14.3 欧姆定律（教学设计）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理教学设计聚焦欧姆定律核心知识，通过“调光灯串联保护电阻”的真实情境导入，衔接前两节电阻概念与滑动变阻器使用，引导学生探究电流与电压、电阻的定量关系，搭建从定性到定量的学习支架。 此资料以核心素养为导向，科学探究环节用控制变量法设计完整实验，通过I-U图像归纳正比关系，科学思维上重点辨析电阻属性，实验中滑动变阻器两种作用（改变电压/保持电压不变）突破难点，助力学生提升探究能力与科学态度，为教师提供清晰的实验指导与教学路径。

14.3 欧姆定律（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 14.3 欧姆定律 教学 目标 物理观念 知道电流与电压、电阻的定量关系，理解欧姆定律的内容、公式I＝U/R及各物理量的单位；会用欧姆定律及其变形式进行简单计算。 科学思维 能用控制变量法设计“探究电流与电压、电阻的关系”的实验方案，会连接电路、正确使用滑动变阻器控制变量；能根据数据作出I-U图像并从图像中读出正比关系；能把不易直接测量的电流转换为易测的电压来解决实际问题。 科学探究 经历完整的探究过程，体会控制变量法与图像法在物理研究中的作用；通过欧姆的研究经历，认识物理规律是在大量实验的基础上归纳出来的。 科学态度 与责任 在实验中如实记录数据、尊重实验事实；了解欧姆为得出这一规律付出的努力，体会科学家严谨求实的态度。 教材 分析 本节是苏科版九年级上册第十四章《欧姆定律》的第三节，是全章的核心。前两节已经建立了电阻的概念、学会了使用滑动变阻器，本节把电流、电压、电阻三个物理量定量地联系起来。教科书安排了完整的学生实验：“保持电阻不变研究电流与电压的关系”和“保持电压不变研究电流与电阻的关系”，两次探究都要用滑动变阻器来控制变量——前者用它改变电阻两端的电压，后者用它保持电压不变，这是本节实验的关键技巧。 在两次探究的基础上，教科书直接给出欧姆定律的内容和公式，并通过一道“检测遥控器中电流”的例题，示范了把不易直接测量的电流转换为易测量的电压的思路。本节的公式是后面测量电阻、进行电路计算的基础。 欧姆定律的内容、公式及简单计算是这节课的重点；实验中滑动变阻器的两种作用（改变电压／保持电压不变）以及对“电阻是导体本身属性、不能说R与U成正比”的辨析是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用，知道串联电路的电流、电压特点，具备完成本实验的操作基础。 2. 思维能力分析：学生容易把公式变形式R＝U/I误解为“电阻与电压成正比、与电流成反比”，这与上一节“电阻是导体本身的属性”相矛盾，是本节最典型的错误，必须专门辨析。 3. 实验能力分析：第二次探究中要“保持电阻两端电压不变”，学生往往换上新电阻后忘记重新调节滑片，导致电压变化、结论不成立，需要在实验前讲清楚、实验中巡视纠正。 教学重点 欧姆定律的内容与公式；用欧姆定律进行简单计算。 教学难点 实验中滑动变阻器的两种作用；辨析“电阻与电压、电流无关”。 教学 器材 直流电源、电流表、电压表、开关、定值电阻（5Ω、10Ω、15Ω、20Ω各一）、滑动变阻器、导线若干。 多媒体ppt，包含视频：《探究电流与电压、电阻的关系》《欧姆的故事》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【情境】小华问：“在调光灯的电路中，如果电源电压大于灯泡的额定电压，就需要串联一个电阻，如何选择这个电阻？” 【分析】老师答：“要解决这个问题，我们必须了解电流与电压、电阻之间究竟有什么关系。” 【复习】前面我们知道：电压是形成电流的原因，电压越大电流越大；电阻是对电流的阻碍作用，电阻越大电流越小。 【提出问题】这两个“越……越……”只是定性的说法。通过导体的电流与电压、电阻之间，究竟存在怎样的定量关系呢？ 【引入】这节课我们就用实验来找出这个关系。 从“选择保护电阻”的真实问题进入，明确要研究三个量的定量关系。 学习新课 一、学生实验 探究电流与电压、电阻的关系 1. 猜想与设计 （1）通过导体的电流与电压、电阻有什么关系？有哪些事实支持你的猜想？ 【猜想】电压越大，电流越大（依据：两节电池比一节电池使灯泡更亮）；电阻越大，电流越小（依据：上一节换用不同金属丝时，电阻大的电流小）。 （2）电流同时受电压和电阻两个因素影响，应该怎样研究？ 【方法】用控制变量法：先保持电阻不变，研究电流与电压的关系；再保持电压不变，研究电流与电阻的关系。 （3）请设计实验方案，并画出电路图。 【电路分析】定值电阻R与滑动变阻器串联，电流表串联在电路中测量通过R的电流，电压表并联在R两端测量它的电压。 2. 实验与记录 （1）保持电阻R不变，调节滑动变阻器，研究通过电阻的电流与其两端电压的关系，把数据填入表1。 实验序号 U / V I / A ① ② ③ ④ ⑤ 【关键点】此时滑动变阻器的作用是改变R两端的电压（同时起保护电路的作用）。 （2）保持电阻两端的电压不变，换用不同的电阻R（如5Ω、10Ω、15Ω、20Ω），研究通过电阻的电流与电阻大小的关系，把数据填入表2（表格形式同表1，把U/V一栏换成R/Ω）。 【关键点】此时滑动变阻器的作用是保持R两端的电压不变——每换一个电阻，都要重新移动滑片，把电压表的示数调回到原来的数值，这一步最容易被忽略。 3. 交流与小结 （1）根据表1中的数据，在图14-17的坐标系中画出I-U图像，你有什么发现？ 【发现】各点大致在一条过原点的直线上，说明电阻一定时，通过导体的电流与它两端的电压成正比。 （2）分析表2中的数据，你有什么发现？ 【发现】电压一定时，电阻变为原来的几倍，电流就变为原来的几分之一，即电流与电阻成反比（可以发现每次的U＝IR乘积基本相同）。 （3）综合考虑以上两方面的因素，你能得到什么结论？ 【结论】导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 4. 方法技巧 在本实验中，影响电流大小的因素有多个，我们在研究某个因素（如电压）对电流大小的影响时，只改变这个因素，而保持其他因素（如电阻）不变，从而确定电流与该因素的关系；同样，再对其他因素逐个进行探究，就能得出结论。这种方法称为控制变量法。 【例题1】用如图所示电路探究“电压一定时，电流与电阻关系”的实验，在A、B间接入5Ω的定值电阻R，移动滑片P，使电压表示数为2V，读出电流表示数，接着取下5Ω的电阻分别换上10Ω、15Ω的定值电阻，移动滑片，使电压表示数仍为2V，当换上15Ω的定值电阻时，无论怎样移动滑片，电压表示数都不能回到2V。对此现象，下列分析正确的是（    ） 　 A．15Ω电阻太大，换一个更大的定值电阻，继续实验 B．变阻器的最大阻值太大，换一个最大阻值小一点的变阻器继续实验 C．在第一次接入5Ω的定值电阻时，移动滑片，使电压表示数为定值1.5V，继续实验 D．将三个电阻按15Ω、10Ω、5Ω的由大到小的顺序接入，并重新选择电压值进行实验 【答案】D 【详解】AB．由图可知定值电阻R与滑动变阻器串联。根据串联电路的分压特点可知，当换用阻值更大的定值电阻时，电压表的示数将变大，为保证电压表的示数不变，应增大滑动变阻器的阻值。定值电阻越大，所需滑动变阻器的阻值越大，当电阻增大为某一值时，滑动变阻器不能使电阻两端的电压保持在2V不变，需要换一个最大阻值更大一点的滑动变阻器继续实验，故AB错误； C．在第一次接入5Ω的定值电阻时，使电压表示数为定值1.5V，根据串联分压原理可得1.5V/(U-1.5V)=5Ω/R滑 左边为一定值，右边也为一定值，则完成实验所需滑动变阻器的阻值会更大，所以此时不能完成整个实验，故C错误； D．将三个电阻按15Ω、10Ω、5Ω的由大到小的顺序接入进行实验，当R＝15Ω，所需滑动变阻器的阻值最大，此时调节电压表示数到某一值，则用其它两个电阻做实验时，所需滑动变阻器的阻值更小一些，则可以使电阻两端的电压不变，能完成所有的实验，故D正确。 故选D。 提出猜想并说明依据，设计控制变量的方案。 连接电路，分两次实验并记录数据。 体会滑动变阻器在两次实验中的不同作用。 作I-U图像，从图像和数据中归纳规律。 做例题1，巩固实验的设计与分析。 学习新课 二、欧姆定律 1. 内容 欧姆用实验的方法，研究了电流与电压和电阻的关系，得出了下面的结论：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。人们把这个规律叫作欧姆定律（Ohm’s law）。 2. 公式 欧姆定律用公式可以表示为　I＝U/R 式中，I为通过导体的电流，单位为安（A）；U为导体两端的电压，单位为伏（V）；R为导体的电阻，单位为欧（Ω）。 【单位统一】使用公式计算时，三个量必须统一用国际单位。若题目中给出的是mA、kΩ等，要先换算：1mA＝10⁻³A，1kΩ＝10³Ω。 3. 两个变形式 U＝IR　　R＝U/I 【重点辨析】R＝U/I只是电阻的一种计算（测量）方法，不能说“电阻与电压成正比、与电流成反比”。因为电阻是导体本身的属性，只由材料、长度、横截面积和温度决定；对同一段导体，无论电压怎么变，U与I的比值都不变，这个比值就是它的电阻。 4. 对应关系 公式中的I、U、R必须是同一段导体、同一时刻的三个量——“同体同时”。在串并联电路中尤其要注意：电流表测的是哪段电路的电流，电压表测的是哪段电路的电压。 【例题2】阻值为30 Ω的定值电阻接到某电源上，通过它的电流是0.2 A，则电源电压是_____V。如果将它接在电压为9 V的电源上，它的电阻是_____Ω，通过它的电流是______A。 【答案】6；30；0.3 【详解】由I=U/R得电源电压U=IR=0.2A×30Ω=6V 电阻是导体本身的一种固有属性，其大小仅与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与导体两端的电压、通过的电流无关，因此电阻仍为30Ω。 当接在电压为9V的电源上，通过它的电流I'=U'/R=9V/30Ω=0.3A 记住欧姆定律的内容与公式，明确各量的单位。 掌握两个变形式，理解R＝U/I的含义。 辨析“电阻与电压、电流无关”。 理解“同体同时”的对应关系。 做例题2，会用公式进行简单计算。 学习新课 三、课本例题与计算规范 1. 课本例题 小明在修理航模遥控器时，需要在开关闭合的状态下检测一个阻值为2kΩ的电阻中的电流是否为正常值1.5mA。 （1）在不破坏电路的前提下，能否检测？需要测量哪个物理量？ （2）该物理量的测量值为多大时，表明电阻中的电流为正常值？ 【分析】不破坏电路时，无法将电流表与电阻串联，因而无法直接测量电流。由欧姆定律公式I＝U/R可知，只要用电压表测出电阻两端的电压（已知电阻为2kΩ），就可算出电阻中的电流。 【解答】（1）可以检测。需要测量的物理量是电阻两端的电压。 （2）由欧姆定律I＝U/R可知，若电阻中的电流正常，则电阻两端的电压 　　U＝IR＝1.5×10⁻³A×2×10³Ω＝3V 即当电阻两端电压为3V时，电阻中的电流为正常值。 【反思】这里给出了一种转换的方法，即将不易直接测量的物理量（电流）转换为易测量的物理量（电压）。 2. 计算题的书写规范 （1）先写“已知”：把题目中的数据连同单位一并列出，必要时先换算成国际单位； （2）再写“求”：明确要求的量； （3）解答时先写公式，再代入数值和单位，最后写出结果并带单位； （4）代入的数值必须与所求的量属于同一段电路（同体同时）。 【例题3】如图甲所示的是一种家用天然气泄漏检测仪，其内部简化电路如图乙所示，工作电压为4.5V，定值电阻的阻值R为100Ω，R₀为气敏电阻，气敏电阻的阻值随天然气浓度的升高而增大，当报警器两端的电压达到3V时报警。下列说法错误的是（　　） 　 A．检测仪报警器报警时，定值电阻R两端的电压为1.5V B．检测仪报警器报警时，通过气敏电阻R₀的电流为0.15A C．检测仪报警器报警时，气敏电阻R₀的阻值为200Ω D．若天然气浓度升高，报警器两端的电压会增大 【答案】B 【详解】A．由图乙可知，气敏电阻与定值电阻串联，检测仪报警器报警时，其两端的电压为3V，根据串联电路的电压规律，则定值电阻两端的电压为UR=U−U₀=4.5V−3V=1.5V 故A正确，不符合题意； B．串联电路中各处电流相等，报警器报警时，通过气敏电阻的电流I=UR/R=1.5V/100Ω=0.015A 故B错误，符合题意； C．报警器报警时，气敏电阻R₀的阻值为R₀=U₀/I=3V/0.015A=200Ω 故C正确，不符合题意； D．天然气浓度升高，气敏电阻阻值变大，电源电压一定，根据串联电路的分压原理，报警器两端的电压会增大，故D正确，不符合题意。 故选B。 跟随课本例题，体会“电流转换为电压”的思路。 掌握单位换算（mA→A，kΩ→Ω）。 规范计算题的书写格式。 做例题3，练习欧姆定律的应用。 学习新课 四、实践与练习 1. 某汽车前照灯的额定电压为12V，正常发光时的电阻为2.4Ω，它正常发光时的电流是多大？ 【解答】已知U＝12V，R＝2.4Ω。由欧姆定律得　I＝U/R＝12V÷2.4Ω＝5A。即正常发光时的电流为5A。 2. 某电烙铁工作时的电压是220V，电流是0.2A，它的电阻是多大？ 【解答】已知U＝220V，I＝0.2A。由欧姆定律的变形式得　R＝U/I＝220V÷0.2A＝1100Ω。即电烙铁的电阻为1100Ω。 3. 图14-18是小明在探究电流与电压、电阻的关系时所用的电路，表格中是实验时记录的电压表和电流表的示数。电路中所用的电阻R约为多少欧？ 【解答】由R＝U/I分别计算三次的结果： 　　R₁＝1.0V÷0.20A＝5Ω　　R₂＝2.0V÷0.40A＝5Ω　　R₃＝2.5V÷0.48A≈5.2Ω 取三次的平均值　R＝(5Ω＋5Ω＋5.2Ω)÷3≈5.1Ω，所以电路中所用的电阻R约为5Ω。 【说明】多次测量取平均值可以减小误差；第三次的结果略有偏差，是由读数误差引起的。 【例题4】两个未知电阻R₁、R₂的连接电路及电表示数关系如图所示，其中能证明R₁=R₂的是（　　） 　 ①两电流表示数相等  ②两电压表示数相等  ③两电流表示数相等  ④两电压表示数相等 A．①②　　B．②③　　C．③④　　D．①④ 【答案】B 【详解】①R₁、R₂串联，根据串联电路的特点，不管R₁、R₂阻值是否相等，电路中处处电流相等，因此两电流表示数相等是必然结果，不能证明R₁=R₂； ②R₁、R₂串联，串联电路电流I处处相等，根据欧姆定律R=U/I，若两电压表示数相等，即U₁=U₂，I相同，可得R₁=U₁/I=U₂/I=R₂，能证明R₁=R₂； ③R₁、R₂并联，并联电路各支路电压U相等，都等于电源电压，根据欧姆定律R=U/I，若两电流表示数相等，即I₁=I₂，U相同，可得R₁=U/I₁=U/I₂=R₂，能证明R₁=R₂； ④R₁、R₂并联，根据并联电路的特点，不管R₁、R₂阻值是否相等，各支路电压都等于电源电压，因此两电压表示数相等是必然结果，不能证明R₁=R₂。 综上，②③正确，故选B。 完成课本“实践与练习”三题，规范书写解题过程。 体会多次测量取平均值减小误差的做法。 做例题4，综合运用欧姆定律。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图所示，R₁=R₂=10Ω，R₃=20Ω，电源电压恒定。只闭合开关S时，电流表的示数是0.2A，此电路电源电压是______V。若S、S₁、S₂都闭合，电流表示数是______A。 　 【答案】6；0.9 【详解】[1]由图可知，只闭合开关S时，电阻R₁与R₃串联，电流表测电路电流，串联电路中电流处处相等，通过R₁、R₃的电流都是0.2A。由欧姆定律得，R₁两端的电压U₁=IR₁=0.2A×10Ω=2V，R₃两端的电压U₃=IR₃=0.2A×20Ω=4V 由串联电路电压的特点可知，电源电压U=U₁+U₃=2V+4V=6V [2]开关S、S₁、S₂闭合时，R₁被短路，R₂与R₃并联，电流表测干路电流，已知并联电路干路电流等于各支路电流之和，通过R₂的电流I₂=U/R₂=6V/10Ω=0.6A 通过R₃的电流I₃=U/R₃=6V/20Ω=0.3A 因此干路电流，即电流表示数为I'=I₂+I₃=0.6A+0.3A=0.9A 2．2个相同的电阻并联后接在电压为U的电源的两端，通过的总电流为I，如果再并联一个相同的电阻，则该电阻上通过的电流为（     ） A．3/2I　　B．2/3I　　C．1/3I　　D．1/2I 【答案】D 【详解】设每个电阻阻值为R，两个相同的电阻并联，总电流I=U/R+U/R=2U/R 则总电压U=IR/2 再并联一个相同的电阻，该电阻两端电压仍为U，通过它的电流I'=U/R=IR/2/R=1/2I 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．如图所示的电路，闭合开关后，发现两电压表的示数均为0V，若电路只有一处故障，则故障可能是（     ） 　 A．电阻R₁断路　　B．电阻R₂短路 C．导线①断路　　D．导线②断路 【答案】D 【详解】A．若R₁断路，V₁会有示数（接近电源电压），不符合“两表示数均为0”，故A错误； B．若R₂短路，V₂示数为0，但电路为通路，R₁两端电压等于电源电压，V₁有示数，不符合要求，故B错误； C．导线①是V₁的接线，断路后只有V₁示数为0，但主电路（R₁、R₂）仍通路，V₂可以正常测出R₂电压，有示数，不符合要求，故C错误； D．导线②是R₁、R₂之间的主干导线，断路后：V₁无法连接到电源正极，示数为0；V₂无法连接到电源负极，示数也为0，符合题意，故D正确。 故选D。 4．如图甲所示，闭合开关S₁、S₂，电压表示数如图乙，两电流表的指针均如图丙。此时L₁和L₂是________（选填“串联”或“并联”）的，通过L₁的电流为________A，L₂的电阻为________Ω。 　 【答案】并联；0.3；5 【详解】[1]由图甲可知，电流从电源正极流出，分别经过灯泡L₁、L₂, 所以灯泡L₁和L₂是并联的。 [2]电流表A₁测干路电流，电流表A₂测L₁的电流，电压表测电源电压。两电流表的指针均如图丙。说明电流表A₁连接的应该是大量程，A₁的读数应该是1.5A，就是干路电流为1.5A。电流表A₂连接的应该是小量程，A₂的读数是0.3A，就是通过灯泡L₁的电流为0.3A。 [3] 由图乙可知，电压表连接的是0~15V的量程，此时电压表示数为6V，说明此电路电源电压为6V。根据并联电路电压规律，U₁=U₂=U=6V 根据并联电路电流规律I₂=I−I₁=1.5A−0.3A=1.2A L₂的电阻为R₂=U₂/I₂=6V/1.2A=5Ω 5．如图（甲）所示电路中，R为滑动变阻器，R₀为定值电阻，电源两端的电压不变，改变R的滑片位置，电压表示数随电流变化的图线画在图（乙）的坐标系中，则根据以上条件可知R₀的阻值为________Ω，电源电压________V。 　 【答案】1；10 【详解】由图甲可知，R₀与R串联，电流表测电源电压，电压表测R两端的电压。由图乙可知，当R两端的电压UR=9V，电路中的电流I=1A时，根据串联电路的电压关系，电源电压U=UR+U₀=UR+IR₀① 当R两端的电压UR'=1V，电路中的电流I'=9A时，根据串联电路的电压关系，电源电压U=UR'+U₀'=UR'+I'R₀② 由①②解得，电源电压U=10V，R₀阻值R₀=1Ω。 6．在探究“电流与电压关系”的实验中。 　 (1)如图所示，甲图为实验电路，请在接错的一根导线上打“×”，再用笔画线代替导线将电路改正（导线不允许交叉）； (2)改正后，将滑动变阻器滑片移至________端，闭合开关，发现电流表指针无偏转，电压表指针有较大偏转，若电路中只有一处故障，则可能是R________； (3)移动滑片，实验数据记录如表。第1次实验电流表的示数如图乙所示，为________A； 实验次数 1 2 3 4 5 电压U/V 1 1.6 2.0 2.4 2.8 电流I/A 0.32 0.40 0.48 0.56 (4)由表格数据可以得出初步结论：在电阻一定时，导体中的电流与导体两端的电压成正比，得出此结论的理由是________。 (5)为使结论具有普遍意义，小明又搜集了不同小组的实验数据，并画出了I—U的图像，如图丙所示。发现B小组图像与A、C两小组不同，原因可能是________。 【答案】(1) 　 (2) 右 断路 (3)0.2 (4)电压和电流的比值不变 (5)B组的电流表在使用前没有校零 【详解】（1）探究“电流与电压关系”的实验中，电压表应该并联在定值电阻两端。原电路错误为电压表测总电压，改线方法：找到连接滑动变阻器右上接线柱和电压表正接线柱的导线，在该导线上打“×”，重新将电压表并联在定值电阻R两端，即正接线柱接R右端，负接线柱接R左端，保证导线不交叉即可。据此作图。 （2）闭合开关前，滑动变阻器需要调至最大阻值处，本电路滑动变阻器接左下接线柱，滑片移到最右端时接入电阻最大；电流表无偏转说明电路断路，电压表有较大偏转说明电压表连通电源两端，因此故障为定值电阻R断路。 （3）电流表选0~0.6A量程，分度值0.02A，指针指向0.2A。 （4）电阻一定时，每组数据中导体两端电压与通过导体电流的比值不变，据此得出实验结论。 （5）由丙图可知，B小组图像当电压为零时，电流值不为零，可能B组的电流表在使用前没有校零。 板 书 设 计 14.3 欧姆定律 一、探究：控制变量法 　　R一定：I与U成正比（I-U图像是过原点的直线） 　　U一定：I与R成反比 二、欧姆定律：导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比。 三、公式：I＝U/R　　变形：U＝IR　　R＝U/I 　　单位：I—安（A）　U—伏（V）　R—欧（Ω），计算前先统一单位。 四、辨析：R＝U/I只是测量式，电阻与U、I无关。 五、对应：同一段导体、同一时刻（同体同时）。 课 堂 小 结 14.3 欧姆定律 1. 实验——控制变量法：电阻一定时I与U成正比；电压一定时I与R成反比。 2. 滑动变阻器的两种作用——第一次实验改变R两端的电压；第二次实验保持电压不变。 3. 欧姆定律——I＝U/R，变形式U＝IR、R＝U/I，三个量单位分别是A、V、Ω。 4. 辨析——电阻是导体本身的属性，不能说“R与U成正比、与I成反比”。 5. 方法——把不易直接测量的电流转换为易测量的电压来解决问题。 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $