沪科版九年级物理第十五章第一节《电阻与变阻器》教学设计

沪科版九年级物理第十五章第一节《电阻与变阻器》教学设计一、教学内容分析  本节内容隶属《义务教育物理课程标准（2022年版）》“能量”主题下的“电路与能量转化”部分，是构建学生电路认知体系的关键节点。从知识技能图谱看，学生在学习了电路、电流、电压等概念后，本节将引入“电阻”这一描述导体对电流阻碍作用的核心物理量，并学习利用“变阻器”调控电路的核心技能，这为后续探究欧姆定律、理解复杂电路奠定了不可或缺的基础，起到了承上启下的枢纽作用。课标要求不仅在于识记概念，更强调通过实验探究影响电阻大小的因素，理解滑动变阻器的工作原理及应用，这背后蕴含了“控制变量”、“转换法”等核心科学探究方法，以及“模型建构”（如将变阻器抽象为电阻丝长度可调的模型）的学科思维。从素养价值渗透而言，探究电阻影响因素的过程是培养科学探究精神与严谨实证态度的绝佳载体；变阻器的发明与应用史，则体现了人类利用科学知识改造世界的智慧，能有效激发学生的创新意识与社会责任感，实现知识学习与素养发展的同频共振。  学情研判需立足学生已有基础与潜在障碍。九年级学生已具备初步的电路连接与电流表、电压表使用技能，对“导体导电、绝缘体不导电”有感性认识，这为理解“阻碍”搭建了脚手架。然而，“电阻”作为表征导体本身性质的抽象概念，学生易将其误解为外加的“阻力”，或与“电压”、“电流”的作用混淆；对电阻大小与多个因素有关的理解，也可能陷入片面。教学过程中，将通过“前测”问题（如：为什么不同材料的导线导电能力不同？）和课堂观察、小组讨论中的观点碰撞，动态诊断这些前概念与思维难点。基于此，教学调适应为不同认知风格的学生提供多元支持：对于具象思维者，强化实验观察与类比（如将电流比作水流，电阻比作河道中的障碍）；对于抽象思维强者，引导其进行数据归纳与模型提炼；在小组合作中，通过角色分工（如操作员、记录员、汇报员）确保全员深度参与，并提供分层次的探究任务单，让每位学生都能在“最近发展区”内获得成功体验。二、教学目标  知识目标：学生能准确阐述电阻的定义、符号及单位，理解电阻是导体本身的一种性质；能通过实验探究归纳出导体电阻大小与材料、长度、横截面积及温度的关系，并能用此原理解释相关生活现象；能理解滑动变阻器的构造、原理、电路符号及正确连接方法，并说明其在电路中的作用。  能力目标：学生能够基于猜想，初步设计并实施探究影响电阻大小因素的实验，规范使用相关器材，准确记录并分析数据，得出结论；能够根据电路需要，正确连接和调节滑动变阻器，并解释其如何改变电路中的电流；初步具备将复杂实物（如变阻器）抽象为电路符号的模型建构能力。  情感态度与价值观目标：在小组探究活动中，学生能表现出积极主动的合作精神、实事求是的科学态度以及对实验数据差异的包容与反思意识；通过了解半导体、超导体等前沿知识，感受到物理学的发展对社会进步的推动作用，激发持续探索的好奇心。  科学思维目标：重点发展“控制变量”和“转换法”（通过比较电流表示数或灯泡亮度来比较电阻大小）的实验思想；通过“探究影响电阻的因素”到“发明变阻器”的逻辑链条，体验“发现问题分析原因寻找对策技术实现”的工程设计与创新思维路径。  评价与元认知目标：学生能够依据教师提供的实验操作评价量表，对自身或同伴的实验规范性进行简要评价；能在课堂小结时，反思自己是如何从“现象”中提出“问题”，并通过“探究”构建“知识”的认知过程，初步形成结构化的知识网络。三、教学重点与难点  教学重点确立为：电阻概念的建立及其影响因素的理解；滑动变阻器的构造原理及正确使用方法。其依据在于，电阻是电学核心概念之一，是定量研究电路（欧姆定律）的逻辑起点，深刻理解其“导体本身性质”的属性及影响因素，是破除相关迷思概念、构建科学图景的基石。滑动变阻器则是首个系统学习的电路控制元件，其原理与应用贯穿整个电学实验，是后续所有探究活动得以开展的关键技能，在各类学业水平考试中均是高频且综合性的考点。  教学难点在于：理解电阻是导体的属性，而非电压或电流的产物；完整、规范地探究多个因素对电阻的影响并准确归纳。难点成因在于，电阻的抽象性超越了学生的直接感官，他们更易关注外显的“电流”变化，而忽略内隐的“导体性质”；在探究实验中，学生易出现变量控制不当、数据读取不仔细、归因片面（如只关注材料而忽略长度）等问题。突破方向在于，设计层层递进的认知阶梯，通过直观对比实验建立感性认识，利用类比方法促进抽象理解，并在探究活动中提供结构化的任务单作为“脚手架”，引导学生有序思维。四、教学准备清单1.教师准备1.1媒体与教具：多媒体课件（含调光台灯、音量旋钮等生活实例视频，滑动变阻器结构剖析动画）；实物展台。1.2实验器材（分组，46人一组）：学生电源、开关、小灯泡、电流表、导线若干；探究电阻影响因素的对比导体组（材料、长度、横截面积不同的金属丝）；滑动变阻器（两种常见型号）、电阻箱；学生实验任务单及评价量表。2.学生准备2.1知识预习：复习电路组成、电流与电压概念；观察家中哪些电器有调节开关（如台灯、风扇），思考是如何实现的。2.2物品携带：铅笔、直尺。3.环境布置  课桌按实验小组拼合，便于合作探究；黑板划分区域，预留概念生成区、探究结论区及电路图绘制区。五、教学过程第一、导入环节1.情境创设与问题驱动：教师演示并提问：“大家看，我手里的这个台灯，转动旋钮，它的亮度发生了什么变化？为什么亮度能改变？”学生观察回答后，继续追问：“我们学过的电路中有电流、电压，是哪个发生了变化导致了灯泡亮度改变？我们能否主动、便捷地去改变它呢？”2.建立联系与路径明晰：教师总结：“看来，我们需要一种能够‘调节电流’的装置或方法。这就要从电流在导体中流动时所受到的‘阻碍’说起。今天，我们就一起来探究这种‘阻碍’——电阻，并找到掌控它的钥匙——变阻器。我们将先从生活中常见的现象出发，认识电阻；再像科学家一样动手探究，找出决定电阻大小的‘秘密’；最后，发明并学会使用我们调控电路的‘魔法旋钮’。”第二、新授环节  本环节采用支架式教学，通过五个环环相扣的任务，引导学生主动建构知识体系。任务一：从现象到概念——建立电阻的定义教师活动：首先，展示两段电路对比实验视频：一段用铜丝连接，灯泡很亮；另一段用相同长度、粗细的镍铬合金丝连接，灯泡明显变暗。提问：“同学们，电源、灯泡都一样，为什么亮度不同？这说明通过合金丝的电流更小，难道电流‘不想’过去吗？”引导学生聚焦到“导体本身”。然后，类比讲解：“好比水流过水管，光滑宽敞的水管阻力小，水流大；粗糙狭窄的水管阻力大，水流小。导体对电流的这种‘阻碍作用’，在物理学中就叫‘电阻’。”接着，介绍电阻的符号（R）、单位（欧姆，Ω）及常见单位换算，并列举一些常见导体的电阻值，让学生建立数量级观念。“记住哦，电阻是导体本身的一种‘脾气’，就像材料的‘身份证’一样，跟加不加电压、通不通电流没关系。”学生活动：观察对比实验，思考并回答教师提问，理解“不同导体对电流阻碍作用不同”是导致现象差异的内因。聆听类比，尝试用自己的话解释“电阻”。记录电阻的符号、单位，并对比不同导体电阻值的大小。即时评价标准：1.能否从对比实验中准确指出导致电流差异的关键因素是“导体不同”。2.能否运用水流与电流的类比，初步解释电阻的概念。3.能否正确书写电阻的符号与单位。形成知识、思维、方法清单：  ★电阻的定义：导体对电流的阻碍作用叫做电阻。它是导体本身的一种性质。教学提示：此定义是基石，必须反复强调其“本身性质”，可与密度、比热容等概念类比。  ★电阻的符号与单位：符号为R；主单位是欧姆，简称欧，符号Ω；常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。认知说明：单位换算涉及科学计数法，需结合实例练习。  ▲类比法的应用：用水流的阻碍类比电流的阻碍，是理解抽象概念的重要方法。教学提示：类比有助于理解，但需指出电流与水流本质不同，避免形成错误类比。任务二：深入本质——探究影响电阻大小的因素教师活动：“刚才我们看到不同材料电阻不同。那么，同种材料做的导体，电阻大小就固定了吗？猜一猜，还可能跟什么有关？”收集学生猜想（长度、粗细、温度等），并引导他们思考如何验证。“这么多因素，怎么研究才不乱套？”引出“控制变量法”。随后，分发探究任务单，明确各组探究一个主要因素（材料、长度、横截面积），指导连接电路（串联接入电流表，通过比较电流大小来间接比较电阻大小，即“转换法”）。巡视指导，关键点提问：“你们组改变量的同时，保证了哪些量不变？”“从电流表示数能得出什么结论？”学生活动：基于生活经验（如电线越长越耗电、越粗载流量越大）提出猜想。理解控制变量法和转换法在本实验中的应用。小组合作，根据任务单指引完成指定因素的探究实验，规范操作，记录数据。分析数据，初步归纳结论。即时评价标准：1.实验设计是否能体现控制变量思想。2.实验操作是否规范，电路连接是否正确、安全。3.小组内分工是否明确，讨论是否围绕核心问题展开。4.能否根据实验数据，得出初步的、合理的定性结论。形成知识、思维、方法清单：  ★影响电阻大小的因素（导体的材料、长度、横截面积、温度）：在温度不变时，导体的电阻与材料、长度成正比，与横截面积成反比。温度对金属导体电阻的影响一般是温度越高，电阻越大。教学提示：此为定性规律，可通过具体数据对比加深理解。  ★★控制变量法：当研究一个量与多个因素有关时，需控制其他因素不变，只改变其中一个因素进行研究。认知说明：这是物理学乃至所有科学探究中最核心的思想方法之一，必须贯穿教学始终。  ★★转换法：通过观察电流表的示数或灯泡的亮度来间接比较电阻的大小。教学提示：让学生明确“转换”的对象和目的，理解其对于测量“看不见、摸不着”的物理量的意义。任务三：从原理到发明——建构滑动变阻器模型教师活动：“根据刚才的结论，要改变一个导体的电阻，有哪些办法？”学生回答后，聚焦于“改变长度”这一最便捷的方法。展示一根长的电阻丝和滑片。“如果我们将它连入电路，用滑片接触不同位置，是不是就相当于改变了接入电路电阻丝的长度？”动态演示滑片移动过程。然后展示实物滑动变阻器：“工程师们就是这个思路，他们把电阻丝密绕在瓷筒上，加上滑片和金属杆，做成了这个精密器件。谁能上来结合实物，指一指哪部分是电阻丝？哪部分相当于滑片？电流可能怎么走？”结合结构图与电路符号，详细讲解其工作原理、四个接线柱的接法（“一上一下”原则），并通过动画演示不同接法下滑动变阻器接入电路的有效电阻部分如何变化。“同学们注意，‘滑动变阻器’这个名称本身就揭示了它的工作原理：‘滑动’改变‘长度’，进而改变‘电阻’。”学生活动：根据影响因素结论，提出改变电阻的设想。观察教师演示和实物，理解如何通过“改变接入电路电阻丝的长度”来实现电阻连续变化。上台指认实物结构，尝试分析电流路径。学习滑动变阻器的电路符号，理解“一上一下”接法的原理和必要性。即时评价标准：1.能否从探究结论自然联想到通过改变长度来改变电阻。2.能否将实物结构与工作原理（改变长度）准确对应起来。3.能否正确说出“一上一下”的接线原则，并解释原因。形成知识、思维、方法清单：  ★滑动变阻器的构造与原理：由电阻率较大的合金线（电阻丝）绕在绝缘管上，通过滑片滑动改变接入电路中电阻丝的长度，从而改变电阻。教学提示：务必讲清“哪段电阻丝被接入电路”是理解的关键。  ★★滑动变阻器的连接方法：采用“一上一下”接线法。接法不同，控制效果及滑片移动方向与电阻变化的关系可能不同，需具体分析。易错点：接“两上”电阻几乎为零，接“两下”电阻最大且不可调，均可能造成短路或无法调节。  ▲模型建构：将实物滑动变阻器抽象为电路符号，是建立电路模型的重要一步。认知说明：符号代表了其核心电学功能——一个阻值可变的电阻。任务四：实战演练——连接与调节滑动变阻器教师活动：布置任务：“现在，请各小组利用滑动变阻器、小灯泡、电源等，连接一个可以调节灯泡亮度的电路。先画出电路图，再按图连接实物。”巡视中，重点关注接线是否正确、操作是否安全，并故意设置一些典型错误接法（如接“两下”），让其他小组来“诊断”。“好，现在请大家缓慢移动滑片，观察灯泡亮度和电流表示数的变化，思考：滑片向某个方向移动时，接入的电阻是变大还是变小？电流呢？你能总结出规律吗？”学生活动：小组合作，设计并绘制电路图，然后根据电路图连接实物电路。在调试过程中，验证“一上一下”接法，观察并记录滑片移动方向与灯泡亮度（电流表示数）变化的对应关系。尝试总结规律，并参与对“故障电路”的分析。即时评价标准：1.绘制的电路图中滑动变阻器符号使用及接线表示是否正确。2.实物连接是否规范、牢固，是否符合“一上一下”原则。3.能否通过实验现象，正确描述滑片移动方向与电阻、电流变化的定性关系。形成知识、思维、方法清单：  ★滑动变阻器的作用：通过改变自身电阻，从而改变电路中的电流和部分电路两端的电压；保护电路（闭合开关前，滑片置于阻值最大处）。应用实例：调光台灯、调速风扇、音量调节等。  ▲动态电路分析：分析滑片移动引起的电阻变化，进而判断电流、电压的变化，是电学分析的基本功。思维路径：局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化→各部分电压/电流变化。  ▲安全操作规范：连接电路时开关应断开；闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片调到阻值最大端。重要性：既是实验习惯，也是安全用电意识的体现。任务五：拓展视野——变阻器的其他形式与前沿教师活动：简要展示并介绍电阻箱（能读出具体阻值的变阻器）、电位器（生活中常用的旋钮式变阻器）实物或图片。“同学们，改变电阻的方法不止一种。有些半导体材料，其电阻会随光照、压力变化而显著改变，这就是光敏电阻、压敏电阻。”播放一段关于超导现象（电阻为零）的科普短片，“一旦实现常温超导，我们的世界将会发生翻天覆地的变化。科学的魅力，就在于不断探索未知和创造可能。”学生活动：认识电阻箱、电位器等变阻器的其他形式，了解其特点与应用。观看科普短片，感受物理学前沿进展，激发好奇与向往。形成知识、思维、方法清单：  ▲其他变阻器：电阻箱（精度高，可读值）、电位器（常用于电子设备）。认知说明：拓宽视野，了解技术的多样性。  ▲半导体与超导：某些材料的电阻会随外界条件（温度、光照、压力、磁场）发生特殊变化，这是现代信息技术的基础；超导材料在低温下电阻为零，有巨大应用前景。素养渗透：渗透STS（科学技术社会）教育，感受科技力量。第三、当堂巩固训练  设计分层训练任务，学生根据自身情况选择完成：1.基础层（全体必做）：完成学案上的填空题和选择题，内容涉及电阻定义、单位、影响因素定性判断、滑动变阻器接法正误辨别等。例如：“导体电阻的大小与______、______、______和______有关。”2.综合层（鼓励大部分学生完成）：提供一幅含有滑动变阻器的电路图，描述滑片P向左或向右移动时，要求分析电流表、电压表示数及灯泡亮度的变化。或者，解释一段生活现象：“为什么照明电路中通常使用较粗的铜导线？”3.挑战层（学有余力学生选做）：设计一个开放性问题：“如果要设计一个自动调节亮度的楼道灯，使其在天黑时自动变亮，天亮时自动变暗，你可以选用我们学过的哪些元件或原理？简述你的设想。”或提供一个有故障的电路（如滑动变阻器接错线导致灯泡不亮或亮度不可调），要求学生诊断故障原因。  反馈机制：基础层练习通过同桌互批、教师投影答案快速核对；综合层问题采用小组讨论后代表发言，教师针对典型思路进行讲评；挑战层问题鼓励学生上台展示设想，师生共同评议其科学性与创新性。第四、课堂小结1.知识整合：教师引导：“谁能用一句话概括我们今天学到了什么？”随后，邀请学生或师生共同完善板书，形成以“电阻（定义、单位、影响因素）→变阻器（原理、构造、使用）”为主干的概念图。鼓励学生课后用思维导图进行个性化整理。“别忘了，知识就像一棵树，找到主干和枝丫，才能长得茂盛。”2.方法提炼：提问：“今天我们用到了哪些重要的研究方法？”引导学生回顾“控制变量法”、“转换法”和“模型建构法（电路符号）”。3.作业布置与延伸：公布分层作业（见第六部分）。并提出延伸思考：“我们今天学的滑动变阻器是通过改变长度来改变电阻的。你能设想或查阅资料，了解还有哪些不同的技术原理可以实现电阻的改变吗？”为下一节或后续学习埋下伏笔。六、作业设计基础性作业（必做）：1.课本本节后的基础练习题。2.画出滑动变阻器的结构示意图，并标出各部件名称；画出两种正确连接滑动变阻器（能改变电阻）的电路图。3.列举三个生活中应用变阻原理的实例。拓展性作业（建议完成）：4.撰写一份简短的实验报告，复盘课堂中“探究电阻与长度关系”的实验过程，包括：提出问题、猜想、设计实验（写明控制变量）、数据记录（可模拟）、结论。5.调查家中的某个可调电器（如台灯、电风扇），尝试画出其简易电路示意图，说明调节开关可能相当于电路中哪个元件，如何起作用。探究性/创造性作业（选做）：6.小论文：以“如果没有电阻/如果所有导体都是超导体”为题，写一篇300字左右的科幻短文或科学设想，论述其对人类社会可能产生的影响。7.小制作：利用铅笔芯（石墨导体）、电池、导线、小灯泡等，自制一个简易的滑动变阻器，并实现灯泡亮度的调节。（注意安全，使用低压电源）七、本节知识清单及拓展★1.电阻的定义：导体对电流的阻碍作用。它是导体本身的一种性质，与是否加电压、通电流无关。理解关键：类比密度，是材料的“固有属性”。★2.电阻的符号与单位：符号R；国际单位欧姆(Ω)。常用单位：千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。1MΩ=10^3kΩ=10^6Ω。★3.影响电阻大小的因素：(1)材料：不同材料导电能力不同。(2)长度：同种材料，长度越长，电阻越大。(3)横截面积：同种材料，横截面积越大，电阻越小。(4)温度：多数金属导体，温度升高，电阻增大。记忆口诀：“同材长正粗反，温升阻增（金属）”。▲4.半导体与超导：半导体电阻受温度、光照等影响显著；超导现象指某些材料在特定低温下电阻为零。前沿联系：芯片、传感器、磁悬浮等。★5.滑动变阻器工作原理：通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。核心思想：利用“长度影响电阻”这一规律制成可控器件。★6.滑动变阻器构造：主要包括电阻丝线圈、金属滑杆、滑片、接线柱。实物对应：瓷筒上绕的是电阻丝，滑片接触点决定接入长度。★★7.滑动变阻器的正确连接方法：“一上一下”原则。即接入电路时，必须一个接线柱接在上方金属杆两端之一，另一个接在下方电阻丝两端之一。错误警示：“两上”电阻近乎零，易短路；“两下”电阻最大且不可调。★8.滑动变阻器的电路符号：通常用一个长方形加箭头或折线加箭头表示。箭头或滑片符号表示可调节。模型意义：抽象代表一个可变电阻。★9.滑动变阻器的作用：(1)保护电路：闭合开关前，滑片置于阻值最大处。(2)改变电路中电流或部分电路两端电压。应用场景：所有需要调节电流、电压的实验电路。▲10.变阻器的其他类型：电阻箱（可读阻值，精度高）、电位器（旋钮式，电子设备常用）。知识拓展：了解技术的多样性。★★11.控制变量法：本课探究影响电阻因素的核心方法。思维本质：在多因素问题中，孤立研究单个因素，是科学探究的通用逻辑。★★12.转换法：通过观察灯泡亮度或电流表示数来间接比较电阻大小。方法论意义：将不易直接观测的量转换为易观测的量。▲13.滑动变阻器在电路中的动态分析步骤：(1)分析滑片移动导致接入电阻如何变；(2)分析电路总电阻如何变；(3)根据欧姆定律，分析总电流如何变；(4)分析各部分电压、电流如何变。思维训练：为后续动态电路分析打基础。▲14.安全操作规范：连接电路时开关断开；试触检查；闭合开关前滑片置最大阻值处。素养体现：培养严谨、安全的科学实验习惯。八、教学反思  本教学设计以“情境探究建构应用”为主线，力图将知识学习嵌入真实问题解决过程。从假设的课堂实施来看，预期导入环节的生活化情境能有效激发学生兴趣，“为什么能调光”这一核心问题贯穿始终，赋予了学习以明确的目的性。在新授环节，五个任务组成的“脚手架”层次较为分明，从概念建立到因素探究，再到原理应用与拓展，符合学生的认知规律。尤其是“任务二”的探究活动，是培养科学方法的核心环节，需要教师提供充足的时间与有效的指导，确保学生不仅“动手做”，更在“动脑想”。差异化设计体现在探究任务的分工、巩固训练的分层以及作业的选做设置上，力求让不同层次的学生都能获得成就感。  （一）目标达成度评估：知识目标可通过后测练习和作业完成情况检验；能力与思维目标则需通过观察学生在探究活动中的设计、操作、分析表现来评估。例如，能否独立设计验证“长度与电阻关系”的实验方案，是衡量“控制变量法”掌握程度的重要指标。情感态度目标渗透于小组合作的整个过程，教师需留意学生的参与度、协作情况和对待实验数据的态度。  （二）环节有效性反思：导入环节的直观性至关重要，若演示效果不明显，可考虑使用更灵敏的电流表或LED灯。探究“影响因素”实验是耗时大户，也是难点所在。预设的难点——“理解电阻是导体属性”和