高中物理-閉合電路的歐姆定律教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

閉合電路的歐姆定律教學(xué)設(shè)計(jì)（一）、情景設(shè)疑、激發(fā)興趣教師用兩節(jié)9V干電池、電阻、三個(gè)燈泡連成如圖1電路。黑箱電池黑箱電池圖1圖2演示實(shí)驗(yàn)一：把干電池、電阻R0裝入黑箱（圖2），利用黑箱電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。逐個(gè)閉合燈泡開關(guān)，觀察燈泡亮度的變化。燈泡亮度變暗，出乎學(xué)生意料。（二）、啟導(dǎo)互動(dòng)、合作探究教師揭開黑箱。黑箱中電池串接了一個(gè)電阻R0。問題：同學(xué)們能用已有的知識(shí)解釋剛才的現(xiàn)象嗎？學(xué)生分組討論。學(xué)生可用部分電路的歐姆定律解釋上述現(xiàn)象。學(xué)生可能的回答：逐個(gè)并聯(lián)燈泡后，并聯(lián)燈泡的總電阻變小，整個(gè)電路中總電阻變小，在電壓不變的情況下，電路中電流變大，電阻R0消耗的電壓變大，燈泡兩端的電壓會(huì)變小，所以燈泡變暗。教師把與電池串接的拿掉。問題：如果把與電池串接的電阻R0去掉（圖3），逐個(gè)閉合燈泡開關(guān)，燈泡的亮度會(huì)如何變化？圖3學(xué)生猜想并說(shuō)明理由。大部分學(xué)生回答燈泡亮度不變，因?yàn)闊襞輧啥穗妷翰蛔?。演示?shí)驗(yàn)二：把與電池串接的電阻R0去掉，逐個(gè)閉合燈泡開關(guān)，觀察燈泡亮度變化。燈泡亮度變暗，出乎學(xué)生意料。學(xué)生形成認(rèn)知沖突，原有的知識(shí)不能解釋新的現(xiàn)象。學(xué)生分組討論。通過(guò)這兩個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能提出，電池具有內(nèi)阻，是內(nèi)阻起到了圖1中的R0的作用。教師適時(shí)點(diǎn)撥總結(jié)。rrERs內(nèi)電路外電路圖4圖5據(jù)此電路圖（圖4、圖5），學(xué)生學(xué)習(xí)外電路、路端電壓、內(nèi)電路、內(nèi)電壓、閉合回路等概念。教師引申：電源不接入電路時(shí)，兩極間的電壓大小等于電源的電動(dòng)勢(shì)。我們自然會(huì)追問：?jiǎn)栴}：當(dāng)電源接入電路時(shí)，電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)電壓、外電壓的關(guān)系是什么呢？學(xué)生猜想。學(xué)生可能的回答：電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電壓之和。教師：我們用鉛蓄電池來(lái)檢驗(yàn)這個(gè)猜想。演示實(shí)驗(yàn)三：教師利用可調(diào)內(nèi)阻鉛蓄電池進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)（圖6、圖7），也可進(jìn)行學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，由于電解液有一定的危險(xiǎn)，此處進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)。VVV鉛蓄電池圖6圖7現(xiàn)象1：測(cè)外電壓的表讀數(shù)變大時(shí)，測(cè)內(nèi)電壓的表讀數(shù)會(huì)變小?，F(xiàn)象2：多次測(cè)量，兩表的讀數(shù)之和基本不變，等于開關(guān)斷開時(shí)，測(cè)外電壓的表的讀數(shù)，即：E=U外+U內(nèi)師生總結(jié)：電源的電動(dòng)勢(shì)等于電路中內(nèi)外電壓之和。教師：請(qǐng)同學(xué)們利用和部分電路歐姆定律的知識(shí)，推導(dǎo)出閉合電路中電流跟電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系。學(xué)生小組討論。學(xué)生代表展臺(tái)展示發(fā)言。由E=IR+Ir得出師生總結(jié)：閉合電路中的電流與電源電動(dòng)勢(shì)成正比，與內(nèi)外電路中的電阻之和成反比。這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。教師：利用所學(xué)的閉合電路歐姆定律，來(lái)解釋剛開始上課時(shí)的演示實(shí)驗(yàn)（圖3）。為什么把與電池串接的電阻R0去掉，逐個(gè)閉合燈泡開關(guān)，燈泡亮度會(huì)變暗？圖3學(xué)生討論回答。學(xué)生代表發(fā)言：逐個(gè)閉合燈泡開關(guān)，燈泡電阻變小，而內(nèi)阻不變，整個(gè)電路電阻變小，由閉合電路歐姆定律，整個(gè)電路電流變大，內(nèi)電壓變大，電動(dòng)勢(shì)不變，所以外電壓變小，燈泡變暗。教師繼續(xù)引申總結(jié)：就某個(gè)電源來(lái)說(shuō)，根據(jù)U外＝E-Ir，外電阻變大，電路中電流減小，路端電壓增大；相反，當(dāng)外電阻減小時(shí)，電路中電流增大，路端電壓減小。教師：生活中有各種各樣的電池——干電池、鉛蓄電池、水果電池、、、、、、，不同的電池一般來(lái)說(shuō)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻是不同的。下面給大家介紹一種電池——自來(lái)水電池。圖8問題：測(cè)自來(lái)水電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。教師：根據(jù)今天的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟。學(xué)生討論、交流。學(xué)生可能的回答：①利用電壓表直接測(cè)電動(dòng)勢(shì)，接通電路測(cè)一個(gè)定值電阻的外電壓，利用公式可求。②利用電流表和兩個(gè)定值電阻測(cè)量?jī)纱危衫梅匠探M求解。等等。學(xué)生代表發(fā)言，匯報(bào)實(shí)驗(yàn)步驟。教師逐個(gè)分析并形成一致的方法：利用微安表和兩個(gè)已知阻值的電阻來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)：測(cè)自來(lái)水電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。學(xué)生匯報(bào)測(cè)量結(jié)果。教師：通過(guò)小組合作和細(xì)致的實(shí)驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)本地的自來(lái)水電池電動(dòng)勢(shì)比較小，而內(nèi)阻比較大。多個(gè)這樣的自來(lái)水電池能否驅(qū)動(dòng)生日音樂蠟燭發(fā)聲嗎？學(xué)生預(yù)測(cè)。教師展示自制“生日蠟燭”，由十個(gè)自來(lái)水電池串聯(lián)對(duì)生日音樂蠟燭供電。電路接通后，生日蠟燭響起，同學(xué)們報(bào)以熱烈的掌聲。閉合電路的歐姆定律學(xué)情分析在初中的學(xué)習(xí)中，學(xué)生已經(jīng)知道并聯(lián)電路的電壓是相等不變的。學(xué)生建立了電路中“電源兩端電壓不變”的前概念。這個(gè)前概念恰恰卻不能解釋有關(guān)閉合電路中的一些電路現(xiàn)象（閉合電路中，電源兩端電壓是變化的）。另外，在之前的章節(jié)中，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電動(dòng)勢(shì)、串并聯(lián)電路、部分電路歐姆定律，這些知識(shí)又都為本節(jié)學(xué)習(xí)做了鋪墊。在本節(jié)課中，學(xué)生對(duì)于外電路、外電壓概念會(huì)比較容易理解，但對(duì)于內(nèi)電路電阻、電勢(shì)降落不容易理解。閉合電路的歐姆定律效果分析本節(jié)課中，教師掌控好課堂節(jié)奏，學(xué)生始終處于張弛有度的課堂氣氛中。教師通過(guò)設(shè)置一個(gè)處于學(xué)生認(rèn)知的“已知”和“未知”的實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新性地帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入到關(guān)于內(nèi)電路概念的學(xué)習(xí)。學(xué)生利用實(shí)際的數(shù)據(jù)測(cè)量最終發(fā)現(xiàn)了閉合電路的歐姆定律。最后通過(guò)習(xí)題實(shí)驗(yàn)化，讓學(xué)生在充滿樂趣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中動(dòng)手動(dòng)腦，同時(shí)又鞏固了對(duì)閉合電路歐姆定律的理解。這節(jié)課的設(shè)計(jì)就是在了解學(xué)生前概念基礎(chǔ)上，設(shè)置階梯，讓學(xué)生最終學(xué)習(xí)了新的知識(shí)，達(dá)到了新的認(rèn)知平衡。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中也能有設(shè)計(jì)、討論、操作、交流，這些都重視學(xué)生的三維目標(biāo)培養(yǎng)，突出了重點(diǎn)，突破了難點(diǎn)。最后課后的練習(xí)檢測(cè)中，學(xué)生做題效果普遍較好，教師圓滿完成了各項(xiàng)教學(xué)任務(wù)。閉合電路的歐姆定律教材分析閉合電路歐姆定律是本章的重點(diǎn)知識(shí)。在過(guò)去的教學(xué)中，閉合電路的歐姆定律是通過(guò)兒童滑梯的比喻引入的。僅從學(xué)習(xí)這個(gè)知識(shí)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，這樣的引入比較簡(jiǎn)單，學(xué)生容易接受。但是，閉合電路歐姆定在體現(xiàn)功能關(guān)系上是一個(gè)很好的素材，它能夠體現(xiàn)功和能的概念在物理學(xué)中的重要性。既然學(xué)生已經(jīng)從做功的角度認(rèn)識(shí)了電動(dòng)勢(shì)的概念，這里仍舊通過(guò)功能關(guān)系的分析來(lái)建立閉合電路的歐姆定律是可行的。如果學(xué)生能夠嫻熟地動(dòng)功能的角度分析物理過(guò)程，這對(duì)于解決物理問題是很有好處的。另外，從功和能的關(guān)系來(lái)分析閉合電路的歐姆定律對(duì)于學(xué)生的理解、接受是有一定挑戰(zhàn)性的。如果從實(shí)驗(yàn)的角度讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)、外電壓的關(guān)系，在學(xué)生的認(rèn)知上提供這樣的感性經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于后續(xù)的學(xué)習(xí)顯然也是大有裨益的。在應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論路端電壓與負(fù)載關(guān)系則是本節(jié)的難點(diǎn)，要注意提高學(xué)生運(yùn)用閉合電路歐姆定律分析問題的能力。閉合電路的歐姆定律課后測(cè)評(píng)練習(xí)A鞏固基礎(chǔ)（1）電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓說(shuō)法正確的是()A．因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)不變，所以路端電壓也不變B．因?yàn)閁＝IR，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓也增大C．因?yàn)閁＝E－Ir，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓下降D．若外電路斷開，則路端電壓為零B中等難度（2）一塊太陽(yáng)能電池板，測(cè)得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA，若將該電池與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是()A．0.10V B．0.20VC．0.30V D．0.40V（3）如右圖所示的電路中，電源的內(nèi)阻不可忽略，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為0.30A，則當(dāng)S斷開時(shí)，電流表的示數(shù)可能是()A．0.28A B．0.42AC．0.52A D．0.58AC較高難度（4）如右圖所示電路中，電阻R1＝R2＝R3＝10Ω，電源內(nèi)阻r＝5Ω，電壓表可視為理想電表。當(dāng)開關(guān)S1和S2均閉合時(shí)，電壓表的示數(shù)為10V。求：(1)通過(guò)電阻R2的電流為多大？(2)路端電壓為多大？(3)電源的電動(dòng)勢(shì)為多大？(4)當(dāng)開關(guān)S1閉合而S2斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)變?yōu)槎啻?？《閉合電路的歐姆定律》之教學(xué)反思一、本節(jié)課，我進(jìn)行了如下創(chuàng)新設(shè)計(jì)：1、創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景，引發(fā)認(rèn)知沖突奧蘇貝爾曾說(shuō)：“影響學(xué)習(xí)最重要的因素是學(xué)生已經(jīng)知道了什么”，有效的教學(xué)要求教師充分了解學(xué)生的前概念。學(xué)生在學(xué)習(xí)新的知識(shí)時(shí)，總是試圖通過(guò)原有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)來(lái)同化新知識(shí)。因此，創(chuàng)設(shè)實(shí)驗(yàn)情景時(shí)必須考慮學(xué)生的前概念，而并非僅作為課堂導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)。學(xué)生已經(jīng)知道電源對(duì)電路提供電能的特性稱為電動(dòng)勢(shì)，但對(duì)內(nèi)阻對(duì)電路的影響還不清楚，他們認(rèn)為電源兩端的電壓是不變的。針對(duì)學(xué)生這一前概念，我們要?jiǎng)?chuàng)設(shè)介于學(xué)生“已知”和“未知”之間的實(shí)驗(yàn)情景，當(dāng)學(xué)生遇到不能解釋的現(xiàn)象時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生認(rèn)知沖突，激發(fā)求知欲望，并在教師的引導(dǎo)下正確認(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)。在課堂開始，我設(shè)計(jì)了這樣的實(shí)驗(yàn)情景：用兩節(jié)干電池、小阻值電阻、三個(gè)燈泡連成如圖1電路。黑箱電池黑箱電池圖1圖2把干電池、電阻R0裝入黑箱（圖2），利用黑箱電池進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。逐個(gè)閉合燈泡開關(guān)，觀察燈泡亮度的變化。燈泡亮度變暗，出乎學(xué)生意料。教師揭開黑箱。黑箱中電池串接了一個(gè)電阻R0。學(xué)生可用部分電路的歐姆定律解釋上述現(xiàn)象：逐個(gè)并聯(lián)燈泡后，并聯(lián)燈泡的總電阻變小，整個(gè)電路中總電阻變小，在電源兩端電壓不變的情況下，電路中電流變大，電阻R0消耗的電壓變大，燈泡兩端的電壓會(huì)變小，所以燈泡變暗。在此，學(xué)生用“已知”完美地解釋了上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。圖3如果把與電池串接的電阻R0去掉（圖3），逐個(gè)閉合燈泡開關(guān)，燈泡的亮度會(huì)如何變化？利用“已知”，學(xué)生普遍認(rèn)為燈泡亮度不變，因?yàn)闊襞輧啥穗妷翰蛔?。而把與電池串接的電阻R0去掉，逐個(gè)閉合燈泡開關(guān)，會(huì)依然發(fā)現(xiàn)燈泡亮度變暗，出乎學(xué)生意料。顯然，“已知”已不能解釋上述現(xiàn)象，這就產(chǎn)生了新的“未知”，學(xué)生形成認(rèn)知沖突，這樣才有可能打破原有的認(rèn)知平衡，才能建構(gòu)起新的認(rèn)知平衡。至此，通過(guò)這兩個(gè)對(duì)照實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也自然能提出，電池具有內(nèi)阻，是內(nèi)阻起到了圖1中的R0的作用。接著，學(xué)生順利地學(xué)習(xí)內(nèi)電路、外電路、內(nèi)電壓、外電壓等概念。2、習(xí)題實(shí)驗(yàn)化，突出學(xué)生主體地位作為高中物理課堂教學(xué)的一個(gè)層面，習(xí)題教學(xué)不僅要讓學(xué)生“聽懂”，更重要的是要在習(xí)題教學(xué)活動(dòng)中突出學(xué)生的主題地位，凸顯物理學(xué)科的特色。在學(xué)習(xí)完閉合電路的歐姆定律后，在鞏固應(yīng)用階段，人教版教材設(shè)置了這樣的例題：在右圖4中R1=14Ω，R2=9Ω。當(dāng)開關(guān)處于位置1時(shí)，電流表讀數(shù)I1=0.2A；當(dāng)開關(guān)處于位置2時(shí)，電流表讀數(shù)I2=0.3A。求電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。圖4讓習(xí)題教學(xué)走向多樣化，讓學(xué)生從實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及探究中獲得樂趣，對(duì)疑難問題也將產(chǎn)生觸類旁通的效應(yīng)。習(xí)題實(shí)驗(yàn)化不是學(xué)生多做了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，而是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)體現(xiàn)“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。通過(guò)學(xué)生的參與，課堂中多一份質(zhì)疑，多一份交流，多一份展示，正是體現(xiàn)了新課程理念。在習(xí)題實(shí)驗(yàn)化階段，我設(shè)置了這樣的實(shí)驗(yàn)情景：圖5用鋅片、不銹鋼水杯，加入水后便可組成自來(lái)水電池（圖5）。提出問題：測(cè)自來(lái)水電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。學(xué)生通過(guò)對(duì)閉合電路的歐姆定律的學(xué)習(xí)，討論、交流后，設(shè)計(jì)出了這樣的實(shí)驗(yàn)：①利用電壓表直接測(cè)電動(dòng)勢(shì)，接通電路測(cè)一個(gè)定值電阻的外電壓，利用公式可求。②利用電流表和兩個(gè)定值電阻測(cè)量?jī)纱?，可利用方程組求解。等等。學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)器材，可以測(cè)出自來(lái)水電池的電動(dòng)勢(shì)大約0.8V，內(nèi)阻大約4000Ω。特別是在課堂的結(jié)尾，我把十個(gè)自來(lái)水電池串接供電使生日蠟燭歌唱，這一實(shí)驗(yàn)極大地活躍了課堂氣氛，情感、態(tài)度、價(jià)值觀教育自然低融入課堂，這一設(shè)計(jì)為我的比賽增色不少。在正式比賽中課堂結(jié)束后，這個(gè)實(shí)驗(yàn)也是吸引了很多老師上臺(tái)拍照學(xué)習(xí)。二、本節(jié)課存在的不足：VVVV鉛蓄電池圖6這是一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，把電壓表的表筆分別插入實(shí)驗(yàn)中出問題了！電池的內(nèi)、外電路，便可讀出內(nèi)、外電壓示數(shù)（如右圖6所示）。在之前的試講中，連接好電路，學(xué)生讀數(shù)、分析，這一教學(xué)環(huán)節(jié)很順利。在比賽中，我把實(shí)驗(yàn)器材擺放后，連接電路。連接后，讓一位學(xué)生移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，剩下的同學(xué)讀數(shù)，我來(lái)記錄數(shù)據(jù)。讀數(shù)的時(shí)候，我隱約感到不對(duì)勁。在分析數(shù)據(jù)階段，我的心猛一涼！測(cè)內(nèi)電壓的電壓表讀數(shù)幾乎沒變？?。▽?shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)該是：隨著滑片移動(dòng)，內(nèi)外電壓的示數(shù)應(yīng)都變化，但內(nèi)外電壓之和不變）。顯然，實(shí)驗(yàn)失敗。要么是儀器損壞，要么是線路連接有問題。那時(shí)，雖沒有手忙腳亂，但為了保持自己原有的課堂預(yù)設(shè)不變，為了能繼續(xù)推進(jìn)課堂進(jìn)行，我從實(shí)驗(yàn)的誤差分析把這個(gè)實(shí)驗(yàn)給“牽強(qiáng)而又圓滿”地解釋了過(guò)去。但是，正是我沒有正視實(shí)際的教學(xué)情景，沒有和同學(xué)們理性地分析這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)的錯(cuò)誤所在，就這樣失去了一次絕佳的“課堂閃光點(diǎn)”，課堂效果大打折扣?，F(xiàn)在每每回想起那時(shí)的情景，總反問自己，怎么就不能放開包袱，和學(xué)生真正地討論下呢？為什么就急著往下進(jìn)行呢？每一次的反問，就會(huì)帶來(lái)每一次的反思。1、在準(zhǔn)備階段，細(xì)節(jié)上還是不足。雖然有自己滿意出彩的地方，但對(duì)相對(duì)平淡的教學(xué)環(huán)節(jié)重視不夠。上述演示實(shí)驗(yàn)，自己覺得是教師的演示實(shí)驗(yàn)，不會(huì)