科学探究:欧姆定律
教学目标
1．知识与技能
(1)知道导体中的电流与电压、电阻的关系
(2)能应用欧姆定律进行简单的计算、解释一些简单现象
(3)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
(4)会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压
2.过程与方法
(1)通过探究过程进一步体会猜想与假设、设计实验、分析与论证、评估等探究环节
(2)通过制定研究方案进一步体会“控制变量”这一重要的研究方法
(3)通过分析与论证过程提高学生根据实验数据归纳物理规律的能力
3.情感、态度、价值观
(1)在数据收集过程中形成实事求是的科学态度
(2)通过探究,揭示隐藏的物理规律，激发学生探究的乐趣
(3)在与小组成员合作完成实验的过程中，加强与他人的合能力
学情分析
根据以往的教学经验，学生对电流、电压、电阻的概念能正确理解，也知道电流与电压和电阻有关，但对于它们的定量关系却知之甚少；对电流表、电压表和滑动变阻器的正确使用能较好地掌握，也能想到用控制变量法研究这三个物理量之间的关系，但对于如何具体实施探究过程却普遍缺乏思考。科学探究对于初中生来说既是一种学习方法也是一个学习内容，有了八年级的学习基础，学生对科学探究的内容并不陌生，但独立地进行科学探究，特别是本实验探究用到的器材较多，还要用滑动变阻器调节电路，同时兼顾这些对初中生来说是有一定困难的，因此需要教师的必要引导。
理解欧姆定律并能进行简单计算是课程标准提出的教学要求，但是学生仅仅从这一节的学习是不可能实现这个目标的，所以本节只是一个初步认识，通过全章及今后的学习，才能使学生比较全面地理解欧姆定律。
教材分析及教学设计思路
教材分析
《科学探究:欧姆定律》是上科版九年级第十四章第二节的内容。本节内容安排教学课时数为2节，包含两大内容，一是电流与哪些因素有关，二是欧姆定律。
本节内容与原教材相比在编写上有了很大的转变。新教材用较大的篇幅，注重学生的实验探究能力的培养，减少例题和课后习题的量以减轻学生的负担，而且该节课在整个电学中的位置更趋合理。在新教材中，电表的使用编排在欧姆定律之前，使学生在进行欧姆定律的实验探究时具备应有的实验仪器正确使用的能力。新教材重视猜想，旧教材中是直接跳过这个环节；新教材中没有直接给出电路图，而是要求学生自行设计，并且列出实验步骤；在实验探究中强调“变量控制法”；数据的分析处理方式，新教材除了表格外还引导学生利用图像来处理数据，使结论更直观清晰；注重学生之间的交流，并在结论得出之后还要求学生对整个实验过程进行评估。从教材的安排可以看出该节课具备了进行完整的实验探究的各个要素，并且所需的器材一般学校就已具备的，故适合应用探究性分组实验的教学方式。
欧姆定律作为一条实验定律是电学的核心，它揭示了电流、电压和电阻三个物理量之间的关系。教材将欧姆定律这节内容编排在学生学习了电流、电压、电阻等概念和电流表、电压表、滑动变阻器的使用方法之后，为它的探究性学习做出了足够的铺垫，既符合由易到难，由简到繁的认识规律，又保持了知识的结构性、系统性。而通过对欧姆定律的学习，又为接下来学习伏安法测电阻、电功、电功率和安全用电知识打下了基础。对欧姆定律的探究，还使学生进一步体验了本章第一节探究影响电阻大小的因素时所用的控制变量法，认识到应用科学方法的重要性。学生在探究过程中，科学思想得到熏陶，能力得以提高。
教学重点：通过实验探究电流跟电压和电阻的关系，归纳出欧姆定律。
教学难点：如何设计实验，如何对实验数据进行分析并归纳结论，如何评估实验结果。
教学设计思路
新教材将欧姆定律的教学内容定义为科学探究，因为初中物理不从理论上解释欧姆定律，所以对学生而言欧姆定律的建立完全依赖实验探究的结果。本节从开头引入课题后，就提出物理学中常用的研究方法。教学时重视研究方法的指导。如在三个或三个以上的物理量中，先要确定研究对象的物理量（如I），然后逐一研究这个物理量和另一物理量的关系。研究时，要假定除这两个物理量外的其他物理量不变，然后将这些单一的关系综合起来。应该在常用方法的传授过程中，先将研究的思路和方案确定，然后再进行电路图的设计、电学器材的选择等内容的教学。
研究方法和步骤确定以后，实验电路不宜直接给出，而应启发学生根据实验目的和研究方法自己设计电路图，选择实验器材，设计实验表格，并指导学生进行实物接线。接线时，要强调电路图和实物图一一对应。开始时应将滑动变阻器调到最大值，然后减小变阻器的阻值，使电阻两端的电压增加，电压值最好取整数，并成整数倍增加。在保持电压不变时，电阻值变化应成倍数地增加，但由于存在变阻器自身电阻和电源内电阻，需将阻值调大一些。进行定量实验前，也可先作些定性研究。取得数据后，引导学生如何分析数据。分析时，也可由学生自行研究。
对于探究电流、电压、电阻的关系的实验，探究过程应给学生足够的时间去思考、讨论。通过多媒体及时展示学生讨论、设计的方案，使学生间相互交流，共同提高，扩大每个学生的知识面。设计实验有一定难度，教师应及时充当优秀学生的角色参与设计和讨论，以便激励学生积极参与。本实验要改变电阻两端电压的方法至少有两种，一是改变电池的个数，二是利用滑动变阻器，应尽可能让学生通过讨论自己得出。进行实验时，可让学生按自己设计的方案进行实验，并非一定要统一要求。在分析表格数据得结论时，应让学生多发表自己的见解，不完整，不规范没关系，可在充分肯定其合理性的同时继续找学生补充，最后总结出规范的结论，得出欧姆定律的具体内容。
同时教材增加了U-I关系图象，让学生学会运用图象进行分析，但由于是学生第一次接触，故对于学生来说是一个难点，因此，教师应从坐标轴的建立入手，使学生理解U-I关系图象。
教学媒体的准备
教师用：干电池3节、2.5V小灯炮、3.8V小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个、阻值不同的定值电阻3只、导线若干、多媒体设备等；
学生用：干电池3节、电流表、电压表、滑动变阻器、开关各一个、阻值不同的定值电阻3只、导线若干共20套；
教学互动流程
一、导入
创设情景：以演示实验导入新课
演示小彩灯随电压的变化由暗到亮（要求学生注意观察电路中电流表示数变化情况，从而引入探究的主题）
师：从上面演示实验观察到什么现象？说明什么？
生：思考并回答
师：同学们，通过前面的学习我们已经掌握了电流、电压和电阻的相关知识。那么就你们掌握的知识来分析，电流与哪些因素有关？
环节设计意图
创设情景，引入新课问题，使学生在已有的知识上发散，符合学生认知规律。
二、新课教学
（一）实验探究：影响电流大小的因素有哪些？
1、问题与猜想：
问题1 电流产生的原因是什么？（电压是产生电流的原因）
老师进一步引导，这就是说，只有导体两端存在电压，导体中才会产生电流，没有电压导体中不会产生电流。同学们从这一点可以猜想电流大小可能跟什么有关？
导体中电流大小与导体两端的电压大小可能有关，电压大，电流可能大
问题2 什么叫电阻？（电阻是导体对电流的阻碍作用大小）
教师进一步启发学生猜想，电阻大时，对电流的阻碍作用大，电流就不容易流过，对电流会产生影响，同学们从这一点可以猜想，电流大小还可能跟什么有关？
电流大小还可能跟电阻有关
以上我们的这些猜想对不对？只有靠实验来验证。下面我们就用实验的方法探索电流跟电压、电阻的关系。
环节设计意图
通过层层设问，引导学生的思维活动，有助于学生去发现问题，大胆猜想，激发求知欲。
活动：现在我给你们一面鼓、一个音叉，你们有哪些方法能证明它们发声时在振动呢？
2、制定计划与设计实验：
师：电流跟电压、电阻究竟是怎样的定量关系呢？怎样研究电流跟电压、电阻的关系？会用到什么样的物理方法，结合以前的学习具体谈谈。
生：用控制变量法表述本实验。
（控制电压一定，研究电流跟电阻的关系；控制电阻一定，研究电流跟电压的关系……）
师：实验分几步完成？每一步该如何设计实验电路才能达到实验要求？请同学们讨论并设计。
生：讨论设计电路。一些方案如下：
（1）研究电流与电压的关系
设计电路1：
设计电路2
（2）探究电流与电阻的关系
设计电路1
设计电路2
师：引导学生分析交流有代表性设计的小组的电路，完善实验方案，特别要强调滑动变阻器作用。组织学生交流实验方案。
生：通过交流对比发现各种设计方案的优点和不足，完善实验电路。
环节设计意图
教师要及时鼓励表扬并强调应注意的问题，让学生能顺利完成该步及以下环节，充分挖掘潜力并让他们获得成就感。
环节实施预设
这是教学的重点，教师预备两套教学方案，对能力强的班，鼓励学生自己设计讨论交流完善方案。对能力弱的班，通过多媒体动画演示或教师示范引导，师生共同设计方案。
3、进行实验与收集数据：
师：出示两个记录表格并分组。
（1）研究电流与电压的关系
（2）探究电流与电阻的关系
生：弄懂实验表格并明确任务。
师：为了更好地完成实验，请学生浏览投影上的注意事项；
（1）连接电路时，开关应处于断开状态。
（2）滑动变阻器的滑片应置于阻值 最大 处。
（3）注意认清和选择电压表和电流表的 正负 接线柱和量程，用试触的方法选择合适的量程。
（4）闭合开关前检查电路，确认电路无误后方可进行实验。
生：按设计的方案进行实验，并将实验数据填入表。
环节设计意图
教学重点因放在了实验电路设计，对于表格由于时间关系只要求会识别和记录；教学中要重视培养学生的基本实验操作规范和素养。
师：实验开始后，教师巡回指导，帮助学生纠正错误，排除故障。
环节设计意图
使学生在实验中进一步体验控制变量法，同时通过亲自实验，对欧姆定律产生感性认识。
4、分析与论证：
师：投影学生收集的数据，引导学生分析表格数据，找出规律，交流讨论归纳得出结论。这里要注意引导学生：①控制条件，使结论更准确②追问学生得出具体的数量关系③注意因果关系。
生：观察分析数据，归纳得到结论。
（电流越大，电压越大；电阻越大，电流越小；电压越大，电阻越小，电流越大；电流增大几倍，电压增大几倍；电流与电压成正比；电流与电阻成反比……）
师：引导学生在如下坐标中将表1、2中数据表达出来，用图象法分析数据，进一步理解和加深电流跟电压和电阻的正比、反比关系。
生：领会图象法处理数据的优点。
环节设计意图
培养学生信息的收集、分析和处理能力。
5、评估与交流：
师：参照教材P71的问题引导学生进行评估。
师：出示下列例题：
在探究“电流与电压关系”的实验中，同学们进行了交流与合作。如图所示，同学们在交流中提出甲、乙两个探究思路，请对这两个探究思路进行评估。
从操作方面评估：甲电路虽然简单，但需要改变电池个数，操作不便。乙电路不需要拆装电路，操作简便。
从安全方面评估：甲电路电压成倍数变化，容易烧坏电源或电流表。乙电路有滑动变阻器，能起到保护电路的作用。
从收集数据方面评估：甲电路不能选取任意数据，结论存在特殊性。乙电路可以选取任意数据，结论具有普遍性。
环节设计意图
让学生养成反思的习惯，提高实验和学习能力。
（二）欧姆定律
师：引导学生进一步归纳得到欧姆定律及其表达式。
生：分析归纳。
师：安排学生观看欧姆发现欧姆定律的视频介绍，学习欧姆的探究精神。
生：学生观看、感悟。
环节设计意图
培养学生的科学精神
师：引导学生理解欧姆定律
（1）I、U、R同时性、同体性；
（2）I、U、R的因果关系；
（3）单位统一；
（4）基本式及变形式的理解。
生：理解消化
环节设计意图
培养学生对基本物理规律的理解和掌握能力。
师：指导学生灵活运用欧姆定律公式和变形式计算有关问题
例1：一盏白炽灯电阻为807欧，接在220伏电源上，求通过这盏灯的电流。
生：练习1：已知R=6.3欧，I=0.45安，求U=？
练习2： 已知U=7.2伏，I=0.4 安，求R=？
师：指导学生掌握电学题的解题的思路、格式、方法
例2：并联在电源上的红、绿两盏电灯，他们两端的电压都是220伏，电阻分别为1210欧、484欧。求：通过各灯的电流？
生：注意老师的解题的思路、格式、方法
环节设计意图
巩固对欧姆定律的理解，并灵活运用解决有关问题，训练解电学题的一般方法和规范。
（三）小结
1、影响电流大小的因素有：电压、电阻；
2、欧姆定律确定了电流、电压、电阻三者的关系，是电学重要的基本定律，同学们在学习生活中要发扬欧姆实验探究的科学精神；
3、本节课又一次在实验探究中用到了“控制变量法”，在数据处理分析中用到了表格法和图象法，请同学们注意领会。
环节设计意图
（1）通过整理和交流，清理知识，完成知识的构建，分享他人的感受。
（2）让学生将所学知识运用到解决社会热点问题中。培养学生的社会责任感。
（四）作业布置
1、请同学们在网上查看有关欧姆发现和建立欧姆定律的历史资料。
2、教材P73 1—4题
环节设计意图
通过布置课外探究性作业，进一步让学生加深对欧姆定律的理解。
（五）板书设计
一、实验探究：电流与哪些因素有关
问题与猜想：U、R…
制定计划与设计实验：
（电路图、记录表格）
进行实验与收集数据：
分析与论证：R一定时，I跟U成正比
U一定时，I跟R成反比
二、欧姆定律
1、内容：
2、表达式：Ｉ＝Ｕ／Ｒ
3、理解： ①I、U、R对应同一段电路
②注意I、U、R因果关系和单位统一
4、例题：
附：课堂练习及作业
一、填空题
1．电压是产生 的原因，在电阻不变的情况下，导体中的电流强度跟这段导体两端的电压 。
2．在电压不变时，导体中的电流强度跟导体的电阻 。
3．德国物理学家___ _用___ _的方法研究了电流跟电压和电阻的关系，得到：在电阻不变的情况下，导体中的电流强度跟这段导体两端的电压成 。 在电压不变时，导体中的电流强度跟导体的电阻成 。 这个结论叫做 。其公式是 。其中电压的符号为 ，单位为 ，符号为 ，测电压的仪器是 ，它在电路图中的符号为 。
4．电流表的特点是电阻 ，如果直接把电流表接到电源的两极上， 将会被烧坏。伏特表的特点是电阻 ，把伏特表直接接到电源的两极上， (填“有”或“没有”) 烧毁的危险。
5．两个电阻阻值分别为R1=12 欧, R2=4欧，串联起来接入电路, 那么通过它们的电流强之比为I1∶I2= ，两个电阻电压之比 U1∶U2= 。 它们并联后接在电源上, 它们的电压之比为 ，电流强度之比为 。
二、选择题
6．根据欧姆定律公式 ，可变形得到 。对此，下列说法中正确的是[ ]
A. 导体电阻的大小跟导体两端的电压成正比
B. 导体电阻的大小跟导体中的电流强度成反比
C. 当导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零
D. 导体电阻的大小跟导体两端的电压和通过导体的电流强度无关
7．图1所示为测定电阻的电路图。如果某同学在操作中两电表的量程选择正确，但不慎将两电表的位置对调了一下，则开关闭合后 [ ]
A.电流表、电压表均损坏 B.电流表损坏
C.电压表损坏 D.电流表、电压表都不损
8．如图2所示的电路，当开关由断开变为合上时，各表的示数变化为 [ ]
A．两表的示数都变小
B．两表的示数都变大
C．电流表的示数变大，电压表的示数变小
D．电流表的示数变大，电压表的示数不变
三、实验题
9．某实验小组的同学探究电流与电压的关系时，用到如下器材：电源1个，电流表、电压
表各1只，定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω各1只），滑动变阻器1只，开关1个，导线若干；
设计的电路如图所示。
（1）这个实验使用了控制变量的方法，其中被控
制的变量是 ，滑动变阻器R2的作用
是 。
下面是他们获取的一组实验数据
|
电压U／V |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
|
电流I／A |
0.39 |
0.79 |
1.20 |
1.58 |
2.00 |
（2）实验中他们选用的定值电阻阻值为 Ω；
（3）请在坐标系上画出电流随电压变化的图像；
（4）分析表中的数据或图像，你能得出的探究结论： 。
课堂教学资料链接
教学演示文稿ppt；欧姆定律模拟实验；欧姆和欧姆定律视频介绍；学生探究实验报告等
专家点评：
这节课作为一堂完整的探究课，教师在教学中采用学生分组自主探究，充分体验科学探究过程，同时借助教师的点拨，化解学生在实验探究中出现的难点，培养学生掌握解决物理问题的方法，增加学生探索未知世界的信心，培养学生实事求是的科学态度。整堂课体现了新课程的教学目标。具体表现如下：
一、情景创设自然而生动
通过创设实验问题情景，培养学生设计实验进行科学探究式学习的能力，是我们教学的重要目标之一。如教师在课题引入中，巧妙的设计了两个问题，使本节课的目的非常明确，并且具有思维扩展性。
二、教师的主导作用体现充分
本节课中，教师让位于学生，体现教师的“导”，而学生是课堂的主人。如探究的各个环节的处理，基本上由学生自主完成。针对本节以实验为基础的特点，主要采用在教师的指导下让学生自主进行实验探究的方法进行教学。通过提出问题→学生猜想与假设→制定计划与实验方案→进行实验与收集证据→分析论证、得出结论→评价→交流与合作等探究的全过程，让学生自主构建知识，学习科学研究方法，培养了学生观察和实验的能力。
三、思想与智慧的交流
设计了较多的交流讨论环节，如猜想电流与电压、电阻之间究竟有怎样的关系，接下来引导学生通过小组成员之间的交流、讨论；自主设计出采取控制变量方法的实验探究方案后，再组织学生交流，并在互相交流的过程中完成对实验设计方案的评价。
四、整合合理的教学手段
由于本节课容量大、时间紧，教师不并注意适当的引导，还实物投影显示学生归纳的结论，减少教师和学生的板书，节约了不少时间，从而使学生的探究时间比较宽裕。
建议本课实验过程中仪表的使用、线路的连接等实验技能在探究过程中需要教师正确的引导，而不应该等实验结果都出来，再让同学们讨论，这样教师的指导就可以做到适时到位。