探究电路

第十四章 探究电路
第一节 电阻和变阻器
学习目标
1．知道什么是电阻及其单位，通过实验探究认识决定导体电阻大小的因素。
2．了解滑动变阻器的基本结构和原理，会使用滑动变阻器改变电路中的电流。
学时安排
本节用2学时，第一学时认识电阻、探究影响电阻大小的因素，第二学时学习滑动变阻器的结构及连接方法。
第一学时
课前准备
1．家庭实验
⑴找两盏亮度（瓦数）不同的白炽灯泡，在灯泡熄灭时观察比较它们的灯丝粗细有何不同。
⑵观察空调电源线与台灯电源线，比较二者有何区别。
⑶找一些电线，观察导线芯是用哪些材料制成的（注意安全，不要观察连接在电路中的导线）。
2．预习记录
通过预习课文中“电阻”和“电阻的大小与哪些因素有关”两部分内容（64~66页），你学会了什么？有哪些疑问？请简要记录下来：
合作探究
一、认识电阻
活动1：连接如图所示电路，闭合开关，观察比较小灯泡的亮度（两灯泡规格不同）。思考：
1．两灯泡两端的电压相等吗？

2．通过它们的电流相等吗？请测量验证。

3．电流是电荷定向移动形成的，请你想象一下：假如你是一粒自由电子，在你定向移动过程中，会不会受到阻碍？据此，你认为造成上述现象的原因是什么？
4．阅读课本64页“电阻”部分内容，了解什么是电阻及其单位。

二、探究影响电阻大小的因素
活动2：结合“活动1”中的实验现象及分析，根据你课前在家中观察灯丝的不同、电源线的区别及导线的材料，你认为导体的电阻大小可能与哪些因素有关？有什么关系？

活动3：探究导体电阻的大小与导体的横截面积、长短及材料是否有关
1．讨论：
⑴要研究导体电阻的大小与导体的横截面积是否有关，应保持 、 不变，改变 ，比较电阻是否相等。
⑵研究导体电阻的大小与导体的长短是否有关，应如何实验？

⑶研究导体电阻的大小与导体材料是否有关，又该如何实验？

2．选择实验器材
提供的器材有：
Ａ．电源　Ｂ．导线　Ｃ．开关　Ｄ．小灯泡　
Ｅ．电流表　Ｆ．电阻丝如下(注：a、b、c材料相同，d材料不同，a、c、d横截面积相同。)　
a
b
c
d
所选器材是
思考：所选器材在实验中起什么作用？如何比较电阻的大小？

3．根据以上设计思路，画出实验电路图（电阻丝用 表示 ）：
4.连接电路，进行实验，并记录实验数据。
次 数1234
电阻丝
电 流/A
5．通过实验，你得到哪些结论？
说明：

此实验也可由教师演示，学生观察思考。

第二学时
课前准备
1．家庭实验
调查家中哪些用电器可以调节工作状态？

2．预习记录
通过预习课文“变阻器”部分内容（66~67页），你学会了什么？有哪些疑问？请简要记录下来：
合作探究
三、认识滑动变阻器
活动4：制作变阻器，改变灯泡亮度。
提供器材：电池（电源）、开关、灯泡、一根电阻丝、若干导线。
请利用这些器材连接如图所示电路。

1．如何改变灯泡亮度?

2．灯泡亮度为什么会改变？

3．讨论：这种自制的变阻器有什么缺点或者不足之处吗？如果有，如何改进？

活动5：对照滑动变阻器实物，阅读课本66页“变阻器”的内容，认识滑动变阻器结构。
思考讨论：
若将下图中滑动变阻器A、D两个接线柱接入电路，仔细观察分析电流是怎样流经滑动变阻器的？请判断接入电路的是哪一部分电阻丝？若将滑片向右移动，接入电路的电阻丝长度如何变化？电阻大小如何变化？电流的大小如何变化？

四、使用滑动变阻器
活动6：用滑动变阻器调节小灯泡的亮度
1．滑动变阻器有A、B、C、D四个接线柱，而接入电路时，如果只需接两个接线柱，你能想到哪些接法？分别在下图中画出连线。


每种接法若滑片自左向右移动，接入电路中的电阻怎样变化?

2．将滑动变阻器与灯泡串联接入电路，移动滑片，改变灯泡的亮度，将实验结果记入表格：

接入电路的
接线柱滑片P自左向右移动
电路中电阻的变化灯泡亮度变化

3．总结滑动变阻器的连接方法。

活动7：连接如图所示的电路，移动滑动变阻器的滑片，看利用滑动变阻器能不能改变灯泡两端的电压？把观察结果记录下来：
说 明
本节课可通过演示实验、双边活动引入，如：展示自制的油量表（或压力计、测风仪），或通过调节收音机的音量旋钮改变音量，让学生意识到：音量旋钮通过改变电阻，影响电流，从而调节音量。

在学生观察实物、自学教材的基础上，可通过多媒体动画演示，使学生清楚认识连入电路的电阻，并模拟移动滑片，使学生自然认识到滑动变阻器的工作原理。

提醒学生：连接电路时开关要断开，滑动变阻器的阻值要调至最大。

“活动7”既是对本节知识的拓展，也是为学生在下一节探究欧姆定律时顺利设计实验做铺垫，有利于突破下节课的一个难点。

第二节 科学探究：欧姆定律
学习目标
1．运用控制变量法探究电流跟电压、电阻的关系，归纳得出欧姆定律。
2．理解欧姆定律，并能运用欧姆定律进行简单的计算。
课前准备
1．复习回忆
⑴电压表的使用方法；
⑵电流表的使用方法；
⑶滑动变阻器的作用和接法。
2．预习记录
通过预习课文，你学会了什么？有哪些疑问？请简要记录下来：
合作探究
一、问题与猜想：
活动1：前面我们学习了三个物理量——电流、电压、电阻。知道电压是产生电流的原因，而电阻对电流有阻碍作用。你认为电流大小与电压、电阻的大小有没有关系？如果有关，可能存在什么关系？

二、实验探究
活动2：探究电流大小跟电压的关系
1．设计实验
⑴思考：要研究电流大小与电压的关系，应保持哪个物理量不变？改变哪一物理量？需要测出哪些物理量并加以比较？


⑵讨论：有哪些方法可改变定值电阻两端的电压和通过它的电流？尝试画出电路图。

⑶交流：对同学们设计的各种方案进行比较、评价，你认为哪种设计更合理？说明理由。

2．进行实验
按照电路图连接电路，进行实验，并记录实验数据。
实验次数电阻/Ω电压/V电流/A
1
R= Ω
2
3
3．分析实验数据，归纳电流与电压的关系。

活动3：探究电流大小跟电阻的关系
1．实验器材
几只阻值不等的定值电阻（阻值已知，如5Ω、10Ω、15Ω等），电流表，电压表，滑动变阻器，电源，开关，导线若干。
2．设计实验
⑴探究电流大小跟电阻的关系，需要测量（收集）哪些物理量？应保持哪个物理量不变？改变哪一物理量？

⑵怎样改变电阻？（且能知道电阻的大小）

⑶如何保持定值电阻两端的电压不变？尝试画出电路图。
⑷交流：与同学交流各自的设计方案，并对各种设计进行比较、评价，看哪种方案更合理。

3．连接电路，进行实验，并记录实验数据。
实验次数电压/V电阻/Ω电流/A
1
U= V
2
3
4．分析实验数据，归纳电流与电阻的关系。

三、欧姆定律
活动4：阅读课本71~72页“欧姆定律”部分内容，自学欧姆定律及其公式。

活动5：
1．探究电流跟电压、电阻的关系时，主要运用了哪些方法?

2．写出欧姆定律的公式变形：
3．若电路中有甲、乙两个电阻，甲的电压为2V，乙的电阻为10Ω。能用“2V除以10Ω”来计算电路中的电流吗？据此你认为利用欧姆定律进行计算时应注意什么问题？

4．由欧姆定律公式变形可知R= 。对于此变形公式，小明认为：“导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比。”你同意他的看法吗？说明你的理由。
该过程学生可能会想到通过改变电池的节数来改变电压，也可能想到利用滑动变阻器改变电压、电流，教师应首先肯定、鼓励学生提出不同的设计方案，然后让学生比较、评价各种方案（教师点评），最后使学生知道：利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压操作方便，便于收集所需数据（为了便于找规律，我们一般让电压整数倍的变化。）

该过程学生可能会想到把几个阻值不同的定值电阻并联，也可能想到用滑动变阻器调节电压，通过学生对这些设计进行比较、评议，教师点评，使学生认识到：使用滑动变阻器进行实验，电路连接简单、操作方便等。

“活动5”的目的是加深对欧姆定律的理解。

第三节 “伏安法”测电阻
学习目标
1．根据欧姆定律设计实验，测算小灯泡工作时的电阻。
2．通过亲自动手测算和分析讨论，探究灯丝的电阻跟温度的关系。
课前准备
1．复习回忆
还记得测算物质密度的方法吗？用天平和量筒分别测出物体的 和 ，根据公式 可求出密度。这种间接测量物理量的方法在物理学中经常用到。
还有哪些物理量是用间接法进行测量的？


2．预习记录
通过预习课文，你学会了什么？有哪些疑问？请简要记录下来：
合作探究
一、提出问题
电流可以用电流表测量，电压可用电压表测量，那么怎样测量一只灯泡（或其他导体）的电阻？
二、设计实验
活动1：根据欧姆定律设计实验，测算小灯泡工作时的电阻：
1．写出利用欧姆定律求电阻的公式： 。
根据此公式，要测算电阻先要测出哪些物理量？

2．要测量上述物理量，需要哪些器材？

3．观察实验用的小灯泡，其标示的电压值是多少？
这个电压是该灯泡正常工作的电压，灯泡两端的电压不能达到标示值的1.2倍以上，否则会烧坏灯泡。那么为了调控灯泡的电压，实验时还需要什么器材？

4．请画出实验电路图。

三、进行实验
活动2：连接电路，测出灯泡在不同亮度时的电压值和电流值，将测量数据记入表中。
实验次序U/VI/AR/Ω灯泡亮度
1灯丝暗红
2微弱发光
3正常发光
4
四、分析与讨论
活动3：根据表中实验数据求出每次的电阻值，并加以比较，看有什么发现。
1．随着灯泡亮度增强，你测出的电阻 （选填“不变”“变大”或“变小”）。
2．如果几次电阻值不同，你认为主要原因是误差吗？请说明理由。你猜测是什么原因造成的？

3．让小灯泡由不亮逐渐变为正常发光，分别用手摸一下灯泡，感受其温度如何变化。
思考讨论：灯丝电阻跟其温度高低有什么关系？

想一想：家用白炽灯往往在刚接通电路的瞬间被“闪”坏。你能说明原因吗？

说 明

进行实验之前，可先让学生说说实验注意事项。

联系生活，丰富、加深学生的认识。
第四节 电阻的串联和并联
学习目标
1．通过实验探究和理论推导，得出串联、并联电路总电阻跟分电阻的关系，体会两种研究方法在科学探究中的意义，树立理论与实践相统一的思想。
2．会利用串联、并联电路的有关知识，解答和计算简单的电路问题。
课前准备
1．复习回忆
串联电路和并联电路的电流各有什么关系？电压各有什么关系？

2．预习记录
通过预习课文，你学会了什么？有哪些疑问？请简要记录下来：
合作探究
一、认识串联、并联电路的总电阻
活动1：利用“伏安法”分别测量两个定值电阻(R1 = 5Ω、R2 = 10Ω)串联、并联的总电阻值。将实验数据记录在表格中。
次数电阻连接情况电压表示数电流表示数总阻值
1R1、R2串联
2R1、R2并联

思考讨论：
1．观察实验数据，总电阻一定等于两个分电阻“之和”吗？
阅读教材76页“加油站”的内容，请谈谈你对串联（或并联）电路的“总电阻”的理解。

2．分析实验数据，比较串、并联电路的总电阻与分电阻的大小。
3．请利用“影响电阻大小的因素”来解释⑵中的结论。

二、理论推导串联、并联电路的总电阻和分电阻的关系
1．研究串联电路的总电阻和分电阻的关系
活动2：
⑴根据串联电路电压关系U＝U1＋U2、电流关系I＝I1＝I2和欧姆定律，推导出串联电路总电阻R与分电阻R1、R2的关系。

⑵理论推导结果与“活动1”中的实验结论相符吗？

思考讨论：多个（2个以上）电阻串联的总电阻与分电阻有什么关系？请做出猜想，并通过理论推导进行证明。

2．研究并联电路的总电阻和分电阻的关系
活动3：
⑴理论推导并联的总电阻R与分电阻R1、R2的关系。

⑵理论推导结果与“活动1”中的实验结论相符吗？

思考讨论：多个相等阻值的电阻并联，总电阻与分电阻有什么关系？请做出猜想，并理论推导证明。

说 明

因为学生理解“并联总电阻”有一定难度，所以通过实验测量并联、串联总电阻，便于纠正“总”电阻就是“和”的错误认识，有助于学生正确理解“总电阻”的含义。

此处可以根据各校学生的实际情况灵活处理。例如：是否给出电路图，是否提示要用到的电学知识。

教师在组织学生进行活动3时，应当给学生留出更宽松的独立自主思考的空间，使学生能灵活运用在活动2中获得的经验自主解决活动3中的问题。

第五节 家庭用电
学习目标
1．通过观察分析家庭电路实物布线图，了解家庭电路的组成和连接方式。
2．了解生活中安全用电的知识，提高安全用电意识。
3．安装模拟家庭电路，做到理论联系实际，提高动手实践能力。
学时安排
本节建议用2学时，第一学时学习家庭电路的组成，第二学时了解生活中安全用电的知识。
第一学时
课前准备
1．家庭实验
在家长协助下，观察家庭电路：
⑴进户电线有几条？

⑵配电盒内安装有哪些元件？可以通过观察实物、预习教材、咨询家长、上网查询等多种渠道了解它们的名称和作用。

⑶室内有哪些家用电器？根据生活经验推测它们的连接方式是串联还是并联？

2．预习记录
通过预习课文“观察家庭电路”部分内容（80~83页），你学会了什么？有哪些疑问？请简要记录下来：

合作探究
一、家庭电路
1．家庭电路的组成和连接方式
活动1：家庭电路是用来给各种家用电器供电的，其实物布线图如下图所示。

观察家庭电路布线图，并参考教材回答下列问题：
⑴家庭电路的组成
①进户线：连接户外供电电路的电线通常有______根，一根是_______，一根是_______。它们之间的电压为_______。
②图中元件A是_________，它的作用是：测量用户在一段时间内消耗的电能。
③元件B是________，它的作用是：控制整个家庭电路的通断。
④元件C是________，它的作用是：当家庭电路中的电流过大时，熔丝自动熔断，避免烧坏电路。
⑤现代家庭电路中一般安装有“空气开关”，当通过的电流过大时，空气开关自动“跳闸”，切断电路。排除故障后，用手重新闭合开关就可以了。所以，空气开关可以替代上述元件中的_______和________。
⑵家庭电路的连接
①电能表、闸刀开关、熔断器要安装在家庭电路的_____路上。（选填“干”或“支”）
②各家用电器和插座之间是_______联的，开关与它控制的用电器是______联的。
思考交流：各家用电器之间为什么要采用并联方式？

2．测电笔
活动2：了解测电笔的用途、结构和使用方法。
⑴拆卸测电笔，了解其内部构造：金属体笔尾、__________、___________、金属体笔尖。将测电笔重新组装好。
⑵观察教材第81页图14-22、14-24，并阅读图下面的文字，了解测电笔的用途和使用方法。
思考讨论：
①如何辨别火线与零线？

②正确使用测电笔接触火线时，估算通过人体的电流是多大？（高电阻阻值约1MΩ以上。）分析说明测电笔中高电阻的作用。

③测电笔接触零线时，氖管为什么不会发光？

④在用测电笔辨别火线和零线时，为什么不能让手碰到笔尖金属体？

⑶用测电笔分别测试插座的两孔，判断哪个孔是接火线的。

3．白炽灯
活动3：
⑴观察白炽灯泡和灯座的结构，看看灯丝的两端是怎样接入电路的。

⑵用手靠近正在发光的白炽灯泡，你的感觉是________。阅读教材82页第二段文字，了解白炽灯泡的发光原理。
⑶你还见过哪些不同种类的照明灯具？阅读教材82页“信息窗”，了解更多相关知识。说 明
本节学案对教材一些知识点的顺序作了适当调整：首先让学生了解家庭电路基本组成；接下来学习安全用电；学生知道了触电的原因后，再学习螺口灯头、开关、三孔插座的接法，并亲自动手安装模拟家庭电路。

若学生根据图示提出有关三孔插座接地线的问题，应给予鼓励，并告知是为了安全用电，将在后续学习中说明。

注意保证学生人身安全。一定先明确测电笔的正确使用方法，再让学生动手实验。

此处弄清楚白炽灯泡和灯座的结构，为活动7安装电灯做准备。

关于活动3中的第⑵步：正在发光的白炽灯由教师提供，提醒学生实验时要注意安全，避免被烫伤或触电。也可以将这步活动安排为学生课前家庭实验。

第二学时
课前准备
1．家庭实验（观察）
在家长协助下，观察台灯、电冰箱、洗衣机、电热水壶等家用电器的插头，了解插头、插座的作用。
2．预习记录
通过预习课文“注意用电安全”部分内容（83~85页），你学会了什么？有哪些疑问？请简要记录下来：

合作探究
二、安全用电
1．触电原因
活动4：阅读教材第83页最后一段文字，并观察教材图14-29、阅读图下面的文字，了解触电事故发生的原因。
⑴人体是导体，当___________过大时，人会在很短的时间内窒息、死亡。
⑵大量事实表明：_______________的电压才是安全电压。
⑶家庭电路中的触电事故，都是人体直接或间接接触_______引起的。
思考交流：
①为什么人体只接触一根导线，也可能会触电？

②为什么人体没有直接接触火线，也可能会触电？

2．避免触电
活动5：阅读教材84页图14-30上面的一段文字，观察教材图14-30、图14-31，并阅读图下面的文字，了解生活中安全用电的知识。
⑴白炽灯泡的安装要求：控制灯泡的开关要接在______线上，螺口灯泡的螺旋一定要接在________线上。
思考交流：安装白炽灯时，如不按上述要求做，为什么容易导致触电事故？
⑵用测电笔测试三孔插座，哪个孔接的是火线。答：_____。
三孔插座的安装要求：左孔接_________线，右孔接________线，第三孔接________线。
思考交流：当家用电器漏电或因火线破损与外壳接通时，会使外壳带电，这时人体接触外壳会发生触电事故。为什么有金属外壳的家用电器使用三脚插头和三孔插座（如图所示），就能避免这类触电事故的发生？

3．用电事故急救
活动6：阅读教材85页第一、二段文字，了解触电事故的急救措施。
⑴万一发生触电事故，应首先_________________，不能直接去碰触电的人，否则施救者也会__________。
⑵如果不能及时切断电源，可以用干燥的木棍、竹竿等___________（选填“导体”或“绝缘体”）将电线挑开。
⑶发生火灾时，要首先________电源，绝不要带电泼水救火。
交流：请填写出医疗急救电话号码：_________，火警电话号码：__________。
三、安装模拟家庭电路
活动7：按教材82页图14—26所示安装电路，经老师检查无误后，再接通电源。
⑴安装熔断器、白炽灯、插座时，要符合安全用电要求。
⑵接通电源后（不要再随意触摸电路各元件），闭合电灯开关，检验白炽灯泡是否发光。
⑶用测电笔测试插座安装是否正确。说 明

“活动7”一定要注意安全。
可用接有三脚插头的三条导线作电源线，学生接好电路后经检查无误，将三脚插头插在电源插板上。

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