ ［生］可以由導(dǎo)體兩端的電壓和通過這段導(dǎo)體的電流，利用歐姆定律的變形公式R=來求解。 ［師］導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流是多少呢？ ［生］可以測出來.用電流表測出通過導(dǎo)體中的電流，用電壓表測出導(dǎo)體兩端的電壓，就可以求出導(dǎo)體的電阻了。 ［師］大家認為可以嗎？（同學(xué)們肯定，教師進一步明確）這種用電壓表和電流表測定電阻的方法叫“伏安法”。 3．額定電壓 ［師］請同學(xué)們觀察一只新燈泡上的銘牌。如下圖 同學(xué)們誰能說明它表示什么意思呢？ ［生］這個燈泡的牌子是光明牌 ［生］家庭電路的電壓是220 V，這樣的燈是在家里常用的，上面也有220 V，是不是說這個燈泡的電壓是220 V？ ［師］同學(xué)們想得非常對。燈泡上的220 V，表示這個燈泡正常工作的時候，它兩端所需的電壓是220 V。 同學(xué)們在什么地方還見過類似的標(biāo)志呢？ ［生］實驗室用的小燈泡上也有比如2.5 V、3.8 V、1.2 V。 ［生］還有一些用電的小電器或電動玩具上也標(biāo)多少伏特。 ［師］它們表示的意思你知道了嗎？ ［生］意思是這些用電器在正常工作時所需的電壓值。 ［板書］用電器在正常工作時所需的電壓叫額定電壓。 ［師］為什么用電器上都要標(biāo)明這些額定電壓值呢？請同學(xué)們利用剛學(xué)過的歐姆定律分析其原因。 ［生］電阻一般情況是不變的。根據(jù)歐姆定律，如果電壓低，則電路中電流小，電器便不能正常工作；如果電壓太高，則電路中電流會很大，有時還會損壞電器。 ［師］所以我們要求用電器必須是在額定電壓下工作。一般電器都附帶有說明書，說明書中都會給你介紹電器的額定電壓值。同學(xué)家中買回新電器使用時要先看說明書，這樣才能工作得安全、放心。 4．短路 ［師］在上面的分析中，同學(xué)們已了解如果用電器兩端電壓太高超過額定電壓，電路中的電流就會很大，甚至燒壞電器?，F(xiàn)在請同學(xué)們推測：如果一根導(dǎo)線的兩端直接連接在電源的兩極上，會出現(xiàn)什么后果？ ［生］根據(jù)歐姆定律，電源電壓一定，導(dǎo)線的電阻很小，那電流一定會很大。 ［師］同學(xué)們看書P13“小數(shù)據(jù)”（或利用投影） ●實驗用小燈泡電阻5~50 Ω ●實驗用的導(dǎo)線（每根）電阻0.01~0.1 Ω ●照明燈泡（工作時）電阻100~xx Ω ●長1 m、截面積1 mm2的銅導(dǎo)線電阻為0.017 Ω 請同學(xué)們利用這些數(shù)據(jù)分別計算在實驗室和實際生活中，將用電器接入電路和不接用電器用導(dǎo)線直接連接電源兩端時的電流大小關(guān)系。（電路接入用電器時，導(dǎo)線的電阻可忽略） 實驗室：假設(shè)電源電壓是U1，則接小燈泡和不接小燈泡時的電流分別為： I1= I1′=（假設(shè)用3根線） 實際電路中，電源電壓為U2=220 V。假設(shè)所用燈泡電阻為R燈=500 Ω，輸電距離為1000 m，則：使用燈泡時電流：I2===0.44 A 導(dǎo)線直接連接電源兩端時電流 I2′===6.47 A 實驗室：=166.7倍 實際電路：=15.16倍 ［師］通過計算，同學(xué)們能得到什么結(jié)果？ ［生］不接用電器時電路中的電流是接入用電器時電流的幾十倍，甚至更高，這樣是很危險的。 ［師］所以，絕不允許不經(jīng)用電器而將導(dǎo)線連接在電源兩端。 ［板書］電路中不該相連的兩點被直接連在一起的現(xiàn)象叫做短路。 ［師］同學(xué)們可以根據(jù)短路的危害，討論為什么電壓表可以直接連在電源兩端而電流表不允許。 ［生］電流表的電阻很小，直接連在電源兩端組成閉路時，電路中的電流會很大，這樣容易燒壞電流表，而電壓表則不同。將電壓表直接和電源相連時，不會燒壞電壓表，電壓表的電阻很大。 ［師］以上的討論和分析都用到了歐姆定律，可見歐姆定律對我們分析、解決與電學(xué)有關(guān)的問題是多么重要。同學(xué)們一定還記得串聯(lián)電路中，電流和電壓的規(guī)律，能不能再利用歐姆定律分析串聯(lián)電路中電阻的規(guī)律呢？ 串聯(lián)電路 引導(dǎo)同學(xué)們畫出兩個電阻的串聯(lián)電路，寫出串聯(lián)電路中電流、電壓的規(guī)律和歐姆定律。 電壓規(guī)律：U=U1+U2 電流規(guī)律：I=I1=I2 歐姆定律：I= 歐姆定律適用于單個的用電器和由幾個用電器組成的一段電路，所以 對R1：I1=；對R2：I2= 對R1與R2組成的串聯(lián)電路有：I=. 將I1、I2、I變形后得U1=I1R1，U2=I2R2，U=IR，代入電壓規(guī)律得：IR=I1R1+I2R2 由于I=I1=I2，所以R=R1+R2 即串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和 ［師］同學(xué)們還可以應(yīng)用類似的方法，推導(dǎo)并聯(lián)電路中電阻的規(guī)律。 ［投影］練習(xí)題 如圖電路中，電路兩端電壓U=27 V，兩電阻R1=6 Ω，R2=3 Ω，求每個電阻兩端的電壓。 ［分析］只要能求出通過R1、R2的電流，就能應(yīng)用歐姆定律的變形公式U=IR求出R1、R2兩端的電壓。題目給出了整個電路的總電壓；根據(jù)串聯(lián)電路電阻的規(guī)律，求出總電阻，就可根據(jù)歐姆定律求出電路中總電流進而求得電阻兩端電壓。 解：根據(jù)串聯(lián)電阻規(guī)律：R=R1+R2=6 Ω+3 Ω=9 Ω 根據(jù)歐姆定律：I==3 A 因為串聯(lián)電路電流處處相等，所以I=I1=I2=3 A 由I=可得：U1=I1R1=3 A6 Ω=18 V U2=I2R2=3 A3 Ω=9 V 或者由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律，求出U1后，由U=U1+U2可知U2=U-U1，計算R2上的電壓同理可先求出U2，再求U1。 說明：此練習(xí)題可以不在課堂上要求完成，課后經(jīng)同學(xué)們充分討論后，作為拓展的內(nèi)容訓(xùn)練。 三、小結(jié) 師生共同小結(jié)本節(jié)內(nèi)容。 通過這節(jié)課，我們學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容： 1．歐姆定律的內(nèi)容、公式及物理意義. 2．歐姆定律的應(yīng)用. （1）應(yīng)用歐姆定律進行簡單電路的計算. （2）對額定電壓的理解. （3）短路是電流過大的原因. （4）利用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路中電阻的規(guī)律. 五、板書設(shè)計 1．歐姆定律 導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比. 公式：I= 變形公式 2．額定電壓 用電器在正常工作時所需的電壓叫額定電壓. 3．短路