逍遥右脑 2013-01-18 19:21
探究导体中的电流与两端的电压及电阻的关系
[目标]
1．通过实验探究理解电流、电压、电阻三者之间的关系。
2．学会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和其中的电流。
3．理解欧姆定律，会用欧姆定律及其变换式做有关计算。
4．会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压。体验科学探究，感悟用“控制变量法”研究物理问题的科学方法。
5．重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识，注意学生科学世界观的形成。
[重点] 欧姆定律内容，公式及计算。
[教学难点] 1.试验探究电流、电压、电阻之间的关系中变阻器的作用
2.欧姆定律及变形公式的应用。
[教学模式] 引导探究式
[教学准备] 电压表、电流表、电阻、电池组、开关各一个，导线若干。
[教学过程]
一、达标导学
复习电路、电压、电流、电阻的概念的基础上引出电流和电压、电阻的关系。
提出问题：
通过前面的学习，同学们一定已经意识到：加在导体两端的电压越高，流过导体的电流就越大；导体的电阻越大，流过它的电流就会越小。现在，我们想进一步了解，如果知道一个导体的电阻值，还知道加在它两端的电压，能不能计算出通过它的电流呢？换句话说，电流与电阻、电压之间有什么定量关系呢？
猜想或假设
一个用电器的电阻R、它两端的电压U 、通过它的电流I，这三个量之间会有什么样的关系？也许是其中的两个相乘等于第三个？也许是其中的两个相除等于第三？也许…
设计实验
实验室有阻值R各不相同的几种定值电阻。在电路中测量电阻两端的电压U和通过的电流I。对于不同的电阻，各进行几次测量，研究这三个量之间的关系。
完成测量需要哪几种仪表？在右边方框中画
出能够同时测量电压和电流的电路图。
可以增减串联电池组中电池的个数，从而改
变定值电阻两端的电压。如果你用的是学生电，
应该怎样改变电压？还有其他方法能改变电压吗？
进行实验
按图连接电路，测量并记下几组电压和电流的值。
电阻R/Ω电压U/V电流I/A
第一次测量
第二次测量
换接另一个电阻，再次记下几组电压和电流的值。
分析和论证
（尝试对几次测量结果进行运算，找出它们之间的关系。运算是要考虑到实验会有误差，可能数据不很一致。）
结论：电流I、电阻R、电压U的关系可以用公式表示为___________________。
知识梳理：
1．欧姆定律
内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
公式：I = U / R
符号及单位：U—电压—伏特（V） R—电阻—欧姆（Ω） I—电流—安培（A）
2．额定电压：用电器正常工作时所需的电压，叫做额定电压。
3．短路：电路中不该相连的两点被直接连在一起的现象，叫做短路。发生短路时，由于电流直接通过导线而不经过用电器，电阻R很小，由I = U / R知，电流很大，因而易烧坏导线或电。
4．欧姆定律的应用
⑴求电压：由I = U / R知，导体两端的电压U = IR。
⑵求电阻：由I = U / R知，导体的电阻R = U / I。
【例1】
某导体接在20V的电路中时，电流为2A；若导体两端电压为10V，导体中电流为______A；若要使通过该导体的电流变为0.5A，则导体两端所加电压应为_______V；若该导体两端所加电压为0，则该导体阻值为_______Ω。
【思维过程】导体的电阻为R = U / I = 20V / 2A = 10Ω。则当电压U2 = 10V时，
I2 = U2 / R=10V / 10Ω=1A。当电流为I3=0.5A时，U=I3R=0.5A×10Ω=5A。由于电阻是导体的一种性质，与材料、长度、横截面积及温度有关，与导体两端是否加电压无关，所以当U=0时，R=10Ω。
【答案】1；5；10
【例2】
某同学用图6-4-5所示的电路验证在电压不变时，导体中的电
流跟导体的电阻成反比的关系。先后用5Ω、10Ω和20Ω的定
值电阻接入电路的a、b两点间，闭合开关，读出电流表的示
数填入下表。由实验数据可以看出电流跟电阻不成反比。
⑴请分析发生错误的原因。
⑵仍然使用5Ω、10Ω和20Ω三个定值电阻进行实验，验证在电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻的关系，请设计两种方法，分别画出电路图，简要写出实验步骤。（可以按需要，增添器材）
电阻（Ω）51020
电流（A）0.40.30.2
【思维过程】在研究导体中电流和电阻的关系时，要使导体两端电压不变，改变导体的电阻。图6-4-5中改变a，b两点间的电阻，但R`是定值电阻，电电压不变，因而ab两点间的电压要发生变化，导致记下的数据有误。
【答案】⑴实验中没有保持a、b间电压不变。
⑵方法1：利用电电压不变如图6-4-6所示。
实验步骤：①按电路图组装电路；②依次把5Ω、10Ω、20Ω电阻接入电路，闭合开关，读出电流表示数，并记录。
方法2：调节滑动变阻器，使电阻R两端电压不变如图6-4-7所示。
实验步骤：按电路图组装电路，把5Ω、10Ω、20Ω电阻依次接入电路a、b两点间，闭合开关，调节滑动变阻器使三次电压表示数相同，读出电流表示数，并记录。
[堂小结]：
1．欧姆定律
内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
公式：I = U / R
2．欧姆定律的应用
⑴求电压：由I = U / R知，导体两端的电压U = IR。
⑵求电阻：由I = U / R知，导体的电阻R = U / I。
[板书设计] 第一节. 探究导体中的电流与两端的电压及电阻的关系
一、电阻上的电流和电压的关系。
但电阻不变时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
当电压不变时，导体中的电流跟导体的电阻成反比
二、欧姆定律内容及公式：I=
三、例题