《电流与电压和电阻的关系》 课例编号:R9171(4)

              课例赏析:彩灯逐级变亮引出探究需求,数据双线并行建构定量规律

                                                            ——以“探究电流与电压电阻的关系”一课为例

      本节《探究电流与电压电阻的关系》课例以国庆75周年彩灯为情境导入,从“灯亮→变亮→更亮”的逐级递进,自然引出电流与电压、电阻的定性关系,再通过完整的实验探究完成定量规律的建构。从情境到实验、从数据到图像、从分离到统一,整节课设计精妙、逻辑严密,是一节有温度、有方法、有深度的优质实验课。

       一、情境导入:国庆彩灯承载爱国情怀,亮度变化引出探究动机

       课例以教师自制的75字样彩灯开篇,闭合开关后灯亮但亮度微弱。“如何让彩灯变亮?”学生回答“增加电池节数”,教师操作后灯更亮;“还不够亮怎么办?”学生回答“减小电阻”,教师去掉电阻后灯更亮。三个层次——灯亮、变亮、更亮——对应着电压增大、电阻减小的操作,学生从直观现象中自然归纳出“电压和电阻都会影响电流大小”。以国庆75周年为背景的彩灯设计,将爱国主义教育与物理探究无缝融合,“为祖国母亲庆生”的仪式感让探究动机有了情感的温度。

        二、实验设计:同一电路递进探究,滑动变阻器角色清晰转换

        两个实验共用相同的电路图,但滑动变阻器的功能截然不同。实验一中,学生阅读教材发现“串联滑动变阻器可以改变定值电阻两端电压”,滑动变阻器用于获取多组数据以分析正比关系;实验二中,滑动变阻器用于“调节滑片使定值电阻两端电压保持不变”。教师在不同实验的操作指导中分别强调了滑动变阻器的不同调节目标——实验一是“移动滑片,改变电压,记录电流”,实验二是“更换电阻,调节滑片,保持电压不变”。同一元件在不同实验目标下的不同用法形成鲜明对比,学生对滑动变阻器“分压”和“限流”的双重角色在操作中自然内化。

        三、数据升华:悬念设计引出k=1/R,规律发现水到渠成

        数据分析环节设计精巧。学生描点绘制IU图像后,教师追问:“不同小组图像倾斜程度不同,说明什么?”学生计算各自k值(0.1、0.16……),教师随即指令:“撕开定值电阻上的黑胶带,读出阻值。”学生发现10Ω对应k=0.1,5Ω对应k=0.16——k恰好等于电阻的倒数。“撕胶带”的悬念设计极大激发了好奇心,k=1/R的发现从教师告知变为学生自主建构。学生不仅得出了“电流与电压成正比”的定性结论,更获得了I=(1/R)×U的定量表达式,为下一节欧姆定律的学习完成了关键一步。IR图像中反比例曲线的绘制,进一步从“形”的角度验证了反比关系。

       四、统一建构:两个结论归于一式,欧姆定律呼之欲出

       教师引导学生对比两个实验结论——实验一:I=(1/R)×U;实验二:I×R=U(电压一定时)。追问:“这两个结论本质上是同一回事吗?”学生发现两个表达式都可化为I=U/R。两个看似分离的实验结论在I=U/R的公式中握手言和,电流由电压和电阻共同决定的观念自然形成。这一“分而后合”的设计,让学生在实验证据的基础上完成从规律到定律的认知飞跃,为下一节欧姆定律的正式学习搭好了坚实的认知阶梯。

       改进建议:实验操作时间偏紧,可适当精简导入环节为操作留出空间;两个实验的“变与不变”可引导学生独立对比总结滑动变阻器的不同角色;描点作图时个别学生连线不够规范,可安排组内互查。

       总结:本课例以国庆彩灯承载情感温度,以同一电路承载递进探究,以悬念设计激发规律发现,以结论统一搭建立律阶梯,在完整的探究链条中完成了电流与电压、电阻关系的定量建构。图像法与比值法双线并行的数据分析、滑动变阻器角色的清晰转换、两个结论的自然统一,共同构成了一节有温度、有方法、有深度的优质实验课。

     

《电流与电压和电阻的关系》全国青教赛获奖课例

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