人教版物理九(上) 第16章 电压 电阻 第4节 变阻器（导学案）

第4节 变阻器
课题 变阻器 课型 新授课
教学目标 知识目标 1.了解变阻器的构造、在电路中的符号，理解变阻器的工作原理.2.通过探究怎样用变阻器改变灯泡的亮度，知道正确使用变阻器的方法.
能力目标 1.通过理解滑动变阻器的设计、制作过程，了解科学发明创造、科技革新的过程.2.通过探究滑动变阻器的使用方法，培养学生的概括、归纳能力.
素养目标 激发学生运用所学知识解释变阻器改变电阻的原理，培养学生的创新能力.
教学重点 滑动变阻器的原理及使用 教具准备 不同规格的滑动变阻器、电池组、小灯泡、铅笔（或铅笔芯）、金属夹、导线若干、实物投影仪、多媒体课件等
教学难点 根据要求正确使用与连接滑动变阻器 教学课时 1.5课时
课前预习 1.变阻器（1）原理：通过改变连入电路中的电阻丝的 长度 来改变电阻.（2）分类：常见的变阻器有 滑动变阻器 、 电阻箱 和 电位器 .
2.滑动变阻器（1）构造：滑动变阻器是用 电阻丝 绕在绝缘管上制成的.（2）电路图符号：变阻器在电路图中用符号 表示.（3）作用：改变连入电路的 电阻大小 ，改变电路中的电流，控制部分电路两端的 电压 ，有时还起到 保护电路 的作用.（4）使用方法：①应从电阻丝两端的两个接线柱和金属棒的两个接线柱各选一个 串 联在电路中；②为了保护电路，在通电前应使滑动变阻器连入电路的阻值 最大 .
巩固复习 教师引导学生复习上一节内容，并讲解布置的作业（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.
备课笔记
新课导入 从列举生活中需要改变音量或改变电灯泡亮度的实例（如：演示旋转收音机音量旋钮可以改变音量、旋转调光台灯的控光旋钮可以改变灯的亮度）入手，激发学生强烈的求知欲，引入“变阻器”，提高学生的学习兴趣.（实物演示）
进行新课 变阻器能改变接入电路中电阻大小的元件叫变阻器，主要种类有滑动变阻器、电阻箱、电位器.滑动变阻器可以逐渐地改变连入电路的电阻，但不能够显示连入电路的电阻值；电阻箱能够准确表示连入电路的电阻值，但阻值变化是不连续的；滑动变阻器和电阻箱在接入电路中时，闭合开关之前，都应调节到最大阻值.1.探究滑动变阻器的工作原理师 请大家自己动手设计电路图，将台上的仪器（干电池、灯泡、铅笔芯、开关、导线）连接起来，之后观察灯泡是否会亮，有什么办法可以改变灯泡的亮度？学生将电路连接起来，在探讨改变亮度的问题上很多学生都能够想到改变电压的大小、电阻的大小，但是改变的方法有所不同，有的学生说可以改变干电池的个数，有的学生想到改变电阻丝（铅笔芯）的长度.教师给予适当的引导，告诉学生实际生活中电源的电压220V是确定的，不能改变的，所以只能改变电阻（铅笔芯）的长度.学生动手连接电路，并将连接铅笔芯的导线一端固定，并使另一端滑动，观察灯泡的亮度与接入的铅笔芯长度的关系.学生思考后回答：连入电路的铅笔芯越长，灯越暗，连入电路的铅笔芯越短，灯越亮.教师总结：电源的电压不变，铅笔芯越长，电阻大，电流小；铅笔芯越短，电阻小，电流大，所以通过改变铅笔芯在电路中的长度来改变电阻，从而改变电路的电流，这就是滑动变阻器的原理.板书：滑动变阻器原理：通过改变连入电路的电阻线的长度→改变电阻→改变电流.2.探究滑动变阻器的结构师 请同学们思考如何将一个长电阻线逐步改装成一个滑动变阻器？生：这需要知道滑动变阻器的构造.师 同学们回答得很好，在讨论滑动变阻器的构造之前，需要解决以下几个问题：问题1：选择何种材料的导线？——镍铬合金线为使滑动变阻器调节的范围更大，我们还需更长的电阻线，应该选择什么材料最合适？教师给出几种长1m、横截面积1mm2的金属导线在20℃时的电阻值：铜(0.017Ω)、铝(0.027Ω)、铁(0.096Ω)、锰铜(0.44Ω)、镍铬合金(1.1Ω)，让学生进行讨论.最后得出结论：相同长度和横截面积的条件下，镍铬合金的电阻比较大，滑片移动相同距离时，改变的电阻大.问题2：导线太长怎么办？——绕成线圈有同学指出解决办法是将导线绕成线圈，有的同学说，平时我们见到的缝纫机线、弹簧就是这样的.（引导：导线较软，线圈没有支架，容易散乱.）
备课笔记
课外拓展：
电阻箱
电阻箱是一种能够表示出阻值大小的变阻器，在电路图中用符号表示，一般有两种电阻箱：旋钮式和插孔式.
旋钮式
①使用方法：将电阻箱的两个接线柱连入电路中，调节四个旋钮就能得到0~9999Ω之间的任意整数电阻值.
②读数方法：将各旋钮对应的小三角指的数字乘以面板上标记的倍数，然后加在一起就是电阻箱连入电路中的阻值.如图所示是一电阻箱的实物图，该图的示数为3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=3608Ω.
插孔式
①使用方法：插孔式电阻箱的盖上有一排铜块，铜块间有插孔，孔里插有铜塞，插孔下相邻的两个铜块间有电阻线相连.当铜塞插在孔里，就把相邻的两个铜块连在一起，电流就从铜块上通过. 当铜塞拔出时，电流通过插孔下面的电阻线，拔出的铜塞越多，连入电路的
进行新课 问题3：支架的材料？——绝缘材料（瓷筒）师 选作支架的物体材料，是导体还是绝缘体？生：绝缘体.师 众多的绝缘材料，用什么材料较好呢？生：硬纸筒，圆木棒，塑料棒（没有同学提到瓷筒）.师 很好，这些绝缘材料都可以做支架.但同学们注意，如果用这些材料作变阻器线圈支架的话，它也有缺点，比如，线圈中通过的电流较大时，因导体发热，容易出现什么不好的结果？生：会烧起来.师 同学们继续找既能绝缘，又不会出现因电流过大而引发事故的绝缘材料.师生共同讨论后，最终确定用瓷筒.问题4：线圈短路时怎么办？——涂油漆绝缘师 紧密排绕的镍铬合金线线圈横向之间会导电，怎么解决这个问题？生：用塑料绝缘.师 塑料、油漆等绝缘都可以，但塑料绝缘比油漆绝缘线圈占用的空间大，所以常用油漆绝缘.问题5：怎样改变镍铬合金线的长度？——滑片教师引导学生回忆刚才做的实验，导线一端在铅笔芯上自由滑动.（多媒体演示滑动变阻器的滑片和金属杆）问题6：滑片靠在绝缘油漆上，不能跟镍铬合金线接触时怎么办？——将与滑片接触的镍铬合金线绝缘油漆刮掉.问题7：连接导线夹的导线→金属棒（固定滑片）问题8：为了使之连入电路→加接线柱.接着介绍滑动变阻器的结构示意图.板书：滑动变阻器的结构：电阻丝绕成的线圈、绝缘瓷筒、金属棒、滑片.结构示意图： 在电路图中的符号：3.探究滑动变阻器的正确接法师 同学们现在可以设计电路，进行实验，在设计和实验过程中弄清下列问题：（用多媒体播放）（1）滑动变阻器有4个接线柱，接入电路时，如果只需接两个，共有几种接法？（2）滑动变阻器哪两个接线柱之间的电阻是不变的？（3）滑动变阻器哪两个接线柱之间的电阻很小，几乎为零？（4）移动滑动变阻器的滑片，哪两个接线柱之间的电阻会随之改变？向哪个方向移动时电阻变大？（5）要使灯泡和变阻器中的电流大小相同，滑动变阻器应该与灯泡串联还是并联？（6）要能改变电路中电流的大小，应使用滑动变阻器的哪两个接线柱？（7）要使灯泡由暗变亮，接通电路前应将滑动变阻器滑片放到什么位置上？
备课笔记
电阻越大.
②读数方法：每个插孔下的电阻线的电阻值都标在插孔旁边.只要把未插入铜塞的插孔旁的数值加在一起，就是接入电路的电阻值.如图所示，将20Ω和50Ω上方的铜塞拔出，其连入电路中的电阻值就是20Ω+50Ω=70Ω.
进行新课 实验探究：首先设计出实验电路，接着根据各自制定的计划进行操作.学生操作，教师巡视指导各实验小组的实物连接.实验结束后，各组进行交流，提出发现的问题.师 下面请同学们说说你们的收获吧.生1：把A、B或C、D两个接线柱串联接入电路时，灯泡的亮度都不变，说明AB间和CD间的电阻都不变；但是接C、D时灯很亮，说明CD间电阻很小，几乎为零；接AB时灯很暗，说明AB间的电阻很大.生2：要想控制电路中电流的大小，改变小灯泡的亮度，滑动变阻器必须串联接入电路，并使用“一上、一下”两个接线柱.生3：要使灯由暗变亮，接通电路前就应将滑动变阻器滑片放在电阻最大的位置上.但我发现有的组和我们不一样，我们在最左（A）端，他们在最右（B）端，难道最大值位置有两个吗？生4：我也发现了使灯由暗变亮有的从左向右滑，有的从右向左滑.师 大家先别着急，我们先请一位同学上台将你们滑动变阻器不同的连接情况画在黑板上.教师引导学生仔细观察比较各组变阻器的连接情况，分析产生区别的原因，进一步弄清滑动变阻器的使用规则及方法.教师总结：滑动变阻器阻值的最大位置及滑片的移动方向，都与变阻器的连接情况有关.如图，如果使用接线柱CA或DA，则电阻丝AP段被接入电路，这时电阻值最大的位置是滑片P应在B端，滑片从B端向A端滑动时，电阻逐渐减小，电流逐渐变大，灯泡由暗变亮；如果使用接线柱CB或DB，则电阻丝PB部分被连入电路，电阻最大值的位置就应是滑片P在A端，而要使灯由暗变亮，滑片要从A端向B端滑动.板书：滑动变阻器的正确接法：上、下各接入一个接线柱，串联在电路中.使用滑动变阻器的注意事项：（1）电路中的电流不能超过滑动变阻器允许通过的最大电流；（2）使用前应将滑片调到阻值最大端.
变阻器的应用师 在电路中，变阻器的作用主要是通过调节其电阻值，改变电路中的电流.滑动变阻器一般只在实验室中应用.有些家用电器音量调节的器件也是一种变阻器，通常称为电位器，如教材P70图16.4-5是一种电位器的结构图，它通过机械式旋钮调节阻值的大小.电位器也可以用在其他电器上，例如，可调亮度的电灯，可调温度的电热毯、电饭锅，等等.下面请同学们在课后通过上网查阅资料了解更多有关变阻器应用的知识.
备课笔记
小组讨论：
1.滑动变阻器使用前为什么要将滑片调到阻值最大端？原理为何？
2.一般来讲滑动变阻器都是串联在电路中，如果将滑动变阻器并联在电路中会有什么影响？可以起到什么作用？
特别提醒：
滑动变阻器和电阻箱的主要异同点
进行新课 【例1】 高速公路收费站，现在对过往的超载货车实施计重收费，某同学结合所学物理知识设计了如图所示的计重秤原理图，以下说法正确的是（ ）A.称重表其实是一个电压表B.电路中的R1是没有作用的C.当车辆越重时，称重表的示数越小D.当车辆越重时，称重表的示数越大解析：由题图可知，称重表串联在电路中，因此称重表其实是一个电流表，A错；电路中的R1起到保护电路的作用，B错；当车辆越重时，滑动变阻器连入电路的电阻越小，因此电流表的示数越大，即称重表的示数越大，C错，D正确.答案：D
教学板书
课堂小结 这节课我们学习了能改变电阻大小的装置——滑动变阻器，它的原理是通过改变接入电路中导体的长度来改变电阻大小的，其构造是把较长的涂有绝缘漆的电阻丝绕在瓷筒上，并在滑片与电阻丝接触的地方，将绝缘漆刮去，使滑片与电阻丝接触良好.变阻器也有规格，我们使用时不能超出其规格使用，所以使用前要观察滑动变阻器的铭牌.实际将变阻器接入电路时，只需要两个接线柱即可，一般采用“一上一下”的方式，开关闭合前，变阻器调到阻值最大的位置，以保护电路，不至于电流过大.
教材习题解答 想想做做（P68）选取一根自动铅笔芯，照图连接电路.使铅笔芯一端的夹子固定，移动另一端的夹子，观察小灯泡的亮度.小灯泡的亮度怎样变化？为什么会这样变化？解：随着夹子在铅笔芯上移动，小灯泡的亮度会发生连续变化，接入电路中的铅笔芯越短，电阻越小，电路中的电流越大，小灯泡越亮；反之，接入电路中的铅笔芯越长，电阻越大，电路中的电流越小，小灯泡越暗.
备课笔记
教材习题解答 动手动脑学物理(P71)1.请用笔画线表示接线，连接图中的电路，使滑动变阻器能够控制灯泡的亮度.在你连的电路中，要使灯泡越来越亮，变阻器的滑片应该向哪个方向移动？ 解：电路连接如图所示，滑动变阻器的滑片向右滑动，接入电路的电阻线变短，电阻变小，电路中的电流变大，灯变亮.2.如图是一位同学按照上题要求所连的电路.这个电路能不能满足题目的要求？为什么？按这个图进行操作时，实验现象是怎样的？解：这个电路不能满足题目的要求，因为接滑动变阻器下端两个接线柱相当于接入一个定值电阻，不管滑片P如何移动，都不能改变电路中电流的大小.按这个图进行操作，灯泡发光较暗，且移动滑动变阻器滑片，灯泡亮度不变.3.如图是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图.当滑片P向右滑动时，连入电路的电阻变小的是哪个？解：当滑片P向右滑动时，连入电路的电阻变小的是D.4.如图是一种测定油箱内油量的装置.其中R是滑动变阻器的电阻片，滑动变阻器的滑片跟滑杆连接，滑杆可以绕固定轴O转动，另一端固定着一个浮子.油箱中的油量减少时，油面下降，浮子随液面落下，带动滑杆使滑动变阻器滑片向上移动，从而改变了电路中电流表的示数.因此，电流表上一定的示数便对应着油面的一定高度，把电流表刻度盘改为相应的油量体积数，就可以直接读出油箱中的油量.请问：在这个装置中，电流表示数越大，表示油箱中的油量越多还是越少？请说明理由.解：电流表示数越大，说明电路中电阻越小，滑片在偏下的位置，此时油面较高，表示油箱中的油量越多.
备课笔记
规律总结：
判断滑动变阻器连入电路的电阻值变化的步骤
第一步：确定滑动变阻器与电路的接法.
第二步：根据电流通过滑动变阻器的情况，判断滑动变阻器的哪段电阻丝连入电路.
第三步：看准滑片的移动方向，根据滑片位置的变化，判断接入电路的电阻丝长度的变化.
第四部：根据接入电路的电阻丝长度的变化，判断接入电路中的电阻大小的变化.
难题解答 【例2】 如图所示的各种电路，同种元件的参数均相等，能利用滑动变阻器调节电灯从亮到熄灭的电路是（ ）解析：图A中滑动变阻器与灯泡并联，当滑片P滑到左端时，会引起电源短路，所以该选项不符合题意；图B中滑动变阻器与灯泡串联，当滑片P左右滑动时，只能改变灯泡亮度，不能使灯泡熄灭，所以该选项不符合题意；图C中滑动变阻器与灯泡串联，滑片P使灯泡处于短路状态，无论怎样滑动滑片灯泡都不亮，所以该选项不符合题意；图D中滑动变阻器与灯泡并联，当滑片P滑动到右端时，会引起灯泡短路，实现灯泡由亮到灭，所以该选项符合题意.答案：D
布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并预习下一课时内容.
教学反思 1.本节课采用探究性教学与多媒体教学相结合的教学方法，改变了以往以老师教学生听为主的传统教学方法，从根本上调动了学生学习的积极性，提高了学生学习的兴趣，大部分学生都能够积极参与思考，参与探究实验，从课后学生的反馈来看，学生基本上能够懂得滑动变阻器的工作原理以及正确使用滑动变阻器的方法.2.本节课的教学充分体现了学生的主体地位，让学生带着问题去设计实验和探究，让学生沿着科学探究的途径，去体验人类认识自然的过程，激发了学生强烈的求知欲望，同时培养了学生的合作精神和科学素养.3.考虑到学生的智力水平、动手能力以及知识结构的不同等原因，因此，到实验室后对学生的座位重新做了编排，把物理成绩好的跟差的分在同一小组，把动手能力强的跟相对较弱的学生分在同一小组，这样更加有利于调动学生的积极性和参与度，发挥小组合作的精神.4.由于变阻器的学习属于技能性训练，因此探究的方式也与前面的学习有所不同，以提出思考性问题的方式展开，并且课本中的思考题只有亲自动手操作，才能深刻体会，所以对学生实验过程中出现的错误要及时纠正，要提醒学生把滑片置于电阻最大位置，然后再合上开关，移动滑片，观察灯泡亮度的变化判断接入电路电阻的大小的变化，让学生学会正确使用滑动变阻器.
教学过程中老师的疑问：
教师点评和总结
备课笔记
课外拓展：
电位器
电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件.电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成.当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压.
电位器既可作三端元件使用也可作二端元件使用.后者可视作一可变电阻器，由于它在电路中的作用是获得与输入电压（外加电压）成一定关系得输出电压，因此称之为电位器.
常用电位器有：线绕电位器、合成碳膜电位器、有机实芯电位器、金属玻璃釉电位器、导电塑料电位器、多圈可调电位器.
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