学生实验：探究

蒋德明

摘 要：培养学生的核心素养，重要的方法就是实验探究方式。通过课例探究电流与电压、电阻的关系，采取人人实验探究、对比的教学模式，轻松自然地引导学生高效投入到核心素养的培养中。

关键词：控制变量；学生实验；导学案

【学习目标】

知识与技能：

（1）知道导体中的电流与电压、电阻的关系.

（2）能运用欧姆定律进行简单的计算.

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、分析与论证等探究要素.

（2）通过制订方案进一步体会“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根据实验数据归纳物理规律的

能力.

情感、态度和价值观：

（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，感受探索的乐趣.

（3）在与小组成员合作完成实验的过程中，加强与他人的协同、合作能力.

学习重点：通过实验发现电流与电压、电阻的关系，通过运用数学方法分析得出规律.

学习难点：运用数学方法处理好实验数据，建立和理解欧姆定律.

学习准备：干电池（3节），开关（1个），电流表（1块），电压表（1块），规格“20Ω 2A”的滑动变阻器（1个），5Ω、10Ω、15Ω电阻（各1个），导线（7根）.以上各准备50组，另备齐学生电源16个，电阻箱16个.

【学习过程】

一、复习提问

师：我们先复习一下电流、电压、电阻三个概念的区别.

师投影出幻灯片：

二、导学程序

（一）I与U的关系探究

师：你觉得电流与电压、电流与电阻有关系吗？今天我们就来探究电流与电压、电阻的关系！师同时板书课题.

师：请你将电流与电压、电阻的关系写在学案上！师同时板书：一、I与U的关系；二、I与R的关系.（注意对比的同时分开写）

师：电流与电压、电流与电阻都有关系，我们该采取什么方法探究呢？请同学们将方法写在学案上！师同时板书：R不变，改变U，观察I的变化；U不变，改变R，观察I的变化.

师：我们要完成今天这两个重要探究，需要设计实验：

师运用多媒体打出：怎样保证电阻R不变？师板书一个R的符号.

生1：用定值电阻.

生2：用电阻箱.

生3：用滑动变阻器的全电阻.

师：采用哪种仪器保证电阻R不变更好呢？引导学生得出采用前两个仪器更好.

师再运用投影片打出：怎样改变定值电阻两端的电压？（这几个字设计要大，要占另一张幻灯片满屏）让学生充分地说各种情况：

生1：用逐个串联入干电池的方法.

生2：用学生电源改变.

生3：在电路中串联入滑动变阻器改变.

师：引导学生分析三种方法哪种更能准确地成倍数地改变电压，重点引导学生说出滑动变阻器所能改变电压的原因及其作用.

师：怎样知道电压值、怎样知道电流值？随着学生的回答教师在黑板上画出电流表、电压表的电路图符号、电池组符号、开关

符号.

师：让学生画好电路图并用笔连接好实物图，并强调有七件器材、七根导线.

师巡视最多两分钟，并将前两种方案学生设计电路图实物投影展示，并让该生说出设计想法，并叙述步骤.

师：如果学生不能画出其他设计，教师要运用白纸画好此图并贴到黑板上，节省时间.

（二）I与R的关系探究

师：请同学们按照屏幕上的提示完成I与R的电路设计.

師投影出如下内容：如何改变电路中的电阻？

如何控制电阻两端的电压不变？师板书一个U的符号

（这两行字设计要大，使用艺术字，要占满屏）

生1：用定值电阻成倍数地改变.

生2：用电阻箱.

生3：用滑动变阻器改变.

师：采用哪种仪器改变电阻R更好呢？引导学生得出采用前两个仪器更好，后一种方法不能读出连入电路的电阻是多少.

师再运用投影片打出：如何控制电阻两端的电压不变？（这几个字设计要大，要占另一张幻灯片满屏）让学生充分地说各种情况：

生1：用干电池控制.

生2：用学生电源控制.

生3：在电路中串联入滑动变阻器控制.

师：引导学生分析三种方法哪种更能准确、方便操作控制电压呢？引导学生得出采用后两个仪器更好，重点引导学生说出滑动变阻器能控制电压的原因及其作用.

师：怎样知道电压值、怎样知道电流值？随着学生的回答，教师在黑板上画出电流表、电压表的电路图符号、电池组符号、开关

符号.

师：让学生画好电路图并用笔连接好实物图，并强调有七件器材、七根导线.

师巡视最多两分钟，并将后两种方案学生设计电路图实物投影展示，并让该生说出设计想法，并叙述步骤.

师：如果学生不能画出其他设计，教师要运用白纸画好此图并贴到黑板上，节省时间.

（三）进行实验并收集数据

师：在连接电路、设计实验时我们注意些什么呢？

生：a.连接电路要断开开关.

b.连接实物电路时要与电路图一一对应.

c.要注意三件基本器材的连接方法.

d.闭合开关前，滑动变阻器的滑片要放到阻值的最大位置.

师运用多媒体Flash演示I与U的关系，要简洁、熟练，得到数据的表格要继续投影在大屏幕上，等待和下一表格一块分析.endprint

请同学们自主完成I与U的关系的探究和I与R的关系

的探究.

师利用多媒体投影出表格，请同学们按此填，设计表格此节课作为次要因素模糊处理.师巡视.

（四）归纳总结结论

师：请同学们认真分析寻找数据中的规律，从中发现电流与电压、电流与电阻是什么关系.

注意要对数据进行加减乘除的处理，发现规律.

师：请将得到的结论认真写在学案上！如果学生没有发现I=U/R R=U/I U=IR，教师注意引导.

（五）得出欧姆定律

1.理解欧姆定律

师：能否将上述两条结论合二为一，运用一句话来说？

师请学生将学案上的欧姆定律的内容填写完整，并请一个学生回答填写结果.

师：你能否将欧姆定律的内容选用上述三公式中的一个来

表达？

师多媒体打出欧姆的简介.

内容：

他，

他是一个男人，

他是一个德国的男人，

他是一个德国的具有超凡毅力的男人，

他是一个德国的具有超凡毅力的从事物理数学教学的男人，

他是一个德国的具有超凡毅力的从事物理数学教学发现定律不被认可的男人，

他是一个德国的具有超凡毅力的从事物理数学教学发现定律不被认可而在十多年后被授予崇高荣誉的男人，

他就是物理学家欧姆！

师：这个公式告诉我们R一定时，I1：I2=U1：U2

U一定时，I1：I2=R2：R1（师同时板书）

还告诉我们：

师：（要幽默）对于I=U/R，U想让电流大些，R想让电流小些，于是电压和电阻一商量，让我们比一比吧，这就是欧姆定律！

师板书：通过导体的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。这个规律叫做欧姆定律.

2.如何运用欧姆定律

师多媒体打出：

若已知I、U、R中任两个量，可求第三个量：R=U/I U=IR

单位要统一：I（A），U（V），R（Ω）

三个量要注意同一性：针对同一导体或同一段电路.

3.小试牛刀

例1：将一只灯泡与一个定值电阻串联后接在电源两端，电灯恰好正常发光.已知定值电阻的阻值为24Ω，电源电压为36V，电压表的示数为12V.求通过定值电阻的电流和小灯泡正常发光时的电阻.

师教会他们解题方法和解题思路.并正确板书.

教师：（1）此题的电路状态是什么？

（2）电压表测量的是谁的值？

（3）請你画出等效电路图.

（4）请你在等效电路图上标出已知量、未知量.

（5）请你尝试写出步骤.

教师规范分析书写的过程.

教师：本题还有哪些解题方法？（至少三种！）

例2：将一只灯泡与一个定值电阻并联后接在电源两端，电灯恰好正常发光.已知定值电阻的阻值为24Ω，电源电压为36V，干路电流表的示数为1A.求通过定值电阻的电流和小灯泡正常发光时的电阻，你还能求出哪些物理量？

教师要将以上两题的解法进行归纳，总结出串并联电路的分压原理和分流原理.

教师：（1）此题的电路状态是什么？

（2）电压表测量的是谁的值？

（3）请你画出等效电路图.

（4）请你在等效电路图上标出已知量、未知量.

（5）请你尝试写出步骤.

师：引导总结出串并联电路的分压原理和分流原理.

三、学习总结

实验设计有没有不合理的地方，操作中有没有失误，测量数据和实验结论是否可靠？我们下节课再和同学们交流和讨论.

参考文献：

[1]陈建华.新教材疑难问题研究与解决[M].长春：东北师范大学出版社，2008.

[2]梁建.中学物理[M].哈尔滨：哈尔滨师范大学出版社，2017.

编辑 高 琼endprint