初中物理《科学探究欧姆定律》教学设计

《科学探究：欧姆定律》教学设计

内容简析

本节主要内容有：实验探究电流跟电压、电阻的关系，欧姆定律的内容和公式。

探究欧姆定律的实验，能够培养学生正确使用仪器仪表（电流表、电压表、滑动变阻器等）的能力和连接电路的能力，同时让学生学会用仪器仪表去探索物理规律、用控制变量法研究多个因素的关系，还有利于培养学生的合作交流意识和处理信息的能力。所以欧姆定律及其探究过程是本节教学的重点。

对学生来说，探究欧姆定律的实验，电路比较复杂，测量的数据较多，又要控制变量，操作起来比较麻烦，所以学生设计并进行实验探究欧姆定律，是本章教学的难点。

目标定位

到这里，学生已经学习了电学中的三个基本物理量：电流、电压、电阻，本节首先引导学生思考电流与电压、电阻之间的关系，让学生先提出自己的猜想，再来设计实验，通过实验收集数据，最后归纳得出电流与电压、电阻的定量关系。这样不仅加深了学生对欧姆定律的理解，而且培养了学生科学探究的能力和兴趣，让学生真正学会用控制变量法进行实验探究。具体教学目标如下：

一、知识与技能

⑴理解欧姆定律，并能运用欧姆定律进行简单的计算。

二、过程与方法

⑵运用控制变量法探究电流跟电压、电阻的关系，归纳得出欧姆定律。

三、情感态度与价值观

⑶体验探究自然规律的曲折和乐趣，激发学生的好奇心，增强学习的兴趣和克服困难的信心。

设计思想

如何引导学生猜想电流跟电压、电阻的数量关系，以及设计完整的实验电路，是本节课教学的关键。本教案采用“模块学习”的组织形式，通过“猜想假设”、“设计实验1”、“设计实验2”三个“模块”突破教学难点。在每一个模块中，学生围绕老师提出的问题，通过自学、讨论，交流、展示等方式，积极主动地开展活动，进行自主合作学习，从而对探究过程中的关键步骤有具体化、明确化的认识。

教学流程

环节一:提出问题

观察如右图所示的卡通漫画，思考如下问

题：前面我们学习了三个物理量——电流、电压、

电阻。知道电压是产生电流的原因，而电阻对电

流有阻碍作用。你认为电流大小与电压、电阻的

大小有没有关系？如果有关，可能存在什么关系？请将你的想法写下来

【设计意图】用卡通画的形式创设情景，激起学生对原有知识的再思考和感悟，从中发现并提出问题，确定探究课题。

环节二: 猜想假设

1.实验观察：按照右图

14-2-2(a)、(b)、(c)进行实验，观

察比较不同情况下灯泡的亮度。然后，根据实验现象或生活经验，对电流跟电压、电阻的关系提出自己的猜想。

【设计意图】通过实验，进行有目的、有重点的观察，学生获得感性体验，为猜想电流跟电压、电阻的关系提供帮助，避免猜想的盲目性。

环节三: 制定计划与设计实验

1.探究电流大小跟电阻的关系

请思考以下问题：（1）要研究电流大小与电压的关系，应保持哪个物理量不变？改变哪一物理量？需要测出哪些物理量并加以比较？需要哪些实验器材？能否尝试画出电路图？

⑵通过实验数据归纳总结结论时，为了避免实验结论的偶然性，通常需要进行采用多次

实验，获得多组实验数据。有哪些方法可改变定值电阻两端的电压和通过它的电流？。

（3）设计一个记录实验数据的表格。

【设计意图】“控制变量法”，学生在这之前已经多次运用。通过一系列问题引导学生利用控制变量的思想，将将实验方案具体化。

2.探究电流大小跟电阻的关系

（1）可选用的实验器材：几只阻值不等的定值电阻（阻值已知，如5Ω、10Ω、15Ω等），电流表，电压表，滑动变阻器，电源，开关，导线若干。

（2）探究电流大小跟电阻的关系，需要测量（收集）哪些物理量？应保持哪个物理量不变？改变哪一物理量？能否尝试画出电路图？

（3）实验时，怎样改变电阻？（且能知道电阻的大小）

（4）如何保持定值电阻两端的电压不变？

（5）设计一个记录实验数据的表格。

【设计意图】给出学生实验器材，降低设计实验的难度，通过问题把学生的思路不断引向深入。

II合作展示探究

环节一: 出示交流展示内容和活动安排

1．交流你对电流跟电压、电阻关系的猜想。

2．交流各自的设计方案，并对各种设计进行比较、评价，看哪种方案更合理。

3．小组展示学习成果，优化探究方案（画出电路图）。

4．实施分组探究，

5．全班交流展示探究成果

6．学习欧姆定律内容及应用。

【设计意图】明确本节课重点内容和活动程序，引领学生小组内的讨论交流、合作学习、实验探究以及全班范围内的展示交流活动。

环节二:小组讨论个人预习成果

1．关于电流跟电压、电阻关系的问题、猜想。

2．各自的设计方案，并对各种设计进行比较、评价，看哪种方案更合理。

【设计意图】

实施小组合作学习，明确探究问题及探究方向，初步完善探及方案。

环节三:展示交流小组合作学习成果

展示一：“猜想与假设”模块

——电流的大小跟电压、电阻两个因素有关。

——电压越高，电流越大；电阻越大，电流越小。

老师点拨：同学们能否更近一步，猜想出电流跟电压电阻的数量关系呢？

——电流可能跟电压成正比；电流可能跟电阻成反比。

【设计意图】

由于学生思维能力有限，最初提出的猜想往往比较浅显，教师及时引导，促进学生更深层次的思考：猜测三个物理量之间的数量关系。

展示二：“设计实验1”模块保持电阻不变，探究电流跟电压的关系

老师启发：怎样才能保持电阻不变？怎样探究电流跟电压的关系？实验中需要测出哪些物理量？需要哪些器材？请画出实验电路图。

老师点拨：实验中只测一组数据，能否研究电流随“电压变化”的数量关系？为了使“发现”的规律具有普遍性，应该怎么办？

——实验中需要多次改变电压，获得多组U、I数据

老师点拨：利用图1所示的电路如何改变电压？有什么缺点和不足？如何改进？

——在图1中，虽然可以用增加电池个数的方法，改变电压获得多组实验数据。但是有两个缺点：①电压不一定是整数倍增加，会给测量及处理数据带来麻烦，并且实验电路必须多次改接；②在电压增大的过程中，电路中的电流有可能超过所选的电流表的量程。在这个电路中增加一个滑动变阻器就可以解决这两个问题。

——用图2所示的电路进行探究是最佳方案。

——设计记录实验数据的表格如下。

【设计意图】以问题为主线，由浅入深，层层深入，使实验方案不断优化，学生的认识水平不断提高。通过思考图1电路的缺点，一方面加深学生对图2中滑动变阻器作用的理解，优化了实验方案，同时渗透“多次实验，能够使实验结论更可靠的思想”，较好地突破了教学难点。

展示三：“设计实验2”模块保持电压不变，探究电流跟阻的关系

老师点拨：在第二步实验中，怎样保持电压不变？怎样改变电阻？能否利用图2所示的电路？

——在图2所示的电路中，去掉滑动变阻器，保持电池个数不变，就可以保证电压不变；换接不同阻值的电阻，测量相应的电流即可。

老师点拨：去掉滑动变阻器或保持滑片的位置不变，就可以保证电压不变吗？大家在随后的实验中，要着重观察：换接不同阻值的电阻后，电压表的示数是否改变？如果改变，将怎么办？试试看，用滑动变阻器是否可以调节？

——设计记录实验数据的表格如下。

【设计意图】更换不同阻值定的值电阻后，怎样保持电压不变”是教学难点，学生有很多错误的认识。对此，老师没有硬性的讲解，只是提醒学生，让学生在实验中，通过亲身体验认识问题，效果较好。

环节四：实验探究收集数据

根据讨论优化的探究方案，组织学生分组实验。在研究电流跟电压的关系时，若用3

节干电池作电源，可用5Ω的定值电阻，三次电压分别为1V、2V、3V，这样电流的变化范围在0~0.6A，适合干电池的供电特性。若选用学生电源，三次电压可分别为2V、4V、6V。

在研究电流跟电阻的关系时，若选用3节干电池作电源，定值电阻取5Ω、10Ω、15Ω，建议电压保持3V，实验中电流值将在0.6~0.2A之间。若选用学生电源，建议电压取5~6V，电流在1.2A~0.4A为宜。

学生每2－4人为一组进行实验操作、合作探究，教师巡视指导。鉴于学生的认知水平，在实验中，要给学生做如下具体指导：

①提醒学生按照一定顺序连接电路，注意电压表、电流表滑动变阻器的正确使用等。

②为学生及时排除电路故障提供帮助。

③如实记录实验数据。

【设计意图】由于实验器材较多，动手操作的“规矩”较多，再加上有些器材存在着接触不良的情况，学生在连接电路的时候往往会遇到很大困难。老师及时的指导帮助是必要的。

环节五: 展示交流探究成果

分析教材“表一”所收集的数据，可得出结论：当电阻不变时，电流跟电压成正比。

分析教材“表二”所收集的数据，可得出结论：当电压不变时，电流跟电阻成反比。

【设计意图】为便于处理数据，可使R两端的电压成整数倍地变化。另外，如何判断两个量是否成“正比”或“反比”关系，是教学难点，教学过程中老师应注意教给学生正确的判断方法。

环节六: 欧姆定律及应用

1.阅读课本（沪科版9年级全一册）71~72页“欧姆定律”部分内容，自学欧姆定律及其公式。

2．写出欧姆定律的公式变形：

3．若电路中有甲、乙两个电阻，甲的电压为2V，乙的电阻为10Ω。能用“2V除以10Ω”来计算电路中的电流吗？据此你认为利用欧姆定律进行计算时应注意什么问题？

4．由欧姆定律公式变形可知。对于此变形公式，小明认为：“导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比。”你同意他的看法吗？说明你的理由。

【设计意图】学习欧姆定律及应用，加深对定律的理解。

教学反思

本节课围绕“探究电流跟电压、电阻的关系”这个中心，把科学探究的几个主要环节作为教学过程中不同阶段的主题，让学生有目的、有针对性地开展自主学习、小组讨论、全班展示交流等活动，自主提出问题、作出猜想假设、确定探究方案、动手实验、收集数据、分析

数据总结规律。整个学习过程都需要学生独立思考、合作交流，强化了学生在探究的过程中的主体地位，让学生把自己当作解决问题的探索者、研究者、发现者，促进了学生自主学习合作探究。

1.充分发挥小组讨论、全班展示交流的作用。在本节课的三个模块的教学中，都是要求学生在自主学习的基础上，依靠学生与学生、教师之间的讨论交流，把学生的思路不断引向深入，实现了对教学过程的优化提升。通过这些交流讨论，一方面能展示学生的探究成果，使其成为共享资源，让学生感受探究成功的乐趣，为学生的探究活动注入新的动力。另一方面，也能为学生及时提供多种不同以点，有利于学生观察比较、综合分析、集思广益。这样，既有利于对当前所学内容的正确理解，完成所学内容的主动建构，又有利于培养学生竞争意识和团结协作的精神。

2.在教学中，我们不能仅仅关心如何“教会”学生记住结论，“学会” 套用公式解题，而应该更加关注学生的“学”。例如：“更换不同阻值定的值电阻后，怎样保持电压不变”是教学难点，学生有很多错误的认识。对此，我不是硬性的讲解，只是提醒学生，让学生在实验中，通过亲身体验认识问题，突破教学难点，取得了效果较好。在今后的备课和课堂教学中，我应该多站在学生的角度分析教材、调控课堂、创设更多的机会，让学生在亲身体验的平台上，手脑并用地参与科学探究活动，能动地认识和生成科学知识，真切地体验科学探究过程的曲折和乐趣，真正去感悟科学。