第十六章　电压　电阻

［课题］ 第十六章　电压　电阻
第1节　电压
【教学目标】
1.知识与技能
（1）知道电源;理解电压；
（2）知道电压是导体中自由电子定向移动的原因,记住电压的单位;
（3）记住一节干电池的电压、我国家庭电路的电压.
（4）学会使用电压表测电压.
2.过程与方法
通过把电流比作水流、电压比作水压来理解电压的过程，感受类比的科学方法经历用电压表测电压，认识科学测量的重要性.
3.情感态度与价值观.通过了解完全电压，提高安全用电的意识.
【教学重难点】
重点：电压概念的初步建立和电压表的正确使用及读数.
难点：电压表的正确使用及读数.
【教法教具】
多媒体课件、电源、电压表、电键、滑动变阻器、小灯泡等.
【教学过程】
设置问题情境：通过复习、引入新课
师：问：电流是怎样形成的？单位是什么？怎样测量电路中的电流？
生：电荷的定向移动形成电流；它的国际单位制为安培；将一只电流表串连在电路中，电流从“+”接线柱流入，“-”接线柱流出.
师：为什么要接通电源后，导体中才会形成电流呢？
课件播放：比较水在水压下的定向移动和自由电荷在电压下的自由移动.
生：抽水机通过抽水，使得两边有水位差，形成了水压，从而形成了水流.电流形成中因为电路中有了电源，提供了持续的电压，电压使导体中自由电荷定向移动，形成了电流.
电压概念的形成
电源
电源是电路中的导体提供持续电压的装置
电源将其他形式能转化为电能
电压
作用：导体两端的电压是导体中自由电荷定向移动的原因.
符号为：U.
前面我们讲了电流，知道电流的单位是安，还有毫安，微安等，那么电压的单位是什么呢？怎样量度呢？
电压单位
国际单位：伏特 简称：伏 符号：V
常用单位：KV 1 KV=1×10-3 V
m V 1 mV=1×10-3 V
μ V 1 μV=1×10-3 mV=1×10-6V
例1：完成单位换算
（1）0.5 V＝ kV
（2）2.5×10-4 mV= V
（3）5×105 mV= kV
几种常见的电压值：
干电池：1.5 V n节干电池串联：n×1.5 V
一个蓄电池：2 V
家庭照明电路：220 V
活动1：观察电压表
在我们已经了解了电压的概念、作用.如果给我们一个电源，我们如何知道它的电压？怎样测量一个电源的电压？我们就要使用测量电压的仪器：电压表.
1.用途：测量电压的仪器叫电压表.
2.电压表电路中的符号：
结构：
一个表盘、两个量程、三个接线柱
师：我们比较一下电压表和电流表，发现表盘上有“V”的是电压表，有“A”的是电流表.另外V还表示它的单位是伏特.
读数
①量程：通过接线柱观察量程；读出最小分度值
②读数：最小分度值×偏转格数
活动2：使用电压表测量电压
①量程选择.
有三个接线柱，有两个量程，怎样选择量程呢？试触法：先用最大的量程测，观察指针偏转幅度，如果小于3 V，换小的那个量程.
试一试①练习使用电压表测量电源两端电压
测一节干电池和两节串联干电池的电压
试一试②探究使用电压表测小灯两端电压
思考：电压表如何测小灯泡两端电压？与小灯串联还是并联？
试一试③练习使用电压表测电键两端电压
小结：电压表的使用方法
①连接方法
用电压表测某用电器两端的电压时，应与这个用电器并联
②连线柱连接方式
③量程选择
在不知道电压的情况下，先用最大的量程，观察指针偏转幅度，如果测得的电压值小于小量程，为了读数的精确性，改用小量程进行测量.
电压可以直接测量电源两端的电压.
④电压可以直接测量电源两端的电压.
活动3：反馈练习与小结
学生练习，师生交流
如图所示，要使电压测灯L2两端的电压，正确的电路图是（ ）
小结（由学生小结）电源 电压
电源 提供持续电压
【板书设计】
第1节 电压
【教学反思】
这节课的内容，表面上看似简单，但实际并非如此.电压是一个抽象的概念，电压与水压虽然相似，但不像水压那么直观，学生理解有些困难.在教学中，我设计让学生积极参与到教学过程中来.
通过试讲发现用类比水流做功和实验的方法引入电压，能引起学生的学习兴趣.通过学生使用电压表测电压，能加深学生对各用电器电压的理解.但在实际教学时，由于学生探究需要过程，测电键开闭时电压在各班不一定都能完成.
另外，我发现把电压表与电流表比较，更能让学生了解电压表的特点.
［课题］
第2节　串、并联电路中电压的规律
【教学目标】
1.知识和技能
探究串、并联电路中电压的规律；训练连接电路和使用电压表的技能.
2.过程和方法
科学探究全过程的切身体验，领会科学研究的方法.
3.情感、态度、价值观
严谨的科学态度与协作精神.
【教学重难点】
连接串联、并联电路，作出电路图.
能用电压表测出各导体两端的电压，找出规律.
【教法教具】
教法：实验探究
教具：小灯泡、开关、电源、导线、电压表
【课时安排】　2课时（1串联，2并联）
【教学过程】
一、前提测评：画出由两个灯泡组成的串、并联电路的电路图.
二、导学达标：
引入课题：
1.在串联电路中（如上图），a、b、两用电器及
电源两端的电压有什么关系？
2.在并联电路中（如上图），a、b、两用电器及
电源两端的电压有什么关系？
进行新课：
1.探究：串联电路中的电压关系
（1）学生猜想：
Ua=Ub=U总
Ua＋Ub=U总 …………
（2）设计实验：把电压表分别接入a、b、电源两端，
测量出两端的电压，就可以找出规律.
（3）作出对应的电路图（共三个）
（4）进行实验：把结果记录在下表
a两端的电压Ua b两端的电压Ub 电源两端的电压U总
第一次测量
第二次测量
（5）分析实验结果，寻求规律：
教师总结：串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和.
即U总＝Ua＋Ub＋……
（6）讨论结果，你还能得到什么结论？
（串联电路的电压分配规律）
2.探究：并联电路中的电压关系
（1）学生猜想：
U总=Ua+Ub
U总＝Ua=Ub
…………
（2）设计实验：把电压表分别接入a、b、电源两端，测量出两端的电压，就可以找出规律.
（3）作出对应的电路图（共三个）
（4）进行实验：把结果记录在下表
a两端的电压Ua b两端的电压Ub 电源两端的电压U总
第一次测量
第二次测量
（5）分析实验结果，寻求规律：
教师总结：在并联电路中，各支路两端的电压相等
即U1=U2=U3=……
（6）讨论结果，你还能得到什么结论？
3实例：上两规律在实际中的应用
【板书设计】
第2节 串、并联电路中电压的规律
串联电路中电压的规律：串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和即：U总＝Ua+Ub+……
并联电路中电压的规律：并联电路各支路电压相等即：U总＝Ua＝Ub＝…….
【教学反思】
反思本节数学，比较好的方面有：整个教学流程清晰流畅；复习引入承上启下，导入自然；画图规范；探究实验的流程清晰明确；对学生的认知递进把握较好，先引领学生探究“串联电压规律”，学生过渡自然；课件设计合理，利用白板连接实物图直观生动，便于理解，效果较好；练习题和拓展提升内容难度适宜，能紧扣本节主题，达标程度较高.
反思本节教学，不足之处有：在学生进行实验的过程中，应当让做得快的小组帮助慢的小组，并在小组之间交流数据，得到更客观的结论；对实验操作更有时间限制，应对学生是否做完实验进行点评、应对实验中的误差进行分析，才更符合尊重事实的科学态度；实验结束后，留给学生展示的机会不足，应多让几个小组汇报他们得出的结论，然后再汇总；与学生交流沟通不够充分；板书内容偏少，应加入两个结论，不能只在课件上出示结论.
实验探究课更应重点培养学生的科学思维与探究能力，对实验的过程和结果都应重视，才能更好地体现出新课标的要求.
［课题］　
第3节 电阻
【教学目标】
1.知识与技能
知道什么是电阻，理解电阻是导体本身的一种属性.
知道电阻的单位及其换算.
理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关.
2.过程与方法：
在探究决定电阻大小的因素的过程中，体会用控制变量法研究物理问题.
3.情感态度与价值观：
激发学生对电阻的哪些因素有关的实验产生兴趣，积极动手进行实验或观察实验.通过探究活动，体验探究的乐趣，使学生乐于观察、实验，培养学生团队合作与交流的能力.
【教学重难点】
重点：理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关.
难点：电阻的概念及决定因素.
【教法教具】
教法：实验探究法、观察法、比较法
教具：小灯泡、开关、电源、导线、电阻丝
【课时安排】　1课时
【教学过程】
一、创设情境，引入新课
【实验导入】用电池、灯泡、开关、导线组成一个简单电路，闭合开关，观察灯泡亮度；换一个规格不同的灯泡，再次观察灯泡的亮度，发现灯泡变暗了.
为什么电压一样，这个灯泡却变暗了呢？看来同样是灯丝，有的灯丝容易导电，有的却不容易导电，今天我们就研究导体的这种差异.
二、进入新课，科学探究
电阻
【问题】为什么铜导线与铁导线的用途不同呢？同是导体为什么它们导电能力又有不同呢？【实验1】课本图16.3-1实验装置，把铜丝和镍铬合金丝分别接入电路，观察一下灯泡的亮度有什么不同？先将镍铬合金丝接入电路，合上开关，观察小灯泡的亮度.将镍铬合金丝换成长短、粗细相同的铜丝，合上开关，观察小灯泡的亮度.
【现象】接铜丝时与接镍铬合金丝时灯泡亮度不同.
【分析】实验中用的是相同的电池，也就是说电压相同，为什么两条导线中的电流不同呢？
原来，导体能导电，但同时对电流又有阻碍作用；相同电压下，导线中电流不同，说明两条导线对电流的阻碍作用不同.在物理学中用“电阻”这个物理量来表示导体对电流阻碍作用的大小.
电阻是导体对电流的一种阻碍作用.
电阻的单位和换算
1.电阻的符号：R；电路图中的符号是.
2.电阻的单位：欧姆，简称欧，符号“Ω”.
常用单位：千欧（kΩ），兆欧（MΩ）
1 kΩ=103Ω；1 MΩ=106Ω
3.几种常见的电阻值.
影响电阻大小的因素
【问题】影响电阻大小的因素有哪些呢？
【猜想】电阻的大小可能与长度、横截面积、材料、温度有关.
【设计实验】应该采用控制变量的方法去研究.
【实验1】材料、横截面积一定时，研究电阻R与长度L的关系；
【实验2】材料、长度一定，电阻R与横截面积S的关系；
【实验3】长度、横截面积一定，电阻R与材料种类的关系；
【实验4】材料、长度、横截面积一定，电阻R与温度t的关系.
【结论】导线越长，电阻越大；横截面积越大，电阻越小；电阻与材料有关、与温度有关.
电阻是导体本身的一种性质，是与其本身的因素有关，不随其两端电压、通过电流的变化而变化.
【类比方法】用人的流动类比电阻
把某条公路比喻成电阻，把路上朝一个方向运动的行人比喻成电流，则公路越长，想通过它就越难，电阻越大；道路越宽，通过它就越容易，电阻越小；温度越高，即行人的速度大，则通过它越困难，即电阻大.
如何类比电阻与材料有关系呢？
如果道路本身状况良好，通过就容易，道路本身就坑坑洼洼，则通过它就困难，即电阻与材料有关.
半导体及超导的相关内容
让学生看书.
回答下列问题.
1.什么是光敏电阻？什么是热敏电阻？
2.什么是超导现象？
【视频】半导体与超导体的应用.
总结：光敏电阻是……；热敏电阻是…….
【板书设计】
第3节 电阻
一、导体：容易导电的物体叫做导体；
绝缘体：不容易导电的物体叫做绝缘体.
电阻：导体对电流的阻碍作用叫电阻.符号为R.电阻的单位和换算
1．电阻的单位：欧姆，符号为Ω；2．电阻在电路图中的符号：.
三、影响电阻大小的因素：长度、横截面积、材料和温度.
四、半导体及超导的相关内容光敏电阻、热敏电阻.
【教学反思】
新课标中指出：“物理教学应从学生实际出发，创设有助于学生自主学习的问题情境”.这节课利用不同导体（铜线和镍铬合金线）接入电路，导致小灯泡亮度不同的情境创设，激发学生学习兴趣，使学生产生好奇心，吸引学生注意力，把学生带入问题情境，引起学生思考“为什么不同导体（铜线和镍铬合金线）接入电路，灯亮不同？”从而指导学生阅读，从导电性和对电流的阻碍两方面分析原因，帮助学生理解电阻的概念，对学生掌握电阻理解其含义起到了非常重要的作用.
本节课对控制变量法及转换法，类比法等科学方法进行了很好的渗透，通过探究影响电阻大小的因素，学生掌握了控制变量的基本方法通过小灯泡亮度体现电阻的大小使学生对转换法有了进一步认识，电阻概念是很抽象的一个知识，直接用教材知识下定义很难明白，不利于后面相关知识的学习.通过汽车走不同路面阻碍不同与电阻类比，更好的帮助学生理解电阻的含义.
［课题］
　第４节　变阻器
【教学目标】
1.知识与技能
　掌握滑动变阻器的构造、原理以及使用方法.
2.过程与方法
　体验探究变阻器原理以及使用方法的过程.
3.情感态度与价值观
　通过探究实验，激发学生学习物理的兴趣，培养学生团队合作与交流的能力.
【教学重难点】
重点：滑动变阻器的使用方法.
难点：滑动变阻器的构造和原理.
【教法教具】
教法：选用“提出问题——实验探究——交流评价”的课堂教学模式.
教具：电源、削制好的铅笔芯、开关、电流表、电灯、滑动变阻器.
【课时安排】 1课时
【教学过程】
1. 新课导入
开始上课时，先通过多媒体播放一段视频，让学生观看舞台灯光的亮度变化，可以激发学生的学习兴趣.
再用一个普通的调光台灯进行实物展示.可以观察到调光台灯的亮度不断变化，增强学生的求知欲.
2.探究变阻器的原理
师：通过之前的学习，我们知道台灯的亮度发生变化，说明什么变化了？
生：电流.
师：那么电流的变化是什么引起的呢？
生：电压或电阻.
师：那大家想一下，这个调光台灯的亮度为什么会发生变化呢？
生：因为电流变化引起了亮度的变化，
师：那怎样使电流发生变化呢？
生：可以改变电阻或电压
师：那怎样改变电压？怎样改变电阻呢？
生1：可以改变电池的节数改变电压
生2：可以改变电阻的长度、横截面积和温度使电流发生变化
师：那大家再仔细看一下，我手里的这个调光台灯的灯光，它是怎样变化的？
生：是逐渐变亮的.
师：对，是逐渐变亮，那么也可以说是连续变亮.那么怎样改变电流使调光台灯连续可调呢？我们先来想一想改变电池的节数可不可以实现上述要求呢？
生：这样的话，改变电池的节数能改变灯泡的亮度，但是不能连续可调.
师：说得很好，我们接下来研究改变电阻来改变电流.那么大家来讨论一下，哪个因素更容易更简捷来控制电阻，而且还要实现电流的连续变化呢？
通过师生的共同讨论得出猜想：改变导体的长度是引起电流连续变化的简捷途径.
师：那么到底能不能通过改变接入导体的长度来改变电阻，使电流连续变化呢？下面请同学们，通过实验来设计一个简单的调光灯，进而验证一下自己的猜想.
提供给学生以下的实验器材，让学生来自主探究.指导学生进行实验，让学生感知通过改变铅笔芯接入电路的长度，可以简便地改变电路中的电流，使调光灯的亮度连续可调.
电池组，半个带笔芯的铅笔、开关、电流表、小灯泡、小金属夹
（铅笔是学生平时经常用的文具，用铅笔做实验可以更加吸引学生，激发他们的探究兴趣）
实验结束以后，学生讨论，得到以下两个结论：
1当M端向左移时，接入电路中的铅笔芯长度变短，电流表的示数变大，灯的亮度变亮.
2当M端向右移时，接入电路中的铅笔芯长度变长，电流表的示数变小，灯的亮度变亮.
师：综合这两点我们可以探究得出什么？
生：可以得出改变铅笔芯的长度，引起电流的变化，使灯泡亮度发生变化.
师：将铅笔芯说得专业一点应该叫它什么
生：导体
师：对，那这里电流变化是因为什么变化啊？
生：因为接入电路中的导体发生变化了.
师：很好，灯泡的亮度是怎样变化的啊？
生：是连续变化的.
师：把你们所回答的连起来应该怎么说呢？
生：通过改变接入电路中导体的长度改变电阻，从而使调光灯的亮度连续可调.
师：说得非常好，这也就是我们今天要学的变阻器的原理.
师：我们设计的这个调光灯有什么缺点呢？大家好好想一想？
生：电灯的变化不明显，可能是因为铅笔芯的阻值太小，可以加长笔芯长度，但笔芯容易折断，还有比它更好的器件吗？
师：这个问题提的好，让我们来看看书本上科学家们是怎样回答的吧？（展示PPT)
3熟悉变阻器的种类
老师展示一些变阻器实物展示，并进行一些相关介绍，从而让学生熟悉变阻器.
正确使用变阻器
（1）滑动变阻器结构的学习
师：我们今天这节课重点学习滑动变阻器的结构和使用方法.请同学们根据说明书自学课本滑动变阻器的结构图，观察滑动变阻器实物，回答以下几个问题：
①滑动变阻器有几个接线柱？由几个部分组成，每个部分是由什么材料做的？
② 这些部分是怎样组合在一起的？
③铭牌上标志有什么？有什么含义？
让学生表述，相互补充，明确滑动变阻器构造及各部分名称，知道结构示意以及铭牌的含义图.
师：同学们，让我们在来仔细观察一遍滑动变阻器，看看电阻丝，有什么发现？
生：与金属滑片P接触的地方金属丝好像跟其他地方不一样.
师：对，这个学生观察很仔细，那它不一样在哪呢？
生：好像那层绝缘层被刮掉了.
师：说得很好，那同学们好好看看，它与滑动变阻器构造中的哪部分接触啊？
生：与金属滑片P接触
师：滑片P可以左右移动，它与绝缘层被刮去的电阻丝接触.这样是为了什么呢？
生：可能是为了改变电阻.
师：那么我们把前后说的综合在一起可以怎么说呢？
生：通过移动滑片与电阻线的接触点来改变电阻.
师：这就是滑动变阻器改变电阻的原理
（2）正确使用滑动变阻器（重点）
提出疑问：
师：同学们对滑动变阻器的结构已清楚了.滑动变阻器共有四个接线柱，想一想可能有几种接法呢？
生：可以有好多种.（学生的想法会有很多）
师:如果只有两个接线柱接入电路有几种接法呢？
讨论分析：
生：接法有 AB AC AD BC BD CD
进行试验：（展示出实验器材实物图）
要求：据提供器材，自主实验，分别按以上六种连接方式设计电路图，连接电路，思考：将滑动变阻器接入电路（例如AC），电流将流过滑动变阻器的哪些部分？接入电路的是哪一段电阻线？向右、向左移动金属滑片P时，接入电路的电阻线的长度怎样改变？变阻器接入电路的电阻将怎样改变？电路中的电流将怎样改变？灯泡的亮暗程度会如何改变？
据提供的表格，观察并记录实验现象.（教师在课堂中指导学生实验）
实验电路：
实验表格：
接入的接线柱 　　　　滑片向左移 　　　　　滑动向右移
电阻变化 电流变化 灯泡亮度变化 电阻变化 电流变化 灯泡亮度变化
师：接着让我们来思考一下，要利用滑动变阻器改变电路中电流的大小，应该怎样将变阻器接入电路中（是串联，还是并联？应该怎样选择接线柱？）
生：通过上面的实验可以知道应该串联接入电路中，选择“一上一下”接线柱.
师：同学们再想一想，利用滑动变阻器改变电路中电流的大小，在接通电路前，应将金属滑片P放在使滑动变阻器接入电路的阻值最大位置，这是为什么呢？
生：为了保护电路，否则可能会烧坏用电器.
根据以上实验现象，可以对滑动变阻器的使用总结如下.
总结：
1能使变阻器电阻变化的接法有4种（“一上一下”）并且是串联在电路中.
2不能使变阻器电阻变化的接法有2种，其中“同下”电阻总是很大，而“同上”电阻总是很小.
3闭合开关前，滑片应位于阻值最大处
师：同学们想一想表示滑动变阻器的电路符号应该怎样表示呢？我们大家一起来看一下啊！由上面的滑动变阻器的结构示意图为：再加我们刚才得出要“一上一下”和“串联接入”，可知只有两个接口一上一下，滑动变阻器是一个带滑片的电阻，则可画出电路符号为
师：上节课同学们已经知道，导体与绝缘体之间没有绝对的界限，例如玻璃加热到红炽状态下，就会变成导体.从实质上来说，就是电阻大大减小了.那同学们听说过超导现象吗？
生：略
师：超导体的特点是什么？
生：略
师：超导体的好处是什么？
生：略
师：我国科学家在超导上有哪些成就呢？
生：有超导船，载人高温超导磁悬浮试验车
师：请同学们课后，收集有关超导的资料，在下一节课请同学们说说自己总结的结果.
总结：1．原理：利用改变连入电路中电阻线长度来改变电阻.
2．结构：瓷筒、电阻线、金属棒、金属滑片、接线柱等.
3．符号：
4．使用：
变阻器的实际运用──油量表
如图，是自动测定油箱内油面高度的装置，R2是滑动变阻器，它的金属滑片连在杠杆的一端.从油量表（由电流表改装而成）指针所指的刻度，就可以知道油箱内油面的高度，试说明它的工作原理.
答案：当油箱充满油时，油面托起浮标通过杠杆使滑动变阻器R2连入电路中的电阻最小，使得电路中的电流最大，油量表指针满偏；当油箱内的油逐渐减少时，滑动变阻器R2连入电路的阻值逐渐变大，电路中电流逐渐变小，油量表的示数逐渐变小，由此可以知道油箱内油面高度的变化.
【板书设计】
第4节　变阻器
滑动变阻器
1.原理：通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变阻器.
2.构造：支架、瓷筒、线圈、金属杆、滑片、接线柱.
3.铭牌：表示最大电阻和允许通过最大电流.
4.连接方式：串联.
5.使用方法：①闭合开关前将变阻器值调到最大.②接线“一上一下”.
【教学反思】
这节课首先用已有的知识设计改变电路中电流的电路图，通过实验现象的评价，寻找出实验设计的不足之处．然后通过探究“新器材——变阻器”的使用方法，再次设计改变灯泡亮度的方法．最后应用于生活：用滑动变阻器测量风的速度．这样，不仅能让学生在学习了滑动变阻器以后，了解变阻器有很多应用，而且能拓宽学生的视野，体会到物理就在身边，激发学生学习物理的兴趣，增强学生学习物理的信心，持续保持学习物理的内在动力．没有问题，就没有创新．不会质疑就不会思考，就不会有研究探究．为此，我们在教学中，不但要提出问题让学生讨论，更重要的是要培养学生敢于提出问题，善于提出问题，让学生“带着问题走进教室，又带着新的问题走出教室”．
V
作用
常用电压
分子体积小
分子数量多
单位
读数
结构
作用
使用步骤及注意事项
分子体积小
分子数量多
分子体积小
分子数量多
电压表符号
串联电路
并联电路