欧姆定律教学设计
请欣赏欧姆定律教学设计(精选5篇),由短范文整理,希望能够帮助到大家。
欧姆定律教学设计 篇1
教材分析
欧姆定律是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识和分析电路的基础,是本章的重点。本次课的逻辑性、理论性很强,重点是学生要通过自己的实验得出欧姆定律,最关键的是两个方面:一个是实验方法,另一个就是欧姆定律。欧姆定律的含义主要是学生在实验的过程中逐渐理解,而且定律的形式很简单,所以是重点而不是难点。学生对实验方法的掌握既是重点也是难点,这个实验难度比较大,主要在实验的设计、数据的记录以及数据的分析方面。由于实验的难度比较大,学生出现错误的可能性也比较大,所以实验的评估和交流也比较重要。这些方面都需要教师的引导和协助,所以这次课采用启发式综合教学法。
教学目标
知识与技能
①使学生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。
②通过实验认识电流、电压和电阻的关系。
③会观察、收集实验中的数据并对数据进行分析。
过程与方法
①根据已有的知识猜测未知的知识。
②经历欧姆定律的发现过程并掌握实验的思路、方法。
③能对自己的实验结果进行评估,找到成功和失败的原因。
情感、态度与价值观
①让学生用联系的观点看待周围的事物并能设计实验方案证实自己的猜测。
②培养学生大胆猜想,小心求证,形成严谨的科学精神。
重点与难点
重点:掌握实验方法;理解欧姆定律。
难点:设计实验过程;实验数据的分析;实验结果的评估。
教学方法
启发式综合教学法,合作探究教学法
教学准备
教具:
投影仪、投影片。
学具:
电源、开关、导线、定值电阻(5Ω、10Ω)、滑动变阻器、电压表和电流表。
板书设计
已学的电学物理量:电流I、电压U、电阻R。
猜测三者之间的关系:I=UR、I=U/R、I=U-R、……
实验所需器材:电源、开关、导线、电阻、电流表、电压表、滑动变阻器。
实验电路图:见图-10
记录表格:
结论:(欧姆定律)
教学过程
课题引入
师:我们到目前已经学了电学方面的几个物理量?
生:电流I、电压U、电阻R(教师板书1)
师:(引导学生回忆这几个物理量的概念,并从中体会它们之间的联系)它们之间并不是孤立的,而是有着重要的联系。一段导体两端的电压越高,通过它的电流将如何变化?当导体的电阻越大,通过它的电流将如何变化?
生:(对于这个简单的问题,大家的回答都很积极和准确)
师:这只是一种粗略的推荐,是一种定性的关系。例如:一支5Ω的电阻当它两端的电压从5V变为10V时通过它的电流会变得怎样?进一步我问大家,电流变化了多少?
生:(对于第一个问题学生能够不假思索回答出来,但第二个问题把学生难住了,激起学生的求知欲望)
师:如果我们知道一段导体的电阻,还知道加在它两端的电压,能不能具体计算出通过它的电流?这个问题对于我们是很有意义的,如果我们能具体知道电流的值,那么就不仅仅能知道电压升高后电流会变大,还能精确地知道电流增大了多少。今天我们就来研究一下这三个物理量之间存在一种什么定量关系。
探究课题
师:既然电流与电压及电阻都有关系,那么大家大胆猜想一下将电流I与电压U和电阻R的关系式应该是一种怎样的形式?
生:(学生的各种猜想……)
(教师板书2、这里的猜想不是一段语言表述,而是一个具体的公式,因此学生可能会没有把握表达自己的观点,所以需要鼓励,即使有的学生说出一个公式也不一定能够说出猜想的理由,这种情况下老师可以替他向同学说出猜想的理由,理由的正确与否不重要。但应该注意:猜想不是瞎猜、乱猜,不是公式越多越好,应该引导学生在原有知识的基础上有根据,符合逻辑进行猜想。)
师:到底哪一种想法是对的,我们只能通过实验来验证。这个实验要怎么做呢?
生:用电源和一段已知阻值的导体组成一个电路,用电压表测出导体两端的电压,用电流表测出通过导体的电流,看三个值满足哪一个关系式。
师:说出你所需的器材有哪些?
生:电源、开关、导线、电阻、电流表、电压表。
(教师板书3)
生:改变电阻两端的电压,测出在不同的电压下通过电阻的电流。
师:如果你得出了结论,我会怀疑是不是因为你用的这个电阻比较特殊,这个结论只是一个巧合,可能换了其他的电阻就没有这个规律了。
生:可以换几个电阻,测出不同电阻情况下的电压和电流。
师:换电阻很简单,这里老师可以给你们5Ω和10Ω两个不同的电阻;如何改变电压呢?
[教师引导学生从电源的角度(用的电源是干电池或学生电源怎么操作?)和从电路的组成结构角度(电路中增加一个什么元件?)进行思考]
①增减干电池的个数。
②调节学生电源的输出电压。
③与定值电阻串联一个滑动变阻器。
师:由于滑动变阻器能连续调节电压,使用起来比较方便,这里我们使用串联滑动变阻器的方法改变电压。[补充教师板书3(增加“滑动变阻器”)]
师:现在我们知道了所用的器材,大家现在画出用这些器材组成的一个能同时测量电压和电流的电路图。(引导:我们研究的对象是定值电阻,因此电流表和电压表测量的是通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压,电流表和电压表应与定值电阻怎样连接?要用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,滑动变阻器应与定值电阻怎样连接?)
生:(学生将自己画的电路图展示在黑板上,教师引导学生进行修改)
师:同学们画的电路图可能不同,但只要把握住关键的要点就可以。
要点:
①电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表串联;
②电压表并联在定值电阻的两端。
师:记录数据是必不可少的一个环节,并且记录还有一定的'技巧,因为大家要从这些数据中寻找规律,所以数据的排布要合理,做到一目了然。我们常用的方法是列表格。表格大家都很熟悉,每天大家上课都要用课程表;考试结束会看到全班的成绩表。这里我们改变的是电压和电阻,测量的是电流,记录数据的表格应如何设计?
生:(有的学生会看看自己的课程表,有的学生会想到把课程表中的星期和节次换成电压和电阻,教师可在引导的过程中一步步揭示答案)
师:为了在实验完毕后能与其他小组的数据进行比较,大家的实验条件应该相同,这里我们都使用5Ω和10Ω的两个定值电阻,调节定值电阻两端电压依次为1V、2V、3V(教师板书5,下表中实践部分)
师:在大家的共同努力下,我们的实验设计完成了。但这并不代表我们的实验成功了,如果你在实际操作中出现错误,实验可能因此功亏一篑,现在我问大家几个问题,你们想想应该怎么做?为什么?
(投影仪投影:①连接电路的过程中开关应该断开还是闭合?②开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调节到什么地方?③如果已经知道实验中遇到的最大电流是0.6A,电流表和电压表的量程应如何选择?)
生:(第一个问题比较简单,大部分学生能够回答,第二个问题比较难,教师要进行提示,第三个问题要让学生学会从实验设计中寻找数据,教师要提示。最后教师投影答案)
师:请同学按照上面的实验方案开始实验。
(学生以小组为单位进行操作,教师巡视指导)
师:[将学生的实验数据展示在黑板上(补充教师板书5),每个小组都很积极地告诉老师自己的实验数据]因为任何实验都存在误差,所以大家的数据有差别是正常的,但数据差别不大,不影响我们总结规律,同学们观察这些数据之间有什么关系?
(投影:①观察表格的纵行。当电阻是5Ω时,电阻两端的电压增大到原来的2倍,通过它的电流增大到原来的____________倍,电压增大到原来的3倍,通过它的电流增大到原来的____________倍。对于10Ω的电阻,电流和电压有这种关系吗?
结论:导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
②观察表格的横行。当电压是1V时,电阻增大到原来的2倍,通过它的电流变为原来的__________倍。对于2V和3V的情况,电流和电阻有这种关系吗?
结论:导体中的电流跟导体的电阻成反比。
③将电流I、电压U、电阻R的关系用公式表示为__________。
生:(数据的规律性很明显,学生基本能自己独立得出结论)
师:这个规律最早是由德国的物理学家欧姆发现的,因此称为欧姆定律。
师:实验完成了,大家分组讨论下面的几个问题,然后做出回答。
①实验的结论具不具有普遍性?
我们的实验采用改变电压和电阻多次测量的方法,在条件改变后得到的规律是相同的,说明规律应该具有普遍性。
②为什么少数小组的数据偏差比较大?
多种情况的错误都可能引起这种结果。如:电路连接是否正确;电压表是不是并联在定值电阻的两端;电表选择的是另外的量程自己却还没有意识到;读数时误将电流表当电压表,电压表当电流表;数据是不是填入表格中正确的位置等等。
③为什么多数小组的数据总有一些小小的偏差?
这属于正常误差。如:在读数时,每个人的习惯不同,当遇到电表指示在刻度的半格处时,有的同学忽略半格,有的同学多读了半格;还有你们用的定值电阻的阻值以及电表的准确性也不可能完全一样。
欧姆定律教学设计 篇2
教材分析
欧姆定律是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识和分析电路的基础,是本章的重点。本次课的逻辑性、理论性很强,重点是学生要通过自己的实验得出欧姆定律,最关键的是两个方面:一个是实验方法,另一个就是欧姆定律。欧姆定律的含义主要是学生在实验的过程中逐渐理解,而且定律的形式很简单,所以是重点而不是难点。学生对实验方法的掌握既是重点也是难点,这个实验难度比较大,主要在实验的设计、数据的记录以及数据的分析方面。由于实验的难度比较大,学生出现错误的可能性也比较大,所以实验的评估和交流也比较重要。这些方面都需要教师的引导和协助,所以这次课采用启发式综合教学法。
教学目标
知识与技能
①使学生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。
②通过实验认识电流、电压和电阻的关系。
③会观察、收集实验中的数据并对数据进行分析。
过程与方法
①根据已有的知识猜测未知的知识。
②经历欧姆定律的发现过程并掌握实验的思路、方法。
③能对自己的实验结果进行评估,找到成功和失败的原因。
情感、态度与价值观
①让学生用联系的观点看待周围的事物并能设计实验方案证实自己的猜测。
②培养学生大胆猜想,小心求证,形成严谨的科学精神。
重点与难点
重点:掌握实验方法;理解欧姆定律。
难点:设计实验过程;实验数据的分析;实验结果的评估。
教学方法
启发式综合教学法,合作探究教学法
教学准备
教具:
投影仪、投影片。
学具:
电源、开关、导线、定值电阻(5Ω、10Ω)、滑动变阻器、电压表和电流表。
板书设计
已学的电学物理量:电流I、电压U、电阻R。
猜测三者之间的关系:I=UR、I=U/R、I=U-R、……
实验所需器材:电源、开关、导线、电阻、电流表、电压表、滑动变阻器。
实验电路图:见图-10
记录表格:
结论:(欧姆定律)
教学过程
课题引入
师:我们到目前已经学了电学方面的几个物理量?
生:电流I、电压U、电阻R(教师板书1)
师:(引导学生回忆这几个物理量的概念,并从中体会它们之间的联系)它们之间并不是孤立的,而是有着重要的联系。一段导体两端的电压越高,通过它的电流将如何变化?当导体的电阻越大,通过它的电流将如何变化?
生:(对于这个简单的问题,大家的回答都很积极和准确)
师:这只是一种粗略的推荐,是一种定性的关系。例如:一支5Ω的电阻当它两端的电压从5V变为10V时通过它的电流会变得怎样?进一步我问大家,电流变化了多少?
生:(对于第一个问题学生能够不假思索回答出来,但第二个问题把学生难住了,激起学生的求知欲望)
师:如果我们知道一段导体的电阻,还知道加在它两端的电压,能不能具体计算出通过它的电流?这个问题对于我们是很有意义的,如果我们能具体知道电流的值,那么就不仅仅能知道电压升高后电流会变大,还能精确地知道电流增大了多少。今天我们就来研究一下这三个物理量之间存在一种什么定量关系。
探究课题
师:既然电流与电压及电阻都有关系,那么大家大胆猜想一下将电流I与电压U和电阻R的关系式应该是一种怎样的形式?
生:(学生的各种猜想……)
(教师板书2、这里的猜想不是一段语言表述,而是一个具体的公式,因此学生可能会没有把握表达自己的观点,所以需要鼓励,即使有的学生说出一个公式也不一定能够说出猜想的理由,这种情况下老师可以替他向同学说出猜想的理由,理由的正确与否不重要。但应该注意:猜想不是瞎猜、乱猜,不是公式越多越好,应该引导学生在原有知识的基础上有根据,符合逻辑进行猜想。)
师:到底哪一种想法是对的,我们只能通过实验来验证。这个实验要怎么做呢?
生:用电源和一段已知阻值的导体组成一个电路,用电压表测出导体两端的电压,用电流表测出通过导体的`电流,看三个值满足哪一个关系式。
师:说出你所需的器材有哪些?
生:电源、开关、导线、电阻、电流表、电压表。
(教师板书3)
生:改变电阻两端的电压,测出在不同的电压下通过电阻的电流。
师:如果你得出了结论,我会怀疑是不是因为你用的这个电阻比较特殊,这个结论只是一个巧合,可能换了其他的电阻就没有这个规律了。
生:可以换几个电阻,测出不同电阻情况下的电压和电流。
师:换电阻很简单,这里老师可以给你们5Ω和10Ω两个不同的电阻;如何改变电压呢?
[教师引导学生从电源的角度(用的电源是干电池或学生电源怎么操作?)和从电路的组成结构角度(电路中增加一个什么元件?)进行思考]
①增减干电池的个数。
②调节学生电源的输出电压。
③与定值电阻串联一个滑动变阻器。
师:由于滑动变阻器能连续调节电压,使用起来比较方便,这里我们使用串联滑动变阻器的方法改变电压。[补充教师板书3(增加“滑动变阻器”)]
师:现在我们知道了所用的器材,大家现在画出用这些器材组成的一个能同时测量电压和电流的电路图。(引导:我们研究的对象是定值电阻,因此电流表和电压表测量的是通过定值电阻的电流和定值电阻两端的电压,电流表和电压表应与定值电阻怎样连接?要用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,滑动变阻器应与定值电阻怎样连接?)
生:(学生将自己画的电路图展示在黑板上,教师引导学生进行修改)
师:同学们画的电路图可能不同,但只要把握住关键的要点就可以。
要点:
①电源、开关、滑动变阻器、定值电阻、电流表串联;
②电压表并联在定值电阻的两端。
师:记录数据是必不可少的一个环节,并且记录还有一定的技巧,因为大家要从这些数据中寻找规律,所以数据的排布要合理,做到一目了然。我们常用的方法是列表格。表格大家都很熟悉,每天大家上课都要用课程表;考试结束会看到全班的成绩表。这里我们改变的是电压和电阻,测量的是电流,记录数据的表格应如何设计?
生:(有的学生会看看自己的课程表,有的学生会想到把课程表中的星期和节次换成电压和电阻,教师可在引导的过程中一步步揭示答案)
师:为了在实验完毕后能与其他小组的数据进行比较,大家的实验条件应该相同,这里我们都使用5Ω和10Ω的两个定值电阻,调节定值电阻两端电压依次为1V、2V、3V(教师板书5,下表中实践部分)
师:在大家的共同努力下,我们的实验设计完成了。但这并不代表我们的实验成功了,如果你在实际操作中出现错误,实验可能因此功亏一篑,现在我问大家几个问题,你们想想应该怎么做?为什么?
(投影仪投影:①连接电路的过程中开关应该断开还是闭合?②开关闭合前,滑动变阻器的滑片应调节到什么地方?③如果已经知道实验中遇到的最大电流是0.6A,电流表和电压表的量程应如何选择?)
生:(第一个问题比较简单,大部分学生能够回答,第二个问题比较难,教师要进行提示,第三个问题要让学生学会从实验设计中寻找数据,教师要提示。最后教师投影答案)
师:请同学按照上面的实验方案开始实验。
(学生以小组为单位进行操作,教师巡视指导)
师:[将学生的实验数据展示在黑板上(补充教师板书5),每个小组都很积极地告诉老师自己的实验数据]因为任何实验都存在误差,所以大家的数据有差别是正常的,但数据差别不大,不影响我们总结规律,同学们观察这些数据之间有什么关系?
(投影:①观察表格的纵行。当电阻是5Ω时,电阻两端的电压增大到原来的2倍,通过它的电流增大到原来的____________倍,电压增大到原来的3倍,通过它的电流增大到原来的____________倍。对于10Ω的电阻,电流和电压有这种关系吗?
结论:导体中的电流跟导体两端的电压成正比。
②观察表格的横行。当电压是1V时,电阻增大到原来的2倍,通过它的电流变为原来的__________倍。对于2V和3V的情况,电流和电阻有这种关系吗?
结论:导体中的电流跟导体的电阻成反比。
③将电流I、电压U、电阻R的关系用公式表示为__________。
生:(数据的规律性很明显,学生基本能自己独立得出结论)
师:这个规律最早是由德国的物理学家欧姆发现的,因此称为欧姆定律。
师:实验完成了,大家分组讨论下面的几个问题,然后做出回答。
①实验的结论具不具有普遍性?
我们的实验采用改变电压和电阻多次测量的方法,在条件改变后得到的规律是相同的,说明规律应该具有普遍性。
②为什么少数小组的数据偏差比较大?
多种情况的错误都可能引起这种结果。如:电路连接是否正确;电压表是不是并联在定值电阻的两端;电表选择的是另外的量程自己却还没有意识到;读数时误将电流表当电压表,电压表当电流表;数据是不是填入表格中正确的位置等等。
③为什么多数小组的数据总有一些小小的偏差?
这属于正常误差。如:在读数时,每个人的习惯不同,当遇到电表指示在刻度的半格处时,有的同学忽略半格,有的同学多读了半格;还有你们用的定值电阻的阻值以及电表的准确性也不可能完全一样。
欧姆定律教学设计 篇3
一、教学目标
【知识与技能】
知道欧姆定律的具体内容及其推导式;了解关于欧姆定律的发现历程;能够利用欧姆定律进行计算。
【过程与方法】
通过认识电流、电压及电阻的定量关系,学会利用欧姆定律解决实际问题,提高知识的应用能力。
【情感态度与价值观】
通过了解科学家发明和发现的过程,学习科学家探求真理的伟大精神和科学态度,激发学生努力学习的积极性和勇于为科学献身的热情。
二、教学重难点
【重点】
欧姆定律的内容及应用。
【难点】
正确使用欧姆定律进行计算。
三、教学过程
环节一:导入新课
教师列举生活实例:我们通常会在生活中看到“高压危险”的`标识,但是我们用手指摁住电池两端的时候,却不觉得危险,这是为什么?
学生根据上节课所学能作出回答:因为当人体电阻一定,电压越大,经过身体的电流越大。
教师追问:如果给定数值,如何计算这两次经过人体的电流的大小呢?学生疑惑,引出本节课题。
环节二:新课讲授
1、欧姆定律:
教师讲解:其实上节课我们探究的电流、电压、电阻三者的关系,早在十九世纪德国物理学家欧姆已经开始研究,这就是有名的欧姆定律的来源。
介绍表达式,以及其表述的物理意义:在同一电路中,通过某段导体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。
介绍欧姆定律的发现历程:自1800年伏打发现电流和电堆,一直到1826年欧姆才发现了电流的定律。因为当时电阻、电压等概念还没有出现,同时也没有一个高灵敏电流计来测定电流的强度值。因此一个未知规律的取得,无论今天看来有多么简明易懂,都需要科学家付出辛勤的努力和勇敢的探索。
2、应用欧姆定律:
【基础题目】教师出示习题:一辆汽车的车灯,灯丝电阻为30Ω,接在12V的电源两端,求通过这盏电灯的电流?学生根据欧姆定律内容计算。
教师提问,我们在做题时怎样才能又快又准地算出答案呢?遵从什么样的步骤?
学生回答:画出电路图,选公式计算就行了。
教师归纳:做题步骤(1)读题、审题,注意已知量的内容
(2)根据题意画出电路图
(3)为了更清晰的看到我们的未知量和已知量,我们在图上标明已知量的符号、数值及未知量的符号。
(4)选用物理公式进行计算,注意单位的统一。
欧姆定律教学设计8篇
作为一名为他人授业解惑的教育工作者,就难以避免地要准备教学设计,编写教学设计有利于我们科学、合理地支配课堂时间。那么大家知道规范的教学设计是怎么写的吗?以下是小编收集整理的欧姆定律教学设计,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
欧姆定律教学设计 篇4
一、设计理念
通过本节课的教学,构建一个“人文、物理、社会”三维的教学课堂,在引导学生探究物理知识的同时,渗透“以人为本”的理念。让“研究性学习”走进课堂,走入学科教学,以此来切实增强课堂教学的开放性、生成性。张扬学生个性,最大限度地发展学生的创新思维和实践能力。实现落实从生活走向物理,从物理走向社会的课程理念。
二、教学目标
1、通过对科学家欧姆事迹的介绍,激发学生勇攀科学高峰的'斗志;通过欧姆定律的建立,使学生体验自然界各种运动和变化必然遵循一定的客观规律;在科学探究的活动中亲身体验,受到从特殊到一般的科学方法熏陶,以此来培养学生严谨细致、实事求是的科学态度。
2、记录实验数据,知道简单的数据处理方法,提高连接电路及正确使用电流表、电压表、滑动变阻器的技能。
3、使学生初步了解科学实验的设计,培养学生设计实验、控制变量并运用分析、比较、归纳等方法进行科学探究的能力。以此来培养学生初步提出问题的能力及信息的收集和交流能力。
三、教学重点
建立欧姆定律,理解其含义。
四、教学难点
就是实验的设计和探究过程。
五、课时安排
一课时。
六、教学过程
1、提出问题:通过一系列实际问题,引出“探究电流与电压、电阻会不会有定量关系”的问题,体现了从生活走向物理的课程理念。
2、猜想或假设:让学生参与到课堂学习中来,结合已有的电学知识和生活经验让学生作出猜想,并说明猜想的依据。
3、设计实验:小组讨论如何改变电压?如何进行研究?(提出解决问题的思路。要求画出实验的电路图,列出所需器材、实验步骤,设计好数据记录表)
全班交流,许x代表用实物投影仪展示自己的方案,由老师或下面的学生当场提问(如:为什么要使用滑动变阻器等),共同完善实验设计。
4、动手探究:动手准备,根据设计方案进行实验时,该由教师引导,让学生动手操作。
5、分析归纳:将学生的数据用投影仪投影,引导学生分析I与U的关系,将不同组的数据进行比较,引导学生分析I与U的关系。在这中间,穿插介绍欧姆的事迹。
七、布置作业
练习第一、第二题。
八、结束语
通过这节课的学习,我们掌握了欧姆定律,理解了它的内涵意义。让学生在体验的基础上手、脑并用地参与科学探究活动,能动地认识和生成科学知识,赋予知识以个性化的意义,从中学到科学方法,发展科学探究所需要的能力,进而真切地体验科学探究过程中曲折的乐趣,从而真正感悟科学。
欧姆定律教学设计 篇5
【教材分析】
本节是人教版高中物理必修第三册第十二章的内容,属于《普通高中物理课程标准(20xx 年版 20xx 年修订)》课程内容必修课程“电路及其应用”主题之下。第十二章《电能 能量守恒定律》主要研究的是电路中的能量转化,利用能量守恒定律推导出闭合电路的规律进而认识自然界的能源,提升保护能源的意识,关注可持续发展。课程标准针对本单元的学习内容提出了三方面的要求:
(1)知识层面。要求理解电功、电功率和电动势的概念和物理意义;掌握电源电动势与路端电压和内电压的关系;理解能量守恒定律,知道节约能量的必要性。
(2)能力方面。能用能量守恒的观点理解、解释物理现象;具有解决实际问题的能力。
(3)实验探究方面。能通过实验现象的观察和对实验现象的解释,理解焦耳定律和电动势的概念及物理意义;能利用闭合电路欧姆定律设计“测量电源电动势和内阻”的实验方案。
本节要学习的闭合电路的欧姆定律是整个高中电学部分最重要的物理规律之一,是部分电路欧姆定律的延伸和完善,是分析实际电路和复杂电路的基础。教材通过分析闭合电路中的功能关系和能量守恒定律推导出闭合电路的欧姆定律,在处理教材时需要解决以下几个问题:
1. 闭合电路中的电势是如何变化的,内外电路的电压有什么规律?这需要通过探究实验和理论推导寻找更多直观的证据来从多个视角寻找规律,并理解电动势的物理意义。
2. 作为研究物理问题的重要思想方法,从能量的观点分析问题时有什么优势?应该如何分析?在教学过程中要注意让学生体会从不同观点分析问题的区别,感受用能量观点分析问题的方法。
综合以上分析,本节课的学习主题确定为:熟悉而陌生的电池。
【学习主题】
主题名称:熟悉而陌生的电池
【学情分析】
作为高二的学生,通过高一的学习,学生已经具有运动与相互作用观念,对功能关系和能量概念已经有了一些理解,具有能量转化与守恒的观念。通过前三章的学习,学生已建立了“场” 的观念,熟悉电路的基本特征,为自由电荷在电路中的运动分析和能量分析做好了准备。但是研究闭合电路的电势问题需要建立恒定电场模型,分析自由电荷在全电路内的运动和静电力做功情况,这对学生来说是较大的挑战。同时受初中物理中关于电源输出电压不变的影响,很多学生认为闭合电路中路端电压是不变的,没有电动势的概念和对电路全局分析的意识。
本节课要努力创设能激发学生探究欲望的问题情境,引导学生进行科学探究,逐步将视角从局部电路过渡到全电路,在解决问题的过程中运用能量观点理解闭合电路中电势变化的相关规律,最终发现闭合电路的欧姆定律。在探究实验中培养学生实验设计、分析论证、反思评估
等能力。同时还要紧密联系生活、科技进步,充分利用多种教学资源,引导学生关注科学˙技术˙社会的关系,培养学生解决实际问题的能力。
【学习目标】
通过探究实验理解闭合电路欧姆定律,掌握电源电动势与路端电压和内电压的关系,并能用做功和能量守恒的观点解释。(A3、B2)
通过实验现象的观察和对实验现象的解释,经历“比较-概括-抽象”的思维过程,逐步理解电动势的概念和物理含义,知道电源电动势和内阻是标志电源性能的重要参数。(A2、B3)
通过对比实验的观察和分析,经历提出问题、收集信息、实验验证、对比分析、归纳总结等科学探究过程,找寻闭合电路内外电压的规律并提高解决实际问题的能力。(B3、C2)
通过实际问题的.分析讨论,逐步发现问题本质,认识到科学˙技术˙社会的密切联系。通过探究过程中一个个小问题的解决,体会研究科学问题时严谨认真、实事求是的必要性。(C3、D2)
(说明:A、B、C、D 是学科核心素养的四个维度的编码,分别对应物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。数字 1、2、3、4 对应每个维度的水平层次等级。)
【教学重难点】
重点:探究闭合电路的欧姆定律难点:电动势概念的理解
【教学资源】
教学环境:
智慧教育云平台(微云服务器 1 台、教师平板 1 台、学生平板 20 台),PPT 演示文稿。
教具:
1 个小灯泡(电压 1.5v),干电池一节,镁片、石墨片、苹果、自制闭合电路欧姆定律教师演示仪,可变内阻化学电池一个,笔记本电脑 1 台,变阻箱一个,DIS 数据采集器,
DIS 电压传感器(2 个),导线若干,自制非静电力类比演示仪,。
学具:
自制闭合电路欧姆定律探究仪(4 组),可变内阻化学电池4 个,变阻箱(4 个),笔记本电脑(4 台),导线若干。
【教学方法】
“循环递进式探究”教学法:设置问题串,通过对比、实验(分组)、建模开展教学。以情景导入,任务驱动,问题嵌入,活动贯穿,促进深度学习,实现教学进阶。
【教学策略】
智慧课堂 “云互动”: 基于智慧课堂全程跟踪探究活动,即时推送学习任务,对学生当堂建模、实验探究大数据收集、反思研讨过程在线及时处理反馈,发布个性化的批注讲解,确保探究活动的针对性。
项目化学习策略:将问题前置,以结果为导向,学生在一段时间内通过对连续的、真实的、有挑战的问题进行持续探究,达到核心知识的再建构和思维迁移。
【课时安排】
1 课时
【教学过程】
情境问题:
户外探险爱好者在户外经常会遇到意想不到的困难。一位户外探险爱好者在一次夜间探险的途中迷路了,手机也没电了,他想利用手电筒发出求救信号,可是手电筒也没电了,他的身边只有以下几件物品(图 1), 他能点亮小灯泡发出求救信号吗?
智慧课堂平台互投票功能,收集学生的选择,进行大数据分析。(如图 2)
(一)初次尝试,发现问题
任务一:分析情境问题,实验验证猜想
问题 :水果电池能让小灯泡亮起来吗?
活动①:试一试——尝试利用水果电池点亮小灯泡
实验器材:小灯泡(额定电压 1.5V)、电池盒、导线、两节新干电池,一节旧干电池,数字电压表。对比演示实验:
用一节干电池(电动势 1.5V),给小灯泡(额定电压 1.5V)供电。
将水果和石墨片、镁片制作的水果电池替换干电池,给小灯泡(额定电压 1.5V)供电。先测量开路电压(1.97V)。
现象:水果电池供电的小灯泡不亮!电池两端的电压从开路时的 1.97V 左右降到了 0!
评价 1:对水果电池能否让灯泡亮起来提出自己的观点。
智慧课堂平台的同屏展示功能:利用智慧云平台的展台功能实现同屏展示实验操作过程。(如图 3)
问题 :电池两端减少的电压去哪了?
基于核心素养的设计意图:以生活情境引入,拉近物理课堂和生活的距离,激发学生的好奇心和探索欲望, 对比演示实验大大出乎学生们的预料,形成了认知冲突,为引出本节课的主题“熟悉而陌生的电池”做好了
铺垫。学生可能会想到失去的电压留在了内部,使接下来的学习内容顺利地围绕学习需求开展。
(二)实验探究,寻找线索
任务二:测量内外电压,寻找变化规律
活动②:探一探——探索电池内部的奥秘
仔细观察:
展示 1:将水果电池和解剖过的干电池展示给学生观察,介绍正负电极和电解质,如图 4。
发现:电池内部存在电阻——内阻(r) 展示
2:铅蓄电池,介绍结构。
演示:用 DIS 数字电压传感器测量蓄电池两极间的电压,并明确电源正负极。如图 5
实验:在电源断路的情况下,用电压传感器测量电极与探针之间、探针与探针之间的电势差。(如图 6) 演示实验:在电源断路的情况下,用 DIS 数字电压传感器测量电极与探针之间、探针与探针之间的电势差
智慧课堂平台同屏展示功能:展示实验操作过程,提高实验可视度。(如图 7)
发现特征:电源内部,电势在电极附近出现两次“跃升”。(如图 8)
评价 2:能否通过实验得出电源内部电势有两次抬升的结论。
问题 :如果将电源接入用电器,组成闭合电路,电源内部的电势是否发生变化?
实验:用 DIS 电压传感器测两电极 AB 和两探针 ab 之间的电势差(如图 9)。
智慧课堂平台同屏展示功能:展示实验操作过程,提高实验可视度。
观察现象:外电路 UAB=1.87V ,相较于电路断路时,数值减小。内电路探针之间出现了电势差(φa<φb),Uab=- 0.14V 。
结论:1. 电路导通时,电源内部有电势的降落,我们称“内电压(U 内)”,外电路电势的降落叫“外电压(U 外)”。
2. 整个闭合回路电势出现两次抬升,两次降落。抬升的数值和降落的数值总是相等。
问题 :内外电压 U 外、U 内之和、与电源内部两次电势抬升的数值总会是定值吗?
活动③:测一测——测量闭合电路内外电压
分组实验:利用自制学具(如图 10)测量电路的内外电压的数值,并计算两者之和,改变外电路电阻 R,多次测量,寻找规律,将实验相关数据填入表 2。
智慧课堂平台的同屏提问功能:学生将实验结论拍照提交,老师进行大数据分析,得出共性结论。(如图 11)
评价 4:分组实验数据是否合理,能否得出内外电压之和与电源内部电势两次抬升的数值总相等的结论。
分析数据、发现规律:
对同一电源,闭合电路内外电压之和与电路内部两次电势的提升值之和相等。
对同一电源,闭合电路内外电压之和是定值。
问题 :这个定值到底反映了电源的什么特性?
基于核心素养的设计意图:通过观察和实验让学生了解了化学电池的构造,发现电池的内部电势特点,逐步建立电源内电路的物理模型,形成正确的物理观念。学生经历了观察对比、发现问题、提出假设、实验探究等一系列的探究过程,加深了对于闭合电路内外电压与电源内部两次电势
提升之间关系的感性认识,培养学生科学探究的意识。
(三)理论分析,发现规律
任务三:运用守恒思想,理解科学本质
活动④:想一想——电源如何维持闭合电路有持续的电流
引导:有一个量总是保持不变,这在物理学上我们常称做“守恒”。能不能从守恒的角度思考。类比演示:如图 12
思考:流回负极的正电荷是如何回到正极的呢?
类比:将小球由低处搬运到高处,能继续依靠重力吗?
得出结论:电源依靠非静电力做功将流回负极的正电荷搬运到正极,维持持续的电流。
评价 3:能否说出非静电力的作用。
活动⑤:理一理——从能量观出发理清电路中的守恒关系
思考:从能量守恒的角度想一想,闭合回路中静电力做功和非静电力做功的关系是怎样的? 结论:闭合回路中静电力做功等于非静电力做功 W 电=W 非
活动⑥:推一推——推导电动势和欧姆定律的表达式
推理论证:
由实验数据可得:E=U 外+U 内
有能量守恒定律和功能关系可得:q U 外+ q U 内=W 非
推导得出:E= W 非/q
含义:E 就是电源内部非静电力移送单位电荷所做的功。即非静电力做功的本领! 电动势——非静电力所做功与所移动电荷量之比。符号:E 单位:伏特(V)
智慧课堂平台的同屏提问功能:学生将实验结论拍照提交,老师进行大数据分析,得出共性结论。(如图 13)
问题 :水果电池给小灯泡供电时外电压为什么很小? 活动⑦:看一看——再次观察实验数据寻找线索
观察:再次观察分组实验数据(表 2)
结合部分电路欧姆定律和实验结论 E=U 外+U 内, 推导闭合电路欧姆定律:
闭合电路欧姆定律内容:闭合电路的电流,跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比。
(备注:适用于纯电阻电路)
评价 4:各组运用能量守恒定律能否推导出电动势的表达式和闭合电路欧姆定律。
智慧课堂平台的录制微课功能:现场录制微课推送给学生,供学生课后观看
问题 :你能解释水果电池为什么不能点亮小灯泡了吗?
基于核心素养的设计意图:学生在老师创设的问题情境下交流讨论,学生深度参与课堂,经历先交流再观察、再猜想、再推导、再思考,从感性到理性,由特殊到一般的过程,发展了科学思维。同时,这样的设计循序渐进,遵从学生认知规律。
(四)应用规律,解释现象
任务四:运用欧姆规律,解答情境问题
活动⑧:说一说——水果电池不能点亮小灯泡的原因
水果电池的内阻 r 太大,导致闭合电路中的电流 I 小,故外电压 U 外小。
实验验证:利用注射器改变铅蓄电池内阻,观察内电压、外电压以及电流的变化(图 15)。
智慧课堂平台同屏展示功能:展示实验操作过程,提高实验可视度(图 16)。
评价 5:能否运用闭合电路的欧姆定律解释水果电池不能点亮小灯泡的原因。
基于核心素养的设计意图:解释原因,即是本节课知识的应用,同时也使本节课的情境贯穿始终。通过实际问题的解决,体会到了运用所学知识解决实际问题的乐趣,同时增强了实践意识, 深化了物理观念,发展了科学思维。
【课堂小结】
闭合电路的欧姆定律
一、初次尝试,发现问题
二、实验探究,寻找线索
三、理论分析,发现规律
四、应用规律,解释现象
【教学反思】
本节课内容来源于生活真实情境,从发现问题到探究原因,再到发现规律,最后解释现象。各教学环节层层递进,环环相扣,充分运用了循环递进式教学方法。学生在一个个递进的情境任务中不断认识科学本质, 寻找到物理规律,发现解决问题的科学方法。在不断探索的过程中锻炼了关键能力,提升了科学素养。
