欧姆定律教学设计
“欧姆定律”是本章的核心，也是整个电学知识的基础。通过第一节成功的探究活动，在所得结论的基础上不难得出欧姆定律。关键是让学生理解欧姆定律的实际意义，认识欧姆定律及其公式的使用是“有条件”的。对于欧姆定律公式的另外两个变形，并不表示在某种条件下，物理量之间存在正比或反比的关系，它们只是在数量上满足这样的关系而已。
欧姆定律的应用有两个方面，一是利用公式进行定量计算；二是利用欧姆定律对串、并联电路中的电阻规律进行定性分析。教学可以在复习上一节探究结果的基础上直接引入欧姆定律，通过例题，帮助学生理解欧姆定律，同时强调公式中的I、U、R是针对同一导体、同一时刻而言的。利用公式计算，要注意培养学生良好的分析问题、规范解题的习惯。在认识公式后，变形出另外两个变换式，通过师生讨论，强调U＝IR并不表示电压与电流成正比；R＝并不表示电阻与电压成正比，与电流成反比。
电阻的串、并联规律，由于它在电学计算中具有较高的应用率，所以可以根据学生情况，运用实验探究或理论推导等不同的方法帮助学生理解串、并联电阻的关系。可以在实验前组织学生进行猜想，多数学生会“想当然”地认为，在电路中再次接入电阻后，总电阻会变大(电流减小)，最终实验现象与猜想矛盾。这样学生的印象会更深刻，体验到学习的乐趣。实验后可以通过类比导线电阻与长度和横截面积的关系，帮助学生加强认识。串、并联电阻定量关系的实验探究应以串联为主。另外，还可以利用欧姆定律和串、并联电路中电压及电流规律，进行理论推导。在进行定量分析时，利用实验体会电阻的等效替换，注意帮助学生体会等效的思想。无论应用哪种方法进行研究，都要考虑到学生的实际情况。
“动手动脑学物理”中的习题非常典型，有利于学生加深对欧姆定律的理解，教学时要注意多加利用。
教学重点：理解欧姆定律，能用其进行简单的计算。
教学难点：理解欧姆定律并应用。
教学方法：
1．对于欧姆定律及其计算，主要通过教师点拨，学生自主训练的形式进行。
2．对于串并联电路中的电阻规律采用创设情境，进行实验探究式学习。
课时安排：1课时。
三维目标
一、知识与技能
1．理解欧姆定律，能运用欧姆定律进行简单的计算；
2．能根据欧姆定律以及电路的特点，得出串、并联电路中电阻的关系。
二、过程与方法
1．通过计算，学会解答电学计算题的一般方法，培养学生逻辑思维能力，培养学生解答电学问题的良好习惯；
2．根据实验现象体会等效电阻的含义，了解等效的研究方法。
三、情感态度与价值观
通过对欧姆生平的介绍，学习科学家献身科学，勇于探索真理的精神，激发学生学习的积极性。
课前准备
多媒体课件、试电笔、阻值相同的两只定值电阻(10 Ω)、学生电源、阻值相同的两只定值电阻(小组间不同，但阻值之和能通过电阻箱调出来)、电流表、小灯泡、开关、导线若干、电阻箱。
教学设计
[导入新课][来源:Zxxk.Com]
复习导入
提出问题：
1．在上一节探究“导体上的电流跟两端电压的关系”实验中，应用了哪种研究问题的方法？
2．在研究过程中控制了哪个物理量？
3．利用上节课得出的结论，填充表格，并阐述原因。(利用多媒体展示下列两表)
表一：
电压U/V
1
2
电流I/A
0.2
0.6
表二：
电阻R/Ω
5
10
电流I/A
0.6
0.2
(学生回顾实验，回答问题。)
总结：探究“导体上的电流跟两端电压的关系”实验中，应用了控制变量法。先控制电阻不变，研究电流与电压的关系，再控制电压不变，研究电流与电阻的关系。根据“电阻一定时，电流与电压成正比”的结论，表一中的2 V是原来电压的2倍，所以电流也是原来的2倍，变为0.4 A；电流0.6 A变成了原来的3倍，所以电压也应该是原来的3倍，应是3 V。根据“电压一定，电流与电阻成反比”的结论，表二中的10 Ω是原来的2倍，所以电流是原来的1/2，变为0.3 A；电流0.2 A变成了原来的1/3，所以电阻应该是原来的3倍，应是15 Ω。
教师活动：要求学生将探究活动的两个结论用一句话概括出来。
(学生思考概括。)
总结：“导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。”这就是著名的欧姆定律。
[推进新课]
一、欧姆定律
1．展示欧姆定律，学习计算公式
展示材料：利用多媒体课件展示欧姆定律的内容和公式。
提出问题：
(1)电流、电压和电阻三个物理量之间，是哪个量随着哪个量变化？为什么？
(2)如何理解欧姆定律中的“正比”“反比”？
(3)“导体中的电流，跟导体两端的电压成正比”的描述，有没有什么条件？“导体中的电流，跟导体的电阻成反比”呢？
(4)公式中的各个符号的意义和单位分别是什么？
(学生思考讨论，回答问题。)
总结：电压产生电流，所以电流随着电压变；电阻是导体对电流的阻碍作用，所以电流随着电阻变。所谓电流与电压成正比，是说当电压变为原来的几倍，电流也增大为原来的几倍；所谓电流与电阻成反正比，是说电阻变为原来的几倍，电流就变为原来的几分之一。“导体中的电流，跟导体两端的电压成正比”是建立在导体电阻一定的条件下的；“导体中的电流，跟导体的电阻成反比”是建立在导体两端电压一定的条件下的。公式中的U、R、I分别表示电压、电阻、电流，单位分别是伏特(V)、欧姆(Ω)、安培(A)。
(教学说明：通过这几个问题，帮助学生明确公式中各个符号的物理意义及其因果关系，理解电流与电压成正比，电流与电阻成反比的真正含义。)
2．使用公式的条件
(1)欧姆定律公式中各物理量具有“同一性”，即I、U、R都是针对同一导体、同一时刻而言的。
(2)在运用欧姆定律公式进行计算时，要选择正确的物理量的单位，只有当电压的单位使用伏特(V)，电阻单位使用欧姆(Ω)时，电流的单位才是安培(A)。
二、欧姆定律的应用
1．典题精析(课件展示题目)
[来源:学科网ZXXK]
展示材料：出示试电笔，将其插入插座中，使氖管发光，如右图。
提出问题：
(1)试电笔为什么会发光？有电流通过人体吗？
(2)插座中的电压很高(220 V)，并且有电流通过人体，人为什么没有触电？
(学生讨论，思考回答问题。)
学生总结：当试电笔中通过电流时，能够发光，此时人体串联在电路中，也有电流通过人体，人之所以没有触电，是因为通过人体的电流很小，不足以产生危害。
(拆开试电笔，让学生观察电阻，如右图所示，并用多媒体展示题目。)
例题：试电笔中的电阻为880 kΩ，氖管的电阻和人体的电阻都比这个数值小得多，可以不计。使用时通过人体的电流是多少？
提出问题：
(1)这道题目中已知哪些物理量，求哪个物理量？
(2)你能根据题意画出电路图，并把已知物理量和所求物理量都标到图中吗？
(3)题目中的已知物理量和所求物理量，都是针对同一导体的吗？
(4)各物理量的单位满足欧姆定律计算公式的要求吗？
(学生思考讨论，画出电路图，回答问题。)
学生总结：本道例题已知电阻的阻值，求电阻上的电流。除此以外，还有一个隐含条件，就是照明电路的电压是220 V。这三个物理量都是针对同一个电阻来说的，满足欧姆定律的要求。但是，电阻的单位需要换算成“Ω”。
教师活动：(由学生叙述，教师板书解题过程。)强调欧姆定律使用时的“同一性”原则。强调解题的规范性，包括公式、单位、代入过程和最终结果。强调解电路计算题时，画出电路图，并将已知条件标在电路图中，有助于解题思路的分析。(本题电路图如右下图所示)
解：R=880 kΩ=880×103 Ω
U=220 V
I===0.25×10-3 A
教师总结：
(1)例题得出电流：0.25×10-3 A=0.25 mA，这么大小的电流通过人体，是没有伤害的，但却能使氖管发光。
(2)知识与技能方面：欧姆定律公式的使用条件和物理计算题的解题规范性。
(3)学生交流合作方面。
(教学说明：通过例题，帮助学生进一步认识欧姆定律的使用条件，同时，培养良好的解题习惯。)
2．知识拓展：将欧姆定律的计算公式变形得出U＝IR，R＝，利用公式，已知电流、电压、电阻三个物理量中的任意两个，就可以求出另外一个。
提出问题：针对两个变形式，模仿欧姆定律，描述为“导体两端的电压跟电流成正比”和“导体的电阻跟两端电压成正比，跟电流成反比”正确吗？为什么？
(学生思考讨论，回答问题。)
学生总结：电压是产生电流的原因，电流随着电压的变化而变化，所以不能说“导体两端的电压跟电流成正比”。电阻是导体自身的性质，受导体的材料、长度、横截面积的影响，与电压和电流的大小无关，只是在数量上等于电压和电流的比值。所以不能说“导体的电阻跟两端电压成正比，跟电流成反比”。
3．即学即练：(课件展示练习)
(1)一个200 Ω的定值电阻，接在电压为12 V的电源两端，则通过它的电流为______ mA。若要通过它的电流大小为0.15 A，则需要在电阻两端加上______ V的电压。若电阻两端不加电压，则通过他的电流为________ A，它的电阻为________ Ω。
(2)甲、乙两地相距40千米，在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线，已知输电线每千米的电阻为0.2欧。现输电线在某处发生了短路，为确定短路位置，检修员在甲地利用电压表、电流表和电源接成如图所示电路进行测量。当电压表的示数为3.0伏时，电流表的示数为0.5安，则短路位置离甲地的距离为( )
A．10千米 B．15千米 C．30千米 D．40千米
答案：(1)60 30 0 200 (2)B
4．介绍欧姆事迹，对学生进行情感教育
展示材料：欧姆(1787～1854年)1787年3月16日生于德国埃尔兰根城，父亲是锁匠。16岁他进入埃尔兰根大学研究数学、物理和哲学，中途辍学，由于经济困难，直到26岁才完成博士学业。[来源:学#科#网Z#X#X#K]
欧姆从1825年开始研究电流与电源及导线长度的关系。由于缺少资料和仪器，给他的研究工作带来不少困难，但他在孤独与困难的环境中始终坚持不懈地进行科学研究，自己动手制作仪器。他用自制的细长金属丝测定出几种金属的导电能力，设计了显示电流大小的仪器，采用铜—铋组成的温差电偶作稳定的电源。他于1826年归纳出了今天所称的欧姆定律，并于次年出版《伽伐尼电路：数学研究》。
欧姆定律发现初期，许多物理学家不能正常理解和评价这一发现，并提出怀疑和尖锐的批评。研究成果被忽视，加上经济极其困难，使欧姆精神抑郁。直到1841年英国皇家学会授予他最高荣誉的科普金奖，才引起德国科学界的重视。后人为了纪念他，就用他的名字作为电阻的单位。
教师活动：利用上述材料对学生进行情感态度价值观的教育。
三、电阻的串联与并联
方案1(实验探究)
1．相互合作，探究定性关系
展示材料：出示两只阻值相同的定值电阻。
提出问题：将这两只电阻串联入电路，它们的总电阻比它们大还是小？将这两只电阻并联呢？
猜想或假设：学生思考讨论，猜测总电阻与各只电阻的大小关系。(部分同学认为无论串联，还是并联，总电阻都比一只电阻大。)
设计实验：先将一只电阻连入电路，接入电流表或灯泡，再将另一只电阻以不同方式分别连入电路，通过电流表示数或灯泡亮暗程度的变化，来判断电路中电阻大小的变化。注意：并联时，电流表应接在干路中。如果使用电流表，要记录数据。
进行实验：学生以小组为单位，进行实验。小组之间准备的定值电阻不同，以便通过不同阻值的电阻具有相同的规律，从而说明规律的普遍性和客观性。
分析和论证：选取不同阻值的小组，描述实验现象或展示实验数据，分析得出电阻串、并联的定性关系。
(1)串联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。
(2)并联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。
2．拓展深化，探究定量关系
提出问题：串联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。但到底有多大呢？
教师活动：引导学生采取应用电阻箱代替两只分电阻，边观察电流表，边调节电阻箱的阻值，直到电流表示数与两只分电阻接入电路中的示数相同。比较电阻箱与分电阻的大小关系。
(学生实验，记录数据，得出结论。)
学生总结：串联电阻的总电阻等于各电阻之和，表达式为R＝R1＋R2。
教师总结：电阻箱对电路的作用效果，与两只电阻串联时是相同的，电阻箱就是两个分电阻串联使用的等效电阻，即总电阻。这种研究问题的方法就是等效法。利用等效的方法，可以研究电阻并联时的总电阻与分电阻之间的定量关系：并联电阻的总电阻的倒数，等于各电阻的倒数和，表达式为＝＋。
方案2(类比法)
展示材料：出示两段导体，将其靠紧变长，演示串联；将其靠紧变粗，演示并联，如下图所示。
学生总结：两电阻串联，相当于导体变长了，所以总电阻一定比分电阻大；两电阻并联，相当于导体变粗了，所以总电阻一定比分电阻小。
方案3(理论推导)
展示材料：出示串、并联电路中的电压和电流规律。
串联：①I＝I1＝I2 ②U＝U1＋U2
并联：③I＝I1＋I2 ④U＝U1＝U2[来源:学+科+网]
将变形公式U＝IR带入②式得IR＝I1R1＋I2R2 再利用①式得R＝R1＋R2
将公式I＝代入③式得＝＋ 再利用④式得＝＋
教师总结：从电阻串、并联的关系式来看，串联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大；并联电阻的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小。
即学即练：(课件展示练习)
(1)有两个阻值为6 Ω的电阻，将它们串联后总电阻为______Ω，将它们并联后总电阻为______Ω。[来源:Zxxk.Com]
(2)如右图所示，电源电压为10 V，闭合开关S后，电流表、电压表的示数分别为0.5 A和6 V。求：
①通过R1的电流I1是多少？
②马平同学在求R2的电阻值时，解题过程如下：
根据欧姆定律：R2===12 Ω
请你指出马平同学在解题过程中存在的错误，并写出正确的解题过程。
答案：(1)12 3
(2)①0.5 A
②R2两端的电压不是6 V
R2两端的电压U2=U-U1=10 V-6 V=4 V
R2===8 Ω
[课堂总结]
(1)知识与技能方面：
①欧姆定律、计算公式及其变形公式；
②欧姆定律的使用条件；
③解物理计算题的规范性；
④电阻的串、并联规律。
(2)情感态度价值观方面。
(3)学生交流合作方面。
[布置作业]
完成“动手动脑学物理”中的第1、2、3、4题。
板书设计
设计反思
本设计从上节课探究结论的基础上直接引入了欧姆定律，通过一系列的问题设置，强调了电流、电压、电阻之间的因果关系，充分分析了电流与电压成正比、电流与电阻成反比的实际意义，培养了学生严谨的科学思维方法。对欧姆定律的计算公式，本设计从公式中各个字母的含义及单位、变形式、使用条件等方面展开了讨论，帮助学生深入、全面地理解欧姆定律。联系生活实际，利用欧姆定律解决试电笔的问题，探究串、并联电阻的规律，体现了从物理走向生活的思想。串、并联电阻的规律，设计了三种不同层次的方法进行研究，照顾到学生的实际差异，适合不同水平的学生，体现了“面向全体”的教学思想。
参考资料
欧姆定律及其公式的使用条件
首先，欧姆定律描述的是同一段导体的电阻、电压和电流的关系，因此，公式中的三个物理量必须是针对同一时刻的同一段导体而言。
单位“欧姆”是这样规定的：在电路中两点间，当通过1安培稳恒电流时，如果这两点间的电压为1伏特，那么这两点间导体的电阻便定义为1欧姆。可以看出来，公式中电压的单位是伏特(V)，电阻单位是欧姆(Ω)时，电流的单位才是安培(A)。
在通常温度或温度不太低的情况下，对于依靠电子导电的导体(如金属)，欧姆定律完全成立。但是，当温度低到某一温度(比如临界温度)时，金属导体可能变成超导体，电阻消失了，不加电压也可以有电流。对于这种情况，欧姆定律不再适用了。
在通常温度或温度变化范围不太大时，靠离子导电的导体，像酸、碱、盐的水溶液这一类的电解液，欧姆定律也适用。而对于气体在电离条件下所呈现的导电状态，还有一些电器元件，如电子管、晶体管等，欧姆定律不成立。
欧姆定律成立时，以导体两端电压为横坐标，导体中的电流为纵坐标，所作出的曲线，称为伏安特性曲线。这是一条通过坐标原点的直线，它的斜率为电阻的倒数。具有这种性质的电器元件叫线性元件，其电阻叫线性电阻或欧姆电阻。欧姆定律不成立时，伏安特性曲线不是过原点的直线，而是不同形状的曲线。把具有这种性质的电器元件，叫做非线性元件。
