歐姆定律教學設計

教材分析

歐姆定律是電學中的基本定律，是進一步學習電學知識和分析電路的基礎，是本章的重點。本次課的邏輯性、理論性很強，重點是學生要透過自己的實驗得出歐姆定律，最關鍵的是兩個方面：一個是實驗方法，另一個就是歐姆定律。歐姆定律的含義主要是學生在實驗的過程中逐漸理解，而且定律的形式很簡單，所以是重點而不是難點。學生對實驗方法的掌握既是重點也是難點，這個實驗難度比較大，主要在實驗的設計、數據的記錄以及數據的分析方面。由於實驗的難度比較大，學生出現錯誤的可能性也比較大，所以實驗的評估和交流也比較重要。這些方面都需要教師的引導和協助，所以這次課採用啓發式綜合教學法。

教學目標

知識與技能

①使學生會同時使用電壓表和電流表測量一段導體兩端的電壓和其中的電流。

②透過實驗認識電流、電壓和電阻的關係。

③會觀察、收集實驗中的數據並對數據進行分析。

過程與方法

①根據已有的知識猜測未知的知識。

②經歷歐姆定律的發現過程並掌握實驗的思路、方法。

③能對自己的實驗結果進行評估，找到成功和失敗的原因。

情感、態度與價值觀

①讓學生用聯繫的觀點看待周圍的事物並能設計實驗方案證實自己的猜測。

②培養學生大膽猜想，小心求證，形成嚴謹的科學精神。

重點與難點

重點：掌握實驗方法；理解歐姆定律。

難點：設計實驗過程；實驗數據的分析；實驗結果的評估。

教學方法

啓發式綜合教學法。

教學準備

教具：投影儀、投影片。

學具：電源、開關、導線、定值電阻（5Ω、10Ω）、滑動變阻器、電壓表和電流表。

板書設計

已學的電學物理量：電流I、電壓U、電阻R。

猜測三者之間的關係：I＝UR、I＝U／R、I＝U－R、……

實驗所需器材：電源、開關、導線、電阻、電流表、電壓表、滑動變阻器。

實驗電路圖：見圖－10

記錄表格：

結論：（歐姆定律）

教學過程

課題引入

師：我們到目前已經學了電學方面的幾個物理量？

生：電流I、電壓U、電阻R（教師板書1）

師：（引導學生回憶這幾個物理量的概念，並從中體會它們之間的聯繫）它們之間並不是孤立的，而是有着重要的聯繫。一段導體兩端的電壓越高，透過它的電流將如何變化？當導體的電阻越大，透過它的電流將如何變化？

生：（對於這個簡單的問題，大家的回答都很積極和準確）

師：這只是一種粗略的推薦，是一種定性的關係。例如：一支5Ω的電阻當它兩端的電壓從5V變爲10V時透過它的電流會變得怎樣？進一步我問大家，電流變化了多少？

生：（對於第一個問題學生能夠不假思索回答出來，但第二個問題把學生難住了，激起學生的求知慾望）

師：如果我們知道一段導體的電阻，還知道加在它兩端的電壓，能不能具體計算出透過它的電流？這個問題對於我們是很有意義的，如果我們能具體知道電流的值，那麼就不僅僅能知道電壓升高後電流會變大，還能精確地知道電流增大了多少。今天我們就來研究一下這三個物理量之間存在一種什麼定量關係。

探究課題

師：既然電流與電壓及電阻都有關係，那麼大家大膽猜想一下將電流I與電壓U和電阻R的關係式應該是一種怎樣的形式？

生：（學生的各種猜想……）

（教師板書2．這裏的猜想不是一段語言表述，而是一個具體的公式，因此學生可能會沒有把握表達自己的觀點，所以需要鼓勵，即使有的學生說出一個公式也不一定能夠說出猜想的理由，這種情況下老師可以替他向同學說出猜想的理由，理由的正確與否不重要。但應該注意：猜想不是瞎猜、亂猜，不是公式越多越好，應該引導學生在原有知識的基礎上有根據，符合邏輯進行猜想。）

師：到底哪一種想法是對的，我們只能透過實驗來驗證。這個實驗要怎麼做呢？

生：用電源和一段已知阻值的導體組成一個電路，用電壓表測出導體兩端的電壓，用電流表測出透過導體的電流，看三個值滿足哪一個關係式。

師：說出你所需的器材有哪些？

生：電源、開關、導線、電阻、電流表、電壓表。

（教師板書3）

生：改變電阻兩端的電壓，測出在不同的電壓下透過電阻的電流。

師：如果你得出了結論，我會懷疑是不是因爲你用的這個電阻比較特殊，這個結論只是一個巧合，可能換了其他的電阻就沒有這個規律了。

生：可以換幾個電阻，測出不同電阻情況下的電壓和電流。

師：換電阻很簡單，這裏老師可以給你們5Ω和10Ω兩個不同的電阻；如何改變電壓呢？

［教師引導學生從電源的角度（用的電源是乾電池或學生電源怎麼操作？）和從電路的組成結構角度（電路中增加一個什麼元件？）進行思考］

①增減乾電池的個數。

②調節學生電源的輸出電壓。

③與定值電阻串聯一個滑動變阻器。

師：由於滑動變阻器能連續調節電壓，使用起來比較方便，這裏我們使用串聯滑動變阻器的方法改變電壓。［補充教師板書3（增加“滑動變阻器”）］

師：現在我們知道了所用的器材，大家現在畫出用這些器材組成的一個能同時測量電壓和電流的電路圖。（引導：我們研究的對象是定值電阻，因此電流表和電壓表測量的是透過定值電阻的電流和定值電阻兩端的電壓，電流表和電壓表應與定值電阻怎樣連接？要用滑動變阻器改變定值電阻兩端的電壓，滑動變阻器應與定值電阻怎樣連接？）

生：（學生將自己畫的電路圖展示在黑板上，教師引導學生進行修改）

師：同學們畫的電路圖可能不同，但只要把握住關鍵的要點就可以。

要點：

①電源、開關、滑動變阻器、定值電阻、電流表串聯；

②電壓表並聯在定值電阻的兩端。（見圖－11）

師：記錄數據是必不可少的一個環節，並且記錄還有一定的技巧，因爲大家要從這些數據中尋找規律，所以數據的排布要合理，做到一目瞭然。我們常用的方法是列表格。表格大家都很熟悉，每天大家上課都要用課程表；考試結束會看到全班的成績表。這裏我們改變的是電壓和電阻，測量的是電流，記錄數據的表格應如何設計？

生：（有的學生會看看自己的課程表，有的學生會想到把課程表中的星期和節次換成電壓和電阻，教師可在引導的過程中一步步揭示答案）

師：爲了在實驗完畢後能與其他小組的數據進行比較，大家的實驗條件應該相同，這裏我們都使用5Ω和10Ω的兩個定值電阻，調節定值電阻兩端電壓依次爲1V、2V、3V（教師板書5，下表中實踐部分）

師：在大家的共同努力下，我們的實驗設計完成了。但這並不代表我們的實驗成功了，如果你在實際操作中出現錯誤，實驗可能因此功虧一簣，現在我問大家幾個問題，你們想想應該怎麼做？爲什麼？

（投影儀投影：①連接電路的過程中開關應該斷開還是閉合？②開關閉合前，滑動變阻器的滑片應調節到什麼地方？③如果已經知道實驗中遇到的最大電流是0．6A，電流表和電壓表的`量程應如何選擇？）

生：（第一個問題比較簡單，大部分學生能夠回答，第二個問題比較難，教師要進行提示，第三個問題要讓學生學會從實驗設計中尋找數據，教師要提示。最後教師投影答案）

師：請同學按照上面的實驗方案開始實驗。

（學生以小組爲單位進行操作，教師巡視指導）

師：［將學生的實驗數據展示在黑板上（補充教師板書5），每個小組都很積極地告訴老師自己的實驗數據］因爲任何實驗都存在誤差，所以大家的數據有差別是正常的，但數據差別不大，不影響我們總結規律，同學們觀察這些數據之間有什麼關係？

（投影：①觀察表格的縱行。當電阻是5Ω時，電阻兩端的電壓增大到原來的2倍，透過它的電流增大到原來的____________倍，電壓增大到原來的3倍，透過它的電流增大到原來的____________倍。對於10Ω的電阻，電流和電壓有這種關係嗎？

結論：導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比。

②觀察表格的橫行。當電壓是1V時，電阻增大到原來的2倍，透過它的電流變爲原來的__________倍。對於2V和3V的情況，電流和電阻有這種關係嗎？

結論：導體中的電流跟導體的電阻成反比。

③將電流I、電壓U、電阻R的關係用公式表示爲__________。

生：（數據的規律性很明顯，學生基本能自己獨立得出結論）

師：這個規律最早是由德國的物理學家歐姆發現的，因此稱爲歐姆定律。

師：實驗完成了，大家分組討論下面的幾個問題，然後做出回答。

①實驗的結論具不具有普遍性？

我們的實驗採用改變電壓和電阻多次測量的方法，在條件改變後得到的規律是相同的，說明規律應該具有普遍性。

②爲什麼少數小組的數據偏差比較大？

多種情況的錯誤都可能引起這種結果。如：電路連接是否正確；電壓表是不是並聯在定值電阻的兩端；電錶選擇的是另外的量程自己卻還沒有意識到；讀數時誤將電流表當電壓表，電壓表當電流表；數據是不是填入表格中正確的位置等等。

③爲什麼多數小組的數據總有一些小小的偏差？

這屬於正常誤差。如：在讀數時，每個人的習慣不同，當遇到電錶指示在刻度的半格處時，有的同學忽略半格，有的同學多讀了半格；還有你們用的定值電阻的阻值以及電錶的準確性也不可能完全一樣。

鞏固練習

①（擴展教師板書5的虛線部分）

既然我們已經掌握了這個規律，不用測量，大家能不能把表格中的空白部分補充完整？

（教師任意添加一個電阻和電壓，學生補充電流）

除了應用規律求電流，我們能不能求電壓或電阻？

（教師任意添加一個電流，學生補充電壓或電阻）

②同學們家中使用的電冰箱阻值大約是500Ω，請你根據歐姆定律估算一下當它工作時透過的電流大約是多少？

探究過程小結

①應用滑動變阻器改變電路中部分元件兩端的電壓。

②同時使用電流表和電壓表測量透過某導體的電流和它兩端的電壓。

③改變實驗條件多次測量使結論具有普遍性。

④實驗要按照要求規範操作。

⑤電流、電壓、電阻之間的關係：歐姆定律。

“歐姆定律”學習

班級  姓名  學號

（一）提出問題

1．在電學中我們學了幾個物理量？你覺得他們之間有聯繫嗎？

2．當一段導體兩端的電壓升高，透過它的電流會怎樣變化？

3．當導體的電阻變大，透過它的電流會怎樣變化？

4．電流、電壓、電阻之間的關係能用公式表達出來嗎？

（二）猜想或假設

1．_________________________________________

2．_________________________________________

3．_________________________________________

4．_________________________________________

（三）設計實驗

實驗目的：探究電流、電壓、電阻之間的關係。

實驗器材：電源、開關、導線、________、________、________、________。

（四）進行實驗

按圖連接電路，測量並記錄以下幾組電流的值。

換接另一個電阻，再次記下幾組電流的值。

實驗電路圖：

（五）分析和論證

電流I、電壓U、電阻R之間的關係可以用公式表達爲____________。

（六）評估與交流

1．實驗的結論是一種偶然還是具有普遍性？

2．爲什麼多數小組的數據總有一些小小的偏差？

3．爲什麼少數小組的數據偏差很大？