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    初中物理《怎样认识电阻》教案
     12.1 怎样认识电阻
    1.教学目标
    知识与技能
    ⑴知道什么是电阻,知道电阻的单位,知道决定导体电阻大小的因素。
    ⑵了解滑动变阻器的基本结构和原理,会使用滑动变阻器改变电路中的电流。
    过程与方法
    ⑶通过实验探究,了解导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关,理解控制变量的科学方法。
    情感态度与价值观
    ⑷通过观察和使用滑动变阻器,体会滑动变阻器的结构之巧、之妙,培养学生的创新意识和实践能力。
    2.教材说明
    本节主要内容有:电阻及其单位,决定电阻大小的因素,滑动变阻器。
    电阻与电流、电压一样,是电学中的重要物理量。电阻器是电阻知识的应用,定值电阻和变阻器在电学实验和无线电技术中应用很广泛。滑动变阻器的学习,既有助于学生更好地理解电阻的概念,又为后续的学习——特别是做电学实验作了必要的准备。
    本节教材的编写思路:教材开宗明义,通过一个生活现象,使学生意识到“两灯泡的灯丝”对电流的阻碍作用不同,进而学习什么是电阻和电阻的单位,并激发学生探究电阻的兴趣。知道了电阻及其单位,自然会产生一个疑问:不同的导体,电阻有大有小,那么电阻的大小与哪些因素有关?“活动1”让学生亲自动手实验,探究影响导体电阻大小的因素,并在实验过程中体会控制变量的科学方法。研究导体的电阻跟长度、横截面积、材料的关系,不仅加深了学生对电阻的理解,也是学生学习滑动变阻器的基础。关于滑动变阻器,教材安排了两个活动。“活动2”让学生对照实物和结构图,边观察、边阅读,并通过几个问题引导学生思考讨论,从而搞清滑动变阻器的结构和原理,学会画其结构示意图和符号。“活动3”让学生练习使用滑动变阻器,重点学习滑动变阻器的接法和调节,为下一节探究欧姆定律奠定基础。
    本节教学重点:电阻的概念、导体的电阻跟哪些因素有关,是本节教学的重点。
    本节教学难点:滑动变阻器的结构和使用是本节教学的难点。

    3.教学建议
    本章内容是上一章电路知识的继续,思路顺承上一章,所以,对于章标题可不必设计专门的“引入”(如直接点题:本章我们将继续探讨电路中的规律),仅引入第一节电阻即可。
    什么是导体的电阻
    关于电阻,可以像教材那样从生活现象引入,也可以通过演示实验引入,以下几个实验可供参考。
    实验1:如图12-1所示,电源为三节干电池串联组成的电池组,L为3.8V的小灯泡,先后将两根长度、横截面积相同的铜导线丝和镍铬合金线接入电路M、N之间,引导学生观察比较电流表的示数和小灯泡的亮度。
    启发学生思考:前后两次实验,电源电压相同,为什么接入铜线时电流较大,而接入镍铬合金线时电流较小?
    学生思考、讨论。
    教师:这两段导体分别接入电路时,电路中的电流大小不同,这说明导体在导电的同时,对电流还有一定的阻碍作用(让学生指出哪段导体对电流的阻碍作用较大)。为了表示导体对电流阻碍作用的大小,物理学中引入了电阻的概念。
    实验2:如图12-2所示,电源由两节干电池串联组成,L1和L2分别为2.5V和3.8V的小灯泡,闭合开关,观察比较小灯泡的亮度。
    教师(启发):两个小灯泡两端的电压相等吗?通过它们的电流相等吗?(当学生回答电流不等后,可用电流表测量各支路的电流,证明学生的推测。)原来,小灯泡的灯丝一方面能够导电,另一方面对电流有阻碍作用,而且这两个灯泡的灯丝对电流的阻碍作用不同。谁对电流的阻碍作用较大?(学生:3.8V的灯泡。)物理学中把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。
    实验3:如图12-3所示,用一个金属夹(作滑片)、一段镍铬合金线制作一个滑线变阻器,将该“变阻器”与小灯泡、电流表、开关串联起来,接在电源上。缓缓滑动金属夹,小灯泡的亮度逐渐变化。
    学生首次看到这种现象,感到既“好玩”又好奇。
    教师:小灯泡的亮度为什么会变化呢?(稍停,让学生思考或猜测。)原来,当移动金属夹时,合金导线对电流阻碍作用的大小发生了变化,致使电路中的电流发生变化。滑动金属夹使灯泡变亮,此时合金线对电流的阻碍比刚才大了还是小了?(学生:对电流阻碍作用变小了。)物理学中把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。
    还可以根据滑动变阻器的原理,制作诸如电子拉力计、压力计或风力计等,通过电流表显示其工作时电流的变化情况,引入电阻。
    关于电阻的单位,可以直接告诉学生,或让学生看书自学,然后出示两道练习题,让学生进行单位换算,既及时巩固了知识,又锻炼了学生换算单位的能力。
    为了使学生对电阻的单位“欧姆”具有感性认识,可以向学生介绍一些电器正常工作时的电阻值(见教材32页)。
    电阻与哪些因素有关
    教师(过渡):不同的导体,电阻有大有小。那么电阻的大小与哪些因素有关呢?我们通过实验进行探究。
    关于“活动1”的教学,这里提供两种方案,以资参考。
    方案1:学案式教学法
    对于“活动1”,教材是以“学案”的形式编写的,可以按照教材的编写思路进行教学,即先让学生参照教材进行实验,待学生有了感性认识,再归纳总结、反思方法。
    具体教学时,教师可先向学生介绍实验器材,然后让学生认真阅读教材,明确每一步的实验目的和方法,再动手操作。
    学生分组实验、得出结论后,组织学生汇报交流。汇报和交流包括两个方面:一是得出结论,即导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关;二是总结方法,让学生结合实验过程,具体说明怎样用控制变量法进行实验,如保持哪些量不变?改变什么量?比较哪两个量的变化?二者是否有关?
    方案2:探究式教学法
    对于学生基础比较好的学校或班级,可以按下面的方法进行教学,让学生经历科学探究的过程。
    首先让学生猜想电阻的大小可能与哪些因素有关?为便于学生提出猜想,采用这种教学法时,“本节课的引入”最好采用上面图12-3所示的实验。因为学生结合图12-3所示的实验,很容易想到电阻跟导体的长度有关,再给学生留点思考、讨论的时间,他们一般能陆续说出电阻还可能跟导体的横截面积、材料有关。
    为启发引导学生设计实验,教师可把学生的猜想板书在黑板上:电阻的大小可能与导体的长度、横截面积、材料有关。
    教师:要研究电阻跟几个因素的关系,应当选用什么方法?(控制变量法)具体说明控制哪些量不变?改变什么量?通过什么办法可以比较出电阻的大小?
    在教师的启发下,学生结合自己桌面上的器材,经过思考讨论,设计出实验方案。
    学生按照设计的实验方案进行实验,最后分析归纳得出结论。
    关于“导体的电阻跟温度有关”,可通过演示实验得出结论。取废旧日光灯的灯丝或用细铁丝绕制的线圈,接入图12-1所示电路的M、N两端,用酒精灯缓缓地给灯丝加热,让学生观察加热前后小灯泡亮度的变化,由此判断电阻的变化,进而得出结论:导体的电阻跟温度有关。同时向学生说明:对大多数导体来说,温度越高,电阻越大。
    关于“几种导电材料的电阻”和“一些电器正常工作时的电阻”,目的是增加学生对电阻大小的感性认识,使所学知识与生活实际联系起来,不要求学生记忆有关数据。对于这两个表格,可以让学生阅读自学;为加强学生的印象,也可以由老师提出某材料或电器,学生查找对应的电阻值,或者让学生比较它们电阻的大小;也可以让学生结合表中数据,说说为什么前面图12-3中的实验用镍铬合金作滑线?导线为什么用铜丝?还可以再补充一些电阻值,以拓展学生的视野。
    电阻器
    关于定值电阻和电位器,可以收集一些实物照片,用多媒体展示、介绍;如果条件允许,最好能收集(或到电子元件商店购买)一些实物,课上分发给学生,让学生观察;也可以准备一些带有电位器的用电器,如收音机等,通过调节音量旋钮,改变其音量。对于电阻的符号,可在介绍了定值电阻之后告诉学生。作为练习,可以让学生画一个由电阻、开关、电源组成的电路图。变阻器的符号可在“活动2”中介绍。
    滑动变阻器的构造是本节教学的难点。对于“活动2”,可以让学生对照实物和教材图12-5及有关文字,边观察、边阅读、边思考;如有疑问,同学之间相互交流;对于小组内部解决不了的疑难问题,分组活动完成后,全班集中交流讨论,教师视情况点拨引导、提炼总结。
    通过活动2,应达到如下目的:
    ⑴搞清滑动变阻器的构造:金属杆的电阻很小,其两端接线柱间的电阻值几乎为零,可以忽略不计;圆筒上缠绕的是表面涂有绝缘层的电阻丝,其阻值较大,标牌上所标的“50Ω”即指电阻丝两端接线柱间的电阻值;滑片可以在金属杆上左右移动,滑片的上部与金属杆相连,下端通过电阻丝的接触滑道(刮去绝缘层的部分)与电阻丝相连通。
    ⑵弄懂滑动变阻器的原理:通过改变连入电路的电阻丝的长度来改变接入电路中电阻的大小。当把滑动变阻器的两个接线柱接入电路时(不要求不出现三个接线柱同时接入电路的情况),学生应能指出或画出电流的路径,知道电阻丝的哪部分被连入电路,当滑片向左或向右移动时,能判断出连入电路的电阻变大还是变小。为使教学更加直观,最好制作一个关于滑动变阻器的动画,当连入不同的接线柱时,动画能清楚地显示电流的路经。如果条件不允许,可以在黑板上画几个滑动变阻器的结构示意图,如图12-4所示,教师画出不同的连接方法,让学生用彩色粉笔描出电流的路径,判断移动滑片时电阻的变化情况。最后总结:将“A与D”、“A与C”、“B与C”或“B与D”两个接线柱分别接入电路时,能起到变阻作用;将“A与B”或“C与D”两个接线柱分别接入电路时,不能起到变阻的作用。
    ⑶会画滑动变阻器的符号:学生知道了滑动变阻器的结构和原理,学习变阻器的符号就容易了。需要注意的是,有的学生虽然会画一个滑动变阻器的符号,但应用到具体电路图中却容易出错,所以应当结合一个完整的电路图,让学生练习滑动变阻器的画法。
    为培养学生的创新意识和能力,对于“活动2”,也可以采取“让学生自制变阻器”的方法开展教学:首先明确活动目的,即让学生利用电阻丝等器材自制一个能改变电阻大小的仪器,学生通过构思、实验、尝试、交流、改进,体会到发明创造的曲折和乐趣;然后让学生观察实验室实用的滑动变阻器,并与自己制作的变阻器对比,体会到滑动变阻器设计之巧妙(如电阻丝绕在圆筒上等)。
    “活动3“的目的是让学生练习使用滑动变阻器,学生通过动手操作,学会滑动变阻器的连接、调节及判断电阻的变化,同时体会到成功的喜悦(当小灯泡的亮度发生变化时),激发学生的学习兴趣。
    学生活动时,教师要注意指导,培养学生形成良好的实验习惯。如:连接电路时,要断开开关,滑动变阻器的滑片要调到阻值最大的位置;调节滑片前,可先分析当向左或向右移动滑片时,电阻将如何变化,电流如何变化,然后通过实验检验自己的判断,或者先实验观察后分析原因,使理论分析与实践操作相结合。
    4.教学评价
    课堂测评
    1.生活中常用的导线通常是用铜或铝做的,你是否思考过:钢铁也是导体,而且价格便宜,为什么不用钢铁来做导线呢?
    2.人的皮肤干燥时,双手之间的电阻约为几千欧至几万欧,10kΩ=      Ω;我们平常说的绝缘体,其电阻一般应在1MΩ以上,1MΩ=      Ω。
    3.实验室里某滑动变阻器名牌上标有“20Ω  1A”的字样,它表示该变阻器电阻的变化范围是          ,1A表示的是该滑动变阻器                    。
    4.在图12-5所示的电路中,滑动变阻器接入电路的电阻丝是       段(用字母表示)。闭合开关,当滑动变阻器滑片P向左移动时,变阻器连入电路的电阻      (选填“变大”“变小”或“不变”)。
    5.如图12-6所示,当开关闭合后,用酒精灯对导线加热,电流表的读数会       ,这是因为导体的电阻与         有关,酒精灯对导线加热时,导线的电阻        (选填“变大”“变小”或“不变”)。
    6.关于导体的电阻值,下列说法中正确的是(   )
    A.粗细相同的两根导线,较长的那根电阻一定较大
    B.镍铬合金丝的电阻一定比铜丝的电阻大
    C.长短相同的两根导线,横截面积较小的那根电阻一定较大
    D.常温下同种材料制成的长短相同的两根导线,粗导线的电阻一定小
    7.如图12-7所示,滑动变阻器有A、B、C、D四个接线柱,将该变阻器与一个小灯泡串联后接入电路,通电后使滑片P向右移动,小灯泡逐渐变亮,下面4种接法中正确的是(   )
               
    A                 B                   C                  D
    图12-7
    8.电位器是变阻器的一种,它可以用来改变收音机的音量。小红买了一个电位器,如图12-8所示。如果把它与灯泡串联起来,利用它改变灯的亮度,请仔细观察,现想使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗,下列连法正确的是(     )
    A.连接A、C      B.连接B、C
    C.连接A、B      D.以上都不正确
    9.在做“研究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验时,老师为同学们准备了以下几种电阻丝。
    导线代号 A B C D E F G
    长 度 / m 1.0 0.5 1.5 1.0 2.0 0.5 0.5
    横截面积 / mm2 3.0 0.8 1.2 0.8 3.0 1.2 1.2
    材  料 铁 钨 镍铬合金 铁 钨 镍铬合金 铝
    ⑴为了研究导体的电阻与长度的关系,应选用导线C和      (填写代号)进行实验;
    ⑵为了研究导体的电阻与材料的关系,应选用        两根导线进行实验比较;
    ⑶如选用了A和D两根导线进行实验,则是为了研究导体的电阻与       的关系。
    10.如图12-9所示,AC、EG分别为长度和粗细都相同的锰铜丝和镍铬合金丝,B、F分别为这两段电阻丝的中点,晓薇同学用该装置做“探究决定电阻大小因素”的实验,记录数据见下表:
    步骤 M接 N接 电流/A
    1 A C 0.5
    2 A B 1.0
    3 A和C B 2.0
    4 E G 0.2
    5 E F 0.4
    6 E和G F 0.8
    ⑴比较步骤          ,得出结论:导体电阻大小与材料有关;
    ⑵比较步骤1和2(或4与5),得出结论:                                 ;
    ⑶比较步骤2和3(或5与6),得出结论:                                。
    11.图12-10给出了几个元件,要求用滑动变阻器调节小灯泡的亮度,电流表测量电路中的电流,电压表测量灯泡两端的电压。
    ⑴画出电路图,并按电路图连接实物图。
         
    图12-10
    ⑵根据连接的实物图完成下表。
    滑片P 变阻器连入的电阻变化情况 小灯泡的亮度变化情况 电流表的示数变化情况
    向右移动 
    向左移动 
    参考答案
    1.在长度和横截面积相同的条件下,钢铁的电阻比铜和铝的大,电流不容易通过。
    2.104Ω   106Ω
    3.0~20Ω  允许通过的最大电流为1A
    4.AP  变小
        5.减少   温度  变大
    6.D    7.B    8.C
    9.⑴F    ⑵F、G     ⑶横截面积
    10.⑴1与4(或2与5,或3与6)    ⑵横截面积和材料相同时,导线越长电阻越大     ⑶长度和材料相同时,横截面积越大电阻越小
    11.⑴如图12-11所示。
                    
    图12-11
    ⑵如下表所示:
    滑片P 变阻器连入的电阻变化情况 小灯泡的亮度变化情况 电流表的示数变化情况
    向右移动 变 大 变 暗 变 小
    向左移动 变 小 变 亮 变 大
    “自我评价与作业”指导
    1.右   左
    2.能起到变阻作用的接法是:将“A和C”,或“A和D”“B和C”“B和D” 接入电路。将“A和B”或“C和D”接入电路不能起到变阻作用。
    课外活动
    本活动旨在培养学生的创新精神和实践能力。要充分发挥学生的创造性,让学生自选器材,动手制作。
    下面的方案可供参考。
    如图12-12所示,可以用较粗的带绝缘皮的铝导线作灯杆,用半个乒乓球或小塑料瓶作灯罩,用回形针或按扣作开关,用塑料盒、硬纸盒或小木板作底座。各部分之间用粘合性较强的胶水(五金商店有售)粘接。

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