學生實驗：探究

蔣德明

摘 要：培養學生的核心素養，重要的方法就是實驗探究方式。通過課例探究電流與電壓、電阻的關系，采取人人實驗探究、對比的教學模式，輕松自然地引導學生高效投入到核心素養的培養中。

關鍵詞：控制變量；學生實驗；導學案

【學習目標】

知識與技能：

（1）知道導體中的電流與電壓、電阻的關系.

（2）能運用歐姆定律進行簡單的計算.

過程與方法：

（1）通過探究過程進一步體會猜想與假設、設計實驗、分析與論證等探究要素.

（2）通過制訂方案進一步體會“控制變量”這一重要的研究方法.

（3）通過分析與論證過程提高根據實驗數據歸納物理規律的

能力.

情感、態度和價值觀：

（1）在數據收集過程中形成實事求是的科學態度.

（2）通過探究，揭示隱藏的物理規律，感受探索的樂趣.

（3）在與小組成員合作完成實驗的過程中，加強與他人的協同、合作能力.

學習重點：通過實驗發現電流與電壓、電阻的關系，通過運用數學方法分析得出規律.

學習難點：運用數學方法處理好實驗數據，建立和理解歐姆定律.

學習準備：干電池（3節），開關（1個），電流表（1塊），電壓表（1塊），規格“20Ω 2A”的滑動變阻器（1個），5Ω、10Ω、15Ω電阻（各1個），導線（7根）.以上各準備50組，另備齊學生電源16個，電阻箱16個.

【學習過程】

一、復習提問

師：我們先復習一下電流、電壓、電阻三個概念的區別.

師投影出幻燈片：

二、導學程序

（一）I與U的關系探究

師：你覺得電流與電壓、電流與電阻有關系嗎？今天我們就來探究電流與電壓、電阻的關系！師同時板書課題.

師：請你將電流與電壓、電阻的關系寫在學案上！師同時板書：一、I與U的關系；二、I與R的關系.（注意對比的同時分開寫）

師：電流與電壓、電流與電阻都有關系，我們該采取什么方法探究呢？請同學們將方法寫在學案上！師同時板書：R不變，改變U，觀察I的變化；U不變，改變R，觀察I的變化.

師：我們要完成今天這兩個重要探究，需要設計實驗：

師運用多媒體打出：怎樣保證電阻R不變？師板書一個R的符號.

生1：用定值電阻.

生2：用電阻箱.

生3：用滑動變阻器的全電阻.

師：采用哪種儀器保證電阻R不變更好呢？引導學生得出采用前兩個儀器更好.

師再運用投影片打出：怎樣改變定值電阻兩端的電壓？（這幾個字設計要大，要占另一張幻燈片滿屏）讓學生充分地說各種情況：

生1：用逐個串聯入干電池的方法.

生2：用學生電源改變.

生3：在電路中串聯入滑動變阻器改變.

師：引導學生分析三種方法哪種更能準確地成倍數地改變電壓，重點引導學生說出滑動變阻器所能改變電壓的原因及其作用.

師：怎樣知道電壓值、怎樣知道電流值？隨著學生的回答教師在黑板上畫出電流表、電壓表的電路圖符號、電池組符號、開關

符號.

師：讓學生畫好電路圖并用筆連接好實物圖，并強調有七件器材、七根導線.

師巡視最多兩分鐘，并將前兩種方案學生設計電路圖實物投影展示，并讓該生說出設計想法，并敘述步驟.

師：如果學生不能畫出其他設計，教師要運用白紙畫好此圖并貼到黑板上，節省時間.

（二）I與R的關系探究

師：請同學們按照屏幕上的提示完成I與R的電路設計.

師投影出如下內容：如何改變電路中的電阻？

如何控制電阻兩端的電壓不變？師板書一個U的符號

（這兩行字設計要大，使用藝術字，要占滿屏）

生1：用定值電阻成倍數地改變.

生2：用電阻箱.

生3：用滑動變阻器改變.

師：采用哪種儀器改變電阻R更好呢？引導學生得出采用前兩個儀器更好，后一種方法不能讀出連入電路的電阻是多少.

師再運用投影片打出：如何控制電阻兩端的電壓不變？（這幾個字設計要大，要占另一張幻燈片滿屏）讓學生充分地說各種情況：

生1：用干電池控制.

生2：用學生電源控制.

生3：在電路中串聯入滑動變阻器控制.

師：引導學生分析三種方法哪種更能準確、方便操作控制電壓呢？引導學生得出采用后兩個儀器更好，重點引導學生說出滑動變阻器能控制電壓的原因及其作用.

師：怎樣知道電壓值、怎樣知道電流值？隨著學生的回答，教師在黑板上畫出電流表、電壓表的電路圖符號、電池組符號、開關

符號.

師：讓學生畫好電路圖并用筆連接好實物圖，并強調有七件器材、七根導線.

師巡視最多兩分鐘，并將后兩種方案學生設計電路圖實物投影展示，并讓該生說出設計想法，并敘述步驟.

師：如果學生不能畫出其他設計，教師要運用白紙畫好此圖并貼到黑板上，節省時間.

（三）進行實驗并收集數據

師：在連接電路、設計實驗時我們注意些什么呢？

生：a.連接電路要斷開開關.

b.連接實物電路時要與電路圖一一對應.

c.要注意三件基本器材的連接方法.

d.閉合開關前，滑動變阻器的滑片要放到阻值的最大位置.

師運用多媒體Flash演示I與U的關系，要簡潔、熟練，得到數據的表格要繼續投影在大屏幕上，等待和下一表格一塊分析.endprint

請同學們自主完成I與U的關系的探究和I與R的關系

的探究.

師利用多媒體投影出表格，請同學們按此填，設計表格此節課作為次要因素模糊處理.師巡視.

（四）歸納總結結論

師：請同學們認真分析尋找數據中的規律，從中發現電流與電壓、電流與電阻是什么關系.

注意要對數據進行加減乘除的處理，發現規律.

師：請將得到的結論認真寫在學案上！如果學生沒有發現I=U/R R=U/I U=IR，教師注意引導.

（五）得出歐姆定律

1.理解歐姆定律

師：能否將上述兩條結論合二為一，運用一句話來說？

師請學生將學案上的歐姆定律的內容填寫完整，并請一個學生回答填寫結果.

師：你能否將歐姆定律的內容選用上述三公式中的一個來

表達？

師多媒體打出歐姆的簡介.

內容：

他，

他是一個男人，

他是一個德國的男人，

他是一個德國的具有超凡毅力的男人，

他是一個德國的具有超凡毅力的從事物理數學教學的男人，

他是一個德國的具有超凡毅力的從事物理數學教學發現定律不被認可的男人，

他是一個德國的具有超凡毅力的從事物理數學教學發現定律不被認可而在十多年后被授予崇高榮譽的男人，

他就是物理學家歐姆！

師：這個公式告訴我們R一定時，I1：I2=U1：U2

U一定時，I1：I2=R2：R1（師同時板書）

還告訴我們：

師：（要幽默）對于I=U/R，U想讓電流大些，R想讓電流小些，于是電壓和電阻一商量，讓我們比一比吧，這就是歐姆定律！

師板書：通過導體的電流，跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電阻成反比。這個規律叫做歐姆定律.

2.如何運用歐姆定律

師多媒體打出：

若已知I、U、R中任兩個量，可求第三個量：R=U/I U=IR

單位要統一：I（A），U（V），R（Ω）

三個量要注意同一性：針對同一導體或同一段電路.

3.小試牛刀

例1：將一只燈泡與一個定值電阻串聯后接在電源兩端，電燈恰好正常發光.已知定值電阻的阻值為24Ω，電源電壓為36V，電壓表的示數為12V.求通過定值電阻的電流和小燈泡正常發光時的電阻.

師教會他們解題方法和解題思路.并正確板書.

教師：（1）此題的電路狀態是什么？

（2）電壓表測量的是誰的值？

（3）請你畫出等效電路圖.

（4）請你在等效電路圖上標出已知量、未知量.

（5）請你嘗試寫出步驟.

教師規范分析書寫的過程.

教師：本題還有哪些解題方法？（至少三種！）

例2：將一只燈泡與一個定值電阻并聯后接在電源兩端，電燈恰好正常發光.已知定值電阻的阻值為24Ω，電源電壓為36V，干路電流表的示數為1A.求通過定值電阻的電流和小燈泡正常發光時的電阻，你還能求出哪些物理量？

教師要將以上兩題的解法進行歸納，總結出串并聯電路的分壓原理和分流原理.

教師：（1）此題的電路狀態是什么？

（2）電壓表測量的是誰的值？

（3）請你畫出等效電路圖.

（4）請你在等效電路圖上標出已知量、未知量.

（5）請你嘗試寫出步驟.

師：引導總結出串并聯電路的分壓原理和分流原理.

三、學習總結

實驗設計有沒有不合理的地方，操作中有沒有失誤，測量數據和實驗結論是否可靠？我們下節課再和同學們交流和討論.

參考文獻：

[1]陳建華.新教材疑難問題研究與解決[M].長春：東北師范大學出版社，2008.

[2]梁建.中學物理[M].哈爾濱：哈爾濱師范大學出版社，2017.

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