歐姆定律教案

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歐姆定律教案：

“歐姆定律”是本章的核心，也是整個(gè)電學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。通過第一節(jié)成功的探究活動(dòng)，在所得結(jié)論的基礎(chǔ)上不難得出歐姆定律。關(guān)鍵是讓學(xué)生理解歐姆定律的實(shí)際意義，認(rèn)識(shí)歐姆定律及其公式的使用是“有條件”的。對(duì)于歐姆定律公式的另外兩個(gè)變形，并不表示在某種條件下，物理量之間存在正比或反比的關(guān)系，它們只是在數(shù)量上滿足這樣的關(guān)系而已。

歐姆定律的應(yīng)用有兩個(gè)方面，一是利用公式進(jìn)行定量計(jì)算;二是利用歐姆定律對(duì)串、并聯(lián)電路中的電阻規(guī)律進(jìn)行定性分析。教學(xué)可以在復(fù)習(xí)上一節(jié)探究結(jié)果的基礎(chǔ)上直接引入歐姆定律，通過例題，幫助學(xué)生理解歐姆定律，同時(shí)強(qiáng)調(diào)公式中的I、U、R是針對(duì)同一導(dǎo)體、同一時(shí)刻而言的。利用公式計(jì)算，要注意培養(yǎng)學(xué)生良好的分析問題、規(guī)范解題的習(xí)慣。在認(rèn)識(shí)公式后，變形出另外兩個(gè)變換式，通過師生討論，強(qiáng)調(diào)U=IR并不表示電壓與電流成正比;R=UI并不表示電阻與電壓成正比，與電流成反比。

電阻的串、并聯(lián)規(guī)律，由于它在電學(xué)計(jì)算中具有較高的應(yīng)用率，所以可以根據(jù)學(xué)生情況，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究或理論推導(dǎo)等不同的方法幫助學(xué)生理解串、并聯(lián)電阻的關(guān)系。可以在實(shí)驗(yàn)前組織學(xué)生進(jìn)行猜想，多數(shù)學(xué)生會(huì)“想當(dāng)然”地認(rèn)為，在電路中再次接入電阻后，總電阻會(huì)變大(電流減小)，最終實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與猜想矛盾。這樣學(xué)生的印象會(huì)更深刻，體驗(yàn)到學(xué)習(xí)的樂趣。實(shí)驗(yàn)后可以通過類比導(dǎo)線電阻與長(zhǎng)度和橫截面積的關(guān)系，幫助學(xué)生加強(qiáng)認(rèn)識(shí)。串、并聯(lián)電阻定量關(guān)系的實(shí)驗(yàn)探究應(yīng) 以串聯(lián)為主。另外，還可以利用歐姆定律和串、并聯(lián)電路中電壓及電流規(guī)律，進(jìn)行理論推導(dǎo)。在進(jìn)行定量分析時(shí)，利用實(shí)驗(yàn)體會(huì)電阻的等效替換，注意幫助學(xué)生體會(huì)等效的思想。無(wú)論應(yīng)用哪種方法進(jìn)行研究，都要考慮到學(xué)生的實(shí)際情況。

“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”中的習(xí)題非常典型，有利于學(xué)生加深對(duì)歐姆定律的理解，教學(xué)時(shí)要注意多加利用。

教學(xué)重點(diǎn)：理解歐姆定律，能用其進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。

教學(xué)難點(diǎn)：理解歐姆定律并應(yīng)用。

教學(xué)方法：

1.對(duì)于歐姆定律及其計(jì)算，主要通過教師點(diǎn)撥，學(xué)生自主訓(xùn)練的形式進(jìn)行。

2.對(duì)于串并聯(lián)電路中的電阻規(guī)律采用創(chuàng)設(shè)情境，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究式學(xué)習(xí)。

課時(shí)安排：1課時(shí)。

三維目標(biāo)

一、知識(shí)與技能

1.理解歐姆定律，能運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算;

2.能根據(jù)歐姆定律以及電路的特點(diǎn)，得出串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系。

二、過程與方法

1.通過計(jì)算，學(xué)會(huì)解答電學(xué)計(jì)算題的一般方法，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力，培養(yǎng)學(xué)生解答電學(xué)問題的良好習(xí)慣;

2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象體會(huì)等效電阻的含義，了解等效的研 究方法。

三、情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過對(duì)歐姆生平的介紹，學(xué) 習(xí)科學(xué)家獻(xiàn)身科學(xué)，勇于探索真理的精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

課前準(zhǔn)備

多媒體課件、試電筆、阻值相同的兩只定值電阻(10 Ω)、學(xué)生電源、阻值相同的兩只定值電阻(小組間不同，但阻值之和能通過電阻箱調(diào)出來)、電流表、小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干、電阻箱。

教學(xué)設(shè)計(jì)

[導(dǎo)入新課]

復(fù)習(xí)導(dǎo)入

提出問題：

1.在上一節(jié)探究“導(dǎo)體上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用了哪種研究問題的方法?

2.在研究過程中控制了哪個(gè)物理量?

3.利用上節(jié)課得出的結(jié)論，填充表格，并闡述原因。(利用多媒體展示下列兩表)

表一：

電壓U/V 1 2

電流I/A 0.2 0.6

表二：

電阻R/Ω 5 10

電流I/A 0.6 0.2

(學(xué)生回顧實(shí)驗(yàn)，回答問題。)

總結(jié)：探究“導(dǎo)體上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)用了控制變量法。先控制電阻不變，研究電流與電壓的關(guān)系，再控制電壓不變，研究電流與電阻的關(guān)系。根據(jù)“電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比”的結(jié)論，表一中的2 V是原來電壓的2倍，所以電流也是原來的2倍，變?yōu)?.4 A;電流0.6 A變成了原來的3倍，所以電壓也應(yīng)該是原來的3倍，應(yīng)是3 V。根據(jù)“電壓一定，電流與電阻成反比”的結(jié)論，表二中的10 Ω是原來的2倍，所以電流是原來的1/2，變?yōu)?.3 A;電流0.2 A變成了原來的1/3，所以電阻應(yīng)該是原來的3倍，應(yīng)是15 Ω。

教師活動(dòng)：要求學(xué)生將探究活動(dòng)的兩個(gè)結(jié)論用一句話概括出來。

(學(xué)生思考概括。)

總結(jié)：“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。”這就是著名的歐姆定律。

[推進(jìn)新課]

一、歐姆定律

1.展示歐姆定律，學(xué)習(xí)計(jì)算公式

展示材料：利用多媒體課件展示歐姆定律的內(nèi)容和公式。

提出問題：

(1)電流、電壓和電阻三個(gè)物理量之間，是哪個(gè)量隨著哪個(gè)量變化?為什么?

(2)如何理解歐姆定律中的“正比”“反比”?

(3)“導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比”的描述，有沒有什么條件?“導(dǎo)體中的'電流，跟導(dǎo)體的電阻成反比”呢?

(4)公式中的各個(gè)符號(hào)的意義和單位分別是什么?

(學(xué)生思考討論，回答問題。)

總結(jié)：電壓產(chǎn)生電流，所以電流隨著電壓變;電阻是導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，所以電流隨著電阻變。所謂電流與電壓成正比，是說當(dāng)電壓變?yōu)樵瓉淼膸妆�，電流也增大為原來的幾�?所謂電流與電阻成反正比，是說電阻變?yōu)樵瓉淼膸妆�，電流就變�(yōu)樵瓉淼膸追种�一�！皩?dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比”是建立在導(dǎo)體電阻一定的條件下的;“導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體的電阻成反比”是建立在導(dǎo)體兩端電壓一定的條件下的。公式中的U、R、I分別表示電壓、電阻、電流，單位分別是伏 特(V)、歐姆(Ω)、安培(A)。

(教學(xué)說明：通過這幾個(gè)問題，幫助學(xué)生明確公式中各個(gè)符號(hào)的物理意義及其因果關(guān)系，理解電流與電壓成正比，電流與電阻成反比的真正含義。)

2.使用公式的條件

(1)歐姆定律公式中各物理量具有“同一性”，即I、U、R都是針對(duì)同一導(dǎo)體、同一時(shí)刻而言的。

(2)在運(yùn)用歐姆定律公式進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要選擇正確的物理量的單位，只有當(dāng)電壓的單位使用伏特(V)，電阻單位使用歐姆(Ω)時(shí)，電流的單位才是安培(A)。

二、歐姆定律的應(yīng)用

1.典題精析(課件展示題目)

展示材料：出示試電筆，將其插入插座中，使氖管發(fā)光，如右圖。

提出問題：

(1)試電筆為什么會(huì)發(fā)光?有電流通過人體嗎?

(2)插座中的電壓很高(220 V)，并且有電流通過人體，人為什么沒有觸電?

(學(xué)生討論，思考回答問題。)

學(xué)生總結(jié)：當(dāng)試電筆中通過電流時(shí)，能夠發(fā)光，此時(shí)人體串 聯(lián)在電路中，也有電流通過人體，人之所以沒有觸電，是因?yàn)橥ㄟ^人體的電流很小，不足以產(chǎn)生危害。

(拆開試電筆，讓學(xué)生觀察電阻，如右圖所示，并用多媒體展示題目。)

例題：試電筆中的電阻為880 kΩ，氖管的電阻和人體的電阻都比這個(gè)數(shù)值小得多，可以不計(jì)。使用時(shí)通過人體的電流是多少?

提出問題：

(1)這道題目中已知哪些物理量，求哪個(gè)物理量?

(2)你能根據(jù)題意畫出電路圖，并把已知物理量和所求物理量都標(biāo)到圖中嗎?

(3)題目中的已知物理量和所求物理量，都是針對(duì)同一導(dǎo)體的嗎?

(4)各物理量的單位滿足歐姆定律計(jì)算公式的要求嗎?

(學(xué)生思考討論，畫出電路圖，回答問題。)

學(xué)生總結(jié)：本道例題已知電阻的阻值，求電阻上的電流。除此以外，還有一個(gè)隱含條件，就是照明電路的電壓是220 V。這三個(gè)物理量都是針對(duì)同一個(gè)電阻來說的，滿足歐姆定律的要求。但是，電阻的單位需要換算成“Ω”。

教師活動(dòng)：(由學(xué)生敘述，教師板書解題過程。)強(qiáng)調(diào)歐姆定律使用時(shí)的“同一性”原則。強(qiáng)調(diào)解題的規(guī)范性，包括公式、單位、代入過程和最終結(jié)果。強(qiáng)調(diào)解電路計(jì)算題時(shí)，畫出電路圖，并將已知條件標(biāo)在電路圖中，有助于解題思路的分析。(本題電路圖如右下圖所示)

解：R=880 kΩ=880×103 Ω

U=220 V

I= = =0.25×10-3 A

教師總結(jié)：

(1)例題得出電流：0.25×10-3 A=0.25 mA，這么大小的電流通過人體，是沒有傷害的，但卻能使氖管發(fā)光。

(2)知識(shí)與技能方面：歐姆定律公式的使用條件和物理計(jì)算題的解題規(guī)范性。

(3)學(xué)生交流合作方面。

(教學(xué)說明：通過例題，幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)歐姆定律的使用條件，同時(shí)，培養(yǎng)良好的解題習(xí)慣。)

2.知識(shí)拓展：將歐姆定律的計(jì)算公式變形得出U=IR，R=UI，利用公式，已知電流、電壓、電阻三個(gè)物理量中的任意兩個(gè)，就可以求出另外一個(gè)。

提出問題：針對(duì)兩個(gè)變形式，模仿歐姆定律，描述為“導(dǎo)體兩端的電壓跟電流成正比”和“導(dǎo)體的電阻跟兩端電壓成正比，跟電流成反比”正確嗎?為什么?

(學(xué)生思考討論，回答問題。)

學(xué)生總結(jié)：電壓是產(chǎn)生電流的原因，電流隨著電壓的變化而變化，所以不能說“導(dǎo)體兩端的電壓跟電流成正比”。電阻是導(dǎo)體自身的性質(zhì)，受導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積的影響，與電壓和電流的大小無(wú)關(guān)，只是在數(shù)量上等于電壓和電流的比值。所以不能說“導(dǎo)體的電阻跟兩端電壓成正比，跟電流成反比”。

3.即學(xué)即練：(課件展示練習(xí))

(1)一個(gè)200 Ω的定值電阻，接在電壓為12 V的電源兩端，則通過它的電流為______ mA。若要通過它的電流大小為0.15 A，則需要在電阻兩端加上______ V的電壓。若電阻兩端不加電壓，則通過他的電流為 ________ A，它的電阻為________ Ω。

(2)甲、乙兩地相距40千米 ，在甲、乙兩地之間沿直線架設(shè)了兩條輸電線，已知輸電線每千米的電阻為0.2歐�，F(xiàn)輸電線在某處發(fā)生了短路，為確定短路位置，檢修員在甲地利用電壓表、電流表和電源接成如圖所示電路進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)電壓表的示數(shù)為3.0伏時(shí)，電流表的示數(shù)為0.5安，則短路位置離甲地的距離為(　　)

A.10千米 B.15千米 C.30千米 D.40千米

答案：(1)60　30　0　200　(2)B

4.介紹歐姆事跡，對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感教育

展示材料：歐姆(1787～1854年)1787年3月16日生于德國(guó)埃爾蘭根城，父親是鎖匠。16歲他進(jìn)入埃爾蘭根大學(xué)研究數(shù)學(xué)、物理和哲學(xué)，中途輟學(xué)，由于經(jīng)濟(jì)困難，直到26歲才完成博士學(xué)業(yè)。

歐姆從1825年開始研究電流與電源及導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系。由于缺少資料和儀器，給他的研究工作帶來不少困難，但他在孤獨(dú)與困難的環(huán)境中始終堅(jiān)持不懈地進(jìn)行科學(xué)研究，自己動(dòng)手制作儀器。他用自制的細(xì)長(zhǎng)金屬絲測(cè)定出幾種金屬的導(dǎo)電能力，設(shè)計(jì)了顯示電流大小的儀器，采用銅—鉍組成的溫差電偶作穩(wěn)定的電源。他于1826年歸納出了今天所稱的歐姆定律，并于次年出版《伽伐尼電路：數(shù)學(xué)研究》。

歐姆定律發(fā)現(xiàn)初期，許多物理學(xué)家不能正常理解和評(píng)價(jià)這一發(fā)現(xiàn)，并提出懷疑和尖銳的批評(píng)。研究成果被忽視，加上經(jīng)濟(jì)極其困難，使歐姆精神抑郁。直到1841年英國(guó)皇家學(xué)會(huì)授予他最高榮譽(yù)的科普金獎(jiǎng)，才引起德國(guó)科學(xué)界的重視。后人為了紀(jì)念他，就用他的名字作為電阻的單位。

教師活動(dòng)：利用上述材料對(duì)學(xué)生進(jìn)行情感態(tài)度價(jià)值觀的教育。

三、電阻的串聯(lián)與并聯(lián)

方案1(實(shí)驗(yàn)探究)

1.相互合作，探究定性關(guān)系

展示材料：出示兩只阻值相同的定值電阻。

提出問題：將這兩只電阻串聯(lián)入電路，它們的總電阻比它們大還是小?將這兩只電阻并聯(lián)呢?

猜想或假設(shè)：學(xué)生思考討論，猜測(cè)總電阻與各只電阻的大小關(guān)系。(部分同學(xué)認(rèn)為無(wú)論串聯(lián)，還是并聯(lián)，總電阻都比一只電阻大。)

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：先將一只電阻連入電路，接入電流表或燈泡，再將另一只電阻以不同方式分別連入電路，通過電流表示數(shù)或燈泡亮暗程度的變化，來判斷電路中電阻大小的變化。注意：并聯(lián)時(shí)，電流表應(yīng)接在干路中。如果使用電流表，要記錄數(shù)據(jù)。

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：學(xué)生以小組為單位，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。小組之間準(zhǔn)備的定值電阻不同，以便通過不同阻值的電阻具有相同的規(guī)律，從而說明規(guī)律的普遍性和客觀性。

分析和論證：選取不同阻值的小組，描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象或展示實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析得出電阻串、并聯(lián)的定性關(guān)系。

(1)串聯(lián)電阻的總電阻的阻值比任何一個(gè)分電阻的阻值都大。

(2)并聯(lián)電阻的總電阻的阻值比任何一個(gè)分電阻的阻值都小。

2.拓展深化，探究定量關(guān)系

提出問題：串聯(lián)電阻的總電阻的阻值比任何 一個(gè)分電阻的阻值都大。但到底有多大呢?

教師活動(dòng)：引導(dǎo)學(xué)生采取應(yīng)用電阻箱代替兩只分電阻，邊觀察電流表，邊調(diào)節(jié)電阻箱的阻值，直到電流表示數(shù)與兩只分電阻接入電路中的示數(shù)相同。比較電阻箱與分電阻的大小關(guān)系。

(學(xué)生實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。)

學(xué)生總結(jié)：串聯(lián)電阻的 總電阻等于各電阻之和，表達(dá)式為R=R1+R2。

教師總結(jié)：電阻箱對(duì)電路的作用效果，與兩只電阻串聯(lián)時(shí)是相同的，電阻箱就是兩個(gè)分電阻串聯(lián)使用的等效電阻，即總電阻。這種研究問題的方法就是等效法。利用等效的方法，可以研究電阻并聯(lián)時(shí)的總電阻與分電阻之間的定量關(guān)系：并聯(lián)電阻的總電阻的倒數(shù)，等于各電阻的倒數(shù)和，表達(dá)式為1R=1R1+1R2。

方案2(類比法)

展示材料：出示兩段導(dǎo)體，將其靠緊變長(zhǎng)，演示串聯(lián);將其靠緊變粗，演示并聯(lián)，如下圖所示。

學(xué)生總結(jié)：兩電阻串聯(lián)，相當(dāng)于導(dǎo)體變長(zhǎng)了，所以總電阻一定比分電阻大;兩電阻并聯(lián)，相當(dāng)于導(dǎo)體變粗了，所以總電阻一定比分電阻小。

方案3(理論推導(dǎo))

展 示材料：出示串、并聯(lián)電路中的電壓和電流規(guī)律。

串聯(lián)：①I=I1=I2�、赨=U1+U2

并聯(lián)：③I=I1+I2�、躑=U1=U2

將變形公式U=IR帶入②式得IR=I1R1+I2R2　再利用①式得R=R1+R2

將公式I=UR代入③式得UR=U1R1+U2R2　再利用④式得1R=1R1+1R2

教師總結(jié)：從電阻串、并聯(lián)的關(guān)系式來看，串聯(lián)電阻的總電阻的阻值比任何一個(gè)分電阻的阻值都大;并聯(lián)電阻的總電阻的阻值比任何一個(gè)分電阻的阻值都小。

即學(xué)即練：(課件展示練習(xí))

(1)有兩個(gè)阻值為 6 Ω的電阻，將它們串聯(lián)后總電阻為______Ω，將它們并聯(lián)后總電阻為______Ω。

(2)如右圖所示，電源電壓為10 V，閉合開關(guān)S后，電流表、電壓表的示數(shù)分別為0.5 A和6 V。求：

①通過R1的電流I1是多少?

②馬平同學(xué)在求R2的電阻值時(shí)，解題過程如下：

根據(jù)歐姆定律：R2= = =12 Ω

請(qǐng)你指出馬平同學(xué)在解題過程中存在的錯(cuò)誤，并寫出正確的解題過程。

答案：(1)12　3

(2)①0.5 A

②R2兩端的電壓不是6 V

R2兩端的電壓U2=U-U1=10 V-6 V=4 V

R2= = =8 Ω

[課堂總結(jié)]

(1)知識(shí)與技能方面：

①歐姆定律、計(jì)算公式及其變形公式;

②歐姆定律的使用條件;

③解物理計(jì)算題的規(guī)范性;

④電阻的串、并聯(lián)規(guī)律。

(2)情感態(tài)度價(jià)值觀方面。

(3)學(xué)生交流合作方面。

[布置作業(yè)]

完成“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”中的第1、2、3、4題。

板書設(shè)計(jì)

[歐姆定律教案]

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