學(xué)生實驗：探究

蔣德明

摘 要：培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)，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(guān)系，采取人人實驗探究、對比的教學(xué)模式，輕松自然地引導(dǎo)學(xué)生高效投入到核心素養(yǎng)的培養(yǎng)中。

關(guān)鍵詞：控制變量；學(xué)生實驗；導(dǎo)學(xué)案

【學(xué)習(xí)目標】

知識與技能：

（1）知道導(dǎo)體中的電流與電壓、電阻的關(guān)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(shè)、設(shè)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(jù)實驗數(shù)據(jù)歸納物理規(guī)律的

能力.

情感、態(tài)度和價值觀：

（1）在數(shù)據(jù)收集過程中形成實事求是的科學(xué)態(tài)度.

（2）通過探究，揭示隱藏的物理規(guī)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(xié)同、合作能力.

學(xué)習(xí)重點：通過實驗發(fā)現(xiàn)電流與電壓、電阻的關(guān)系，通過運用數(shù)學(xué)方法分析得出規(guī)律.

學(xué)習(xí)難點：運用數(shù)學(xué)方法處理好實驗數(shù)據(jù)，建立和理解歐姆定律.

學(xué)習(xí)準備：干電池（3節(jié)），開關(guān)（1個），電流表（1塊），電壓表（1塊），規(guī)格“20Ω 2A”的滑動變阻器（1個），5Ω、10Ω、15Ω電阻（各1個），導(dǎo)線（7根）.以上各準備50組，另備齊學(xué)生電源16個，電阻箱16個.

【學(xué)習(xí)過程】

一、復(fù)習(xí)提問

師：我們先復(fù)習(xí)一下電流、電壓、電阻三個概念的區(qū)別.

師投影出幻燈片：

二、導(dǎo)學(xué)程序

（一）I與U的關(guān)系探究

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

師：請你將電流與電壓、電阻的關(guān)系寫在學(xué)案上！師同時板書：一、I與U的關(guān)系；二、I與R的關(guān)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(guān)系，我們該采取什么方法探究呢？請同學(xué)們將方法寫在學(xué)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(shè)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(dǎo)學(xué)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(shè)計要大，要占另一張幻燈片滿屏）讓學(xué)生充分地說各種情況：

生1：用逐個串聯(lián)入干電池的方法.

生2：用學(xué)生電源改變.

生3：在電路中串聯(lián)入滑動變阻器改變.

師：引導(dǎo)學(xué)生分析三種方法哪種更能準確地成倍數(shù)地改變電壓，重點引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(guān)

符號.

師：讓學(xué)生畫好電路圖并用筆連接好實物圖，并強調(diào)有七件器材、七根導(dǎo)線.

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

師：如果學(xué)生不能畫出其他設(shè)計，教師要運用白紙畫好此圖并貼到黑板上，節(jié)省時間.

（二）I與R的關(guān)系探究

師：請同學(xué)們按照屏幕上的提示完成I與R的電路設(shè)計.

師投影出如下內(nèi)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(shè)計要大，使用藝術(shù)字，要占滿屏）

生1：用定值電阻成倍數(shù)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(dǎo)學(xué)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(shè)計要大，要占另一張幻燈片滿屏）讓學(xué)生充分地說各種情況：

生1：用干電池控制.

生2：用學(xué)生電源控制.

生3：在電路中串聯(lián)入滑動變阻器控制.

師：引導(dǎo)學(xué)生分析三種方法哪種更能準確、方便操作控制電壓呢？引導(dǎo)學(xué)生得出采用后兩個儀器更好，重點引導(dǎo)學(xué)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(xué)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(guān)

符號.

師：讓學(xué)生畫好電路圖并用筆連接好實物圖，并強調(diào)有七件器材、七根導(dǎo)線.

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

師：如果學(xué)生不能畫出其他設(shè)計，教師要運用白紙畫好此圖并貼到黑板上，節(jié)省時間.

（三）進行實驗并收集數(shù)據(jù)

師：在連接電路、設(shè)計實驗時我們注意些什么呢？

生：a.連接電路要斷開開關(guān).

b.連接實物電路時要與電路圖一一對應(yīng).

c.要注意三件基本器材的連接方法.

d.閉合開關(guān)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(guān)系，要簡潔、熟練，得到數(shù)據(jù)的表格要繼續(xù)投影在大屏幕上，等待和下一表格一塊分析.endprint

請同學(xué)們自主完成I與U的關(guān)系的探究和I與R的關(guān)系

的探究.

師利用多媒體投影出表格，請同學(xué)們按此填，設(shè)計表格此節(jié)課作為次要因素模糊處理.師巡視.

（四）歸納總結(jié)結(jié)論

師：請同學(xué)們認真分析尋找數(shù)據(jù)中的規(guī)律，從中發(fā)現(xiàn)電流與電壓、電流與電阻是什么關(guān)系.

注意要對數(shù)據(jù)進行加減乘除的處理，發(fā)現(xiàn)規(guī)律.

師：請將得到的結(jié)論認真寫在學(xué)案上！如果學(xué)生沒有發(fā)現(xiàn)I=U/R R=U/I U=IR，教師注意引導(dǎo).

（五）得出歐姆定律

1.理解歐姆定律

師：能否將上述兩條結(jié)論合二為一，運用一句話來說？

師請學(xué)生將學(xué)案上的歐姆定律的內(nèi)容填寫完整，并請一個學(xué)生回答填寫結(jié)果.

師：你能否將歐姆定律的內(nèi)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(nèi)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(shù)學(xué)教學(xué)的男人，

他是一個德國的具有超凡毅力的從事物理數(shù)學(xué)教學(xué)發(fā)現(xiàn)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(shù)學(xué)教學(xué)發(fā)現(xiàn)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(xué)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(dǎo)體的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。這個規(guī)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(tǒng)一：I（A），U（V），R（Ω）

三個量要注意同一性：針對同一導(dǎo)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(lián)后接在電源兩端，電燈恰好正常發(fā)光.已知定值電阻的阻值為24Ω，電源電壓為36V，電壓表的示數(shù)為12V.求通過定值電阻的電流和小燈泡正常發(fā)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(tài)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(guī)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(lián)后接在電源兩端，電燈恰好正常發(fā)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(shù)為1A.求通過定值電阻的電流和小燈泡正常發(fā)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(jié)出串并聯(lián)電路的分壓原理和分流原理.

教師：（1）此題的電路狀態(tài)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(dǎo)總結(jié)出串并聯(lián)電路的分壓原理和分流原理.

三、學(xué)習(xí)總結(jié)

實驗設(shè)計有沒有不合理的地方，操作中有沒有失誤，測量數(shù)據(jù)和實驗結(jié)論是否可靠？我們下節(jié)課再和同學(xué)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(xué)出版社，2008.

[2]梁建.中學(xué)物理[M].哈爾濱：哈爾濱師范大學(xué)出版社，2017.

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