教學(xué)目標(biāo)
一、知識與技能
1.能根據(jù)實驗探究得到的電流、電壓、電阻的關(guān)系得出歐姆定律.
2.理解歐姆定律,記住歐姆定律的公式,并能利用歐姆定律進(jìn)行簡單的計算.
3.能根據(jù)串聯(lián)電路中電壓及電流的規(guī)律,利用歐姆定律得到串聯(lián)電路中電阻的規(guī)律.
二、過程和方法
1.通過根據(jù)實驗探究得到歐姆定律,培養(yǎng)學(xué)生的分析和概括能力.
2.通過利用歐姆定律的計算,學(xué)會解電學(xué)計算題的一般方法,培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力.
3.通過歐姆定律的應(yīng)用,使學(xué)生學(xué)會由舊知識向新問題的轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識解決問題的能力.
三、情感、態(tài)度與價值觀
通過了解科學(xué)家發(fā)明和發(fā)現(xiàn)的過程,學(xué)習(xí)科學(xué)家探求真理的偉大精神和科學(xué)態(tài)度,激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)的積極性和勇于為科學(xué)獻(xiàn)身的熱情.
教學(xué)重點：歐姆定律及其應(yīng)用.
教學(xué)難點：正確理解歐姆定律.
教學(xué)過程
一、引入新課
同學(xué)們一定還記得我們在上節(jié)課中的探究實驗,各組的探究結(jié)論,可以再講講嗎?電壓越大,電流越大；電阻越大,電流越小.電流和電阻的乘積等于電壓,電壓除以電阻等于電流.
二、進(jìn)行新課
1.歐姆定律
綜合同學(xué)們的探究實驗,我們得到了什么結(jié)論?電阻一定時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比；電壓一定時,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比.這個結(jié)論就是電流跟電壓、電阻三者之間的定量關(guān)系,因此我們可以得出.
板書：導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
這是德國物理學(xué)家歐姆在19世紀(jì)初經(jīng)過大量的實驗而歸納得出的.為了紀(jì)念他,把這個定律叫做歐姆定律.
用公式表示I=
式中：I——電流——安培（A）
U——電壓——伏特（V）
R——電阻——歐姆（Ω）
歐姆定律公式中的單位有什么要求呢?電阻的單位必須用“歐姆”,電壓的單位必須用“伏特”,由公式得出的電流單位一定是“安培”.如果給出的單位不是歐姆、伏特和安培,一定要先換算成要求的單位才可以應(yīng)用公式.
有同學(xué)可能會想,原來歐姆定律這么簡單啊,我一節(jié)課的實驗,就發(fā)現(xiàn)了歐姆定律.真的像你想得那樣簡單嗎? 介紹歐姆和歐姆定律的建立,可以利用教參中參考資料的內(nèi)容.
知道了歐姆和歐姆定律的故事,同學(xué)們有什么感想嗎?
不畏困難地探求科學(xué)真理是一切偉大科學(xué)家的共同追求,人類一切文明進(jìn)步的成果都是與科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明分不開的.我們要珍惜今天的良好環(huán)境和學(xué)習(xí)條件,努力學(xué)習(xí),用同學(xué)們的努力去推動人類的進(jìn)步.
2.歐姆定律的應(yīng)用
接著我們看歐姆定律能解決什么問題.
例題1.根據(jù)題意,教師板書示范解電學(xué)題的一般規(guī)則：
（1）根據(jù)題意畫出電路圖.
（2）在電路圖上標(biāo)明已知量的符號、數(shù)值、未知量的符號.
（3）利用歐姆定律求解.
要求學(xué)生在筆記本上畫出圖,標(biāo)出量、寫出數(shù),訓(xùn)練學(xué)生基本的技能.教師板演利用歐姆定律求解,講明解題的規(guī)范性,然后要求學(xué)生在筆記本上做此題.
例1：
解:I==0.25×10 -3 A
0.25×10 -3 A=0.25mA
例題2.
讓學(xué)生畫出圖、標(biāo)出量、寫出數(shù),把公式變形,由I=得到R=.然后將電流的單位變成安培,進(jìn)行計算,同時一名學(xué)生板演,師生講評.
例2：
由I=得到
R==15Ω
這個未知電阻是15Ω.
例題3. 以例題3作為另一種變形練習(xí).
有一種指示燈,電阻為6.3Ω,通過的電流為0.45A時才正常發(fā)光.要使其正常發(fā)光,應(yīng)加多大的電壓?
要求學(xué)生按解簡單電學(xué)題目的一般規(guī)則解題.解題過程中注意物理量的單位不能丟掉,且單位必須是要求的國際單位,注意將公式變形后再代入數(shù)值.
由I=得到
U=IR=0.45A×6.3Ω=2.8V
要使燈正常發(fā)光,應(yīng)加2.8V電壓.
同學(xué)們剛才的演算說明大家已能用歐姆定律解簡單的電學(xué)應(yīng)用題,通過解這些題你有什么收獲嗎?電流、電壓、電阻的三個物理量中,只要知道其中的兩個,就可以用歐姆定律求出第三個.歐姆定律公式中的三個物理量指的是同一段電路.
歐姆定律不僅適用同一個電器、同一個導(dǎo)體,也適用幾個用電器組成的同一段電路.現(xiàn)在,大家總結(jié)一下三個題中分別是怎樣應(yīng)用歐姆定律的.
第一題是直接利用歐姆定律I=的.
第二題應(yīng)用的是由歐姆定律I=得到的變形公式R=.
第三題應(yīng)用的是歐姆定律I=的另一個變形公式U=IR.
對R=,能否說導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比,與通過導(dǎo)體的電流成反比?對U=IR,能否說導(dǎo)體兩端的電壓與導(dǎo)體的電阻和通過導(dǎo)體的電流成正比?大家討論.
不能這樣說.導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的,與電流、電壓無關(guān).電壓是電路中形成電流的原因,和電流、電壓也沒有關(guān)系.教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生明確,對物理公式不能單純從數(shù)學(xué)的角度去理解.
公式R=,它表示導(dǎo)體的電阻在數(shù)值上等于導(dǎo)體兩端的電壓跟通過導(dǎo)體的電流的比值.這里要注意的是,導(dǎo)體的電阻是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的,它跟導(dǎo)體兩端是否有電壓或電壓的大小,導(dǎo)體中是否有電流或電流的大小無關(guān).所以,我們不能認(rèn)為電阻R跟電壓U成正比,跟電流I成反比.
公式U=IR,表示導(dǎo)體兩端的電壓在數(shù)值上等于通過導(dǎo)體的電流和該導(dǎo)體電阻的乘積.但要注意,電壓是電路中產(chǎn)生電流的原因.導(dǎo)體兩端不加電壓時,電流為零,但導(dǎo)體電阻依然存在.因此不能認(rèn)為電壓跟電流成正比,跟電阻也成正比.
同學(xué)們再來分析例題2,如果想知道某段導(dǎo)體的電阻,可以怎么做?你能從這個例子中得到什么啟示嗎?可以由導(dǎo)體兩端的電壓和通過這段導(dǎo)體的電流,利用歐姆定律的變形公式R=來求解.導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流是多少呢?可以測出來.用電流表測出通過導(dǎo)體中的電流,用電壓表測出導(dǎo)體兩端的電壓,就可以求出導(dǎo)體的電阻了.這種用電壓表和電流表測定電阻的方法叫“伏安法”.
3.額定電壓
請同學(xué)們觀察一只新燈泡上的銘牌.如下圖,同學(xué)們誰能說明它表示什么意思呢?
這個燈泡的牌子是光明牌.家庭電路的電壓是220V,這樣的燈是在家里常用的,上面也有220V,是不是說這個燈泡的電壓是220V?燈泡上的220V,表示這個燈泡正常工作的時候,它兩端所需的電壓是220V.
同學(xué)們在什么地方還見過類似的標(biāo)志呢?實驗室用的小燈泡上也有比如2.5V、3.8V、1.2V.還有一些用電的小電器或電動玩具上也標(biāo)多少伏特.它們表示的意思你知道了嗎?意思是這些用電器在正常工作時所需的電壓值.
板書：用電器在正常工作時所需的電壓叫額定電壓.
為什么用電器上都要標(biāo)明這些額定電壓值呢?請同學(xué)們利用剛學(xué)過的歐姆定律分析其原因.
電阻一般情況是不變的.根據(jù)歐姆定律,如果電壓低,則電路中電流小,電器便不能正常工作；如果電壓太高,則電路中電流會很大,有時還會損壞電器.所以我們要求用電器必須是在額定電壓下工作.一般電器都附帶有說明書,說明書中都會給你介紹電器的額定電壓值.同學(xué)家中買回新電器使用時要先看說明書,這樣才能工作得安全、放心.
4.短路
在上面的分析中,同學(xué)們已了解如果用電器兩端電壓太高超過額定電壓,電路中的電流就會很大,甚至燒壞電器.現(xiàn)在請同學(xué)們推測：如果一根導(dǎo)線的兩端直接連接在電源的兩極上,會出現(xiàn)什么后果?
根據(jù)歐姆定律,電源電壓一定,導(dǎo)線的電阻很小,那電流一定會很大.不接用電器時電路中的電流是接入用電器時電流的幾十倍,甚至更高,這樣是很危險的.所以,絕不允許不經(jīng)用電器而將導(dǎo)線連接在電源兩端.
板書:電路中不該相連的兩點被直接連在一起的現(xiàn)象叫做短路.
同學(xué)們可以根據(jù)短路的危害,討論為什么電壓表可以直接連在電源兩端而電流表不允許.電流表的電阻很小,直接連在電源兩端組成閉路時,電路中的電流會很大,這樣容易燒壞電流表,而電壓表則不同.將電壓表直接和電源相連時,不會燒壞電壓表,電壓表的電阻很大.
以上的討論和分析都用到了歐姆定律,可見歐姆定律對我們分析、解決與電學(xué)有關(guān)的問題是多么重要.同學(xué)們一定還記得串聯(lián)電路中,電流和電壓的規(guī)律,能不能再利用歐姆定律分析串聯(lián)電路中電阻的規(guī)律呢?
串聯(lián)電路
引導(dǎo)同學(xué)們畫出兩個電阻的串聯(lián)電路,寫出串聯(lián)電路中電流、電壓的規(guī)律和歐姆定律.
電壓規(guī)律：U=U1+U2
電流規(guī)律：I=I1=I2
歐姆定律：I=
歐姆定律適用于單個的用電器和由幾個用電器組成的一段電路,所以
對R1：I1=；對R2：I2=
對R1與R2組成的串聯(lián)電路有：I=.
將I1、I2、I變形后得U1=I1R1,U2=I2R2,U=IR,代入電壓規(guī)律得：IR=I1R1+I2R2.
由于I=I1=I2,所以R=R1+R2.
即串聯(lián)電路的總電阻等于各串聯(lián)電阻之和.
同學(xué)們還可以應(yīng)用類似的方法,推導(dǎo)并聯(lián)電路中電阻的規(guī)律.
練習(xí)題:如圖電路中,電路兩端電壓U=27V,兩電阻R1=6Ω,R2=3Ω,求每個電阻兩端的電壓.
分析:只要能求出通過R1、R2的電流,就能應(yīng)用歐姆定律的變形公式U=IR求出R1、R2兩端的電壓.題目給出了整個電路的總電壓；根據(jù)串聯(lián)電路電阻的規(guī)律,求出總電阻,就可根據(jù)歐姆定律求出電路中總電流進(jìn)而求得電阻兩端電壓.
根據(jù)串聯(lián)電阻規(guī)律：R=R1+R2=6Ω+3Ω=9Ω
根據(jù)歐姆定律：I== 3 A
因為串聯(lián)電路電流處處相等,所以I=I1=I2= 3A
由I=可得：U1=I1R1= 3 A×6 Ω=18V
U2=I2R2= 3 A×3 Ω=9V
或者由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律,求出U1后,由U=U1+U2可知U2=U-U1,計算R2上的電壓同理可先求出U2,再求U1.
說明：此練習(xí)題可以不在課堂上要求完成,課后經(jīng)同學(xué)們充分討論后,作為拓展的內(nèi)容訓(xùn)練.
三、小結(jié)
通過這節(jié)課,我們學(xué)習(xí)了以下內(nèi)容：
1.歐姆定律的內(nèi)容、公式及物理意義.
2.歐姆定律的應(yīng)用.
（1）應(yīng)用歐姆定律進(jìn)行簡單電路的計算.
（2）對額定電壓的理解.
（3）短路是電流過大的原因.
（4）利用歐姆定律推導(dǎo)串聯(lián)電路中電阻的規(guī)律.
四、板書設(shè)計
1.歐姆定律
導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.
1.公式：I=
R一定時,I跟U成正比.
U不變時,I跟R成反比
2.變形公式
R=：R在數(shù)值上等于U和I的比值.
U=IR：U在數(shù)值上等于I和R的乘積.
2.額定電壓
用電器在正常工作時所需的電壓叫額定電壓.