《变阻器(第一课时)》教案

《变阻器（第一课时）》教案教学目标教学目标：知识目标：知道滑动变阻器的结构，会画它在电路图中的符号，理解变阻器工作原理；能正确使用滑动变阻器，会用滑动变阻器来改变电路中灯泡亮度。能力目标：通过观察实验、探究等方法，学习利用滑动电阻器改变电路中的电流和用电器两端电压，培养学生观察及分析、总结问题的能力。情感目标：通过探究活动，体验探究的乐趣，使学生乐于观察、勤于动手，培养学生实事求是的科学态度。教学重点：滑动变阻器的结构、符号、工作原理和使用方法；滑动变阻器的使用，会分析滑动变阻器引起电路中电流变化的原因。教学难点：正确使用滑动变阻器，会用滑动变阻器改变电路中电流和用电器两端电压。教学过程时间教学环节主要师生活动2分钟5分钟10分钟3分钟2分钟引入滑动变阻器的构造、原理、元件符号滑动变阻器的使用滑动变阻器的作用课堂小结+布置作业【PPT】这是我们生活中常见的亮度可调的台灯。【播放视频】【问】台灯的亮度是可以连续变化的，灯泡的亮度为什么可以发生变化呢？【PPT】我们把小灯泡连入电路中。【问】改变小灯泡亮度的方法有哪些呢？【答】通过前面的学习，我们知道，改变电路中电池个数，可以改变电灯泡的亮度。但是不能使其亮度发生连续变化。【问】有什么办法能让小灯泡的亮度发生连续变化吗？【答】上节课我们学习了，在电路中串联一根电阻丝，可以改变电路中的电流。改变电阻丝的材料、长度、横截面积，都能改变电路中的电流，从而改变灯泡的亮度。【问】那么，哪种方法能让灯泡亮度发生连续变化呢？我们来做做看。【PPT】我们把一根电阻丝跟小灯泡串联接入电路。改变电阻丝接入电路的长度，观察小灯泡亮度变化。我们开始实验。【实验】闭合开关，小灯泡发光，电路中的电流从电源的正极出发，经过开关、电阻丝AB段、小灯泡、又回到电源负极，向C端移动导线夹，灯泡的亮度变暗。【问】导线夹在移动的过程中改变的是什么呢？【答】改变的是接入电路中电阻丝的长度，长度变大，电阻变大，通过灯泡的电流变小，灯泡变暗。【问】可是灯泡的亮度并没有改变的那么明显，我要想大范围改变灯泡的亮度又能怎么办呢？【答】让电阻丝阻值变化范围更大一些就可以了。【问】想一想，如何使电阻丝阻值变化范围更大呢？【答】让这个电阻丝更长一些就可以了，可是电阻丝变长，操作起来就不是那么方便了。【问】如何在增加电阻丝长度的前提下，不改变导线夹操控距离呢？回答这个问题之前，请同学们思考，学校操场上的环形跑道一圈只有400m。大家跑步时，最多只能跑400m吗？想过这个问题，对回答刚才的问题有帮助吗？【答】对，我可以让电阻丝绕圈。我们可以把电阻丝绕成紧密的线圈缠绕在物体上。【问】那么缠绕在什么材料的物体上？【答】可以缠绕在绝缘体上，因此要缠绕在绝缘的瓷管上。【问】那么又出现问题了，由于电阻丝的紧密缠绕，电流会直接穿过线圈，为了避免这种情况发生，我们需要对线圈进行怎样的改进呢？【答】我们可以给线圈加绝缘外皮。【问】旧的问题解决了，新的问题又出现了。由于绝缘外皮的存在，导线夹就无法与线圈直接接触，电路就断开了。如何解决这个问题呢？【答】我们可以把导线夹与电阻丝接触地方的绝缘皮刮掉，放大一点，电阻丝彼此之间还是绝缘的，而导线夹却可以和电阻丝直接接触，连通电路了。实际上，为了在一个瓷管上缠绕更多的电阻丝，用绝缘漆替代了绝缘外皮。可以看到右侧线圈中间的这一条亮线，就是绝缘漆被刮掉的部分。【问】那导线夹如何固定呢？【答】我们可以把导线夹改进成滑片并固定在金属杆上。【PPT】这就是实验室中的滑动变阻器，它能改变接入电路中的电阻的大小。首先，我们来认识一下它的结构，电阻丝缠绕在绝缘的瓷管上，有四个接线柱，其中两个下接线柱AB固定电阻丝的两端，金属杆固定滑片P，它的两端与两个上接线柱CD连接，可以方便地把滑片接入到电路中。【问】那么滑动变阻器的工作原理是什么呢？【答】通过改变接入电路的电阻丝的长度，改变电阻，从而改变电路中电流的大小。【PPT】滑动变阻器作为重要的电学元件，我们来看一下它的实物图与结构示意图，与实物图相对照，有四个接线柱为ABCD，电阻丝是下面AB这一段，金属杆为CD这一段，滑片为P。它的元件符号与电阻相类似，在电阻的上面有一个向下的箭头形象地来表示滑片。【PPT】在滑片的上方，有一个铭牌，铭牌上有两个数值：20欧，2安培。【问】你能猜出它们所表示的物理意义吗？【答】没错，20欧表示这个滑动变阻器能接入电路的最大阻值为20欧，2安培则表示这个滑动变阻器允许通过的最大电流为2安培。【PPT】接下来我们来看看如何正确使用滑动变阻器。【问】滑动变阻器应如何连接到电路中呢？【答】如果想通过改变滑动变阻器的电阻，来改变通过用电器的电流，那么这个滑动变阻器就应该与用电器串联起来。我们画出电路图，根据电路图连接实物图，滑动变阻器有四个接线柱，我们只需要把其中的两个接线柱接入电路中就可以使用。【PPT】如图，我们可以将接线柱A和D连入电路中，在结构示意图上画出连接的导线。请你试一下，还有几种连接方法，并在结构示意图上画出对应导线。【填写表格】【PPT】我们还可以连接接线柱AC、接线柱BC、接线柱BD、接线柱AB、和接线柱CD，我们将滑动变阻器按以上六种连接方法依次连入电路，闭合开关，缓慢移动滑片，观察灯泡亮度是否变化，滑片向A端移动时，灯泡的亮度变化是怎样的，请记录在表格中。【实验】首先将AD接线柱接入电路中，闭合开关，移动滑片P，观察灯泡亮度及变化；将AC接线柱接入电路中，闭合开关，移动滑片P，观察灯泡亮度及变化；将BC接线柱接入电路中，闭合开关，移动滑片P，观察灯泡亮度及变化；将BD接线柱接入电路中，闭合开关，移动滑片P，观察灯泡亮度及变化；将AB接线柱接入电路中，闭合开关，移动滑片P，我们发现小灯泡几乎不发光，且无变化；最后将CD接线柱接入电路中，闭合开关，移动滑片P，小灯泡发光明亮，且无变化。【填写表格】我们来看一下你观察到的现象，将AD或AC接线柱接入电路时，向A端移动滑片P，灯泡变亮；将BC或BD接线柱接入电路时，向A端移动滑片P，灯泡变暗；将AB接线柱接入电路时，灯泡几乎不发光，向A端移动滑片P，亮度不变；将CD接线柱接入电路时，灯泡明亮，向A端移动滑片P，亮度也不变。这是什么原因呢？接入不同的接线柱，电流流过滑动变阻器的方式有何不同呢？让我们以第一种连接方法为例，一起来分析下。我们再来看一遍实验现象。【实验】将AD接线柱接入电路中，闭合开关，向A端移动滑片P，观察到，灯泡变亮，这是为什么呢？【PPT】此时，电流从电源的正极出发，经过小灯泡、到滑动变阻器的接线柱A，按照电阻丝缠绕的方向经滑片P和金属杆到接线柱D，再经开关回到电源负极。向A端移动滑片P时，接入电路中的电阻丝变短，接入电路中的电阻变小，从而电路中的电流变大，灯泡变亮。【问】请在结构示意图上画出电流流向，你能找到此时接入电路的有效电阻吗？【答】没错，是AP这一段可以发现，向A端移动滑片P时，有效电阻AP变短，因此，电阻将变小。【问】分别将AC接线柱、BC接线柱、BD接线柱、AB接线柱、CD接线柱接入电路时，电流是怎样流过滑动变阻器的呢？接入电路的有效电阻是哪一段？向A端移动滑片P，电阻如何改变？请你自己动笔画一画，完成表格。【填写表格】AC接线柱接入电路时，电流流向如图所示，接入电路的有效电阻是AP段，向A端移动滑片P时，电阻将变小。BC接线柱接入电路时，电流流向如图所示，接入电路的有效电阻为BP段，向A端移动滑片P，电阻将变大。BD接线柱接入电路时，电流流向如图所示，此时接入电路的有效电阻还是BP段，向A端移动滑片P，电阻还是变大的。AB接线柱接入电路时，电流流向如图所示，此时电阻丝AB全部接入电路中，所以灯泡几乎不发光，无论怎样移动滑片P，有效电阻一直为AB，向A端移动滑片P，电阻不会发生改变。CD接线柱接入电路时，电流流向如图所示，此时是金属杆CD全部接入电路中，而金属杆的电阻非常小，相当于一根导线，所以此时灯泡明亮，向A端移动滑片P，电阻也是不变的。如果此时的电流大于灯泡的额定电流，那么灯泡就有可能发生损坏。【问】我们来总结一下表格，在接哪几个接线柱时，有效电阻是一样的呢？【答】没错，将接线柱AD或AC接入电路时，有效电阻都是AP。因此，向A端移动滑片P，电阻将变小，可以理解为滑片接近连入电路的下接线柱，电阻变小。将接线柱BC或BD接入电路时，有效电阻都是BP。因此，向A端移动滑片P，电阻将变大，可以理解为滑片远离连入电路的下接线柱，电阻变大。将接线柱AB或CD接入电路时，无论怎样移动滑片P，电阻都无法改变。接线柱AB接入电路时，相当于将定值电阻接入电路，电阻不变且为滑动变阻器的最大阻值，而接线柱CD接入电路时，相当于导线接入电路中，电阻不变且最小，这两种连接方法都使滑动变阻器失去了改变电阻的作用。【问】最后我们来看一下滑动变阻器在实验中的作用，滑动变阻器能否改变通过灯泡的电流呢？【PPT】我们来设计一下这个实验，画出电路图，根据电路图连接实物。【实验】我们将接线柱AD接入电路中，闭合开关前，滑片P应放在哪一端呢？没错，应放在最大阻值处，也就是B端。闭合开关，此时，电流表测量通过灯泡的电流。向A端移动滑片P，观察电流表示数。可以发现，电流表的示数在逐渐变大。【PPT】因此，滑动变阻器可以改变通过灯泡的电流。【问】那么，滑动变阻器能否改变灯泡两端的电压呢？【PPT】我们画出电路图，根据电路图连接实物。【实验】我们将接线柱AD接入电路中，闭合开关前，将滑片P放在滑动变阻器最大阻值处，也就是B端。闭合开关，此时，电压表测量灯泡两端的电压。向A端移动滑片P，观察电压表示数。可以发现，电压表的示数在逐渐变大。【PPT】因此，滑动变阻器也是可以改变灯泡两端电压的。【PPT】同学们，今天我们学习的内容就是这些，接下来我们做一个小结，首先，我们了解了滑动变阻器的结构。原理及元件符号，之后是本节课的重点，滑动变阻器的使用方法：①要与用电器串联使用，②要连接一上一下两个接线柱，③在开关闭合前，滑片应在滑动变阻器的最大阻值处以保护电路。最后我们了解了滑动变阻器的一些作用。【PPT】让我们来看一下今天的作业：基础性作业是完成“学生资源”中的课后练习。拓展性作业：我们的生活中有许多用电器都用到了变阻器。如台灯、音响等。请大家尝试调节台灯改变亮暗的旋钮，音响的音量旋钮，感受变阻器对用电器的作用。今天的课程我们就学习到这里，同学们，再见。知能演练提升能力提升1.下图是滑动变阻器的四种接线方法。把它们分别连接在电路中,当滑片向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大的接法是()2.若两只滑动变阻器分别标有“20Ω1A”和“50Ω2A”字样,若把它们串联起来使用,则电路中允许通过的最大电流应是()A.1A B.2A C.3A D.不能确定3.如图所示,电路用滑动变阻器控制灯泡的亮暗,若当滑片P向右移动时,灯泡由亮变暗,则滑动变阻器连入电路的方式是()A.C接N点,A接M点 B.D接N点,C接M点C.B接N点,A接M点 D.D接N点,B接M点4.右图是一种收音机的音量兼开关的调节器(也称电位器),若使收音机的音量最大,滑片P应置于图中的()A.a点 B.b点 C.c点 D.d点5.如图所示,这是科技创新小组的同学们自己发明的电子握力器的内部结构。电源电压不变,滑动变阻器b端固定在绝缘底座上,手柄A与滑动变阻器滑片固定在一起,同步运动。握力为零时,滑片处于a端。L是一个电阻不变的指示灯,力量计由一个电流表改装而成。使用时,先闭合开关S,再用手握住手柄,A柄向下运动压缩弹簧,握力就显示在力量计表盘上。有关此握力计的说法正确的是()A.握力越大灯泡越暗,力量计的示数越大B.改装成的力量计的零刻度线就是原电流表的零刻度线C.握力越大,电路总电阻越小,总电流越大D.握力越大,弹簧的长度越长;握力越小,弹簧长度越短6.如图所示,两个电路中电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P都向右滑动时,灯泡L1和L2的亮度变化是()A.L1、L2都变暗 B.L1、L2都变亮C.L1变暗,L2的亮度不变 D.L1变暗,L2变亮7.如图所示,闭合开关S,发现灯泡L1亮,L2不亮。调节滑动变阻器滑片P,L1变亮,L2始终不亮,出现这一现象的原因可能是()A.滑动变阻器断路 B.滑动变阻器短路C.灯泡L2短路 D.灯泡L2断路8.如图所示,电路中一根导线已经与滑动变阻器的B接线柱连接,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,要使滑动变阻器的电阻变小,另一根导线应与滑动变阻器的(选填“A”“C”或“D”)接线柱连接;滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻丝的来改变电阻大小的。

9.下图为用滑动变阻器改变电流的实验。(1)在闭合开关前,滑片P应移动到最(选填“左”或“右”)端。

(2)滑片向A端滑动时,小灯泡(选填“变亮”“变暗”或“不变”)。

(3)开始实验后,如果甲同学发现无论怎样移动滑片P,灯的亮度都不发生变化,而且一直很暗,这可能是____________________________________________________。

10.图甲是某种电风扇调速器示意图。P为旋片,可转动改变挡位。将图甲中的调速器连入图乙所示电路中,要求由1挡转至4挡可使电风扇转速增大,则应怎样连接导线?探究创新★11.小明想设计一个能粗略测量水流速度大小的测定仪。他找来器材如图所示,小球P系在细金属丝下(金属丝不向水中导电),悬挂在O点,BC为水平方向固定的一根粗细均匀的电阻丝,C端在O点正下方,BC与金属丝接触良好,接触点为D(不计摩擦和细金属丝的电阻),L为灯泡,他想达到如下目的:水不流动时,灯L亮度最暗,随着水流速度加快,P向左摆动幅度加大,灯L亮度越来越亮。请你帮他连接好电路图,如果要进一步提高装置反映水流快慢的性能,可采用什么办法?★12.小明晚上看书时发现家里的电灯总是忽明忽暗,根据所学知识,小明对这种现象的原因做了一个初步的分析,并从实验室选择了如图所示器材,想通过实验模拟出电灯忽明忽暗现象来探究其中原因。(1)小明设计了电路图如图甲所示,请你用笔画线代替导线完成图乙的电路连接;(2)闭合开关后,小明将滑动变阻器的滑片向右滑动,电压表示数逐渐变,小灯泡逐渐变;再向左移动滑片时,电压表示数逐渐变,小灯泡又逐渐变,反复左右移动滑动变阻器的滑片,即可观察到小灯泡的忽明忽暗现象,由此小明得出了这样的结论:“电灯忽明忽暗可能是由于造成的。”

知能演练·提升1.D题图A中接了下面两接线柱,相当于定值电阻,不合题意;题图B中当滑片P向左移动时,接入电路的电阻丝变短,电阻变小,不合题意;题图C中接了上面两接线柱,相当于导线,不合题意;题图D中当滑片P向左移动时,接入电路的电阻丝变长,电阻变大,符合题意。2.A滑动变阻器铭牌上的含义是指它的最大阻值和允许通过的最大电流,当两个滑动变阻器串联时,通过它们的电流是相等的,如果通过的电流是2A,则将超出“20Ω1A”这个滑动变阻器允许通过的电流,它将被烧坏,这是不允许的,最大电流应以允许通过的最大电流较小的滑动变阻器为准。3.A滑片P向右移灯泡变暗,说明电路中的电流在减小,电阻在增大。滑片P向右移,电阻增大时,连入电路中的电阻应为CP部分,而B、C两选项都不能改变电路中的电阻,故B、C两选项错;而D选项的连接方法是将PD部分连入电路,此时P向右移时,连入电路中的电阻在减小,电路中电流在变大,灯应由暗变亮,故选项D错误。4.D电位器相当于一个滑动变阻器,当滑片P在d点时,滑动变阻器连入的电阻为0,此时电路中电阻最小,电流最大。5.C由题图可知,握力越大弹簧越短,滑动变阻器接入电路中的电阻越小,电路中电流越大,力量计示数越大,故选项A、D错误,选项C正确;当力量计为零时,滑动变阻器接入电路的电阻最大,此时电路中是有电流的,即电流表指针不在其零刻度线处,因此,力量计的零刻度线不是原电流表的零刻度线,故选项B错误。6.C灯L1跟滑动变阻器串联,当滑片向右滑动时,滑动变阻器连入的电阻变大,电路中电流变小,灯L1变暗;灯L2与滑动变阻器并联,滑动变阻器的滑片向右运动时,不会影响灯L2这条支路中的电流,所以灯L2亮度不变。7.C若滑动变阻器断路,则整个电路断路,两灯都不亮,所以A错误;若滑动变阻器短路了,则调节滑动变阻器滑片P不会引起L1亮度的变化,所以B错误;若灯L2短路了,则L2不亮,L1照常发光,所以C正确;若灯泡L2断路,则L1也不能发光,所以D错误。8.解析滑动变阻器是通过改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻大小的;电路中一根导线已经与滑动变阻器的B接线柱连接,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,要使滑动变阻器的电阻变小,则滑动变阻器接入电路中电阻丝的长度要变短,所以另一根导线应该与C接线柱