第十六章 第4节《变阻器》“教-学-评”一体化核心素养教案（人教版2024）

第十六章 第4节《变阻器》“教-学-评”一体化核心素养教案（人教版2024）
教学目标
物理观念
理解变阻器的工作原理，知道变阻器是通过改变接入电路电阻丝的长度来改变电阻大小。
（2）认识滑动变阻器的构造，明确各部分的作用，构建变阻器在电路中工作的物理模型。
了解变阻器在生活和生产中的广泛应用，知道不同类型变阻器的特点和适用场景。
（2）能运用变阻器的知识解释相关电路现象，如调节灯泡亮度、音量大小等，体会物理知识与生活实际的紧密联系。
科学思维
通过分析变阻器的工作原理，培养逻辑推理能力，从电阻变化的角度理解电路中电流和电压的改变。
（2）运用类比法，将变阻器改变电阻与调节水管粗细改变水流大小类比，加深对变阻器工作原理的理解，提升类比推理思维。
能根据电路要求，合理选择和使用变阻器，通过演绎推理解决实际电路问题，如设计调光电路。
（2）在分析变阻器相关电路问题时，培养批判性思维，能够对电路设计和改进提出合理建议。
科学探究
经历探究滑动变阻器使用方法的过程，学会提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等科学探究环节。
（2）根据探究目的，合理选择实验器材，设计实验方案，培养实验设计和规划能力。
在实验操作中，正确连接滑动变阻器到电路中，规范操作并准确记录数据，提高实验操作技能。
（2）能够对实验数据进行分析处理，得出合理结论，培养严谨的科学探究精神。
科学态度与责任
在实验探究中，秉持实事求是的科学态度，如实记录和分析实验数据，不篡改、不伪造数据。
（2）培养勇于面对实验失败和困难的精神，积极主动寻找解决问题的方法，不轻易放弃。
认识到变阻器在现代科技和日常生活中的重要作用，增强将物理知识应用于实际的意识。
（2）关注变阻器技术的发展对社会的影响，培养对科学技术的责任感，树立正确的科学价值观。
教学重难点
重点
理解滑动变阻器的工作原理和构造。
（2）掌握滑动变阻器的正确使用方法，能在电路中正确连接和调节滑动变阻器。
了解变阻器在生活和生产中的应用，能解释相关应用的工作原理。
（2）学会根据实际需求选择合适的变阻器。
难点
理解滑动变阻器如何通过改变电阻来影响电路中的电流和电压，从原理上构建电学量之间的联系。
（2）设计合理的实验方案探究滑动变阻器的使用方法，准确分析实验数据，得出正确结论。
灵活运用变阻器知识解决复杂电路问题，如设计具有特定功能的电路。
（2）培养学生在实验探究和电路设计中的创新思维和实践能力。
教学方法
讲授法：讲解变阻器的原理、构造、使用方法等重要知识，确保学生理解关键概念。
实验探究法：通过实验探究滑动变阻器的使用，培养学生科学探究能力和实践操作能力。
类比法：将变阻器与生活中类似调节功能的事物类比，帮助学生理解变阻器的工作原理和作用。
讨论法：组织学生讨论实验方案、电路设计和应用实例，促进学生思维碰撞和合作交流。
教学道具素材
实验器材：滑动变阻器、电源、小灯泡、电流表、电压表、开关、导线若干。
多媒体课件：包含变阻器的结构示意图、工作原理动画、应用实例图片和视频、练习题等资料，辅助教学。
教学过程
情境导入
展示现象
展示一段舞台灯光逐渐变亮或变暗的视频，引导学生观察灯光亮度的变化。
拿出一个调光台灯，现场演示调节台灯旋钮，让灯泡的亮度发生改变。
提出问题
提问学生：“舞台灯光和台灯的亮度是如何实现调节的呢？”
进一步引导：“在前面我们学习了电阻对电流有阻碍作用，那是不是通过改变电阻来改变灯泡亮度的呢？”从而引出本节课的主题——变阻器。
学生活动
认真观看视频和演示，思考老师提出的问题。
小组内交流讨论，尝试推测亮度调节的原因。
设计意图：通过生活中常见的灯光亮度调节现象，引发学生的好奇心和求知欲，自然地引出变阻器的概念，为后续学习做好铺垫。
及时评价：对积极参与讨论、发表观点的学生给予肯定，鼓励学生大胆思考，对学生的回答进行简要点评，引导学生进一步思考。
变阻器的原理与构造
1.原理讲解
回顾影响电阻大小的因素，提问学生：“如何改变导体的电阻呢？”引导学生回答出改变导体的材料、长度、横截面积和温度。
讲解变阻器正是利用改变接入电路电阻丝的长度来改变电阻大小的原理工作的。利用动画展示滑动变阻器中电阻丝接入长度变化时电阻的改变情况，帮助学生理解。
2.构造介绍
展示滑动变阻器实物，介绍其主要构造：电阻丝（通常绕在绝缘瓷筒上）、滑片、金属杆、接线柱等。
结合结构示意图，讲解各部分的作用。例如，电阻丝提供一定的电阻，滑片通过在电阻丝上滑动改变接入电路的电阻丝长度，金属杆起到连接作用，接线柱用于将滑动变阻器接入电路。
3.学生活动
认真听讲，结合动画和实物，理解变阻器的工作原理和构造。
观察滑动变阻器实物，指出各部分的名称，思考各部分的作用。
4.设计意图：通过回顾旧知识引入变阻器原理，降低学习难度。借助动画和实物展示，使抽象的原理和构造变得直观易懂，帮助学生建立清晰的物理模型。
5.及时评价：提问学生变阻器的原理和构造相关问题，对回答正确的学生给予表扬，对理解有偏差的学生进行引导和纠正。
滑动变阻器的使用 - 猜想与讨论
引导思考
引导学生思考：滑动变阻器在电路中应该如何连接才能起到改变电阻的作用呢？连接时需要注意哪些问题？
展示几种错误连接滑动变阻器的电路图，让学生观察并思考这样连接是否能改变电阻，会出现什么问题。
猜想讨论
组织学生分组讨论，鼓励学生根据变阻器的原理和构造，猜想滑动变阻器的正确连接方法，并说明理由。
每个小组派代表发言，阐述本小组的猜想和理由。例如，有的小组可能猜想需要将滑片两侧的接线柱接入电路，这样才能通过滑片移动改变电阻；有的小组可能考虑到要与用电器串联等。
学生活动
积极思考，观察电路图，结合所学知识进行猜想。
在小组内充分讨论，分享自己的想法，倾听他人的意见，共同完善猜想。
设计意图：通过引导学生思考和讨论，激发学生的思维活力，培养学生的科学探究意识和创新能力，为后续实验探究做好准备。
及时评价：对学生的猜想和讨论情况进行评价，肯定学生的积极思考和创新想法，对不合理的猜想引导学生分析原因，帮助学生形成正确的思路。
滑动变阻器的使用 - 实验探究
设计实验
引导学生讨论如何设计实验来验证猜想，确定实验方案。实验目的是探究滑动变阻器的正确使用方法以及其对电路中电流和电压的影响。
确定实验器材：电源、滑动变阻器、小灯泡、电流表、电压表、开关、导线若干。
设计实验步骤：
按照电路图连接电路，将滑动变阻器与小灯泡串联，电流表测量电路中的电流，电压表测量小灯泡两端的电压。
闭合开关前，将滑片移到阻值最大处，记录此时电流表和电压表的示数。
缓慢移动滑片，观察电流表和电压表的示数变化，记录不同位置时的示数。
改变滑动变阻器的连接方式（如只接上面两个接线柱、只接下面两个接线柱等），重复上述实验步骤，观察现象并记录数据。
强调实验注意事项，如连接电路时开关要断开，注意电表量程的选择等。
进行实验
学生分组进行实验，按照实验方案连接电路，规范操作。
认真记录实验数据，填入以下表格：
滑片位置 接入电阻丝长度 电流表示数（A） 电压表示数（V） 灯泡亮度
阻值最大处
中间位置
阻值最小处
只接上面两接线柱
只接下面两接线柱
- 教师巡视各小组实验情况，及时纠正学生的错误操作，确保实验安全、顺利进行。
分析与论证
- 各小组对实验数据进行分析，讨论滑动变阻器的正确连接方法以及电阻变化对电流、电压和灯泡亮度的影响。- 小组代表汇报实验结论，教师汇总各小组数据，引导学生共同分析得出：滑动变阻器应“一上一下”接入电路，当滑片向远离下接线柱方向移动时，接入电路电阻变大，电流变小，灯泡变暗；反之，电阻变小，电流变大，灯泡变亮。只接上面两个接线柱相当于导线，只接下面两个接线柱相当于定值电阻。
学生活动
- 小组协作完成实验，规范操作，准确记录数据。- 分析实验数据，讨论得出实验结论，与其他小组交流分享。
设计意图：通过实验探究，让学生亲身体验科学探究的过程，培养学生的实验操作能力、数据分析能力和归纳总结能力，深入理解滑动变阻器的使用方法。
及时评价：对实验操作规范、数据记录准确、分析合理的小组给予表扬和奖励，展示他们的实验成果。对实验过程中出现问题的小组，帮助他们分析原因，鼓励他们积极改进，培养学生严谨的科学态度。
变阻器的应用
实例讲解
结合生活和生产中的实例，讲解变阻器的应用。例如，展示收音机音量调节旋钮的图片，说明它实际上是一个变阻器，通过调节电阻改变电路中的电流，从而控制音量大小。
介绍电位器在电子设备中的应用，如调节电视机、电脑显示器的亮度、对比度等。展示电位器的实物图片，讲解其工作原理和调节方式。
讲解变阻器在自动控制电路中的应用，如温控电路、光控电路等，通过改变电阻来控制电路的通断或电器设备的工作状态。
问题讨论
提出问题：“生活中还有哪些地方用到了变阻器？这些变阻器是如何工作的？”
组织学生分组讨论，鼓励学生联系生活实际，寻找变阻器的应用实例，并尝试分析其工作原理。
小组代表发言，分享小组讨论结果，教师进行点评和补充。
学生活动
认真听讲，理解变阻器在不同领域的应用。
积极参与问题讨论，结合生活经验思考变阻器的应用实例，与小组成员交流合作。
设计意图：通过实例讲解和问题讨论，让学生了解变阻器在生活和生产中的广泛应用，培养学生观察生活、运用物理知识解决实际问题的能力，增强学生学习物理的兴趣和动力。
及时评价：对学生的讨论结果进行及时评价，肯定学生的正确分析，对存在的问题进行引导和纠正，鼓励学生积极思考，培养学生的思维能力。
课堂小结
知识总结
引导学生回顾本节课所学内容，包括变阻器的原理、构造、滑动变阻器的使用方法以及变阻器在生活和生产中的应用。
强调重点知识，如变阻器通过改变接入电阻丝长度改变电阻，滑动变阻器“一上一下”的连接方法，以及变阻器在实际生活中的常见应用场景。
方法归纳
总结实验探究过程中运用的科学方法，如提出问题、猜想与假设、设计实验、分析论证等，鼓励学生在今后的学习中运用这些方法探究其他物理问题。
回顾类比法在理解变阻器原理和作用中的应用，引导学生在学习其他物理概念时，也可以尝试使用类比法。
学生活动
跟随教师引导，回顾本节课重点知识和方法。
思考自己在知识和方法上的收获与不足，与同学分享学习心得。
设计意图：帮助学生梳理知识体系，巩固重点知识，总结学习方法，培养学生的反思和总结能力。
及时评价：对学生的回顾和分享进行补充和完善，鼓励学生在今后学习中不断进步，针对学生提出的不足，给予指导和建议。
布置作业
基础性作业
完成教材课后习题中关于变阻器原理、构造和使用方法的题目，巩固课堂所学知识。
画出滑动变阻器在调光电路中的连接电路图，并说明滑片移动时灯泡亮度的变化情况及原因。
拓展性作业
查阅资料，了解变阻箱的工作原理和使用方法，与滑动变阻器进行比较，写一篇简短的报告阐述它们的异同点。
尝试利用身边的材料制作一个简易变阻器，如用铅笔芯、回形针等，设计一个实验来验证其能改变电阻，并记录实验过程和结果。
教学反思
成功之处：通过生活情境导入，激发了学生的学习兴趣和探究欲望。在讲解变阻器的原理和构造时，结合动画、实物展示和类比法，使学生较好地理解了抽象知识。实验探究环节让学生亲自动手操作，培养了学生的实验能力和科学探究精神，学生对滑动变阻器的使用方法掌握较好。在应用部分，通过实例讨论，提高了学生运用知识解决实际问题的能力。
不足之处：在实验探究过程中，部分学生对实验操作的细节掌握不够熟练，如电表量程的选择和滑动变阻器的调节不够准确，导致实验数据存在一定误差。在讲解变阻器在复杂电路中的应用时，学生理解起来有一定困难，教学过程中对学生的引导还不够细致。另外，课堂时间把控上，在实验讨论环节花费时间较多，导致拓展性作业的布置和说明不够充分。
改进措施：在今后的教学中，加强实验操作的指导和训练，让学生在实验前熟悉实验器材的使用方法和注意事项，在实验过程中加强巡视，及时纠正学生的错误操作。对于变阻器在复杂电路中的应用，采用更简单易懂的方式进行讲解，如通过分步分析、简化电路等方法帮助学生理解。在课堂时间管理方面，更加合理安排各环节时间，预留足够时间对拓展性作业进行详细说明，确保学生明确作业要求和目的。