人教版九年级物理上册第十六章第四节变阻器教学设计

人教版九年级物理上册第十六章第四节变阻器教学设计

一、教学背景与理念分析

本节课以“变阻器”为核心教学内容，隶属人教版九年级物理全一册第十六章《电压电阻》的最后一节。本章是学生在系统学习电流、电压概念后，对电路中另一关键元件——电阻的深化认识与拓展应用，是电学知识体系从基础概念走向综合应用的关键桥梁。

从学科本体知识结构看，学生对电阻的定义、单位、影响因素已有初步认识，但如何利用电阻的物理特性，人为、连续、可控地改变接入电路中的电阻值，以实现对电路电流、电压乃至用电器工作状态（如灯泡亮度、电动机转速）的精准调控，这是学生认知上的新飞跃点。滑动变阻器作为初中阶段最重要的电学实验仪器之一，其工作原理、结构辨识、接线方法及在电路中的实际作用，是学生必须掌握的核心实验技能，也是后续探究欧姆定律、测量小灯泡电阻、理解电功率等知识模块的实验基础。

从课程标准与核心素养视角审视，《义务教育物理课程标准（2022年版）》强调“从生活走向物理，从物理走向社会”，注重科学探究，培养实践能力与创新意识。本节课高度契合“科学探究”与“科学态度与责任”两大素养维度的要求。探究滑动变阻器的原理与应用，本质上是引导学生运用“转换法”（用长度变化表征电阻变化）和“控制变量法”进行工程设计与问题解决的过程。同时，变阻器在调光台灯、音响音量调节、电动车调速等现代生活与科技产品中的广泛应用，为课程提供了丰富的情境素材，有助于学生深刻理解物理知识与技术进步、社会发展的紧密联系，培育工程思维与社会责任感。

从学生学习心理与认知基础分析，九年级学生已具备一定的抽象逻辑思维能力和实验操作兴趣，但将抽象的电路原理图与实际器材的复杂结构、空间连接建立准确对应仍存在困难。教学中需通过实物拆解、动态模拟、动手组装等策略，化抽象为具体，化静态为动态，突破“接线柱选择与滑片移动方向对电阻影响”这一教学难点。学生先前实验中已多次接触滑动变阻器，但多为“知其用而不知其所以然”，存在概念模糊、操作机械的问题。因此，教学需从“为何能变阻”这一本质问题出发，重构认知路径，实现从经验操作到原理理解的升华。

综合以上分析，本教学设计将秉持“以学生为中心，以探究为主线，以素养为导向”的理念，打破传统“先讲结构、再讲原理、后练操作”的线性模式，创设真实问题情境，驱动学生主动建构。通过跨学科项目式学习元素的融入，将物理原理、工程设计与技术应用有机结合，力求呈现一堂既夯实基础、又启迪思维、更着眼应用的顶尖物理课。

二、教学目标设定

基于上述分析，依据课程标准与学生学情，制定如下三维教学目标：

（一）知识与技能

1.能说出滑动变阻器的基本构造，识别各组成部分（电阻丝、金属杆、滑片、接线柱）并理解其作用。

2.能通过实验探究，解释滑动变阻器通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的原理。

3.能正确将滑动变阻器串联接入电路，并能根据电路要求判断滑片移动方向对电路中电流、电压及用电器工作状态的影响。

4.了解变阻器在生活中的实际应用（如调光、调速、调温装置），能识别其他类型变阻器（如电位器、电阻箱）的实物或符号，并了解其基本特点。

5.能规范、熟练地进行涉及滑动变阻器的电路连接与操作。

（二）过程与方法

1.经历“发现问题（如何连续改变电流）—提出猜想（改变电阻）—设计解决方案（如何改变电阻）—模型构建与优化（从简易装置到标准仪器）—实验验证与应用”的完整科学探究与工程设计过程。

2.学习运用观察、比较、分析、归纳等方法，从具体实物和实验现象中概括物理规律。

3.通过小组合作完成探究任务，提升沟通协作与团队问题解决能力。

（三）情感态度与价值观

1.通过探究变阻器的发明与改进历程，感受科学技术发展源于人类需求并不断优化的过程，体会创新精神与工匠精神的价值。

2.在动手实验中培养严谨认真、实事求是的科学态度和安全规范操作的意识。

3.通过了解变阻器在各类电器和工业控制中的关键作用，认识到物理知识是技术创新的基石，激发学习物理、服务社会的内在动机。

三、教学重点与难点

教学重点：

1.滑动变阻器改变电阻的原理。

2.滑动变阻器的正确连接方法及其在电路中对电流、电压的调控作用。

教学难点：

1.理解滑动变阻器结构中，是哪部分电阻丝被接入电路，以及滑片移动如何改变接入电阻丝的有效长度。

2.能根据实际电路要求，正确选择滑动变阻器的接线柱，并预判滑片移动方向对电路产生的具体影响。

四、教学准备

（一）教师准备

1.演示实验器材：调光台灯（可拆解展示）、教学用大型滑动变阻器模型（透明外壳，内部结构清晰可见）、学生电源、小灯泡（2.5V）、开关、导线若干、多媒体课件（内含滑动变阻器原理动画、多种变阻器应用视频、结构剖析图）。

2.分组实验器材（每4人一组）：学生电源（或干电池组）、滑动变阻器（0-20Ω）、小灯泡（2.5V）及灯座、电流表、电压表、开关、导线若干、探究活动任务卡。

3.辅助材料：不同规格的铅笔芯（HB、2B）、铜导线、鳄鱼夹、硬纸板、工字钉（用于制作简易变阻器模型）。

（二）学生准备

复习电阻的概念及影响电阻大小的因素（材料、长度、横截面积、温度）。

五、教学过程实施

（第一课时：原理探究与结构认知）

（一）情境导入，问题激趣（预计时间：8分钟）

教师操作调光台灯，连续调节灯泡亮度从暗到明，再从明到暗。

师：同学们，为什么这个台灯的亮度可以如此平滑地变化？是谁在幕后默默地调控着流过灯丝的电流大小？

学生观察并思考，基于已有知识，可能会回答：改变了电压，或者改变了电阻。

教师不急于评判，转而进行第二个演示：将一个简单串联电路（电池、开关、小灯泡）接通，灯泡发出固定亮度的光。提问：现在，如果想让这个小灯泡的亮度也像台灯一样连续可调，我们有什么办法？

引导学生讨论。从改变电源电压（更换电池数量）的不便，自然聚焦到“改变电路中的电阻”这一思路上。教师追问：如何方便地、连续地改变一段导体的电阻呢？回忆影响电阻大小的因素，哪些因素最容易在电路中实现连续改变？

学生经过思考与讨论，普遍能认同“改变导体的长度”是最简便可行的方法。教师予以肯定，并指出：今天我们要学习和使用的关键仪器——滑动变阻器，其核心思想正是基于此。

（二）原型探究，建构原理（预计时间：15分钟）

教师并非直接展示成品滑动变阻器，而是提出挑战性任务：请同学们利用桌面上提供的铅笔芯、铜导线、鳄鱼夹、硬纸板等材料，小组合作，设计并制作一个能够连续改变小灯泡亮度的简易装置。

学生分组活动。铅笔芯作为电阻材料，用鳄鱼夹夹住铅笔芯的不同位置并接入电路，相当于改变了接入电路铅笔芯的长度，从而实现改变电阻、调节灯泡亮度的目的。教师巡视指导，提醒注意电路连接安全，并观察各小组的设计方案。

活动后，请一至两个成功的小组展示他们的“作品”并解释原理。教师引导全体学生总结其核心：通过一个可移动的触点（鳄鱼夹），改变接入电路中电阻体（铅笔芯）的有效长度，从而改变电阻。

教师进一步追问该简易装置的不足：接触是否可靠？调节是否方便？测量是否精确？耐用性如何？引导学生思考如何改进，从而自然过渡到对标准化、工业化生产的滑动变阻器的学习。

（三）解构实物，明晰原理（预计时间：12分钟）

教师发放标准的滑动变阻器实物给每组学生。同时，在大屏幕上展示滑动变阻器的结构剖视图和实物分解动画。

任务一：观察与描述。结合实物和动画，观察滑动变阻器由哪几部分构成？猜猜每部分是用什么材料做的？为什么？

学生通过观察、触摸、讨论，在教师引导下明确：

1.电阻丝：缠绕在瓷筒上，通常由电阻率较大的镍铬合金或康铜丝制成，表面有绝缘漆。

2.金属滑片：与电阻丝接触，但可沿金属杆滑动。

3.金属杆：支撑滑片并使其滑动顺畅，电阻很小，可视为导线。

4.瓷筒/绝缘筒：支撑和绝缘。

5.四个接线柱：A、B（通常为电阻丝两端），C、D（通常为金属杆两端）。

任务二：关键分析。电流的路径是怎样的？哪部分电阻丝真正被接入了电路？

教师利用动画动态演示：当接线柱选择A和C时，电流从A流入，经过滑片P与A点之间的电阻丝，再从C流出。滑片P移动时，A、P间电阻丝的长度改变，因此接入电路的电阻改变。同理分析其他接线柱组合（如A和D，B和C，B和D）。特别强调，若接C和D，则电阻几乎为零（金属杆电阻）；若接A和B，则电阻最大且不可调。

引导学生归纳规律：接入电路的电阻，取决于电流流经的电阻丝的长度，该长度由所选接线柱和滑片位置共同决定。有效记忆方法：“一上一下，关键看下”，即必须一个接上方的金属杆接线柱（C或D），一个接下方电阻丝接线柱（A或B），接入电路的电阻是下方接线柱与滑片之间那段电阻丝。

（四）符号识记与初步连接（预计时间：10分钟）

教师讲解滑动变阻器在电路图中的规范符号，强调其与实物接线柱的对应关系（通常将接线柱标为A、B、C、D或简化表示）。

学生练习：在学案上画出含有滑动变阻器的简单电路图（电源、开关、灯泡、滑动变阻器串联）。

随后进行简单的实物连接练习：要求每组学生将滑动变阻器以不同接线柱组合方式（如“一上一下”的几种情况）串联入电路，闭合开关前将滑片置于阻值最大位置（保护电路），然后移动滑片，观察灯泡亮度变化，体会不同接法下滑片移动方向对亮度影响的差异。

（五）课堂小结与布置任务（预计时间：5分钟）

教师引导学生回顾本节课核心内容：变阻的需求→改变长度实现变阻的原理→滑动变阻器的结构与工作原理→电路符号与初步连接。

布置课后思考与实践任务：

1.思考：家中哪些电器可能用到了变阻器或变阻原理？

2.预习：滑动变阻器在实验中具体如何用于“探究电流与电压、电阻的关系”？

（第二课时：深入探究与应用拓展）

（一）复习回顾，实验导入（预计时间：5分钟）

通过提问快速回顾上节课核心知识：滑动变阻器变阻原理？正确接线原则？“一上一下”时，如何判断滑片移动时阻值变化？

教师提出本节课核心探究任务：我们将利用滑动变阻器这个精妙的工具，亲自设计实验，定量研究它是如何精确调控电路中灯泡两端的电压和通过的电流。

（二）探究实验：滑动变阻器的调控作用（预计时间：25分钟）

实验名称：探究滑动变阻器对电路中电流和电压的调控规律。

实验电路：电源、开关、小灯泡L、滑动变阻器R、电流表（串联）、电压表（并联在灯泡两端）。

实验步骤与任务（小组合作完成）：

1.按电路图连接实物，确保开关断开，滑动变阻器滑片置于阻值最大端。

2.闭合开关，缓慢移动滑片，观察灯泡亮度、电流表示数、电压表示数的同步变化，记录几组有明显变化的数据。

3.固定滑动变阻器接入电路的一种方式（如接A和C），设计表格，分别测量滑片置于左端、中间某位置、右端时，小灯泡两端的电压U和通过它的电流I，记录数据。

4.改变滑动变阻器接入电路的方式（如改接B和C），重复步骤3。

5.分析数据，尝试总结规律：

1.6.滑动变阻器滑片移动时，灯泡的电流和电压如何变化？两者变化趋势一致吗？

2.7.滑动变阻器在电路中起到了什么作用？（保护电路、改变电流、调节电压分配）

教师巡视指导，重点关注：电表量程选择、正负接线柱连接、读数规范；滑动变阻器接线是否正确；数据记录是否完整。

实验后，各组汇报数据与结论。教师引导学生得出核心结论：在电源电压不变的情况下，通过调节滑动变阻器接入电路的电阻，可以改变电路中的总电阻，从而改变电路中的总电流，同时也改变了各用电器（如灯泡）两端的电压。滑动变阻器是一个能够连续、线性调节电路参数的精密控制元件。

（三）难点突破与技能深化（预计时间：10分钟）

针对教学难点，设计专项思维训练活动。

活动一：“判断大师”。给出若干带有滑动变阻器的电路图，设定初始滑片位置和接线方式，要求判断：

1.滑片向左或向右移动时，接入电路的电阻如何变化？

2.电路中电流将如何变化？

3.特定用电器（如某灯泡）两端电压将如何变化？

要求学生不仅给出答案，更要清晰阐述判断依据（电流路径分析）。

活动二：“连接高手”。提出具体电路调控要求，例如：“要求闭合开关后，滑片P向右移动时，灯泡变亮”，请学生在电路图中标出滑动变阻器应连接的接线柱，或将滑片置于合适起始位置。此活动强化逆向思维和电路设计能力。

（四）拓展应用，联系实际（预计时间：8分钟）

1.实物展示与原理剖析：展示旋转式电位器（拆自旧收音机）、数字电位器模块、电阻箱等不同类型的变阻器件。简要说明电位器与滑动变阻器原理相通，只是操作形式不同；电阻箱能提供精确阻值但非连续可调。

2.视频与案例分享：播放简短视频或展示图片，介绍变阻器在生活中的广泛应用：剧场灯光控制系统、汽车仪表盘亮度调节、电风扇多档风速控制、实验仪器校准、电动汽车的电机调速系统等。

3.跨学科链接：简要提及变阻器在电子技术、自动控制领域的核心地位，它是构建反馈系统、实现智能控制的基础元件之一。联系九年级化学中可能接触到的电导率测量、或地理中涉及的环境传感器（其信号调理常需变阻网络），体现STEM融合思想。

（五）课堂总结与升华（预计时间：7分钟）

引导学生从知识、方法、价值三个层面进行总结：

知识层面：掌握了滑动变阻器的原理、结构、使用方法和调控作用。

方法层面：经历了从生活问题到物理原理，从原型制作到仪器优化，从定性观察到定量探究的科学与工程实践过程。

价值层面：认识到一个简单的物理原理（改变长度以改变电阻），经过巧妙的工程设计，能诞生出如此重要且应用广泛的仪器，深刻体会到知识的力量与创新的魅力。

最后，教师以一段富有启发性的话语结束：“滑动变阻器，就像电路中的‘调控大师’，默默掌控着电流的‘流量’。希望同学们不仅学会了使用这个工具，更能领悟其中蕴含的‘通过改变自身来适应环境、实现控制’的智慧。物理世界乃至更广阔的人生舞台上，这种主动调节、精准控制的思维和能力，同样珍贵。”

六、板书设计

板书采用分区域、结构化的设计，伴随教学进程逐步生成。

（主板书区）

第十六章第四节变阻器

一、原理：通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。

（核心公式：R=ρL/S，L改变→R改变）

二、滑动变阻器

1.结构：

1.2.电阻丝（有绝缘漆，绕于瓷筒）

2.3.金属杆及滑片（P）

3.4.接线柱：A、B（电阻丝两端）；C、D（金属杆两端）

5.原理图示：

[示意图：画一个滑动变阻器结构简图，用彩色粉笔标出当接A和C时，电流路径（A→A-P间电阻丝→P→C）]

接入电路的电阻：下方所选接线柱与滑片P之间那段电阻丝。

6.连接方法：“一上一下”（接一个金属杆柱C/D，一个电阻丝柱A/B）

1.7.接法判断口诀：“看下不看上”，电阻由下方接线柱与滑片间长度决定。

2.8.最大阻值位置：滑片远离下方所接接线柱。

9.作用：

1.10.保护电路（闭合开关前，滑片置阻值最大处）

2.11.改变电路中的电流

3.12.调节部分电路两端电压

三、应用与拓展

1.生活：调光、调速、调温…

2.其他类型：电位器、电阻箱…

3.核心思维：调控、可变、适应。

（副板书区/随写随擦区）

用于书写课堂生成的的关键问题、学生猜想、实验数据要点、难点分析图示等。

七、教学反思与评价设计

（一）教学反思要点

1.探究深度与时间分配的平衡：本设计安排了原型制作和定量探究两个主要活动，旨在深化理解。实际教学中需根据班级学生动手能力和思维速度灵活调整各环节时长，确保核心目标的达成，避免因时间仓促而流于形式。

2.难点突破策略的有效性：对于“判断接入电阻变化”这一难点，除了动画演示和口诀记忆，是否设计了足够梯度且富有思维挑战性的变式练习，让不同层次的学生都能获得突破？课后需通过作业和访谈进行评估。

3.STEM融合的适度性：引入工程设计和跨学科链接是否自然贴切，有助于深化物理概念理解，而非生硬堆砌或增加认知负担？需确保物理学科本体地位不动摇。

4.实验安全的保障：涉及学生分组操作电路，必须反复强调安全规范，教师巡视到位，确保无短路等危险操作。

（二）学习评价设计

评价贯穿教学过程，体现多元与发展性。

1.过程性评价：

1.2.课堂观察：记录学生在小组探究活动中的参与度、协作精神、操作规范性、提出问题的质量等。

2.3.实验报告：评价学生对实验目的、步骤、数据记录、分析与结论的完整性和科学性。

3.4.口头问答与讨论：评估学生对核心概念理解的即时反馈和逻辑表达能力。

5.形成性评价：

1.6.课堂练习与活动反馈：“判断大师”、“连接高手”活动的完成情况，即时检测知识应用与技能掌握程度。

2.7.课后思考与实践任务：对家中电器变阻应用的调查汇报，评估知识迁移与联系实际的能力。

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