16.2 探究：电流与电压、电阻的关系 2025-2026学年沪科版九年级全一册物理

该初中物理教学设计聚焦“探究电流与电压、电阻的关系”核心内容，以“可调光台灯亮度调节”真实情境导入，承接电阻与变阻器知识，为欧姆定律学习搭建支架，通过控制变量法展开实验探究。 亮点在于情境主线贯穿课堂，控制变量法分步渗透，引导学生绘制I-U及I-1/R图像分析数据，强化电学实验安全规范，体现科学思维与科学探究素养，采用合作探究与分层作业设计，助力学生提升实验操作与数据分析能力，为教师提供清晰教学流程与实用教学资源。

《第二节 探究：电流与电压、电阻的关系》教学设计 基本信息 课题 探究：电流与电压、电阻的关系 学科及年级 初中物理，九年级全一册 教材版本 沪科版 【课时教材分析】 本节课是沪科版九年级物理第十六章“探究电路”中的第二节内容，承接第一节对电阻和变阻器的学习，为后续学习欧姆定律及其应用打下基础。教材通过提出“灯泡中通过的电流大小与哪些因素有关”的真实生活问题引入，激发学生探究兴趣。核心内容包括两个实验探究：一是控制电阻不变，探究电流与电压的关系；二是控制电压不变，探究电流与电阻的关系。教学中强调科学方法——控制变量法的应用，并引导学生设计实验、收集数据、绘制图像、归纳结论，体现了从现象观察到规律总结的完整科学探究过程。教材还提供了图16-13的标准实验电路图以及表16-2的数据记录表格，为学生开展实验提供了清晰指引。同时，安全警示部分提醒学生注意电学实验操作规范，培养学生严谨的科学态度。 【课时学情分析】 九年级学生已具备一定的电学基础知识，如认识电流、电压、电阻的基本概念，能够识别常见电路元件并连接简单串并联电路，会使用电流表和电压表进行测量。但在系统性科学探究方面仍存在不足，尤其是对“控制变量法”这一重要科学思想的理解尚停留在理论层面，缺乏实际运用经验。部分学生在实验操作中容易忽视细节，如未断开开关接线、滑动变阻器初始位置错误等，存在安全隐患。此外，学生在处理实验数据、绘制函数图像、从数据中提炼物理规律的能力较弱，容易将因果关系混淆（如认为电流决定电阻）。本节课需通过精心设计的情境任务和分步指导，帮助学生克服思维误区，提升实验设计与数据分析能力，逐步建立“电压是原因，电流是结果”的正确认知框架。 【课时设计思想】 以“家庭照明亮度调节”这一真实生活情境为主线贯穿整节课，创设驱动性问题：“为什么我们可以通过旋钮调节台灯的亮暗？”引发学生思考电流变化的影响因素。采用“情境—问题—探究—建模—应用”的教学路径，突出学生的主体地位，教师作为引导者组织合作探究活动。教学中深度融合控制变量法的思想渗透，通过任务分解、小组协作、实时反馈等方式降低探究难度。注重实验过程的规范性和安全性，强化“先断电再接线”“滑片置于最大阻值处”等关键操作。利用数字化手段辅助数据分析，鼓励学生用图像法揭示物理规律，培养科学思维。最后回归生活，解释调光原理，实现知识迁移，体现物理服务于生活的价值。 【教学目标】 物理观念： 1. 能准确说出电流、电压、电阻三个基本电学量之间的定量关系，理解“电压是形成电流的原因，电阻是导体对电流的阻碍作用”这一核心物理观念。 2. 能复述欧姆定律的内容，掌握公式 I = U/R 的含义及适用条件，并能初步用于解释简单的电路现象。 科学思维： 1. 能在实验设计中自觉运用控制变量法，针对不同探究目的合理选择自变量、因变量和控制变量，具备初步的科学推理能力。 2. 能根据实验数据绘制 I-U 和 I-1/R 图像，通过图像分析得出正比、反比关系，发展基于证据的归纳推理能力。 科学探究： 1. 能依据图16-13正确连接实验电路，独立完成“探究电流与电压、电阻关系”的实验操作，规范读取电表示数并记录数据。 2. 能设计合理的实验步骤，处理实验数据，撰写包含实验目的、器材、步骤、数据、图像、结论的完整实验报告。 科学态度与责任： 1. 在实验过程中严格遵守安全操作规程，养成“断电接线、滑片归位”的良好习惯，树立安全用电意识。 2. 在小组合作中主动交流、分工协作，尊重他人观点，勇于表达自己的发现，形成实事求是、严谨求真的科学态度。 【教学重难点】 【教学重点】 1. 掌握控制变量法在电学实验中的具体应用； 2. 通过实验得出“电阻一定时，电流与电压成正比；电压一定时，电流与电阻成反比”的结论。 【教学难点】 1. 理解控制变量法的逻辑内涵并在实验中准确实施； 2. 正确连接实验电路，排除常见故障（如开路、短路）； 3. 从实验数据中提炼规律，避免“电流越大电阻越小”等错误因果推论。 【教学课时】 1课时 【教学策略】 采用情境探究法创设问题情境，以议题式教学引导深度思考，结合合作探究法组织小组实验，辅以讲授法精讲关键概念。 【教学准备】 教师准备：多媒体课件、实物投影仪、演示电路板、可调电源、数字电表；学生实验器材每组配备：电流表、电压表、滑动变阻器、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω）、开关、导线若干、电池组、实验报告单。 【教学过程】 教学活动 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入，提出问题 一、创设生活情境，引出探究主题 （1）、展示图片，引发认知冲突 教师PPT展示教材图16-12“吊灯”图片及家中常见的可调光台灯实物或图片， 提问：“大家有没有注意到，很多灯具都可以调节亮度？比如这个台灯，旋转这个旋钮就能让灯光由暗变亮。你们知道这是怎么实现的吗？” 待学生自由发言后，继续追问：“灯光变亮说明什么物理量在变化？——没错，是电流变大了。那么，电流为什么会变化呢？它可能与哪些因素有关？”引导学生联系已有知识，回忆电压、电阻的作用。 （2）、聚焦核心问题，明确探究方向 教师总结：“看来大家都认为电流大小可能与电压或电阻有关。那它们之间到底有什么样的定量关系呢？今天我们就来当一回‘小小科学家’，像德国物理学家欧姆一样，亲手做实验来揭开这个秘密。”板书课题《探究：电流与电压、电阻的关系》，并强调本节课将采用一种重要的科学方法——控制变量法来进行研究。 1. 观察图片和实物，回忆生活经验。 2. 思考并回答教师提问，提出猜想：电流可能与电压高低、电阻大小有关。 3. 明确实验探究的主题和方法，进入学习状态。 从学生熟悉的生活现象出发，激发学习兴趣和探究欲望；通过设问激活前概念，自然引出本节课的核心问题；明确研究方法，为后续探究做好铺垫。 新知探究，实验设计 二、引导实验设计，落实控制变量法 （1）分解探究任务，明确变量关系 教师讲解：“要研究三个量之间的关系，我们必须一次只改变一个量，保持其他量不变，这就是‘控制变量法’。因此，我们的探究分为两步： 第一步：探究当电阻R一定时，电流I与电压U的关系——此时应控制哪个量不变？改变哪个量？观察哪个量？ 第二步：探究当电压U一定时，电流I与电阻R的关系——此时又该控制、改变、观察哪些量？” 组织学生小组讨论，填写实验设计表格，并请代表汇报，教师点评补充。 （2）分析电路图，理解滑动变阻器作用 教师投影教材图16-13实验电路图， 提问：“请大家仔细观察这个电路图，思考以下几个问题： ① 电流表和电压表分别测的是谁的电流和电压？ ② 滑动变阻器在这个实验中起什么作用？在第一步实验中，它是用来改变电压还是保持电压不变？在第二步实验中呢？” 引导学生分析得出：在第一步中，通过移动滑片改变滑动变阻器接入电阻，从而改变定值电阻两端的电压；在第二步中，更换不同阻值的定值电阻后，需调节滑动变阻器使定值电阻两端电压恢复原值，起到“控制电压不变”的作用。 （3）、强调安全规范，预防实验事故 教师严肃提醒：“电学实验必须注意安全！请大家牢记三点： 第一，连接电路时一定要断开开关； 第二，闭合开关前，必须将滑动变阻器的滑片移到阻值最大端（通常是远离下接线柱的一端），以保护电表； 第三，若发现电表指针反偏或超量程，立即断开开关检查。这些规则写入你们的实验报告注意事项栏。” 1. 小组讨论，明确实验变量：第一步控制R不变，改变U，观察I；第二步控制U不变，改变R，观察I。 2. 观察电路图，回答问题：电流表测定值电阻电流，电压表测定值电阻电压；滑动变阻器在第一步用于调节电压，在第二步用于控制电压不变。 3. 记录安全操作要点，形成规范意识。 通过任务分解帮助学生理清探究逻辑；深入剖析电路图功能，理解滑动变阻器双重作用；强化安全教育，确保实验顺利进行。 动手实践，数据采集 三、组织分组实验，指导操作流程 （1）、布置实验任务，发放实验材料 教师宣布：“现在我们开始实验环节。每四人一组，领取一套实验器材和实验报告单。请按照以下步骤操作： ① 根据图16-13连接电路，注意正负接线柱、量程选择（建议电压表0~3V，电流表0~0.6A）； ② 检查无误后闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数分别为0.6V、1.2V、1.8V、2.4V、3.0V，依次记录对应的电流值； ③ 完成第一部分后，断开开关，更换另一个定值电阻（如从5Ω换为10Ω），调节滑动变阻器使电压表示数仍为某一固定值（如2.0V），记录此时电流值；重复更换电阻进行测量。” 教师巡视各组，及时纠正接线错误，提醒记录数据。 （2）、示范关键操作，解决共性问题 发现某组电压表读数困难，教师用实物投影演示正确读数方法：“读数时视线要与表盘垂直，注意所选量程对应的刻度。比如0~3V量程，每大格1V，每小格0.1V。” 对于普遍存在的“换电阻后电压变化”问题，教师集中示范：“看，当我们把5Ω换成10Ω后，电压表示数升高了，说明分压多了。这时我们必须向右移动滑片（假设左下接线），增大滑动变阻器电阻，使其分担更多电压，才能让定值电阻两端电压回到设定值。” 1. 小组分工合作，一人接线，一人调节，一人读数，一人记录。 2. 按照步骤完成两次实验，准确记录表16-2中的数据。 3. 遇到问题及时请教老师或同伴，共同解决。 提供清晰的操作指令，保障实验有序开展；通过巡视与个别指导，及时发现并纠正操作偏差；利用集中示范突破难点，提升整体效率。 数据分析，得出结论 四、引导数据处理，构建物理模型 （1）、组织数据汇总，启动图像分析 教师将各组第一部分实验数据（R=5Ω时U与I）汇总至电子表格，实时生成I-U散点图，并投影展示。“大家看，这些数据点大致分布在一条直线上。如果我们用一条直线拟合这些点，能得到什么结论？” 引导学生发现：当电阻一定时，电流随电压均匀增加，二者成正比关系。 （2）、深化规律理解，辨析常见误区 教师提问：“有人说‘电流越大，电阻就越小’，这种说法对吗？请结合我们的实验数据说明理由。” 引导学生反思：在第一组实验中，虽然电流随电压增大而增大，但电阻始终是5Ω不变！电阻是导体本身属性，不随电流或电压变化。错误在于颠倒了因果关系——是电压变化导致电流变化，而不是电流变化导致电阻变化。 （3）、拓展图像应用，验证反比关系 教师展示第二部分实验数据：“现在我们来看电压一定时的情况。如果直接画I-R图像，是一条曲线，不易判断关系。物理学常用‘化曲为直’的方法。请大家计算每个电阻的倒数1/R，然后画出I-1/R图像。” 投影结果显示I-1/R图像接近直线，从而得出“电压一定时，电流与电阻成反比”的结论。 1. 观察I-U图像，归纳“电阻一定时，电流与电压成正比”的结论。 2. 参与讨论，澄清“电阻不由电流决定”的错误观念。 3. 计算1/R值，尝试绘制I-1/R图像，验证反比关系。 利用信息技术直观呈现规律，增强结论可信度；通过批判性提问破除迷思概念，深化对物理本质的理解；介绍科学绘图技巧，提升数据处理能力。 总结升华，迁移应用 五、归纳实验结论，建立欧姆定律 （1）、整合实验成果，表述物理规律 教师总结：“综合两个实验，我们可以得出： 当导体的电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比； 当导体两端的电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 这就是著名的欧姆定律。它的数学表达式是 I = U/R。” 板书公式，并解释各符号意义及单位。 （2）、回应初始问题，实现知识闭环 教师回到导入情境：“现在谁能解释台灯调光的原理了？” 引导学生回答：“旋钮其实是滑动变阻器，转动它改变了总电阻，从而改变了灯丝两端的电压，导致电流变化，所以亮度就变了。” 进一步延伸：“其实不仅是台灯，电风扇调速、手机屏幕亮度调节都是类似原理。” （3）、布置课后作业，巩固学习成效 教师说明：“请大家课后完成实验报告，重点写出实验结论和误差分析。下一节课我们将用欧姆定律解决更多实际问题。” 1. 复述实验结论，记忆欧姆定律公式。 2. 运用所学解释调光原理，体会知识实用性。 3. 明确课后任务，准备完成实验报告。 系统梳理知识体系，形成完整认知结构；首尾呼应，体现“从生活来，到生活去”的教学理念；布置延伸任务，促进知识内化。 【作业设计】 一、完成实验报告 请根据课堂实验过程，撰写完整的实验报告，包含以下内容： 1. 实验目的：探究电流与电压、电阻的关系 2. 实验器材：列出所用仪器 3. 实验电路图：手绘或粘贴图16-13 4. 实验步骤：分步写出操作流程 5. 数据记录：填写表16-2，并补充第二部分实验数据表 6. 图像绘制：绘制I-U图像和I-1/R图像 7. 实验结论：写出两条结论 8. 误差分析：至少写出两点可能的误差来源 二、基础巩固练习 1. 某导体两端电压为6V时，通过的电流为0.3A，则该导体的电阻为______Ω。若电压降为3V，电流为______A。 2. 在探究“电流与电压关系”实验中，必须保持______不变，改变______，观察______的变化。 3. 下列说法正确的是（ ） 　 A. 导体中电流越大，其电阻越小 　 B. 导体两端电压为零时，其电阻也为零 　 C. 导体电阻与其两端电压成正比，与电流成反比 　 D. 导体电阻是导体本身的性质，与电压、电流无关 三、拓展应用题 查阅资料了解家中某电器（如电热水壶、吹风机）的工作电压和额定功率，估算其工作时的电阻值，并思考：如果将其接入电压较低的电路中，会发生什么现象？为什么？ 【板书设计】 探究：电流与电压、电阻的关系 一、提出问题： 　　→ 电流大小与哪些因素有关？ 二、科学方法： 　　→ 控制变量法 　　　　1. R一定 → 探究 I 与 U 关系 　　　　2. U一定 → 探究 I 与 R 关系 三、实验电路： 　　[简图：电源 + 开关 + 电流表 + 定值电阻 + 电压表并联于电阻 + 滑动变阻器串联] 　　→ 滑动变阻器作用： 　　　　• 改变电压（实验一） 　　　　• 控制电压（实验二） 四、实验结论： 　　1. R一定：I ∝ U　（正比） 　　2. U一定：I ∝ 1/R　（反比） 五、欧姆定律： 　　公式：I = U / R 　　单位：A = V / Ω 六、生活应用： 　　→ 调光台灯：滑动变阻器 → 改变U → 改变I → 调节亮度 【教学反思】 本节课整体达成预期教学目标，学生积极参与实验探究，基本掌握了控制变量法的应用和欧姆定律的核心内容。亮点在于以“调光台灯”为线索贯穿始终，实现了情境的真实性和知识的连贯性，学生在解释生活现象时表现出较高的热情和理解力。实验环节采用小组合作模式，大部分小组能顺利完成电路连接和数据采集，体现了良好的动手能力和团队协作精神。然而，仍有少数学生在更换电阻后未能及时调整滑动变阻器以保持电压恒定，导致数据偏离理想趋势，反映出对“控制变量”操作细节掌握不够扎实。今后应在实验前增加模拟演练环节，或设计更明确的操作提示卡。另外，部分学生在绘制I-1/R图像时计算1/R出现错误，建议在教学中加强数学工具在物理中的应用指导。总体而言，本节课较好地实现了知识建构与科学素养的协同发展。 学科网（北京）股份有限公司 $