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第六章 电压和电阻单元要点分析:教学内容:本章在第五章“电流和电路”的基础上,学习电压、电阻的概念,通过探究实验了解串、并联电路中电压的规律及滑动变阻器的结构,了解滑动变阻器的工作原理,本章内容是电学的主要基础知识。在基本技能方面,要让学生在会用电流表的基础上,学会使用电压表和滑动变阻器,能连接简单的串、并联电路,会正确使用滑动变阻器改变灯泡的亮度。一、电压(1课时)教学目标【知识与技能】初步认识电压,知道电压的作用,电源是提供电压的装置。知道电压的单位:伏、千伏、毫伏。会连接电压表,会读电压表。【过程与方法】通过观察小灯泡亮度的变化,获得电路中电流的强弱信息。通过阅读仪器的“说明书”,学会在实践中探索使用电压表。【情感、态度与价值观】了解安全电压值,关心实际生活中所涉及的电压值。通过对学生正确使用电压表技能的训练,使学生学会阅读说明书,并养成严谨的科学态度和工作作风。教学重点难点【重点】正确使用电压表,并能准确读数。【难点】正确连接电压表,并用电压表测量电压。教与学互动设计 创设情景 导入新课导语一 同学们,我们都知道一个最基本的电路由电源、用电器、导线和开关四个部分组成,电源的作用是为电路提供电压,到底什么是电压呢? 导语二 电与我们的生活息息相关,用投影仪打出各种用电器和电源的标签的图片,我们经常听说干电池的电压是1.5V,高压线上的电压很高,电压是指什么?电压从哪里来?我们一起来探究。 导语三 我们首先做一个小实验,连接最简单的两个电路(只有电源不同),分别闭合开关,观察灯泡的亮度,指出电源的电压高低不同。同学们,你们知道电压指的是什么吗? 合作交流 解读探究1、 电压(1)什么是电源? 教师向学生展示干电池、蓄电池、小发电机等实物模型,简要讲述:像电池、发电机这样的装置称之为电源。(2)电源的作用是什么? 教师指导学生利用实验器材进行教材上插图的实验,引导学生观察实验现象,并分析电源的作用。探究实验中,往电路中分别接人l节和2节干电池,灯泡能够发光吗?灯泡的亮度相同吗?讨论实验中,往电路中分别接入l节和2节干电池,灯泡都能够发光,但灯泡的亮度不同,这说明了什么? 鼓励学生大胆、积极地发表自己的看法。点拨 (1)电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置。 (2)不同的电源提供的电压不同,使电路中形成的电流大小也不相同。 (3)电压通常用符号U来表示,它的单位是伏特,简称伏,符号是V。它还有两个常用的单位千伏、毫伏。它们之间的换算关系是:lkV=lO3V,lmV=l0-3V。(4)一节干电池的电压为1.5V,一节蓄电池的电压为2V,对人体安全的电压为不高于36V,家庭电路的电压为220V。拓展电池是日常生活中和实验室里常用的电源,最初的电池是19世纪初意大利物理学家伏特发明的,叫做伏特电池。2、怎样连接电压表(1)电压表的作用 教师在向学生介绍了一些常见的电压值后,质疑:电流的大小可以用电流表测量,那电压的大小用什么测量呢?解惑电压的大小可以用电压表进行测量。电压表在电路中的符号已经学过。(2)电压表的使用观察引导学生观察电压表的接线柱、量程和分度值。猜想电压表如何接入电路测量电压的大小,鼓励学生大胆猜想,并引导学生说出自己猜想的理由。讨论指导学生阅读教材中“电压表的说明书”后,相互讨论并交流电压表的使用方法。点拨电压表必须和被测用电器并联。电压表正负接线柱接法要正确。正接线柱要靠近电源的正极,负接线柱要靠近电源的负极。被测电压不能超过电压表的量程。讨论在不知道被测电压大小的情况下,如何保证被测电压不超过电压表的量程呢? 引导学生通过类比电流表的使用,思考解决问题的方法。实践指导学生利用实验器材练习测量用电器两端的电压。拓展如何测电源两端电压呢?如果把电压表的正接线柱与电源正极相连,负接线柱与电源负极相连,这时电压表的示数就是电源的电压。3、怎样在电压表上读数思考使用温度计、电流表这类有刻度的器材,读数时的一般方法和步骤是怎样的?讨论电压表在使用时,如何读出所测电压的大小呢? 引导学生通过温度计、电流表的读数,得出电压表的读数方法。点拨电压表的读数方法:一看:电压表在使用之前看指针是否停在零刻度线处,若有偏差,应调节表盘上的调零旋钮,使指针回到并能停止在零刻度线上。二看:电压表有两个量程,注意看测量时是选用了哪一个量程连人电路中。三看:看所选量程对应的分度值,“3V”量程挡,分度值是0.lV,“l5V”量程挡,分度值是0.5V。计算:电压表的示数为对应量程的分度值指针偏转过的小格数。注意:测量时,应等指针稳定后方可读数,读数时应确认指针偏转过的小格数。 总结反思 拓展升华【总结】通过学习我们明白电源能提供电压,电压的作用,电压的单位,以及利用电压表测量电压的方法和注意事项。即:电源的作用是给用电器两端提供电压(提供电能);电压表示电源提供电能强弱的物理量;电压是使电路中形成电流的原因。符号:U 单位:伏特(伏)V 电压表的使用方法和注意事项: a.电压表必须并联在电路中(电压表的电阻特别大) b.电流必须从电压表的正极流入负极流出(正进负出) c.用试触法选择恰当的量程(被测电压不能超过电压表的量程) d.根据量程确定分度值 e.读数并记录:精确值+估计值+单位 如:1.25V 4.5V 2.0V教学反思二、探究串联、并联电路电压的规律(1课时)教学目标【知识与技能】探究串联、并联电路中的电压的规律。训练连接电路和使用电压表的技能。【过程与方法】通过参与串、并联电路中电压规律的探究活动,学习拟定简单的科学计划和实验方案。能书面或口头表述自己的观点,初步具有评估和听取反馈意见的意识,并具备初步的交流能力。科学探究全过程的亲身体验,领会科学研究的方法。【情感、态度与价值观】严谨的科学态度和协作精神,注重师生、生生之间的情感交流与合作。通过对废旧电池回收的认识,增强环境保护的意识。教学重点难点【重点】正确连接串、并联电路和利用电压表测电压并能从实验得出串、并联电路电压的关系。【难点】自主设计实验方案,进行实验并记录数据和分析实验数据,通过交流得出串联电路电压规律的初步结论。教与学互动设计 创设情景 导入新课导语一 请同学们画出你熟悉的串联电路图。 问:如果要测出每个小灯泡的电压,两个小灯泡两端的总电压,电压表应怎样连接,请画出电路图,这些电压之间有什么关系呢?让我们一起来探究串联电路电压的规律。导语二 将一串节日彩灯点亮,请同学们观察小彩灯的连接方式和每个小灯泡的额定电压。问:小彩灯是怎么连接的?墙上插座的电压是多少伏?为什么额定电压只有几伏大小的小灯泡能接在220V的电路中? 合作交流 解读探究1、 探究串联电路中电压的规律(1)第一步:提出问题教师演示将两个小灯泡串联起来组成一个串联电路,如图所示。设疑在这个串联电路中,每个小灯泡两端的电压和电路两端的总电压有什么关系?即UAB、UBC、UAC之间有什么关系?(2)第二步:猜想和假设 教师引导学生积极十大胆地猜想。 对学生的猜想进行合理地否定、删选、分类。(3)第三步:设计实验 (教师引导学生设计实验) 讨论学生通过互相讨论,选择实验所需的器材,画出实验电路图,设计实验中记录数据的表格,并思考实验中应注意的问题以及实验的步骤。点拨进行实验所需的器材是由实验的目的决定的。由于是研究串联电路中的电压规律,故所需的器材主要包括两方面,一、组成串联电路的电学器材;二、测量电压的电学器材。进行电学实验时,连接电路过程中,开关应该是断开的,连接应按照一定顺序进行,交流通过交流,确定实验器材、实验电路图、记录数据的表格和实验步骤。点拨 按照实验电路图连接好电路。 分别将电压表连在A,B、B,C和A,C两点间,测出每个小灯泡两端的电压和电路两端的总电压(连好的电路分别如图中甲、乙、丙所示)。 合上开关,读出各点间的电压值,将结果记大记录表中。附记录表(4)第四步:进行实验实验学生以组为单位,按设计方案,相互合作进行实验。点拨对学生实验过程中出现的一些好的做法给予肯定和表扬,对一些错误的、不好的做法给予指正。(5)第五步:分析与论证引导学生分析实验数据,概括实验结论。点拨在串联电路中,当两灯泡的规格相同时,其两端电压相同;当两灯泡的规格不相同时,其两端电压不同,但始终都有各个小灯泡两端的电玉之和等于总电压。即UAC=UAB+UBC结论串联电路中,电路中的总电压(电源电压)等于各用电器两端的电压之和。(6)第六步:评估引导各组学生思考:实验设计中有没有不合理的地方?操作过程中有没有失误?测量读数记录数据是否实事求是?更换灯泡是否换用了不同规格的?所得的结论是否可靠?(7)第七步:交流与合作 小组之间把探究的过程和结果告诉同学和老师进行交流和讨论,改正错误和不足,把交流的情况简要记下来。比较分析比较串联电路中电流规律和电压规律有什么不同?2、探究并联电路中电压的规律(1)第一步:提出问题教师演示将两个小灯泡并联起来组成一个并联电路,如下图所示。设疑在这个并联电路中,每个小灯泡两端的电压和电路两端的总电压有什么关系?即 UAB 、UCD 、UEF之间有什么关系?(2)第二步:猜想和假设教师引导学生积极、大胆地猜想;对学生的猜想进行合理的否定、删选、分类。(3)第三步:设计实验学生根据上述探究串联电路中电压的规律的方法设计实验。点拨按照实验电路图连接电路;分别将电压表连在A、B,C、D和E、F两点间,测出每个小灯泡两端的电压和电路两端的总电压。(4)第四步:进行实验实验学生以组为单位,相互合作进行实验。记录实验次数A、B间的电压UABC、D间的电压UCDE、F间的电压UEF第一次测量第二次测量(5)第五步:分析与论证引导学生分析实验数据,概括实验结论。点拨在并联电路中,当两灯泡的规格相同时,其两端电压相同;当两灯泡的规格不相同时,其两端电压同样相等,都始终等于总电压,即UAB = UCD = UEF 。结论在并联电路中,电路的总电压与各支路两端电压相等。延伸我们已经学习了串联、并联电路电压的规律,请你猜想,串联、并联电池组的总电压与每个电池两端的电压有什么规律?利用课余时间,与同学们合作,设计实验进行探究。 总结反思 拓展升华【总结】我们经历了科学的探究方法即提出问题 进行猜想 设计实验 进行实验分析与论证 评估 交流与合作,研究得出串、并联电路电压的特点:串联电路电压的特点:电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和。 U=U1+U2 + 并联电路电压的特点:各支路的电压相等,等于电源的电压。U=U1=U2附:串联电路电流的特点:电路中任何位置电流处处相等。IA=IB=IC 并联电路电流的特点:电路中总电流等于通过各用电器的电流之和。 IA=IB+IC + 教学反思三、电阻(1课时)教学目标【知识与技能】知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量,知道电阻的单位,能进行电阻的不同单位之间的变换。理解决定电阻大小的因素,并能根据其判断、比较不同导体电阻的大小。初步了解半导体、超导体的一些特点,了解它们对人类生活和社会发展可能带来的影响。【过程与方法】通过观察实验得出电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。通过运用“控制变量法”实验探究出决定电阻大小的几个因素。【情感、态度与价值观】 通过了解半导体和超导体以及它们在现代科学技术中的应用,开阔视野。激发学生学习现代科学技术的兴趣。教学重点难点【重点】电阻概念的建立;理解决定电阻大小的因素。【难点】理解对于同一导体来说,电阻是导体本身的一种属性,它的大小跟加在导体两端的电压和导体中的电流无关。 教与学互动设计 创设情景 导入新课老师:同学们,我们家庭电路中的导线是什么材料做的?学生:铜、铝。老师:对,绝大部分采用了这些材料,那么,为什么不用更便宜的铁或者其他的金属呢?通过今天的学习我们就可以解开这个谜团了。 合作交流 解读探究1、导体和绝缘体演示插上多用插座,指示灯亮。讨论串联的元件是导体还是绝缘体?手碰插座盒外部安全说明了什么?点拨指示灯能发光说明串联的元件容易导电,容易导电的物体叫做导体;如金属、大地、人体、各种酸、碱、盐溶液等。手碰插座盒是安全的是因为塑料盒不容易导电,不容易导电的物体叫做绝缘体。如空气、橡胶、油、塑料、玻璃、陶瓷等。导体和绝缘体之间没有绝对界限,在不同的条件下,绝缘体可以转化为导体。2、电阻(1)电阻演示让学生用两节干电池、一个小灯泡和开关及若干导线组成一个闭合电路,使小灯泡发光。老师把电阻定律演示器上的锰铜线l和镍铬合金线2分别连入断开的电路中,如图所示,闭合开关让学生观察电路中小灯泡的亮度。讨论从看到的现象中你能有什么启示?点拨导体导电的同时对电流有阻碍作用,不同导体的阻碍作用不一样。导体对电流的阻碍作用叫做电阻,通常用符号R来表示,它的单位是欧姆,简称欧,符号是它还有两个常用的单位千欧(k)、兆欧(M)。它们之间的换算:lk=103,lM=103k。在电子技术中,制成的有一定电阻值的元件叫做电阻器,它在电路中的元件符号:人的双手干燥时的电阻在1000一5000;人的双手潮湿时的电阻在200一800;照明灯泡(工作时)的电阻在l00一2000;实验用小灯泡的电阻在5一50;实验用的导线(每根)的电阻在0.01一0.1。(2)半导体 先让学生阅读教材内容。点拨导电能力介于金属和非金属之间的导体叫做半导体。半导体可以用来制作二极管和三极管。如锗、硅等,都是半导体。半导体具有压敏性、热敏性、光敏性三个特点,利用这些特性,可以制成一些温度、光、压等自动控制装置。(3)超导体 先让学生阅读教材内容。点拨某些金属、合金和化合物,在温度降到绝对零度附近某一特定温度时,它们的电阻突然减小到零,这种现象叫做超导现象,能够发生超导现象的物质叫做超导体。在电厂发电、输电、贮电等方面利用超导体可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。3、探究:影响电阻大小的因素(1)电阻大小与材料的关系。讨论上述实验中将长度和横截面积相同的锰铜线1和镍铬合金线2分别接人电路中,能使灯泡的亮暗、电流表的示数不同,说明电阻大小与什么因素有关呢?点拨说明电阻大小与导体的材料有关。讨论能否通过上述器材进一步探究电阻大小还与什么因素有关呢?(2)电阻大小与长度的关系。第一步:提出问题: 电阻大小与其长度有什么关系?第二步:进行猜想和假设: 导线越长,电阻越大。第三步:设计实验思考利用上述器材如何探究?点拨换用电阻定律演示器上的镍铬合金线2和镍铬合金线4分别连人断开的电路中,闭合开关让学生观察电路中小灯泡的亮度和电流表的示数。第四步:进行实验: 按设计方案,分组进行实验。第五步:分析归纳,得出结论 分析实验现象可以发现,当接入镍铬合金线2,灯泡较暗,电流表的示数较小,说明较长的导体的电阻较大;当接人镍铬合金线4,灯泡较亮,电流表的示数较大,说明较短的导体的电阻较小。结论由此可见:材料和横截面积相同的导体,电阻大小与其长度有关。长度越长,电阻越大;长度越短,电阻越小。第六步,评估与交流 实验设计中有没有不合理的地方?操作过程中有没有失误?测量数据和所得的结论是否可靠?讨论你还能探究电阻大小与什么因素有关呢?(3)电阻大小与横截面积的关系。第一步:提出问题:电阻大小与其横截面积有什么关系?第二步:进行猜想和假设: 电阻横截面积越小,电阻越大;电阻横截面积越大,电阻越小。第三步:设计实验思考利用上述器材如何探究?点拨换用电阻定律演示器上的镍铬合金线2和镍铬合金线3分别连人断开的电路中。闭合开关让学生观察电路中小灯泡的亮度和电流表的示数。第四步:进行实验:按设计方案,分组进行实验。第五步:分析归纳,得出结论 分析实验现象可以发现,当接入镍铬合金线2,灯泡较暗,电流表的示数较小,说明电阻横截面积越小,电阻越大;当接人镍铬合金线3,灯泡较亮,说明电阻横截面积越大,电阻越小。结论由此可见:材料和长度相同的导体,电阻大小与其横截面积有关。横截面积越小,电阻越大;横截面积越大,电阻越小。总结从上述三次实验可以得出:导体的电阻与导体本身的材料、长度和横截面积等因素有关。 总结反思 拓展升华【总结】1、导体和绝缘体 导体:容易导电的物体。如金属、大地、人体、各种酸、碱、盐溶液等。 绝缘体:不容易导电的物体。如空气、橡胶、塑料、玻璃、陶瓷、油等。 导体和绝缘体之间没有绝对界限,在不同的条件下,绝缘体可以转化为导体。 2、电阻 定义:导体对电流的阻碍作用叫做电阻。 符号:国际单位制中通常用R表示导体的电阻,在电路中的符号是: 单位:国际单位制中,电阻的单位是欧姆,简称欧,符号是。 电阻常用的单位还有千欧(k)、兆欧(M),它们的换算关系是: lk=103,lM=103k 决定电阻大小的因素:导体的电阻跟它的长度有关系:导线越长,电阻越大;导体的电阻跟它的横截面积有关系:导线横截面积越小,电阻越大;导体的电阻跟其构成的材料种类有关系。 反思为什么使用电流表时,绝对不允许不经用电器而将表的两个接线柱直接连到电源的两极上,而电压表可以直接和电源相接? 点拨如果电流表的内阻较大,把它串联到电路中后,势必导致电路申的电流大幅度下降。为了使电流表接入电路中后,不影响电路的电流,所以要求电流表的内阻很小。正因为它的内阻很小,所以使用电流表时,绝对不允许不经用电器而将表的两个接线柱直接连到电源上,以免电流过大而将电表烧坏。 电压表是用来测量电路两端电压的,所以必须将电压表与被测电路并联,电压表两端电压才和被测电路两端的电压相等。如果电压表电阻较小,并联后电路的总电阻将显著变小而使电路的电流大幅增加,势必影响待测电路两端电压,那么电压表就不能客观地反映电路电压的值。为了不影响电路的电压值,要求电压表的内阻必须相当大,所以电压表可以直接和电源相连。 拓展白炽灯泡烧坏往往是在开灯的瞬间,你知道这是为什么吗? 解析导体的电阻会受到温度的影响,对大多数导体来说,温度越高,电阻越大,但也有少数导体,电阻随温度的升高而减小。 答案由于开灯的瞬问,灯丝温度很低,电阻较小,从而使电路中的电流大大高于灯泡的额定电流,此时最容易烧断灯丝。教学反思四、变阻器(2课时)教学目标【知识与技能】知道滑动变阻器的构造和原理。知道滑动变阻器上所标规格的含义,会把滑动变阻器连入电路来改变电流。知道电阻箱的构造,会读电阻箱的示数。【过程与方法】通过观察实验、对比等方法,学习利用滑动变阻器改变电流、电压。【情感、态度与价值观】关心生活中所接触到的各种电阻器的应用。教学重点难点【重点】滑动变阻器在电路中的作用及其连接方法。【难点】滑动变阻器的工作原理和使用方法。教与学互动设计 创设情景 导入新课 将滑动变阻器接入电路,请同学们观察小灯泡亮度的变化,这个能调节小灯泡亮度变化的电子元件叫做变阻器。今天我们一起来研究它。将滑动变阻接如 合作交流 解读探究1、滑动变阻器(1)观察变阻器的结构观察引导学生观察滑动变阻器,并指出像这样的仪器叫做滑动变阻器。点拨滑动变阻器结构是由瓷简、套在瓷筒上表面涂了绝缘漆的电阻线绕成的线圈、瓷筒上方架在绝缘架上的金属棒以及套在金属棒上的滑片组成。 讨论电阻丝为什么是用镍铬合金丝制成而不是用铁丝呢?为什么电阻丝不是一根长、直的金属丝而是绕成线圈状?点拨因为在长度和横截面积相同时,镍铬合金丝的电阻比铁丝要大,再通过绕成线圈状使连入到电路中的电阻变化范围更大些。讨论滑动变阻器的铭牌上标有“20,2A”的含义是什么?明确 “20”表示该滑动变阻器连人电路中的最大阻值是20(或变阻器的阻值变化范围是0一20),“2A”表示该滑动变阻器允许通过的最大电流值为2A。观察展示电位器,学生观察。(2)滑动变阻器的使用讨论滑动变阻器的使用原理是什么?滑动变阻器的作用是什么?点拨考虑到决定导体电阻大小的因素,在材料、横截面积不易改变的情况下保持其不变,导体的电阻与导线的长度成正比。滑动变阻器的使用原理是靠改变连人电路的电阻线的长度来改变电阻。其作用是可以逐渐改变连人电路中的电阻。从而逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压,有时还起到保护电路的作用。2、怎样用变阻器改变灯泡的亮度实践探究:怎样用滑动变阻器改变灯泡的亮度?观察引导学生思考:电阻丝什么位置的绝缘漆被刮去了?哪两个接线柱之间的电阻是不变的?哪两个接线柱之间的电阻很小,几乎是零?移动滑片时,哪两个接线柱之间的电阻随着改变?向哪个方向移动时电阻变大?点拨电阻丝与滑片接触处的绝缘漆被刮去了;下面两个接线柱之间的电阻是不变的;上面两个接线柱之间的电阻很小,几乎是零;移动滑片时,上下两个接线柱之间的电阻随着改变;向远离下接线柱方向移动时电阻变大。思考耍使灯泡和变阻器中的电流大小相同,变阻器应该与灯泡串联还是并联?要能控制电流的大小,应该使用变阻器上的

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