滬科版初中物理《科學(xué)探究：歐姆定律》教學(xué)設(shè)計

科學(xué)探究：歐姆定律教學(xué)設(shè)計內(nèi)容簡析本節(jié)主要內(nèi)容有：實驗探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系，歐姆定律的內(nèi)容和公式。探究歐姆定律的實驗，能夠培養(yǎng)學(xué)生正確使用儀器儀表（電流表、電壓表、滑動變阻器等）的能力和連接電路的能力，同時讓學(xué)生學(xué)會用儀器儀表去探索物理規(guī)律、用控制變量法研究多個因素的關(guān)系，還有利于培養(yǎng)學(xué)生的合作交流意識和處理信息的能力。所以歐姆定律及其探究過程是本節(jié)教學(xué)的重點。對學(xué)生來說，探究歐姆定律的實驗，電路比較復(fù)雜，測量的數(shù)據(jù)較多，又要控制變量，操作起來比較麻煩，所以學(xué)生設(shè)計并進(jìn)行實驗探究歐姆定律，是本章教學(xué)的難點。目標(biāo)定位到這里，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電學(xué)中的三個基本物理量：電流、電壓、電阻，本節(jié)首先引導(dǎo)學(xué)生思考電流與電壓、電阻之間的關(guān)系，讓學(xué)生先提出自己的猜想，再來設(shè)計實驗，通過實驗收集數(shù)據(jù)，最后歸納得出電流與電壓、電阻的定量關(guān)系。這樣不僅加深了學(xué)生對歐姆定律的理解，而且培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)探究的能力和興趣，讓學(xué)生真正學(xué)會用控制變量法進(jìn)行實驗探究。具體教學(xué)目標(biāo)如下：一、知識與技能理解歐姆定律，并能運用歐姆定律進(jìn)行簡單的計算。二、過程與方法運用控制變量法探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系，歸納得出歐姆定律。三、情感態(tài)度與價值觀體驗探究自然規(guī)律的曲折和樂趣，激發(fā)學(xué)生的好奇心，增強學(xué)習(xí)的興趣和克服困難的信心。設(shè)計思想如何引導(dǎo)學(xué)生猜想電流跟電壓、電阻的數(shù)量關(guān)系，以及設(shè)計完整的實驗電路，是本節(jié)課教學(xué)的關(guān)鍵。本教案采用“模塊學(xué)習(xí)”的組織形式，通過“猜想假設(shè)”、“設(shè)計實驗1”、“設(shè)計實驗2”三個“模塊”突破教學(xué)難點。在每一個模塊中，學(xué)生圍繞老師提出的問題，通過自學(xué)、討論，交流、展示等方式，積極主動地開展活動，進(jìn)行自主合作學(xué)習(xí)，從而對探究過程中的關(guān)鍵步驟有具體化、明確化的認(rèn)識。教學(xué)流程I自主預(yù)習(xí)形成 環(huán)節(jié)一 :提出問題觀察如右圖所示的卡通漫畫，思考如下問題：前面我們學(xué)習(xí)了三個物理量電流、電壓、電阻。知道電壓是產(chǎn)生電流的原因，而電阻對電流有阻礙作用。你認(rèn)為電流大小與電壓、電阻的大小有沒有關(guān)系？如果有關(guān)，可能存在什么關(guān)系？請將你的想法寫下來【設(shè)計意圖】用卡通畫的形式創(chuàng)設(shè)情景，激起學(xué)生對原有知識的再思考和感悟，從中發(fā)現(xiàn)并提出問題，確定探究課題。環(huán)節(jié)二: 猜想假設(shè)1.實驗觀察：按照右圖14-2-2(a)、(b)、(c)進(jìn)行實驗，觀察比較不同情況下燈泡的亮度。然后，根據(jù)實驗現(xiàn)象或生活經(jīng)驗，對電流跟電壓、電阻的關(guān)系提出自己的猜想?！驹O(shè)計意圖】通過實驗，進(jìn)行有目的、有重點的觀察，學(xué)生獲得感性體驗，為猜想電流跟電壓、電阻的關(guān)系提供幫助，避免猜想的盲目性。環(huán)節(jié)三: 制定計劃與設(shè)計實驗1. 探究電流大小跟電阻的關(guān)系請思考以下問題：（1）要研究電流大小與電壓的關(guān)系，應(yīng)保持哪個物理量不變？改變哪一物理量？需要測出哪些物理量并加以比較？需要哪些實驗器材？能否嘗試畫出電路圖？通過實驗數(shù)據(jù)歸納總結(jié)結(jié)論時，為了避免實驗結(jié)論的偶然性，通常需要進(jìn)行采用多次實驗，獲得多組實驗數(shù)據(jù)。有哪些方法可改變定值電阻兩端的電壓和通過它的電流？。（3）設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。【設(shè)計意圖】 “控制變量法”，學(xué)生在這之前已經(jīng)多次運用。通過一系列問題引導(dǎo)學(xué)生利用控制變量的思想，將將實驗方案具體化。2.探究電流大小跟電阻的關(guān)系（1）可選用的實驗器材：幾只阻值不等的定值電阻（阻值已知，如5、10、15等），電流表，電壓表，滑動變阻器，電源，開關(guān)，導(dǎo)線若干。（2）探究電流大小跟電阻的關(guān)系，需要測量（收集）哪些物理量？應(yīng)保持哪個物理量不變？改變哪一物理量？能否嘗試畫出電路圖？（3）實驗時，怎樣改變電阻？（且能知道電阻的大?。?）如何保持定值電阻兩端的電壓不變？（5）設(shè)計一個記錄實驗數(shù)據(jù)的表格。【設(shè)計意圖】給出學(xué)生實驗器材，降低設(shè)計實驗的難度，通過問題把學(xué)生的思路不斷引向深入。II合作展示探究環(huán)節(jié)一: 出示交流展示內(nèi)容和活動安排1交流你對電流跟電壓、電阻關(guān)系的猜想。2交流各自的設(shè)計方案，并對各種設(shè)計進(jìn)行比較、評價，看哪種方案更合理。3小組展示學(xué)習(xí)成果，優(yōu)化探究方案（畫出電路圖）。4實施分組探究，5全班交流展示探究成果6學(xué)習(xí)歐姆定律內(nèi)容及應(yīng)用?！驹O(shè)計意圖】明確本節(jié)課重點內(nèi)容和活動程序，引領(lǐng)學(xué)生小組內(nèi)的討論交流、合作學(xué)習(xí)、實驗探究以及全班范圍內(nèi)的展示交流活動。環(huán)節(jié)二 :小組討論 個人預(yù)習(xí)成果1關(guān)于電流跟電壓、電阻關(guān)系的問題、猜想。2各自的設(shè)計方案，并對各種設(shè)計進(jìn)行比較、評價，看哪種方案更合理?！驹O(shè)計意圖】實施小組合作學(xué)習(xí)，明確探究問題及探究方向，初步完善探及方案。環(huán)節(jié)三 :展示交流小組合作學(xué)習(xí)成果展示一： “猜想與假設(shè)”模塊電流的大小跟電壓、電阻兩個因素有關(guān)。電壓越高，電流越大；電阻越大，電流越小。老師點撥：同學(xué)們能否更近一步，猜想出電流跟電壓電阻的數(shù)量關(guān)系呢？電流可能跟電壓成正比；電流可能跟電阻成反比。【設(shè)計意圖】由于學(xué)生思維能力有限，最初提出的猜想往往比較淺顯，教師及時引導(dǎo)，促進(jìn)學(xué)生更深層次的思考：猜測三個物理量之間的數(shù)量關(guān)系。展示二：“設(shè)計實驗1”模塊 保持電阻不變，探究電流跟電壓的關(guān)系老師啟發(fā)：怎樣才能保持電阻不變？怎樣探究電流跟電壓的關(guān)系？實驗中需要測出哪些物理量？需要哪些器材？請畫出實驗電路圖。用一個定值電阻作為研究對象，設(shè)法改變定值電阻兩端的電壓，觀察通過它的電流隨電壓變化而變化的情況。 電路圖如圖1所示。電路圖如圖2所示老師點撥：實驗中只測一組數(shù)據(jù)，能否研究電流隨“電壓變化”的數(shù)量關(guān)系？為了使“發(fā)現(xiàn)”的規(guī)律具有普遍性，應(yīng)該怎么辦？實驗中需要多次改變電壓，獲得多組U、I數(shù)據(jù)老師點撥：利用圖1所示的電路如何改變電壓？有什么缺點和不足？如何改進(jìn)？在圖1中，雖然可以用增加電池個數(shù)的方法，改變電壓獲得多組實驗數(shù)據(jù)。但是有兩個缺點：電壓不一定是整數(shù)倍增加，會給測量及處理數(shù)據(jù)帶來麻煩，并且實驗電路必須多次改接；在電壓增大的過程中，電路中的電流有可能超過所選的電流表的量程。在這個電路中增加一個滑動變阻器就可以解決這兩個問題。用圖2所示的電路進(jìn)行探究是最佳方案。設(shè)計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格如下。實驗次數(shù)電阻/電壓/V電流/A1R= 23【設(shè)計意圖】以問題為主線，由淺入深，層層深入，使實驗方案不斷優(yōu)化，學(xué)生的認(rèn)識水平不斷提高。通過思考圖1電路的缺點，一方面加深學(xué)生對圖2中滑動變阻器作用的理解，優(yōu)化了實驗方案，同時滲透“多次實驗，能夠使實驗結(jié)論更可靠的思想”，較好地突破了教學(xué)難點。展示三：“設(shè)計實驗2”模塊 保持電壓不變，探究電流跟阻的關(guān)系老師點撥：在第二步實驗中，怎樣保持電壓不變？怎樣改變電阻？能否利用圖2所示的電路？在圖2所示的電路中，去掉滑動變阻器，保持電池個數(shù)不變，就可以保證電壓不變；換接不同阻值的電阻，測量相應(yīng)的電流即可。老師點撥：去掉滑動變阻器或保持滑片的位置不變，就可以保證電壓不變嗎？大家在隨后的實驗中，要著重觀察：換接不同阻值的電阻后，電壓表的示數(shù)是否改變？如果改變，將怎么辦？試試看，用滑動變阻器是否可以調(diào)節(jié)？設(shè)計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格如下。實驗次數(shù)電壓/V電阻/電流/A1U= V23【設(shè)計意圖】更換不同阻值定的值電阻后，怎樣保持電壓不變”是教學(xué)難點，學(xué)生有很多錯誤的認(rèn)識。對此，老師沒有硬性的講解，只是提醒學(xué)生，讓學(xué)生在實驗中，通過親身體驗認(rèn)識問題，效果較好。環(huán)節(jié)四 ：實驗探究 收集數(shù)據(jù)根據(jù)討論優(yōu)化的探究方案，組織學(xué)生分組實驗。在研究電流跟電壓的關(guān)系時，若用3節(jié)干電池作電源，可用5的定值電阻，三次電壓分別為1V、2V、3V，這樣電流的變化范圍在00.6A，適合干電池的供電特性。若選用學(xué)生電源，三次電壓可分別為2V、4V、6V。在研究電流跟電阻的關(guān)系時，若選用3節(jié)干電池作電源，定值電阻取5、10、15，建議電壓保持3V，實驗中電流值將在0.60.2A之間。若選用學(xué)生電源，建議電壓取56V，電流在1.2A0.4A為宜。學(xué)生每24人為一組進(jìn)行實驗操作、合作探究，教師巡視指導(dǎo)。鑒于學(xué)生的認(rèn)知水平，在實驗中，要給學(xué)生做如下具體指導(dǎo)：提醒學(xué)生按照一定順序連接電路，注意電壓表、電流表滑動變阻器的正確使用等。為學(xué)生及時排除電路故障提供幫助。如實記錄實驗數(shù)據(jù)?！驹O(shè)計意圖】由于實驗器材較多，動手操作的“規(guī)矩”較多，再加上有些器材存在著接觸不良的情況，學(xué)生在連接電路的時候往往會遇到很大困難。老師及時的指導(dǎo)幫助是必要的。環(huán)節(jié)五: 展示交流探究成果分析教材“表一”所收集的數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：當(dāng)電阻不變時，電流跟電壓成正比。分析教材“表二”所收集的數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：當(dāng)電壓不變時，電流跟電阻成反比?！驹O(shè)計意圖】為便于處理數(shù)據(jù)，可使R兩端的電壓成整數(shù)倍地變化。另外，如何判斷兩個量是否成“正比”或“反比”關(guān)系，是教學(xué)難點，教學(xué)過程中老師應(yīng)注意教給學(xué)生正確的判斷方法。環(huán)節(jié)六: 歐姆定律及應(yīng)用1.閱讀課本（滬科版9年級全一冊）7172頁“歐姆定律”部分內(nèi)容，自學(xué)歐姆定律及其公式。2寫出歐姆定律的公式變形：3若電路中有甲、乙兩個電阻，甲的電壓為2V，乙的電阻為10。能用“2V除以10”來計算電路中的電流嗎？據(jù)此你認(rèn)為利用歐姆定律進(jìn)行計算時應(yīng)注意什么問題？4由歐姆定律公式變形可知。對于此變形公式，小明認(rèn)為：“導(dǎo)體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比?！蹦阃馑目捶▎?？說明你的理由?！驹O(shè)計意圖】學(xué)習(xí)歐姆定律及應(yīng)用，加深對定律的理解。教學(xué)反思本節(jié)課圍繞“探究電流跟電壓、電阻的關(guān)系”這個中心，把科學(xué)探究的幾個主要環(huán)節(jié)作為教學(xué)過程中不同階段的主題，讓學(xué)生有目的、有針對性地開展自主學(xué)習(xí)、小組討論、全班展示交流等活動，自主提出問題、作出猜想假設(shè)、確定探究方案、動手實驗、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)總結(jié)規(guī)律。整個學(xué)習(xí)過程都需要學(xué)生獨立思考、合作交流，強化了學(xué)生在探究的過程中的主體地位，讓學(xué)生把自己當(dāng)作解決問題的探索者、研究者、發(fā)現(xiàn)者，促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)合作探究。1.充分發(fā)揮小組討論、全班展示交流的作用。在本節(jié)課的三個模塊的教學(xué)中，都是要求學(xué)生在自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，依靠學(xué)生與學(xué)生、教師之間的討論交流，把學(xué)生的思路不斷引向深入，實現(xiàn)了對教學(xué)過程的優(yōu)化提升。通過這些交流討論，一方面能展示學(xué)生的探究成果，使其成為共享資源，讓學(xué)生感受探究成功的樂趣，為學(xué)生的探究活動注入新的動力。另一方面，也能為學(xué)生及時提供多種不同以點，有利于學(xué)生觀察比較、綜合分析、集思廣益。這樣，既有利于對當(dāng)前所學(xué)內(nèi)容的正確理解，完成所學(xué)內(nèi)容的主動建構(gòu)，又有利于培養(yǎng)學(xué)生競爭意識和團結(jié)協(xié)作的精神。2.在教學(xué)中，我們不能僅僅關(guān)心如何“教會”學(xué)生記住結(jié)論，“學(xué)會” 套用公式解題，而應(yīng)該更加關(guān)注學(xué)生的“學(xué)”。例如：“更換不同阻值定的值電阻后，怎樣保持電壓不變”是教學(xué)難點，學(xué)生有很多錯誤的認(rèn)識。對此，我不是硬性的講解，只是提醒學(xué)生，讓學(xué)生在實驗中，通過親身體驗認(rèn)識問題，突破教學(xué)難點，取得了效果較好。在今后的備課和課堂教學(xué)中，我應(yīng)該多站在學(xué)生的角度分析教材、調(diào)控課堂、創(chuàng)設(shè)更多的機會，讓學(xué)生在親身體驗的平臺上，手腦并用地參與科學(xué)探究活動，能動地認(rèn)識和生成科學(xué)知識，真切地體驗科學(xué)探究過程的曲折和樂趣，真正去感悟科學(xué)。