电阻和变阻器

《电阻和变阻器》教学设计
（第一课时）
设计理念
本节课设计立足在“从生活走向物理，从物理走向生活”的思路上，以科学探究为主线，采用“猜想——设计——实验——结论——应用”的课堂探究式教学模式，让学生经历从生活到物理的认识过程，经历基本的科学探究实践，达到掌握知识与技能，提高各种能力以及培养敢于创新的探索精神的目的，充分体现新课标要求下，“以学生为主体，以活动为主线，以创新为主旨”的探究式教学理念。
教学内容
《义务教育课程标准实验教科书物理》（上科版）九年级第76页：第一节 电阻和变阻器。
教学目标
1、知识与技能
（1）认识导体的电阻，知道电阻的概念、单位及换算关系、以及电阻器在电路中的符号；
（2）经历科学探究理解决定电阻大小的因素。
2、过程与方法
在经历探究“决定电阻大小的因素”的活动中学会用控制变量法研究物理问题。
3、情感、态度与价值观
培养学生善于动手动脑的科学素养，乐于参与科学实践的科学态度和科学精神；以及培养与其他同学交流合作的意识。
学情与教材分析
通过前面“了解电路”的学习，学生已经了解一些常见的电现象，也掌握了一些研究物理的方法，对电流、电压有一定的理解，但对于电阻还较为陌生，至于哪些因素会影响电阻的大小，更是知之甚少，所以本节课将从电阻概念的介绍引入课题，重点是在探究影响电阻大小的因素，让学生在经历科学探究的过程中感受科学探究过程的若干环节，体验一些科学探究的方法，尤其是领会变量控制的方法在实验中的实施和在探究此类问题中的重要性。
教学准备
分组器材（两人一组）：自制的电阻器 线路板（其中直径0.1mm的细铁丝从摩托车离合器钢丝绳中获取，这种材料在探究电阻与横截面积的对比实验中效果最明显）、学生电源、开关、灯座和小灯泡、电流表、导线、日光灯的灯丝(加热此灯丝探究电阻与温度关系比加热铁丝等效果明显)、酒精灯，多媒体计算机一套。
教学重难点
1、教学重点：探究影响电阻大小的因素。
2、教学难点：如何采用控制变量的方法进行科学探究。即如何采用变量控制的方法进行实验设计和实验操作，最终归纳得到影响电阻大小的因素。
教学过程
一、引入新课
演示实验：将不同的导体联入电路，观察小灯泡的亮暗程度
学生会得到如下结论：不同导体的导电能力是不相同的。
[设计意图：让学生通过观察、比较、分析，确认导体对电流有阻碍作用，使学生有了感性认识，就象水流在水管中受阻一样，电荷在导体中定向移动也会受到阻力，即导体对电流有阻碍作用，从而引出电阻概念]
二、进行新课
1、电阻
导体对电流的阻碍作用叫电阻。
（1）符号：R （在电路中的图形符号： ）
（2）单位：欧姆，简称欧，符号是“Ω”
常用单位：千欧——kΩ，兆欧——MΩ
换算关系：1 kΩ=103Ω，1 MΩ=103 kΩ
（3）利用多媒体计算机展示收音机、电视机电路板中的电阻元件。组织学生阅读信息窗，让学生了解常见的电阻的阻值，并从中发现电阻的大小不同。
[设计意图：让学生关心日常生活中有关用电器的电阻元件，增加学生的感性认识，激发他们的兴趣。]
（4）实验：让学生观察一盏可调台灯的亮度变化。
[设计意图：从学生的生活经验入手，通过观察灯光的明亮变化使学生对电阻变化有比较形象和具体的感性认识，由此引出要探究的问题：导体的电阻是可变的，影响电阻的大小的因素有哪些？]
2、科学探究：电阻的大小与哪些因素有关
（1）先由学生进行交流讨论，鼓励学生大胆的猜测电阻的大小可能跟什么因素有关系？并且说明你这样猜测的理由。
[学情预设：由于电阻对于学生来说较为抽象，对于决定电阻大小的因素，学生并没有生活体验，基于前面所学电学知识大多数学生可能会猜与电压、电流有关，而要猜想出与材料、长度、横截面积、温度有关不容易，所以对于此环节处理则采用“引导式探究”的方法进行，即通过教师提出与学生生活紧密联系的问题引导学生往材料、长度、粗细、温度等方面进行猜想，明确探究方向。对于电阻与电压、电流有关的猜想表示认可，但在本节课中不作探究，而是放在后面“用伏安法测电阻”的活动中，通过不同电压和电流下测得定值电阻不变的事实加以解释导体的电阻与电压和电流无关，因此对于学生这样的猜想受所学知识限制，只作为学生课后兴趣活动进行。]
问：通常的导线都是用铜、铝而不用铁，为什么？
学生猜想：可能是它们的电阻不同。
问：它们电阻的大小可能与什么有关？
学生猜想：可能与材料有关。
问：水在粗水管和细水管中流动时受阻程度一样吗？空调电源线为什么比台灯电源线粗？
学生猜想：电阻的大小可能与导体的粗细有关。
问：在人潮汹涌的步行街上行走时，人走得越远与他人摩肩接踵的机会就会越多，那么电荷在越长的导体中定向移动时，是否受阻的机会也越多呢？
学生猜想：电阻的大小与导体的长度有关。
问：如果路边上有火，温度越高，通过时就会很难，对于温度高低，电阻难道也无动于衷？
学生猜想：电阻的大小可能与温度有关。
[设计意图：一方面通过引导,鼓励学生大胆地依据生活的经验或情景进行猜想，即体现出“从生活走向物理”、“物理就在我们的身边”的新课程理念，又有利于培养学生将生活与物理联系起来进行学习物理的方法。另一方面使学生的猜想能够趋向要探究的因素——与材料、长度、粗细、温度等有关，使探究更具有方向性。]
（2）学生根据猜想进行制定计划和设计实验
由于涉及到多个因素的探究，在制定探究方法上要正确，否则学生会盲目操作或者无从下手，所以在探究前引导学生用变量控制法去研究。通过回顾以往探究“影响摩擦力大小的因素”、“压强大小因素”的探究方法，学生不难想到“变量控制法”。）
通过这样的引导让学生有了明确的探究方法后再让学生观察桌面上提供的器材进行设计实验。（先向学生介绍线路板中材料、长度、粗细等具体情况）
[学情预设：每个人的经验阅历、知识积累不同，对一个问题的理解会有不同，因此学生设计的方案也会不同。在此环节中要重视学生独特的感受、体验和理解，对他们设计的可行方案加以肯定和鼓励，让每位学生都有施展的机会，敢于创新。在自主性得以充分发挥的情况下，学生设计的方案可谓层出不穷。]
学生设计方案1：小灯泡、滑动变阻器、电源、开关、导线、电阻线路板。这种方案定性地进行探究，通过选择不同的电阻线或者不同的长度观察小灯泡的亮暗来判断电阻大小的变化，从而探究出影响电阻大小的因素。
学生设计方案2：电流表、滑动变阻器、电源、开关、导线、电阻线路板。这种方案也是定性的进行探究，通过选择不同的电阻线或者不同的长度观察电流表示数的变化来判断电阻大小的变化，从而探究出影响电阻大小的因素。
学生设计方案3：电流表、小灯泡、滑动变阻器、电源、开关、导线、电阻线路板。种方案综合了以上两种方案的特点进行探究，即可以观察电流表的示数，同时也可以观察小灯泡亮暗的变化。
学生设计方案4：电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线、电阻线路板。这种方案是通过具体测出电流和电压，定量地测出电阻的大小，有具体的数据，说服力强。
[设计意图：在这个环节中采用分散的原则，尽可能让学生自主进行,充分展现自已独到的设计方案，老师只是以组织者和研讨者的身份，适时地、平等地参与了学生的讨论和指导，认真倾听他们的想法，洞察他们这些想法的由来，并鼓励学生之间相互交流和质疑，了解彼此的想法，丰富和调整自己的理解。]
最后在探究电阻与温度关系时，采用集中的原则，统一引导学生把日光灯的灯丝（这也是从生活中取材，解决器材不足的困难，而且效果非常明显）接到电路中，接通过电路后，观察用酒精灯对日光灯灯丝进行加热前与加热时，小电灯的亮暗以及电流表示数的变化，并把现象记录下来，最后分析现象得出结论。
（3）学生进行实验与收集数据
学生根据自已设计的方案进行实验,认真观察现象和记录数据，并把实验现象和结果设计在一张表格上（如下图所示，当然针对不同的实验方案，表格的设计也有所不同）记录下来，便于他们比较分析得出实验结论。
数据记录与分析：
[设计意图：此环节一方面培养学生动手操作和收集数数的能力，另一方面是要加强学生之间的合作与交流，发挥合作精神，使不同探究者贡献各自的经验和发挥各自的优势，完成各单个探究者难以完成的复杂任务，同时也使学生学会相互接纳、赞赏、分享和互助。]
（4）分析、论证与评估
将学生记录的数据通过机算机展示仪投向屏幕，老师与学生一同分析各组记录的数据，交流各自的看法，最后形成共识，归纳出影响电阻大小的因素的结论：
导体的电阻与横截面积有关，导体的横截面积越小，电阻越大；
导体的电阻与导体的长度有关，导线越长，电阻越大；
异体的电阻的大小与导体的材料有关；
导体的电阻与导体的温度有关，一般的金属，温度升高，电阻增大。（锰铜的电阻随温度变化很小，碳的电阻随温度的升高而减小）
[设计意图：这个环节主要是充分发挥民主、平等的原则，让每位学生都有发言的机会，研讨、交流，彼此表达与相互倾听，培养学生表达自己的观点，尊重他人的意见的习惯，以及培养与其他同学交流的意识，在交流中不断反思，相辅相成，互相促进。]
3、组织学生阅读第84页的信息窗（材料的电阻率）
根据信息窗提供的信息，认学生思考回答为什么不用铁而和铜和铝做导线的理由。
4、随堂练习
①导体的电阻是导体本身的一种性质，一段导休的电阻被均匀拉长，由于它的长度________,横截面积_________,则它的电阻_________。
② 使用白炽灯时，为什么在打开电灯的瞬间最容易烧断灯丝？据此，你给电视机用户提出一条合理化建议吗？
[设计意图：拓展电阻受温度影响在日常生活中的具体表现，体现“物理走向社会”理念，突出物理知识在生活中的应用。]
三、课堂小结
四、课后作业:
只要改变导体的长度、横截面积、材料，就能改变电阻大小。请你利用今天所学的知识，发挥你的想象力，设计制作一个电阻可以改变的装置。下节课，看谁的装置更好一些。
[设计意图：体现电阻的实际应用，也为下节课变阻器做铺垫]
设计思路
本节课的设计立足在“从生活走向物理，从物理走向生活”的思路上，以科学探究为主线展开教学的。注重从学生的生活经验和直接感知出发，逐步形成物理概念和物理规律。先设计简单易行的实验，让学生通过观察、比较、分析，确认导体对电流有阻碍作用，而不是硬性地将电阻的概念灌输给学生。在引入电阻的概念后，用设问方法，激发学生的求知欲，依据生活的经验或情景，将生活与物理紧密的联系起来引出电阻大小与哪些因素有关的猜想和探讨，体现出“从生活走向物理”、“物理就在我们的身边”的新课程理念。由于影响电阻大小的因素是多方面的，所以在学生设计方案和进行实验时，引导学生采用变量控制的方法去研究每一个因素对电阻大小的影响，鼓励学生设计多种探究方案，利用自制教具给学生提供足够的实验器材进行分组探究，通过观察、分析、类比归纳出影响电阻大小的因素，最后对电阻的应用进一步拓展。在整个教学过程中突出重点环节，尤其是在科学探究活动中，充分发挥学生的自主性，鼓励学生大胆创新，体现“以学生为主体，以活动为主线，以创新为主旨”的教育观念。
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