第四节 欧姆定律第一课时●教学目标一、知识目标1.通过实验探究电流、电压和电阻之间的关系.2.使学生懂得同时使用电流表和电压表测量一段导体两端的电压和电流.3.会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压.二、能力目标1.通过实验探究电流、电压、电阻的关系.学会用“控制变量”来研究物理问题的科学方法.2.通过在科学探究中经历与科学家进行科学探究的相似过程,学会科学探究的方法,培养初步的科学探究的能力.三、德育目标1.通过学生的科学探究活动,形成尊重事实、探究真理的科学态度.2.在学习知识与技能的同时,体验科学探究的乐趣和方法,领悟科学的思想和精神.3.在同学们共同的探究活动中培养同学之间的协作意识.●教学重点通过实验探究电流、电压、电阻之间的关系.●教学难点组织、引导学生在探究过程中认真观察、仔细分析,并得出真实、科学的结论.●教学方法探究法、实验法、观察法.●教具准备干电池组、2.5v和6.3v小灯泡(带座)各一只、开关一只、导线若干、投影仪.学生3人一组:电源(电池组或学生电源)5ω,10ω,15ω定值电阻各一个,滑动变阻器、电流表、电压表各一只,导线若干.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课[师]通过前面的学习,同学们基本了解了电流、电压、电阻的概念,并学会了电流表和电压表的使用.今天请同学们先看老师的这组实验.[演示]小灯泡和电池、开关组成串联电路.演示一:一节干电池和2.5v小灯泡串联发光.演示二:两节干电池和2.5v小灯泡串联发光.演示三:两节干电池和6.3v的小灯泡串联发光.同学们仔细观察三次演示小灯泡的发光情况.[师]通过观察实验,根据上节课的学习,你能告诉大家什么?你还想知道些什么呢?[生]一个灯泡,两节电池比一节电池时亮,说明灯(电阻)不变,电压大时,电流也大.[生]同样的两节电池,2.5v的灯比6.3v的灯亮.电压不变时,电阻大的电流小,电阻小的电流大.[生]能不能知道电流、电阻、电压之间数量上的关系呢?二、进行新课[师]根据同学们对电阻、电压、电流的学习,你可以大胆地猜测一下它们之间可能的数量关系是什么?[生]电压越大,电流越大.[生]电阻越大,电流越小.[生]也许其中的两个相除或相乘会等于第三个.[生]电压不变时,电阻大,电流就小.电阻小,电流就大,可能电流乘以电阻能等于电压.[生]同一个电灯泡,电压大时,电流就大,也可能电压除以电流等于电阻.[生]…[师]同学们能有根据地推测、猜想非常好,你已经在科学研究的道路上迈出了正确的一步.接下来,同学们可以选择面前的仪器设备,想办法检验你的猜想是否正确.[探究]电阻上的电流跟电压的关系.[师]我们要探究电阻上电流跟电压的关系,必须要经历哪些过程呢?[生]首先要设计实验,然后进行实验和收集证据,再对实验数据进行分析和论证,得出一般的结论,最后进行评估和交流.[师]大家还记得电流表和电压表的使用规则吗?[生]电流表串联在电路中,电压表并联在电路中.并且都让电流从“正”接线柱流入,从“负”接线柱流出.[师]电路中同时使用电流表和电压表,会使用吗?[生](同学讨论后)仍然是电流表串联在电路中,测谁的电压,就将电压表并联在谁的两端.共 (三)实验数据表格 实验次数 电阻r(ω) 电压u(v) 电流i(a) 1 2 3 4 5 6(四)实验器材根据实验思想及所画电路图,选择如下器材:电池组、定值电阻(三个不同阻值)、电流表、电压表、开关各一个,导线若干.[进行实验]步骤一:按设计好的电路图正确连接实验电路.步骤二:先保持电池组的电池节数不变,分别将5ω、10ω、15ω的定值电阻接入电路,合上开关,读出电压表和电流表的读数,将数据依次填入第一、二、三次数据表中.步骤三:保持定值电阻不变,改变电池组电池节数(分别为1节、2节、3节),合上开关,分别读取三次电流表、电压表的数值,依次填入第四、五、六次测量数据表中.[分析和论证]分析由实验得到的数据1.第一、二、三次测量中电压基本不变,电流随着接入电阻值的增大而减小,但每次电流值和电阻值的乘积都近似等于电压值,甚至有一次完全相同.2.第四、五、六次测量中,电阻的阻值不变,随着电池组节数的改变,电压表指示数值几乎成倍地增加,但每次都很接近电池组的电压.电流表的指示数也几乎成倍地增大,并且和电压增大的倍数相同.每次电压除以电流的值都近似等于电阻的值.综合以上分析结果,可以得到结论,我们的猜测是正确的.电流i,电阻r,电压u的关系是:电阻越大,电流越小;电压越大,电流越大.[评估]从实验的过程和结果看,尽管数据之间不是完全吻合,但基本能反映规律,所以测得的数据和结论是可靠的.实验过程中不太完美的是:操作过程中读完数做记录时没有及时打开开关,可能会浪费电;在更换变阻器和电池组电池时,也没有打开开关,这也是不允许的.[疑问]测量过程中,电压表每次测量的值和电池组电压值几乎相同,是否可以不用电压表测量,直接由电源电压读出来?[师]对同学的表现给予充分肯定,引导同学们对探究过程及问题进行积极交流. [生]我们设计的电路是这样的(用投影展示),也能得出和他们相同的结果.[生]我认为我们组设计的电路比他们的更好一些.(投影展示) 引起学生争论.[生]我认为前面的那两种设计合理,可以不用电压表,直接由电池电压就能知道电阻两端的电压,省事.共 第二课时●教学目标一、知识目标1.能根据实验探究得到的电流、电压、电阻的关系得出欧姆定律.2.理解欧姆定律,记住欧姆定律的公式,并能利用欧姆定律进行简单的计算.3.能根据串联电路中电压及电流的规律,利用欧姆定律得到串联电路中电阻的规律.二、能力目标1.通过根据实验探究得到欧姆定律,培养学生的分析和概括能力.2.通过利用欧姆定律的计算,学会解电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维能力.共 解:i==0.25×10-3a共 解:由i=得到r==15ω这个未知电阻是15ω.[投影]例题3有一种指示灯,电阻为6.3ω,通过的电流为0.45a时才正常发光.要使其正常发光,应加多大的电压?以例题3作为另一种变形练习.要求学生按解简单电学题目的一般规则解题.解题过程中注意物理量的单位不能丢掉,且单位必须是要求的国际单位,注意将公式变形后再代入数值. 解:由i=得到u=ir=0.45a×6.3ω=2.8v要使灯正常发光,应加2.8v电压.[师]同学们刚才的演算说明大家已能用欧姆定律解简单的电学应用题,通过解这些题你有什么收获吗?[生]电流、电压、电阻的三个物理量中,只要知道其中的两个,就可以用欧姆定律求出第三个.[生]欧姆定律公式中的三个物理量指的是同一段电路.[师]同学们说得非常正确.欧姆定律不仅适用同一个电器、同一个导体,也适用几个用电器组成的同一段电路.现在,大家总结一下三个题中分别是怎样应用欧姆定律的.[生]第一题是直接利用欧姆定律i=的.[生]第二题应用的是由欧姆定律i=得到的变形公式r=.[生]第三题应用的是欧姆定律i=的另一个变形公式u=ir.[师]对r=,能否说导体的电阻与导体两端的电压成正比,与通过导体的电流成反比?对u=ir,能否说导体两端的电压与导体的电阻和通过导体的电流成正比?大家讨论.[生]不能这样说.导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与电流、电压无关.电压是电路中形成电流的原因,和电流、电压也没有关系.教师进一步引导学生明确,对物理公式不能单纯从数学的角度去理解.●公式r=,它表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压跟通过导体的电流的比值.这里要注意的是,导体的电阻是由导体本身的性质决定的,它跟导体两端是否有电压或电压的大小,导体中是否有电流或电流的大小无关.所以,我们不能认为电阻r跟电压u成正比,跟电流i成反比.●公式u=ir,表示导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流和该导体电阻的乘积.但要注意,电压是电路中产生电流的原因.导体两端不加电压时,电流为零,但导体电阻依然存在.因此不能认为电压跟电流成正比,跟电阻也成正比.[师]同学们再来分析例题2,如果想知道某段导体的电阻,可以怎么做?你能从这个例子中得到什么启示吗?[生]可以由导体两端的电压和通过这段导体的电流,利用欧姆定律的变形公式r=来求解.[师]导体两端的电压和通过导体的电流是多少呢?[生]可以测出来.用电流表测出通过导体中的电流,用电压表测出导体两端的电压,就可以求出导体的电阻了.[师]大家认为可以吗?(同学们肯定,教师进一步明确)这种用电压表和电流表测定电阻的方法叫“伏安法”.3.额定电压[师]请同学们观察一只新灯泡上的铭牌.如下图 同学们谁能说明它表示什么意思呢?[生]这个灯泡的牌子是光明牌.[生]家庭电路的电压是220v,这样的灯是在家里常用的,上面也有220v,是不是说这个灯泡的电压是220v?[师]同学们想得非常对.灯泡上的220v,表示这个灯泡正常工作的时候,它两端所需的电压是220v.共 i1= i1′=(假设用3根线)实际电路中,电源电压为u2=220v.假设所用灯泡电阻为r灯=500ω,输电距离为1000m,则:使用灯泡时电流:i2===0.44a导线直接连接电源两端时电流i2′===6.47a实验室:×=166.7倍实际电路:=15.16倍[师]通过计算,同学们能得到什么结果?[生]不接用电器时电路中的电流是接入用电器时电流的几十倍,甚至更高,这样是很危险的.[师]所以,绝不允许不经用电器而将导线连接在电源两端.[板书]电路中不该相连的两点被直接连在一起的现象叫做短路.[师]同学们可以根据短路的危害,讨论为什么电压表可以直接连在电源两端而电流表不允许.[生]电流表的电阻很小,直接连在电源两端组成闭路时,电路中的电流会很大,这样容易烧坏电流表,而电压表则不同.将电压表直接和电源相连时,不会烧坏电压表,电压表的电阻很大.[师]以上的讨论和分析都用到了欧姆定律,可见欧姆定律对我们分析、解决与电学有关的问题是多么重要.同学们一定还记得串联电路中,电流和电压的规律,能不能再利用欧姆定律分析串联电路中电阻的规律呢? 串联电路引导同学们画出两个电阻的串联电路,写出串联电路中电流、电压的规律和欧姆定律.电压规律:u=u1+u2电流规律:i=i1=i2欧姆定律:i=欧姆定律适用于单个的用电器和由几个用电器组成的一段电路,所以对r1:i1=;对r2:i2=对r1与r2组成的串联电路有:i=.将i1、i2、i变形后得u1=i1r1,u2=i2r2,u=ir,代入电压规律得:ir=i1r1+i2r2.共 [分析]只要能求出通过r1、r2的电流,就能应用欧姆定律的变形公式u=ir求出r1、r2两端的电压.题目给出了整个电路的总电压;根据串联电路电阻的规律,求出总电阻,就可根据欧姆定律求出电路中总电流进而求得电阻两端电压.解:根据串联电阻规律:r=r1+r2=6ω+3ω=9ω根据欧姆定律:i==3a因为串联电路电流处处相等,所以i=i1=i2=3a由i=可得:u1=i1r1=3a×6ω=18vu2=i2r2=3a×3ω=9v或者由串联电路的电压规律,求出u1后,由u=u1+u2可知u2=u-u1,计算r2上的电压同理可先求出u2,再求u1.说明:此练习题可以不在课堂上要求完成,课后经同学们充分讨论后,作为拓展的内容训练.三、小结师生共同小结本节内容.通过这节课,我们学习了以下内容:1.欧姆定律的内容、公式及物理意义.2.欧姆定律的应用.(1)应用欧姆定律进行简单电路的计算.(2)对额定电压的理解.(3)短路是电流过大的原因.(4)利用欧姆定律推导串联电路中电阻的规律.四、动手动脑学物理1.解析:据题意知:r=97ω,u=220v,所以i==2.27a答案:电流是2.27a2.解析:由题知电熨斗的电阻是0.1kω,不能将数值直接代入公式计算,要先将单位统一成国际单位制,再代入公式计算.r=0.1kω=100ω i=2.1a根据i=可将公式变形为u=ir,所以u=ir=2.1a×100ω=210v答案:210v3.解析:题中给出电流的单位是毫安,要先将单位变换,再进行计算.u=2.2v,i=250ma=0.25a根据公式i=可得:r===8.8ω答案:8.8ω4.解析:电炉丝的两端碰在一起,电流将不流过炉丝.由题意,此时电阻r=1ω,接在u=220v的电路中,由i==220a.和第1题相比,其电流是正常工作时的97倍,所以发生短路非常危险,要尽力避免这样的事故发生.五、板书设计1.欧姆定律导体中的电流跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比.公式:i=变形公式2.额定电压用电器在正常工作时所需的电压叫额定电压.