八年级上册第6节 电流与电压、电阻的关系第1课时教学设计

这是一份八年级上册第6节 电流与电压、电阻的关系第1课时教学设计，共11页。教案主要包含了电流与电压的关系，电流与电阻的关系等内容，欢迎下载使用。
年级
八年级
授课时间
课题
4.6 电流与电压、电阻的关系（第1课时）
教学
目标
科学观念：认识电流跟电压、电阻的定量关系；认识欧姆定律的表达式。
科学思维：能用控制变量法对电流跟电压、电阻的定量关系研究进行设计，能用归纳法对所获得数据进行分析处理。
探究实践：在控制变量法指导下对相关电路进行设计，动手实验，对相关结论进行科学的表述和交流。
态度责任：通过实验设计和修正过程培养严谨的科学态度，通过用所学知识解决实际问题感受学以致用的意义，激发学习兴趣。
教学
重难点
重点：用控制变量法对电流跟电压、电阻关系进行研究
难点：实验探究的方案设计及注意要点
学情
分析
本节内容选自浙教版八上第四章第6节，本节主要内容：电流与电压的关系、电流与电阻的关系、欧姆定律的应用。通过对数据的更深入分析得出电流电阻的关系，从而降低了探究的难度。探究电阻上的电流与电压、电阻的关系实验是对欧姆定律的探究性实验。初中科学不从理论上解释欧姆定律，对学生而言欧姆定律的建立完全依赖实验探究的结果。同时，本实验研究在本章中是作为科学常用研究方法的典型范例出现的，它涵盖了探究的七个要素。教材没有采用以往运用控制变量的方法同时对电流和电压、电阻的关系进行讨论，而只要求学生探究电阻上的电流跟两端电压的关系，而且是通过要求更换电阻反复实验的方法。
本节内容拟用3课时完成。第1课时主要内容是电流与电压的关系、电流与电阻的关系；第2课时主要内容是欧姆定律和欧姆定律的应用；第3课时主要内容是伏安法测电阻。
教学
准备
课件、课本、活动器材等
教学过程
教师活动
学生活动
新
课
导
入
知识回顾
物理量
物理意义
符号
国际单位
测量工具
电流
电荷定向移动
I
A
电流表
电压
使电荷移动形成电流的原因
U
V
电压表
电阻
导体对电流的阻碍作用
R
Ω
回顾电流电压电阻相关知识
新 知 讲 授
一、电流与电压的关系
我们已经知道，电流既与电压有关，又与电阻有关。电压是产生电流的原因；电阻表示导体对电流的阻碍作用。电压越高，对电路中电流的推动作用越大；电阻越大，则对电路中电流的阻碍作用就越大。
那么，我们要研究电流与电压、电阻之间的关系，应如何设计实验方案？
【提出问题】
在电阻一定时，电流与电压存在怎样的关系? ；
【猜想与假设】
因为电压是产生电流的原因，电压越高，电流越大，所以通过电阻的电流与电压可能成正比 ；
【实验方法】
控制变量法：控制电阻的阻值不变，使电阻两端的电压成整数倍地变化，观察并记录电路中电流大小的变化 ；
【实验设计】
测电阻两端电压和电流，需要什么实验器材？
用电压表和电流表测量电压和电流值；
控制电阻不变，即选用一个定值电阻，改变电压，观察电流的变化。则如何改变电阻两端电压？怎么操作？
可使用滑动变阻器与定值电阻串联，串联分压，故改变滑动变阻器阻值，滑动变阻器分压改变，则定值电阻电压改变。
【实验电路图和实物图】
根据电路图连接实物图时要注意滑动变阻器的接法和电压表、电流表量程的选择。
【实验器材】
1个电压表、1个电流表、1个开关、1个定制电阻（5Ω）、1个滑动变阻器、2节电池；
【实验步骤】
（1）根据电路图连接电路，闭合开关前，检查电路中各电学元件的连接是否正确，滑动变阻器滑动触头移至最大阻值处；
滑动变阻器的作用：保护电路
【实验步骤】
（1）电路连接无误后闭合开关，调节滑动变阻器，使电阻两端的电压成整数倍地变化，如0.5V、1.0V、1.5V、2.0V、2.5V，读出电流表和电压表的示数，并填入下表中：
R=5Ω（控制电阻不变）
实验次数
1
2
3
4
5
电压/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流/A
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
滑动变阻器作用：改变定值电阻两端电压，从而改变电流得到多组数据。
【实验数据分析】
自变量：电压；因变量：电流
电压电流=电阻5Ω 是一个定值
【实验数据处理】
由此图线可知，通过电阻的电流与电阻两端的电压成正比。
【实验结论】
在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
【实验注意事项】
在调节滑动变阻器的过程中不要忘了观察电流表示数的变化，以免烧坏电流表；为了使实验结论具有普遍性，要多测几组数据。
实验结论分析
①这里的导体中的电流和导体两端的电压是针对同一导体而言。
②电阻一定时，电压跟电流成正比。不能说电流与电压成正比。这里存在一个因果关系，电压是因，电流是果，因为导体两端有了电压，导体中才有了电流，不是因为导体中先有了电流才有了电压，因果关系不能颠倒。
思考与讨论
以上表格中计算出的电压与电流的比值是否完全相等？与同学讨论结果，并分析原因。
不完全相等，实际实验过程中可能会出现误差，如读数误差等，故计算出的电压与电流的比值不一定完全相等。
二、电流与电阻的关系
【提出问题】
在电压一定时，电流与电阻存在怎样的关系？ ；
【猜想与假设】
因为电阻表示导体对电流的阻碍作用，电阻越大，电流会越小，所以通过电阻的电流与电阻可能成反比 ；
【实验方法】
控制变量法：控制电阻两端电压不变，更换不同阻值的电阻后，观察电流大小的变化，探究电流与电阻的关系 ；
【实验设计】
控制电阻两端电压不变，需要测量电阻两端电压，观察电流变化，需要测量电流，需要什么实验器材？
用电压表和电流表测量电压和电流值；
怎样控制定值电阻两端电压不变？
可使用滑动变阻器来调节定值电阻两端电压，将滑动变阻器和定值电阻串联，根据串联分压，调节滑动变阻器阻值，可使定值电阻两端电压保持不变。
【实验电路图和实物图】
根据电路图连接实物图时要注意滑动变阻器的接法和电压表、电流表量程的选择。
【实验器材】
1个电压表、1个电流表、1个开关、4个定制电阻（2Ω、4Ω、6Ω、8Ω）、1个滑动变阻器、2节电池；
【实验步骤】
（1）根据电路图连接电路，闭合开关前，检查电路中各电学元件的连接是否正确，滑动变阻器滑动触头移至最大阻值处；
滑动变阻器的作用：保护电路
【实验步骤】
（1）电路连接无误后闭合开关，调节滑动变阻器，控制电压表的示数一定（电压表示数为2V），读出电流表的示数，并记入表格中；断开开关，依次更换不同阻值的电阻，重复上述操作。
U=2V（控制定值电阻两端电压不变）
实验次数
1
2
3
4
电阻/Ω
2
4
6
8
电流/A
0.1
0.5
0.33
0.25
滑动变阻器作用：控制定制电阻两端电压不变
【实验数据分析】
自变量：电阻；因变量：电流
电流×电阻=2×1.0=4×0.5=6×0.33=8×0.25=2=电压2V→是一个定值
【实验数据处理】
由此图线可知，在电压一定时，电流随电阻的增大而减小（成反比）。
【实验结论】
在电压一定的情况下，通过导体的电流与导体的电阻成反比。
【实验注意事项】
①在调节滑动变阻器时同时观察电压表示数，使电压表示数不变；
②为了使实验结论具有普遍性，要多测几组数据。
实验结论分析
①电流和电阻也是针对同一导体而言的。
②同样地不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。因为，电阻是导体本身的一种性质，它的大小由导体本身来决定，与导体中通过的电流和电压均无关。
根据以上两个实验，我们可以知道，电流与电压、电阻之间的关系，即
①电阻一定时，电流与电压成正比；②电压一定时，电流与电阻成反比。
德国物理学家欧姆研究了电流与电压、电阻的关系，在1827年得出了如下结论：导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。这就是著名的欧姆定律。
公式：I=UR
（单位：电压U/伏，电阻R/欧，电流I/安）
提出问题、做出假设、设计实验方案
根据实验电路图进行实验
根据实验数据得出结论
了解实验注意事项和结论分析要点
提出问题、做出假设、设计实验方案
根据实验电路图进行实验
根据实验数据得出结论
了解实验注意事项和结论分析要点
总结实验结论，引出欧姆定律内容
课
堂
练
习
典例1 电路中通过同一盏灯的电流与灯两端电压的关系是（ ）
A.电流会随电压的减小而增大
B.电流会随电压的增大而增大
C.电流会随电压的增大而减小
D.电流不会随电压的变化而变化
【答案】B
【解析】由于在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端电压成正比，所以电路中电流的大小与导体两端电压有关系；本题中同一盏灯可以看做是电阻一定，所以电流与电压成正比，即电流会随电压的增大而增大，随电压的减小而减小，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
典例2 如图是小莲探究电流与电阻关系的电路图，R为定值电阻，R’为滑动变阻器，下列有关说法错误的是（ ）
A.实验过程中要更换电阻R，以改变电阻大小
B.调节R’的目的是控制R两端电压不变
C.R’滑片向左移时，电压表示数会变大
D.本实验得出的结论是电阻与电流成反比
【答案】D
【解析】AB.要探究电流与电阻关系，需要控制电阻两端的电压不变，改变电路的电阻，故AB正确，不符合题意；
C.当R’滑片向左移时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，电路中的电流变大，电压表示数会变大，由串联电路电压的规律知定值电阻R两端的电压变大，电压表的示数变大，故C正确，不符合题意；
D.本实验得出的结论是：在导体两端的电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比，故D错误，符合题意。
故选D。
典例3 在探究“电流与电阻关系”实验中，某同学根据实验数据作出如图所示的图象，下列说法正确的是（ ）
A.导体中的电流与导体的电阻成正比
B.电源至少选用两节新干电池
C.换用2Ω电阻做实验时，需要更换电压表量程
D.多次实验是为了求平均值，以减小实验误差
【答案】B
【解析】A.由图可知，导体两端的电压不变，导体中的电流与导体的电阻成反比，故A错误；
B.由图可知，这个不变的电压为U=IR=0.4A×5Ω=2V，电源至少选用两节新干电池(3V)，故B正确；
C.换用2Ω电阻做实验时，控制电阻的电压不变，故不需要更换电压表量程，故C错误；
D.多次实验是为了得出普遍性的规律，故D错误。
故选B。
典例4 小红在“探究电流和电阻关系”的实验中，连接电路如图甲所示。可用的定值电阻规格有5Ω、10Ω、15Ω。
（1）请你用笔画线代替导线，把图甲所示的电路补充完整，并且使滑动变阻器的滑片向左移动时连入电路中的阻值变大；
（2）小红把5Ω的电阻连入电路后，闭合开关，发现电流表有示数，电压表无示数，电路中的故障可能是 （写出一种即可），故障排除后，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，达到实验要求，电流表的示数如图乙所示，则电路中的电流为 A。
【答案】（1）（2）定值电阻短路或电压表短路；0.4
【解析】（1）因滑片向右移动时连入电路中的阻值变大，故滑片以左电阳丝连入电路中与电阻串联，如答案；
（2）他把5Ω的电阻连入电路后，闭合开关，发现电流表有示数，说明电路为通路，电压表无示数，电路中的故障可能是电阻(或电压表)短路；由图乙所示的电流表知道，电流表选用小量程，分度值为0.02A，电流为0.4A。
课
堂
小
结
1.电流与电压的关系
实验电路图：
控制变量法：控制电阻的阻值不变，使电阻两端的电压成整数倍地变化，观察并记录电路中电流大小的变化。
实验自变量：电压；实验因变量：电流；控制电阻不变。
滑动变阻器的作用：①保护电路；②改变定值电阻两端电压，从而改变电流得到多组数据。
为了使实验结论具有普遍性，要多测几组数据。
数据处理图像：
结论：在电阻一定的情况下,通过导体的电流与导体两端的电压成正比。
注意：①这里的导体中的电流和导体两端的电压是针对同一导体而言。
②电阻一定时，电压跟电流成正比。不能说电流与电压成正比。这里存在一个因果关系，电压是因，电流是果，因为导体两端有了电压，导体中才有了电流，不是因为导体中先有了电流才有了电压，因果关系不能颠倒。
2.电流与电阻的关系
控制变量法：控制定值电阻两端电压不变，更换不同阻值的定制电阻，探究电流与电阻的关系。
实验自变量：电阻；实验因变量：电流；控制电压不变。
滑动变阻器的作用：①保护电路；②控制定制电阻两端电压不变。
数据处理图像：
结论：在电压一定的情况下,通过导体的电流与导体的电阻成反比。
注意：①电流和电阻也是针对同一导体而言的。
②同样地不能说导体的电阻与通过它的电流成反比。因为，电阻是导体本身的一种性质，它的大小由导体本身来决定，与导体中通过的电流无关。
欧姆定律：导体中的电流，跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。这就是著名的欧姆定律。公式：I=UR；
板
书
设
计
作
业
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