資源簡(jiǎn)介

歐姆定律、電功率實(shí)驗(yàn)研究及其應(yīng)用分析
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、掌握歐姆定律的研究及其應(yīng)用；
2、掌握電功率的研究及其應(yīng)用；
3、培養(yǎng)學(xué)生電路分析、電路設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)處理等能力，掌握動(dòng)態(tài)電路一般性的解題思路和方法；
二、重難點(diǎn)：歐姆定律的研究及其應(yīng)用、電功率的研究及其應(yīng)用；
三、教學(xué)設(shè)計(jì)
本教學(xué)設(shè)計(jì)旨在嘗試采用以“問(wèn)題解決”的教學(xué)模式組織教學(xué)，達(dá)到促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的目的。圍繞“測(cè)量某一未知電阻（或小燈泡）的阻值”這一問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展伏安法測(cè)量電阻方案設(shè)計(jì)。之后，依據(jù)設(shè)計(jì)的電路通過(guò)對(duì)電路元件、電路結(jié)構(gòu)、電路功能、研究方法遷移進(jìn)行變式拓展，提高學(xué)生電路分析、電路設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、數(shù)據(jù)處理等能力。最后，以表格形式對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行比較歸納，總結(jié)方法，完善學(xué)生的認(rèn)知水平，使所學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化。
四、教學(xué)過(guò)程
（一）、激活舊知，回憶與該問(wèn)題相關(guān)聯(lián)的科學(xué)知識(shí)。
1、利用以下電路元件：電源、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、定值電阻（或小燈泡），你可以測(cè)量出與定值電阻（或小燈泡）相關(guān)的哪些量呢？
（電阻（或小燈泡）的阻值、電阻（或小燈泡）的功率、）
2、學(xué)生嘗試畫(huà)出測(cè)量的電路圖，教師巡視學(xué)生解答情況。（板書(shū)呈現(xiàn)學(xué)生電路設(shè)計(jì)方案）
（二）、方法研討（反饋學(xué)情，矯正提高）
1、呈現(xiàn)學(xué)生的結(jié)果，師生共同研討方法：
思考：圖1這個(gè)方案有什么不足之處？如何改進(jìn)？
（無(wú)法改變電阻兩端的電壓和通過(guò)電阻的電流，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，取平均值以減小誤差。）
2、質(zhì)疑改進(jìn)：有同學(xué)說(shuō)利用圖1也可以達(dá)到測(cè)量阻值的目的，猜猜他是怎么做的？
（改變電源電壓，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)）。
3、嘗試解決（故障判斷、數(shù)據(jù)處理）
例1、(2018·紹興)小敏用圖甲所示電路來(lái)測(cè)定某定值電阻的阻值。
①閉合開(kāi)關(guān)前，要將滑動(dòng)變阻器滑片滑到
(填“A”或“B”)端。
②閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)只有一只電表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)結(jié)合圖甲電路分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是
。
③排除故障后，進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如表所示。表中第二次實(shí)驗(yàn)的電流值可從圖乙中讀取，根據(jù)這三次測(cè)得的數(shù)據(jù)求得此電阻的阻值為
歐(保留一位小數(shù))。
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
U/V
I/A
R/Ω
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
3
2.9
0.28
10.4
例1、參考答案：A、電壓表和電流表的位置互換了、10.3。
（三）、變式拓展
1、變式1（改變電路元件）：將定值電阻更換為小燈泡。
交流評(píng)價(jià)：多次測(cè)量取平均值是否有意義？
2、變式2（改變電路結(jié)構(gòu)）：（開(kāi)關(guān)型動(dòng)態(tài)電路分析方法指導(dǎo)）
例2、下列實(shí)驗(yàn)電路圖中，也能夠得出定值電阻Rx阻值的電路有
。
例2、參考答案：ABCD
3、變式3（功能拓展）：利用此電路還可以研究什么問(wèn)題？
（1）、交流方法：（寫(xiě)下來(lái)，說(shuō)出來(lái)）
研究通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系；（控制導(dǎo)體電阻不變）
研究通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系；（控制導(dǎo)體兩端電壓不變）
研究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系；（×）研究導(dǎo)體電阻與通過(guò)導(dǎo)體電流的關(guān)系；（×）
（2）、嘗試解決：（滑動(dòng)變阻器型動(dòng)態(tài)電路分析方法指導(dǎo)）
例3．小剛同學(xué)用如圖電路探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”。在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)A、B兩點(diǎn)間的電阻由10Ω更換為5Ω后，為了探究上述問(wèn)題，他應(yīng)該采取的唯一操作是（　
　）
A．保持變阻器滑片不動(dòng)
B．將變阻器滑片適當(dāng)向左移動(dòng)
C．將變阻器滑片適當(dāng)向右移動(dòng)
D．將電池個(gè)數(shù)增加
例4．[2017·湖州·24]在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，小明設(shè)計(jì)下面的電路圖進(jìn)行
實(shí)驗(yàn)：連接電路，更換不同的定值電阻，分別測(cè)出電流大小，記錄并分析數(shù)據(jù)。
（1）分析表格中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電阻兩端的電壓是____________（選填“變化的”或“不變的”）。
（2）小芳通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)需要改進(jìn)。請(qǐng)你和小芳一起設(shè)計(jì)探究電流與電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路圖（畫(huà)在方框中）。
（3）你設(shè)計(jì)的電路中，更換電阻后，是如何控制變量的？
。
例4．（1）變化的
；（2）
（3）更換電阻后，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置，保持電阻R兩端的電壓不變。
4、變式4（實(shí)驗(yàn)方法拓展）：利用伏安法還可以測(cè)量什么科學(xué)量？（電功率）
（1）、交流方法：功率大小與哪些因素有關(guān)？實(shí)驗(yàn)方法有哪些？小燈泡選擇的規(guī)格是否要求相同？是否需要多次測(cè)量？
（2）、嘗試解決：
例5．研究電功率與電壓、電流的關(guān)系時(shí)，某同學(xué)連接了如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法，不合理的是（
）
A．該電路所示實(shí)驗(yàn)?zāi)苎芯侩姽β逝c電壓的關(guān)系
B．該實(shí)驗(yàn)選擇的兩個(gè)小燈泡規(guī)格應(yīng)該不同
C．小燈泡消耗的電功率可通過(guò)燈泡的亮度來(lái)比較
D．該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鲭娏飨嗤瑫r(shí)，電功率與電壓成正比
例6．在探究小燈泡的電功率與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小組同學(xué)猜想：小燈泡的電功率可能與電壓、電流有關(guān)，于是他們同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如下所示的三個(gè)電路圖：
①你認(rèn)為圖
可以研究小燈泡的電功率與電壓的關(guān)系，理由是
。
②選擇正確的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出了小燈泡的電功率與電壓關(guān)系的正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論。支持該結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是
。
五、歸納總結(jié)：
1、動(dòng)態(tài)電路解題方法總結(jié)
（1）開(kāi)關(guān)的閉合與斷開(kāi)引起的電表示數(shù)變化
分析由開(kāi)關(guān)引起的電路結(jié)構(gòu)的變化，分析電路變化時(shí)各部分物理量的變化，運(yùn)用串并聯(lián)電路基本特點(diǎn)和歐姆定律，尋找相關(guān)聯(lián)的已知量和未知量之間的關(guān)系進(jìn)行基本計(jì)算。
（2）滑動(dòng)變阻器滑片的滑動(dòng)引起的電表示數(shù)變化
①含滑動(dòng)變阻器的串聯(lián)電路(如圖甲)
②含滑動(dòng)變阻器的并聯(lián)電路(如圖乙)
2、伏安法測(cè)電阻、伏安法測(cè)小燈泡電功率、歐姆定律、影響電功率大小的因素四個(gè)實(shí)驗(yàn)有相似之處，也有明顯區(qū)別，列表對(duì)比分析如下：
實(shí)驗(yàn)名稱
研究電流與電壓、電阻的關(guān)系（歐姆定律）
伏安法測(cè)電阻
探究影響電功率大小的因素
伏安法測(cè)小燈泡的功率
原理
I＝U/R
R＝U/I
P＝UI
P＝UI
器材
電壓表、電流表、電源、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線
定值電阻
未知阻值的電阻
小燈泡
小燈泡
電路圖
研究方法
控制變量法
控制變量法、轉(zhuǎn)換法
多次測(cè)量的目的
多次測(cè)量，尋找規(guī)律，得到I與U、R的關(guān)系。
多次測(cè)量，取平均值減小誤差。
定性分析比較。
多次測(cè)量，比較在不同電壓下小燈泡的功率和發(fā)光情況。測(cè)電功率不能求平均值，求功率的平均值是沒(méi)有意義。
結(jié)論
通過(guò)導(dǎo)體的電流，與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與導(dǎo)體的電阻成反比。
用電器的電功率等于用電器兩端電壓與通過(guò)用電器電流的乘積。
滑動(dòng)變阻器的作用
1、保護(hù)電路；2、研究I與U時(shí)，改變定值電阻兩端的電壓及通過(guò)的電流；研究I與R時(shí)，保持定值電阻兩端的電壓不變。
1、保護(hù)電路；2、改變定值電阻兩端的電壓來(lái)改變通過(guò)電阻的電流，以達(dá)到多次測(cè)量取平均值的目的，減小誤差。
1、保護(hù)電路；2、改變小燈泡兩端的電壓和通過(guò)電流，比較小燈泡在不同電功率下的亮暗。
考查側(cè)重點(diǎn)
1、根據(jù)電路圖連接實(shí)物圖（注意量程選擇、滑動(dòng)變阻器的接線柱）；2、故障分析（電阻或小燈泡斷路、短路）；3、操作過(guò)程（變量控制）；4、圖表分析（數(shù)據(jù)處理和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)識(shí)別）；5、結(jié)論表達(dá)（注意前提條件和邏輯關(guān)系）；6、方案評(píng)價(jià)；7、滑動(dòng)變阻器的選擇。
其他電路探究問(wèn)題
1、研究串、并聯(lián)電路電流特點(diǎn)；2、研究串、并聯(lián)電路電壓特點(diǎn)；3、研究影響電阻大小的因素；4、探究影響電流熱效應(yīng)的因素有哪些？
導(dǎo)學(xué)單
一、問(wèn)題導(dǎo)入：
1、如何“測(cè)量某一未知電阻（或小燈泡）的阻值”，嘗試畫(huà)出相應(yīng)的電路圖。
2、嘗試解決
例1、(2018·紹興)小敏用圖甲所示電路來(lái)測(cè)定某定值電阻的阻值。
①閉合開(kāi)關(guān)前，要將滑動(dòng)變阻器滑片滑到
(填“A”或“B”)端。
②閉合開(kāi)關(guān)后，發(fā)現(xiàn)只有一只電表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，請(qǐng)結(jié)合圖甲電路分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因是
。
③排除故障后，進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如表所示。表中第二次實(shí)驗(yàn)的電流值可從圖乙中讀取，根據(jù)這三次測(cè)得的數(shù)據(jù)求得此電阻的阻值為
歐(保留一位小數(shù))。
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
U/V
I/A
R/Ω
1
2.0
0.20
10.0
2
2.5
3
2.9
0.28
10.4
二、變式拓展
1、變式1（改變電路元件）：將定值電阻更換為小燈泡。
思考：是否需要多次測(cè)量取平均值？
2、變式2（改變電路結(jié)構(gòu)）：
3、嘗試解決：（注意開(kāi)關(guān)型動(dòng)態(tài)電路分析方法）
例2、下列實(shí)驗(yàn)電路圖中，也能夠得出定值電阻Rx阻值的電路有
。
4、變式3（功能拓展）：
（1）、利用此電路還可以完成什么電路問(wèn)題探究？（寫(xiě)出來(lái)）
5、嘗試解決：（注意滑動(dòng)變阻器型動(dòng)態(tài)電路分析方法）
例3．小剛同學(xué)用如圖電路探究“一段電路中電流跟電阻的關(guān)系”。在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)A、B兩點(diǎn)間的電阻由10Ω更換為5Ω后，為了探究上述問(wèn)題，他應(yīng)該采取的唯一操作是（　
　）
A．保持變阻器滑片不動(dòng)
B．將變阻器滑片適當(dāng)向左移動(dòng)
C．將變阻器滑片適當(dāng)向右移動(dòng)
D．將電池個(gè)數(shù)增加
例4．[2017·湖州·24]在探究電流與電阻的關(guān)系時(shí)，小明設(shè)計(jì)下面的電路圖進(jìn)行
實(shí)驗(yàn)：連接電路，更換不同的定值電阻，分別測(cè)出電流大小，記錄并分析數(shù)據(jù)。
（1）分析表格中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)電阻兩端的電壓是____________（選填“變化的”或“不變的”）。
（2）小芳通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)需要改進(jìn)。請(qǐng)你和小芳一起設(shè)計(jì)探究電流與電阻的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)電路圖（畫(huà)在方框中）。
（3）你設(shè)計(jì)的電路中，更換電阻后，是如何控制變量的？
。
6、變式4（實(shí)驗(yàn)方法拓展）：利用伏安法還可以測(cè)量什么科學(xué)量？
（1）、功率大小與哪些因素有關(guān)？實(shí)驗(yàn)方法有哪些？小燈泡選擇的規(guī)格是否要求相同？是否需要多次測(cè)量？
7、嘗試解決：
例6．研究電功率與電壓、電流的關(guān)系時(shí)，某同學(xué)連接了如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法，不合理的是（
）
A．該電路所示實(shí)驗(yàn)?zāi)苎芯侩姽β逝c電壓的關(guān)系
B．該實(shí)驗(yàn)選擇的兩個(gè)小燈泡規(guī)格應(yīng)該不同
C．小燈泡消耗的電功率可通過(guò)燈泡的亮度來(lái)比較
D．該實(shí)驗(yàn)?zāi)艿贸鲭娏飨嗤瑫r(shí)，電功率與電壓成正比
例7．在探究小燈泡的電功率與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)時(shí)，小組同學(xué)猜想：小燈泡的電功率可能與電壓、電流有關(guān)，于是他們同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了如下所示的三個(gè)電路圖：
①你認(rèn)為圖
可以研究小燈泡的電功率與電壓的關(guān)系，理由是
。
②選擇正確的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出了小燈泡的電功率與電壓關(guān)系的正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論。支持該結(jié)論的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是
。
六、回家作業(yè)
1．某興趣小組在測(cè)量額定電壓為2.5伏小燈泡電功率的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲所示。
①右圖中電路連接尚未完成，E應(yīng)與滑動(dòng)變阻器的
接線柱相連接，F(xiàn)接線柱應(yīng)與電壓表上標(biāo)有
的接線柱相連。
(
A
B
C
D
E
F
)
②閉合開(kāi)關(guān)前，應(yīng)將滑動(dòng)變阻器滑片P移到
；
③按電路圖連接成實(shí)物圖后，閉合開(kāi)關(guān)，發(fā)現(xiàn)小燈泡不亮、電流表指針不動(dòng)、電壓表指針有明顯的偏轉(zhuǎn)，則電路故障原因可能是
；
驗(yàn)次數(shù)
1
2
3
4
電壓U/伏
1.0
2.0
3.0
4.0
電流I/安
0.10
0.17
0.23
0.25
④排除故障后。實(shí)驗(yàn)時(shí)，電壓表和電流表讀數(shù)記錄上表中。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，同學(xué)們想知道小燈泡的額定功率，卻發(fā)現(xiàn)沒(méi)有測(cè)小燈泡正常工作時(shí)的電流，能否利用表中數(shù)據(jù)求出小燈泡的額定功率？有同學(xué)認(rèn)為可利用表中某組數(shù)據(jù)求出電阻R，再利用P額=U額2/R，求出小燈泡的額定功率。請(qǐng)判斷是否可行并說(shuō)明理由
；
⑤有同學(xué)將表中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖乙的U—I曲線，由圖可知小燈泡的額定功率為
瓦。
2．小敏用如圖甲所示的電路圖，研究通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體電阻的關(guān)系，電源電壓恒為6V。改變電阻R的阻值，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，保持R兩端的電壓不變，記下相應(yīng)的4次實(shí)驗(yàn)的電流和電阻值，描繪在乙圖中。
（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，移動(dòng)變阻器滑片時(shí)，眼睛應(yīng)注視
(選填序號(hào))；
A.變阻器滑片
B.電壓表示數(shù)
C.電流表示數(shù)
（2）在丙圖中，用筆線代替導(dǎo)線，將電壓表正確連入電路；
（3）★★實(shí)驗(yàn)中，他所選擇的變阻器是
(選填序號(hào))；
A．10Ω
0.5A
B．20Ω
1A
C．50Ω
2A
（4）乙圖中陰影部分面積表示的科學(xué)量是
；
（5）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果出現(xiàn)了電流表示數(shù)為0，電壓表示數(shù)接近6V，電路發(fā)生的故障可能是：
。
1．①D或C
3
；②阻值最大處（或最右端）；③小燈泡處斷路；④不行，因?yàn)樾襞莸淖柚惦S溫度的變化而變化；⑤0.5
2．
（1）B
（2）如圖
（3）C
（4）電壓
（5）電R處有斷路

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