物理九年级全册第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用教学设计

这是一份物理九年级全册第4节 欧姆定律在串、并联电路中的应用教学设计，共7页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，教学课时，巩固复习，新课引入，进行新课等内容，欢迎下载使用。

【教学目标】
一、知识目标
1.理解运用欧姆定律和电路特点推导串、并联电路中电阻关系的过程.
2.理解串联电路的等效电阻，会用串联电路的特点和欧姆定律分析解决简单的串联电路问题.
3.理解并联电路的等效电阻，会用并联电路的特点和欧姆定律分析解决简单的并联电路问题.
二、能力目标
1.通过实验现象体会等效电阻的含义，了解等效的研究方法.
2.通过推导串、并联电路电阻关系的过程学习用理论推导得出物理规律的方法.
3.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和应用知识解决问题的能力.
三、素养目标
1.通过应用欧姆定律和串、并联电路特点推导串、并联电路中电阻的关系，体验物理规律在解决实际问题中的意义.
2.通过推导过程使学生树立用已知规律发现新规律的意识.
【教学重点】利用欧姆定律推导出串、并联电阻的关系，并能进行简单的计算.
【教学难点】探究电阻串、并联规律中等效思维方法的理解与运用.
【教具准备】多媒体课件、5Ω、10Ω的电阻、电流表、电压表、开关、学生电源、滑动变阻器各1个，导线若干.
【教学课时】1.5课时
【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
师 前面我们学习了利用欧姆定律测电阻的实验，知道了求电阻的基本方法：R＝UI.本节课我们将学习利用欧姆定律探究串、并联电路中电阻规律的知识，这是一节关于欧姆定律综合运用的探究课，大家一定要认真听讲.下面我们就一起来学习吧！
【进行新课】
知识点1 串联电路中欧姆定律的应用
1.探究串联电路中电阻的规律
教师演示实验1，引导学生观察并思考串联电路中电阻的规律.
（1）实验探究：
实验1：用“伏安法”探究串联电路中电阻的规律.
实验原理：R＝U/I
实验器材：5Ω、10Ω的电阻、电流表、电压表、开关、学生电源、滑动变阻器各1个，导线若干.
实验电路图：如图所示.
实验的相关说明：
①电阻选带有骨架的线绕电阻或精确性较高的金属膜电阻.
②电源选用输出比较稳定的电源.
③调节滑动变阻器，使电路中的电流不要太大，并使电压表的示数为整数.
④根据第3节“伏安法”测电阻课程资源的相关介绍，确定电流表采用内接法还是外接法.
⑤实验结束后，教师要引导学生比较测量结果，得出总电阻R与R1、R2的关系：R＝R1+R2＝5Ω+10Ω＝15Ω
教师根据实验结论，引导学生理解等效电阻的含义，学会在物理中运用“等效替换”的思想来研究问题，在此基础上得出串联电路中电阻的规律：R总＝R1+R2.
（2）定性研究：
电阻串联的实质是增大了导体的长度，所以串联电路的总电阻比任何一个分电阻都要大.
（3）理论推导：
因为R1、R2是串联的，所以有
电压规律：U=U1+U2；电流规律：I=I1=I2
欧姆定律：I=U/R
欧姆定律适用于单个的用电器和由几个用电器组成的一段电路，所以对于R1，则有I1=U1/R1；对于R2，则有I2=U2/R2；对于串联电路，则有I=U/R.
将I1、I2、I变形后得U1=I1R1，U2=I2R2，U=IR，代入电压规律得：IR=I1R1+I2R2.
由于I=I1=I2，所以R=R1+R2.
板书：
串联电路的总电阻等于各串联电阻之和，即R＝R1+R2
注意：当有3个电阻R1、R2、R3串联时，可以将串联的R1、R2看成一个电阻为R′(R′＝R1+R2)，而后将R′和R3串联的总电阻为R＝R′+R3＝R1+R2+R3.同理可证，当有n个电阻R1、R2、R3、……、Rn串联时，总电阻R=R1+R2+R3+…+Rn
例题1(多媒体展示)如图所示，电阻R1为12Ω，将它与R2串联后接到8V的电源上，已知R2两端的电压是2V.请求出电路的总电阻.

2.探究串联电路中欧姆定律的应用
师在理解了串联电阻的规律后，我们还要进一步掌握欧姆定律在串联电路中的应用及相关计算，下面我们就一起来分析一个例题.
例题2 教师用多媒体展示教材P83页的例题1，并利用欧姆定律进行分析.
教师总结：（1）从例题2中可以看出，串联电路中通过某个电阻的电流或串联电路的电流，等于电源两端电压除以各分电阻之和.
（2）另外还可以看出，当串联电路中的一个电阻改变时，电路中的电流及另一个电阻两端的电压都会随之改变.很多实际电路都利用了串联电路的这一特点.
例题3（多媒体展示）如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S1、S2，电压表示数为6V，电流表示数为0.6A，断开S2后，电压表示数变为2V，则R2的电阻和电源电压分别是（ ）
A.10Ω、9V
B.20Ω、6V
C.20Ω、9V
D.10Ω、6V
解析：闭合开关S1、S2时，电路中只有电阻R1，故此时电压表示数即为电源电压，根据欧姆定律可得，R1=U/I=6V/0.6A=10Ω，当S1闭合、S2断开时，电路中的R1和R2串联，电压表测量的是R1两端电压，为2V，则R2两端电压为6V-2V=4V，根据R1/R2=U1/U2可得，电阻R2的阻值为2×10Ω=20Ω.
答案：B
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
知识点2 并联电路中欧姆定律的应用
1.探究并联电路中电阻的规律
教师演示实验2，引导学生观察并思考并联电路中电阻的规律.
（1）实验探究：
实验2：用“伏安法”探究并联电路中电阻的规律.
实验原理：R＝U/I
实验器材：5Ω、10Ω的电阻、电流表、电压表、开关、学生电源、滑动变阻器各1个，导线若干.
实验电路图：如图所示
实验的相关说明：实验结束后，教师引导学生比较测量结果（10/3Ω），发现利用欧姆定律R＝UI测量出的总电阻R比R1和R2都要小.（学生此时还不能及时从测量结果10/3Ω中联想到并联电路中电阻的规律：1/R总＝1/R1+1/R2，只知道R总＝10/3Ω＜R1＜R2）
（2）定性研究：
电阻并联的实质是增大了导体的横截面积，所以并联电路的总电阻比任何一个分电阻都要小.
（3）理论推导：
教师引导学生利用欧姆定律推导出并联电路电阻的规律：
板书：
并联电路的总电阻等于各并联电阻的倒数之和，即1/R＝1/R1+1/R2，或
注意：在推导出1/R＝1/R1+1/R2的结论后，可以此作为推论，推导出当并联电阻达到3个或3个以上时，仍可得出此类似的结论：1/R＝1/R1+1/R2+1/R3+…1/Rn.为减轻学生负担，应指出该公式的计算应用在初中阶段很少涉及，只有当并联的电阻相同的特殊情况下，可能用到，如4个阻值为R0的电阻并联，并联后的总电阻为R0/4.
例题4（多媒体展示）如图所示，是某探究小组测量电阻时所得到的两个定值电阻A和B的电流和电压关系的图象，则A的电阻值为 Ω；若将A和B并联接入到电压为15V的电源两端时，电路中的总电流为 A.
2.探究并联电路中欧姆定律的应用
师 在理解了并联电路中电阻的规律后，我们还要进一步掌握欧姆定律在并联电路中的应用及相关计算，下面我们就一起来分析一个例题.
例题5 教师用多媒体展示教材P84页的例题2，并利用欧姆定律进行分析.
教师总结：（1）从例题5中可以看出，当并联电路中的一个支路的电阻改变时，这个支路的电流会变化，干路电流也会变化，但另一个支路的电流和电压都不变.
（2）家庭电路中，各用电器采用并联形式连接到电源上，就是利用了并联电路这一特点.
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
【教师结束语】
本节课主要讲述了欧姆定律的具体应用，我们通过结合前一章所学的串、并联电路的特点，并应用欧姆定律直接推导出串联电路、并联电路总电阻的公式：①串联电路：R总＝R1+R2；
②并联电路：1/R总＝1/R1+1/R2，这节课我们就学到这，谢谢！
课后作业
完成本课时对应课后练习.
1.推导出串联和并联电路总电阻的计算公式是本节的教学重点，用等效的观点分析串、并联电路是本节的难点，协调好实验法和理论推导的关系是本节教学的关键.在推导的过程中，要注意引导学生从影响导体电阻大小的长度、横截面积、材料等因素中，借助于导体串联相当于增加了导体的长度从而使总电阻增大；导体并联相当于增加了导体的横截面积，从而使总电阻减小等方面去理解，加深学生的印象.
2.为了便于学生对“等效代替”的理解，教师可引导学生回顾“合力与分力”的关系，合力概念的引入正是基于合力作用的效果与分力作用的效果相同，类似地引入总电阻的概念，可画出等效的电路图，说明
用等效的电阻接入电路，电路两端的电压和流过的电流相同，故可用等效电阻来代替原来的串联电阻.
3.教师在教学设计中应注意发挥学生学习的主体作用，不可将推导过程全盘包揽，在引导后要交给学生完成.教师可以引导学生画电路图并将各个量在图中标清楚，然后给学生一些时间，让学生根据电路特点和欧姆定律自己尝试找出等效电阻和串、并联电阻的关系.