初中物理科学探究：欧姆定律优秀教案教学设计

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初中物理科学探究：欧姆定律优秀教案教学设计
设计理念：
     关注全体学生的发展，培养全体学生的科学素养；注重科学探究和合作学习；让学生经历基本的科学探究的过程，学习科学探究的方法和科学思维方法，使学生学会思考，学会学习，培养学生的科学探究能力、科学态度与团队合作精神等。
教学内容：
《义务教育课程标准实验教科书·物理》（沪科版）九年级第十四章第二节《科学探究：欧姆定律》，为科学探究类型课。本节课通过实验探究电流跟电压和电阻的数量关系，即欧姆定律。采用“变量控制法”来进行，分别研究电流跟电压、电阻的定量关系，让学生经历科学探究的几个主要环节，完整地体验对一个问题进行科学探究的全过程。
教学目标：
一、知识与技能
1．通过实验探究电流跟电压、电阻之间的定量关系；
2．通过实验探究，进一步熟悉科学探究中被广泛采用的一种方法：变量控制法
3．通过实验探究，学习科学家的科学探究的方法
4．尝试用图象法来分析实验数据，得出结论
二、过程与方法
让学生经历和体验科学探究的全过程，发展初步的科学探究能力
三、情感态度与价值观
1．通过学生的科学探究活动，培养尊重事实、探究真理的科学态度；
2．体验科学探究的乐趣和方法，领悟科学的思想和精神；
3．在探究活动中培养学生交流与合作的意识。
教学重点：让学生经历和体验实验探究的过程，培养初步的科学探究能力
教学难点：用图像法分析实验数据和对实验结果的评估
学情与教材分析：
欧姆定律是电学中的基本定律，是进一步学习电学知识的基础。对于“变量控制法”探究问题，学生在八年级已知道用，应该不陌生。通过前章的学习，学生已经会使用电流表和电压表、滑动变阻器，会连接简单的串联和并联电路。可在同一个实验电路中同时使用电压表和电流表，学生还是第一次，由于先前的科学探究活动多数只涉及部分要素，而本节需完成探究实验的全过程，对学生来说是一个较高的要求。如实验电路设计、实验器材的选择、用图像法分析实验数据、对实验结果的评估等都是本节的难点。这需要教师的点拨、引导，也需要同学间的合作。
教学过程：
一、引入新课
1．复习：电流是怎么形成的？电压对电流的形成起了什么作用？什么是电阻？
（导体两端的电压使导体中的电荷定向移动形成电流；电阻是导体对电流的阻碍作用）
2．既然电压是形成电流的原因，那么升高电压，电流会不会随着升高呢？
   电阻对电流有阻碍作用，如果增大电阻，导体中电流会不会随着减小呢？
请同学们利用老师给出的器材动手做一做，说说你的发现
（器材：二个干电池、小灯泡、开关、滑动变阻器各一个，导线若干）
实验一：同一个小灯泡分别接在一节和两节干电池上，观察小灯泡的发光情况。
实验二：将小灯泡与滑动变阻器串联接入两节干电池上，移动滑片，观察电阻增大或减小时，小灯泡的亮度变化情况。
从这两个小实验中发现：电流随电压的增大而增大，随电阻的增大而减小
二、进行新课
（一）提出问题
教师直接提出：电流大小可能与哪些因素有关？
（二）猜想与假设
学生根据前面的实验很容易猜想到与电压、电阻有关
请同学们再大胆地猜想一下，电流与电压、电阻可能有什么样的定量关系？
（提示学生：这种数量关系可用数学的函数关糸来表达）
将同学们的猜想写出来
猜想与假设的对不对，必须用实验来验证
这节课将请同学们利用给出的器材探究电流与电压、电阻的关系
（三）   制定实验计划与设计实验
1．讨论研究实验的方法
如果一个物理量受多个因素影响，可用什么样的方法可以把一个多因素的问题转变成一个单因素的问题来研究，从而为我们研究问题带来许多的方便？
（变量控制法）
请学生讨论出实验研究方案，与同学交流、比较
（将导体接入电路，采用变量控制法分别研究：①当导体电阻不变时，改变导体两端电压，研究导体电流与电压的关系；②当导体电压一定时，改变导体电阻，研究导体电流与电阻的关系）
2．讨论如何制定计划与设计实验
[让学生经历制定计划与设计实验是探究过程的重要环节。为了锻炼学生的能力，教师不可包办，可作一些必要的点拨引导。此过程中要把握好指导的尺度，创设一些问题情境，激起学生强烈的探究欲望，引导学生逐步完善电路设计]
（1）引导学生讨论如何探究电流与电压的关系
发动学生讨论实验需解决的问题，逐步完善设计的电路
①本实验需要测量哪些物理量？（测量通过导体的电流和导体两端的电压）
用什么器材测量？ （电流表、电压表）                 
②电流表和电压表如何接入电路？
（学生回答后，画出电路如图1）
③复习回顾电路的连接方法和注意事项
请学生回顾电流表和电压表使用方法后，教师对连接电路再进行点拨指导：
在连接同时有电流表和电压表的电路时，一般先连接电压表以外的串联电路，最后再将电压表并联在电路中。连接时注意两电表的正负接线柱和量程，电流表和电压表的量程应选择合适，在不能估计被测数值的情况下，可用试触法确定电表的量程。
④要完成本实验，必须怎么操作？
（保持导体电阻不变，改变导体两端电压，观察通过导体的电流有什么变化？）
⑤小组讨论改变导体两端电压的方法，并将讨论结果与同学们交流
[学生提出的方案可能有几种：a.通过改变串联电池组的电池个数来直接改变导体两端电压，b.用电压可调的学生电源改变导体两端电压，
c.在电路中串联一个滑动变阻器来改变导体两端电压]                                                              
发动学生对提出的方案进行具体分析，兼顾考虑实验是否精确，操作是否方便及现有条件等因素，经讨论比较后选用如图2电路。
教师重点强调滑动变阻器在电路中的作用，并引导学生回顾滑动变阻器的使用方法。
⑥选择器材要注意什么问题？
本实验给出了三个电源、若干个定值电阻、双量程电表等供选用。
[电学器材的选择对学生来说是个薄弱点，教师须给出必要的指导，使学生形成从各个因素选择器材的意识，逐步提高学生选用器材的能力，培养安全操作的意识]
教师点拨：从实验器材的安全性、减少实验误差、方便操作等方面来考虑器材的规格。注意选择合适的电源，电压过大，会烧坏器材；电压过小会使电表指针偏转角度小，读数不准，造成较大误差。电表的量程要选择恰当，一方面要使被测值不超出量程，另一方面要考虑测量值的准确，能用小量程时要用小量程测量。
（2）讨论如何探究电流与电阻的关系
引导学生讨论该实验要解决哪几个问题？解决的方法是什么？根据现有条件和操作方便性，选择哪种方法好？
①该实验必须保持什么不变，改变什么？
（保持导体两端的电压不变，改变导体电阻的大小）
②请各小组讨论a.怎样改变导体电阻R的大小？b.怎样保持导体两端的电压U不变呢？                                               
讨论后各小组拿出方案与大家交流                        
（可更换定值电阻来改变导体电阻R的大小；通过调节变阻
器使导体两端的电压保持不变）实验电路如图3所示
③教师建议：导体电阻最好选用成整数倍的定值电阻，以方便对数据的分析。
（四）指导学生进行实验与收集证据
选择桌面上给出的器材进行实验。
要求：各小组成员分工合作明确，严格执行仪器的使用规则，探究过程中首先设计好实验电路，计划好实验步骤（可参考教材）；正确读取、如实填写实验数据；对自己的实验数据进行认真的分析、论证，并要求画出①电阻不变时，电流随电压变化的图像；②电压不变时，电流随电阻变化的图像；归纳出实验结论。（同学们操作，教师巡视指导）
[探究结论是在测量多组数据的基础上，才能得出具有普遍意义的规律。考虑到时间问题，同时也为了培养学生的合作精神，每个实验只测三次，分析论证时可以与其他组交流共享数据；分析数据时，其中一部分小组只作I—U图象,另一部分小组只作I—R图象。引导学生运用数学知识来探讨实验记录中有关物理量间是否存在严格的数量关系，有利于培养学生运用数学方法解决物理问题的能力和实事求是的科学态度]
（五）   分析与论证
选择3—4组同学利用投影机展示自己的实验数据及I—U图象和I—R图象，并逐一表述自己的分析论证过程和结论。
[分析与论证是实验的重要环节，让学生经历从物理实验中归纳科学规律的过程，是发展学生创造性思维的过程。本实验通过对实验数据进行分析比较，借助图像来描述数据间的的相互关系特征，能更直观地反映物理量间的关系，有助于归纳出科学规律。同时让学生尝试用自己的语言解释和描述探究结果，能培养学生大胆表述自己观点的意识和正确表达的能力；通过展示自己的研究成果，体会成功的喜悦，激发更强的探究兴趣。]
综合各小组的论证结果，得出结论：1.保持电阻不变时，电流与电压成正比。
                                2．保持电压不变时，电流与电阻成反比。
（六）评估与交流
请各实验小组进行自我评估，客观评估自己的实验过程及结果，并与其他小组的实验进行交流。同时引导学生正确对待实验中的失误，分析实验失败的原因，研究实验改进的措施。将自己的评估和大家进行交流，教师再加以点评。
教师对评估活动的引导与提示：
1．在探究过程中，应该保持不变的物理量是否在操作中真正做到了保持不变？
2．实验小组的测量数据是否严格符合我们总结的规律？不符合的原因是什么？ 3．比较本小组得出的实验与其他小组的实验结论有什么差别？
4．反思实验结论与开始的假设有什么差异？
5．分析产生误差的原因，探讨减小误差的方法
6．该实验中还有没有什么影响因素没考虑到？
7．你的实验过程有没有不够完美之处？可以改进吗？研究改进实验方案的措施
[评估与交流是对探究的反思过程，有利于培养学生严谨的科学态度，发展学生的批判性思维。从评估中感受自己的失败与错误，通过纠正错误，逐步走向正确，真正体会到成功的喜悦。评估与交流也是一种后续的学习，从评估中吸取经验教训，扬长克短，增长知识提高技能，也有助于学生物理素养的形成。]
设计思路：
本节探究型课是通过实验探究电流跟电压和电阻的关系，实验指导是以学生为主体、教师为主导的启发讨论式教学模式。引导学生用 “变量控制法”将探究的问题通过两个实验来进行。通过实验一、二创设问题情景，启动思维，引导学生进行大胆的猜想与假设，激励学生积极主动地进行探究活动。在教师的不断引导和学生的积极思考、讨论下，解决怎样改变电阻两端的电压和电流、实验器材的选择等问题，逐步突破实验设计这一难点。 探究活动采用分小组活动方式进行，给学生提供多维互动的交流空间，便于学生在交流合作中发现问题、处理问题、共享智慧，解决用图像法分析数据和对实验结果进行评估的难点，使学生体验了团队协作的重要性；通过评估与交流，让学生交流做法、共享数据、相互交流，更增强了团队合作的意识，同时也培养了严谨的科学态度。通过本次探究全过程的体验，进一步提高学生的科学探究能力和科学素养。