九年级全册（2024）第十七章 欧姆定律第2节 欧姆定律教案

这是一份九年级全册（2024）第十七章 欧姆定律第2节 欧姆定律教案，文件包含第4节欧姆定律在串并联电路中的应用docx、第3节电阻的测量docx、第2节欧姆定律docx、第1节电流与电压电阻的关系docx、单元整体设计docx等5份教案配套教学资源，其中教案共17页， 欢迎下载使用。
1.物理观念:理解欧姆定律,能运用欧姆定律解决简单的串、并联电路问题。
2.科学思维:引导学生将实际的串、并联电路简化为物理模型;根据欧姆定律以及串、并联电路的特点,进行逻辑推理;鼓励质疑不同解题思路,发展批判性思维。
3.科学探究:引导学生从生活中的现象,提出与欧姆定律在串、并联电路中的应用相关的问题。
4.科学态度与责任:在解决问题的过程中培养学生克服困难的信心和决心,培养学生严谨认真、实事求是的科学态度。
1.教学重点:深刻理解欧姆定律,熟练解决串、并联电路相关的实际问题。
2.教学难点:综合运用串、并联电路的特点与欧姆定律解决实际问题。
出示一个封闭的暗箱(可用不透明的盒子制作,侧面露出两个接线柱),并告诉学生:这个盒子里面隐藏着一个由两个电阻组成的简单电路,可能是串联,也可能是并联;现在给这个暗箱串联一个电源和电流表,在其两端并联一个电压表,发现电流表的示数是0.5A,电压表的示数是6V;请猜一猜盒子里的电阻是怎样连接的。
[提问]若暗箱里一个电阻是8Ω,一个电阻是4Ω,则该怎么连接?若是两个24Ω的电阻,又该怎么连接?
任务一 欧姆定律在串联电路中的应用
任务二 欧姆定律在并联电路中的应用
第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用

教师活动
学生活动
[回顾旧知]串联电路中电流和电压的特点是什么?
[提问]那么串联电路中总电阻和各电阻之间有什么关系?
[规律推导]串联电路中电阻的关系:
[提问]串联电路各电阻两端的电压和各电阻之间有什么关系?
[演示]将两电阻(R1=5Ω、R2=10Ω)串联在电源电压U=15V的电路中,大家知道R1和R2两个电阻两端的电压分别是多少吗?
鼓励学生上台进行电压的测量,指导学生进行测量并板书测量数据。
R1两端电压U1=5V;R2两端电压U2=10V;大家对比电压和电阻的关系有什么发现吗?
[引导提问]这样的关系是个例还是串联电路中都适用呢?
[推导]由于在串联电路中电流处处相等,即I1=I2,根据欧姆定律可得U1R1=U2R2,变形可知U1U2=R1R2。
[归纳总结]我们可以得到串联电路中各电阻两端电压之比等于它们的阻值之比U1U2=R1R2,在串联电路中电阻具有分压作用。
[典例剖析]为开展科技活动,某同学设计了一个用开关S2控制电阻为R1的电阻器两端电压的工作电路,如图甲所示,电源电压为18V。利用另一实验测得通过电阻为R1的电阻器的电流与其两端电压的关系如图乙所示。
(1)电阻R1是多少?
(2)闭合开关S1,要使开关S2断开时电阻为R1的电阻器两端的电压变为16V,另一个电阻器的电阻R2应为多少?
[练习1]如图所示,电源电压保持不变,电阻R1的阻值为5Ω,电阻R2的阻值为20Ω,闭合开关后R1两端的电压为2V。求:
(1)电阻R2两端的电压。
(2)电源电压。
[梳理]对于欧姆定律在串联电路中的应用,我们可以利用基本公式法或者比例法来解决。
如果题目中只涉及电压和电阻的关系时,可以用比例法来解决,同时也可以用于动态分析;基本公式法一般要搭配串联电路电流和电压的特点应用。
[练习2]如图所示,电源电压不变,闭合开关,滑动变阻器的滑片P从 a端滑到 b端的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表、电压表示数都变小
B.电流表、电压表示数都变大
C.电流表示数变大、电压表示数变小
D.电流表示数变小、电压表示数变大
[点拨]根据串联电路电压分配规律和欧姆定律以及串联电路电流规律分析电表测量对象电学物理量的变化情况和相互影响。
[回答]串联电路中电流处处相等(I=I1=I2=…=In),总电压等于各部分电压之和(U=U1+U2+…+Un)。
[归纳总结]串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。
表达式为R总=R1+R2+…+Rn。
电阻串联,相当于增加了导体的长度。因为材料、横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大。所以串联电路的总电阻比任何一个分电阻都大。
学生交流思考回答,大部分学生无法解答(小部分同学会用欧姆定律计算出答案)。
[动手操作]正确使用电压表测量R1和R2两端的电压。
[数据分析]R2的电阻是R1的2倍,R2两端的电压也是R1两端电压的2倍。
[分析解答]
(1)从图乙可知,电阻为R1的电阻器两端的电压U'为19V时,通过它的电流I'为0.95A。由欧姆定律可得R1=U'I'=19V0.95A=20Ω。
(2)S2断开后,电阻为R1的电阻器两端的电压U1为16V。根据欧姆定律,此时通过电阻为R1的电阻器的电流I1=U1R1=16V20Ω=0.8A,由于S2断开时电阻为R1的电阻器和电阻为R2的电阻器是串联的,因此它们两端的电压之和等于电源电压U。此时电阻为R2的电阻器两端的电压U2=U-U1=18V-16V=2V,因为串联电路中各处的电流相等,所以此时通过电阻为R2的电阻器的电流I2=I1=0.8A,由欧姆定律可得R2=U2I2=2V0.8A=2.5Ω。
[分析解答]
(1)方法一:由于R1两端电压为2V且R1=5Ω,则通过电阻R1的电流I1=U1R1=2V5Ω=0.4A,根据串联电路电流特点可得I1=I2=0.4A,根据欧姆定律U2=I2R2=0.4A×20Ω=8V。
方法二:由于R1与R2串联,所以U1U2=R1R2,2VU2=5Ω20Ω=14,则R2两端电压U2=4U1=4×2V=8V。
(2)根据串联电路电压特点可得U总=U1+U2=2V+8V=10V。
[分析解答]根据串联电路电压分配规律可得,串联电路中电阻阻值越大分压越多,滑动变阻器的滑片从a端滑到b端过程中,滑动变阻器接入电路的阻值变大,所以滑动变阻器分得的电压也变多,电压表示数变大;滑动变阻器接入电路中的阻值变大,由串联电路电阻特点可知,电路总电阻变大,根据欧姆定律I=UR以及串联电路电流规律可知整个电路中的电流逐渐变小,所以电流表示数变小。故选D。
教师活动
学生活动
[回顾旧知]并联电路中电流和电压的特点是什么?
[提问]那么并联电路中总电阻和各电阻之间有什么关系?
[规律推导]并联电路中电阻的关系:
[提问]并联电路通过各支路的电流和各支路的电阻之间有什么关系?
[演示]展示电压为6V的电源、两个电阻(R1=3Ω、R2=6Ω),使两电阻并联,大家知道通过R1、R2的电流I1、I2以及干路电流I分别是多少吗?
鼓励学生上台进行电流的测量并指导学生进行测量以及板书测量数据。
通过R1的电流I1=2A;通过R2的电流I2=1A,干路电流I=3A。
[引导]大家根据刚才串联电路中的分压规律的推导过程自行推导并联电路中电学物理量的关系。
[归纳总结]并联电路中通过各支路电阻的电流之比等于各支路电阻阻值的反比I1I2=R2R1,并联电路中电阻具有分流作用。
[典例剖析]如图所示,一个电阻器的电阻R1为10Ω,开关S1闭合、S2断开时,电流表的示数为1.2A,再把S2闭合后,电流表的示数变为1.5A。
(1)开关S1闭合、S2断开时,电阻为R1的电阻器两端的电压是多少?
(2)另一个电阻器的电阻R2是多少?
[练习1]在并联电路中,有两个电阻R1=4Ω,R2=8Ω,求通过R1的电流与通过R2的电流之比I1∶I2。
[练习2]在如图所示的电路中,两只电流表的规格相同,电流表有两个测量范围(0~0.6A以及0~3A)。闭合开关S,电阻R1与R2均有电流流过,两只电流表的指针偏转角度相同,则R1与R2的比值为( )
A.1∶5 B.5∶1 C.1∶4 D.4∶1
[点拨]通过并联电路电流、电压特点确定研究对象的相关物理量,最后根据比例法解决问题。
[回答]并联电路干路电流等于各支路电流之和(I=I1+I2+…+In);电源两端电压和各支路两端电压相等(U=U1=U2=…=Un)。
[归纳总结]并联电路总电阻的倒数等于各个并联电阻的倒数之和。
表达式为1R=1R1+1R2+…+1Rn。
电阻并联,相当于增大了导体的横截面积。因为材料、长度相同的导体,横截面积越大,导体的电阻越小,所以并联电路的总电阻比任何一个分电阻都小。
学生交流思考回答,大部分学生无法解答(小部分同学会用欧姆定律计算出答案)。
[动手操作]正确使用电压表和电流表测量出通过R1、R2的电流和干路电流。
[数据分析]R2的电阻是R1的两倍,通过R1支路的电流是通过R2支路的电流的两倍,根据并联电路电压特点可知R1两端电压U1等于R2两端电压U2,即U1=U2,根据欧姆定律可得I1R1=I2R2,变形可知I1I2=R2R1。
[分析解答]
(1)开关S1闭合、S2断开时,只有R1接入电路,电流表的示数等于通过电阻为R1的电阻器的电流I1。由欧姆定律可得此时电阻为R1的电阻器两端的电压U1=I1R1=1.2A×10Ω=12V。
(2)再把S2闭合后,两个电阻器并联,它们两端的电压相等,即U2=U1=12V,且电流表的示数等于通过两个支路的电流之和I,因此S2闭合后通过电阻为R2的电阻器的电流I2=I-I1=1.5A-1.2A=0.3A。由欧姆定律可得另一个电阻器的电阻R2=U2I2=12V0.3A=40Ω。
[分析解答]由于R1和R2并联,所以I1I2=R2R1,即I1I2=8Ω4Ω=2。
[分析解答]由图可得R1、R2并联,电流表A1测量干路电流I干,电流表A2测量通过R2的电流I2,I干应该大于I2,而两表指针偏转角度相同,说明A1的测量范围为0~3A,A2的测量范围为0~0.6A,其示数之比等于所选测量范围之比,即I2I干=15,因为并联电路中I干=I1+I2,所以I1I2=41,根据并联电路的分流规律知I1I2=R2R1,所以R1R2=14。故选C。
教师活动
学生活动
[任务]回到开始的问题,暗箱里如果一个电阻是8Ω,一个电阻是4Ω,则该怎么连接?若是两个24Ω的电阻,又该怎么连接?
[总结]在解决串、并联电路的问题时,我们可以先选择某个导体为研究对象,用欧姆定律公式求解通过它的电流或它两端的电压,再通过该导体与其他导体的串、并联关系求得题目的答案。我们也可以先通过两个导体的串、并联关系求得通过某一个导体的电流或其两端的电压,再以该导体为研究对象,用欧姆定律求解题目的答案。
[回答]如果一个电阻是8Ω,一个电阻是4Ω,则两个电阻是串联的;若是两个24Ω的电阻,则两个电阻是并联的。