17.1 电流与电压和电阻的关系 教学设计 2026-2027学年人教版九年级全一册物理

第1节 电流与电压、电阻的关系 教学设计（第1课时） 课题 电流与电压、电阻的关系 课时 第1课时 授课类型 实验探究课 授课教师 授课时间 教材 分析 本节是第十七章《欧姆定律》第1节（1课时）。教材由学生已有的定性认识引入：在电路中通过增加电池的节数来增加电阻器两端的电压时，会发现通过电阻器的电流增大；而电压一定时，电阻越大，电流越小。进而提出问题：通过导体的电流与加在它两端的电压及导体的电阻之间存在怎样的定量关系？教材安排两个"实验"栏目：①探究电阻一定时电流与电压的关系——用定值电阻进行实验，用实验电源（或增减串联干电池的节数、或把滑动变阻器与定值电阻串联）改变定值电阻两端的电压，测量并记录几组电压和电流值，分析数据并在坐标系中描点作出I-U图像，得出"在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比"；②探究电压一定时电流与电阻的关系——将不同阻值的定值电阻分别接入电路，保持定值电阻两端电压不变，得出"导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比"。 本节是初中电学第一个完整的定量探究实验，控制变量法的规范使用和图像法处理数据是方法论层面的核心内容；两条实验结论为下一节归纳建立欧姆定律提供实验事实。课标对应3.4.2"知道电压、电流和电阻。探究电流与电压、电阻的关系，理解欧姆定律"和4.2.12"探究电流与电压、电阻的关系"（例12：用定值电阻、滑动变阻器、电流表、电压表等，探究电流与电压、电阻的关系）。 两条实验结论是本课时的重点；实验电路的设计（怎样改变电压、怎样保持电压不变）与图像法处理数据是本课时的难点。 学情 分析 1. 知识储备分析：学生已认识电压、电阻的概念，会使用电流表和电压表（第十五章第4节、第十六章第2节），会用滑动变阻器改变电路中的电流（第十六章第4节），具备了完成本探究实验的全部技能基础。（依据教材前置章节推断） 2. 思维能力分析：学生对"电压越大电流越大、电阻越大电流越小"有定性认识，但容易把"正比、反比"与"增大、减小"混为一谈；自主设计实验电路（特别是用滑动变阻器保持电压不变）和用图像法处理数据的能力较弱，需要教师搭建台阶。（常见情形，待你确认） 3. 学习态度分析：本节是学生进入电学后的第一个定量探究实验，动手意愿强；不同小组使用不同定值电阻得出同一结论，恰可作为交流评估的素材，激发探究热情。 核心素养 教学目标 物理观念：通过实验探究，得出"在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比""导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比"两条定量结论，知道电流同时受电压和电阻两个因素的制约。 科学思维：经历"提出问题—猜想—设计实验—收集数据—分析论证"的探究过程，领会控制变量法（研究三个量的关系时每次只改变一个量、保持另一个量不变）；学会用图像法处理实验数据，体会图像直观显示两个量间变化关系的优势；能依据数据识别并剔除错误数据。 科学探究：能参照教材电路设计"能改变电压并同时测量电压和电流"的电路图；会连接电路、规范使用电流表和电压表测量多组数据；会设计记录表格、如实记录，并根据数据描点、用平滑曲线连接作出I-U图像。 科学态度与责任：在小组实验中分工协作、如实记录数据；通过分析不同小组（不同定值电阻）的数据得出相同结论，体会从大量实验事实归纳普遍规律的科学方法，养成尊重实验证据的态度。 教学重点 1. 电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比； 2. 导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比； 3. 控制变量法与图像法在实验中的运用。 教学难点 1. 实验电路设计：如何改变定值电阻两端的电压、如何在换接电阻后保持其两端电压不变（常见难点，待你确认）； 2. 用图像法处理数据并归纳结论，理解"成正比、成反比"与"增大、减小"的区别。 教学方法 实验探究法、控制变量法、图像法、问题驱动法 学习方法 分组实验法、观察记录法、讨论交流法 教学准备 教师：多媒体课件（含教材图17.1-1～图17.1-4）；演示器材——实验电源、定值电阻若干、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线若干。 学生：分组器材——干电池盒（可增减节数）或学生电源、定值电阻若干（不同小组可使用不同阻值）、滑动变阻器、电流表、电压表、开关、导线若干（每组一套）。 教学过程 二次备课 导入新课（5分钟） 【复习设问】（出示教材图17.1-1）在如图所示的电路中，当通过增加电池的节数来增加电阻器两端的电压时，我们会发现通过电阻器的电流增大。 （教材截图：图17.1-1 探究电流与电压、电阻的关系） 【复习设问】另外，通过前面的学习我们知道：电阻表示导体对电流的阻碍作用，当电压一定时，电阻越大，电流越小。 【提出问题】通过导体的电流与加在它两端的电压及导体的电阻之间存在怎样的定量关系呢？你有怎样的猜想？ 【学生猜想】预设：电压越大，电流越大；电阻越大，电流越小。（板书猜想，指出这只是定性关系，需要实验找出定量关系。） 【设计意图】从已有定性认识出发提出"定量关系"问题，引发认知升级，激发探究欲望。 新课讲授（28分钟） 一、探究电阻一定时电流与电压的关系（14分钟） 【明确方法】电压、电阻的改变都会引起电流的变化。实验时，应先保持某一个量不变——研究通过导体的电流与导体两端电压的关系时，保持导体的电阻不变。这就是控制变量法。 【实验思路】可以用定值电阻进行实验。要研究通过定值电阻的电流I怎样随着它两端的电压U的变化而变化，需要确定改变定值电阻两端电压的方法：①利用实验电源可以方便地改变电压；②用干电池作为电源，通过增减串联电池的节数来改变电压；③通过把滑动变阻器与定值电阻串联来改变定值电阻两端的电压。 【设计电路】请你参照图17.1-1所示的实验电路，在练习纸上画出能够改变电压并可以同时测量电压和电流的电路图。（预设：定值电阻与滑动变阻器串联，电流表串联在电路中，电压表并联在定值电阻两端。） 【进行实验】按设计的电路图连接电路，测量并记下几组电压和电流值，填写在表格中（记录表标注定值电阻的阻值R=____Ω）。提醒：不同小组可以使用不同的定值电阻做实验。 【处理数据】①分析表中的数据，看看在电阻一定时，电流与电压之间存在怎样的定量关系；②采用图像的方法分析数据——在图17.1-4中描出各组数据对应的点，然后将各点平滑地连接起来。 （教材截图：图17.1-4 I-U图像） 【实验结论】大量实验表明：在电阻一定的情况下，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。（追问：与你的猜想一样吗？——猜想只说"增大"，实验得出的是"成正比"的定量关系。） 二、探究电压一定时电流与电阻的关系（10分钟） 【提出问题】要探究电压一定时电流与电阻的关系，需要知道导体的电阻和通过导体的电流，还要考虑保持定值电阻两端电压不变的方法。 【实验思路】将不同阻值的定值电阻分别接入电路中，以改变电阻，测量通过每个定值电阻的电流；换接电阻后，通过移动滑动变阻器的滑片调节电路，使电压表的示数保持不变。请你根据以上思路设计实验的电路图。 【进行实验】按设计的电路图连接电路，测量并记录定值电阻两端的电压及几组电阻和电流值（记录表标注控制的电压U=____V）。 【实验结论】分析表中的数据：大量实验表明，导体两端的电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 三、方法梳理（4分钟） 【师生归纳】①控制变量法——电流与电压、电阻两个因素有关，探究时每次只研究其中两个量之间的关系；②图像法——把数据点描在坐标系中并平滑连接，能更直观地看出两个量间的变化关系；③多次测量、不同小组用不同电阻做实验——使结论具有普遍性。 【设计意图】第一个探究教师引导示范、第二个探究学生迁移设计，实现"扶—放"结合；突出控制变量法与图像法两条方法主线，为建立欧姆定律准备实验事实。 课堂小结（4分钟） 【师生共同梳理】①电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；②电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比；③方法收获——控制变量法（每次只改变一个量）、图像法（描点、平滑连接）、多次测量（结论具有普遍性）。 课堂练习 课堂练习（8分钟） 1.（课本"练习与应用"第1题）在"探究电阻一定时电流与电压的关系"的实验中，可以分别用1节、2节、3节……干电池作为电源来改变定值电阻两端的电压，也可以用滑动变阻器来改变电压。与改变电池数量的方法相比，使用滑动变阻器的优点是什么？（答案要点：用滑动变阻器可以连续改变定值电阻两端的电压，方便获得更多组数据；且不必增减电池，操作简便。） 2.（课本第2题）实验数据如下：U/V依次为0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、1.8，I/A依次为0.08、0.15、0.23、0.25、0.38、0.45。（1）请在图17.1-6中建立坐标系并描点；（2）有一组数据明显是错误的，是哪组？（3）剔除错误数据后作图，能得到什么结论？（答案要点：第4组（U=1.2 V，I=0.25 A）跟其他数据的规律完全不同，应剔除；剔除后各点大致落在过原点的直线上，表明电阻一定时电流与电压成正比。） （教材截图：图17.1-6 请在坐标系中描点） 板书设计 第1节 电流与电压、电阻的关系 一、R一定：I 与 U 成正比 二、U一定：I 与 R 成反比 三、方法：控制变量法、图像法、多次测量 作业设计 作业设计 1.（课本第4题）在探究电流与电压的关系和探究电流与电阻的关系时，可以采用相同的电路，但操作过程不同。请分别写出这两个实验的具体操作过程。（答案要点：探究电流与电压的关系——保持定值电阻的阻值不变，移动滑动变阻器的滑片改变定值电阻两端的电压，测出几组对应的电压值和电流值；探究电流与电阻的关系——先后把不同阻值的定值电阻接入电路，每次通过移动滑动变阻器的滑片使定值电阻两端的电压保持不变，测出对应的电流值。） 2.（课本第5题）某同学完成实验后，得到如图17.1-9所示的I-U图像。（1）当定值电阻两端的电压为3 V时，通过它的电流是多少？（2）如果通过定值电阻的电流是1 A，它两端的电压是多少？（答案要点：由图像可知，U=3 V时I=0.2 A，电阻R=U/I=3 V/0.2 A=15 Ω；电流为1 A时，U=IR=1 A×15 Ω=15 V。） 教学反思 学科网（北京）股份有限公司 $