九年级物理《电阻和变阻器》教学设计

九年级物理《电阻和变阻器》教学设计一、教材与学情分析本节内容出自沪科版九年级物理第十六章第一节，是"探究电路"这一主题的起始课，上承电流、电压的概念学习，下接欧姆定律的定量探究，在整个电学知识体系中处于枢纽位置。教材先通过"不同导体对电流的阻碍作用不同"的实验事实引出电阻概念，给出电阻的单位及其换算，再用控制变量的方法探究影响导体电阻大小的因素，最后落脚到变阻器的结构、原理与使用，知识体系由概念到规律再到应用，层层递进。九年级学生已经掌握了电流表、电压表的基本使用方法，经历过"探究串并联电路电流、电压规律"的完整实验，具备了初步的控制变量意识和电路连接技能。但学生对"电阻"这一抽象概念缺乏直观经验，容易把电阻与电压、电流混为一谈；对滑动变阻器"一上一下"的接法，学生往往只会机械记忆而不明其理。因此本课设计以水流类比开路，以实验探究为主线，以拆装观察为突破，力求让每一个结论都从学生自己的操作中生长出来。二、教学目标1.物理观念：知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量，理解电阻是导体本身的一种性质；知道电阻的单位是欧姆，能进行千欧、兆欧与欧姆之间的换算；掌握影响导体电阻大小的四个因素及其定性关系。2.科学思维：经历用控制变量法探究电阻影响因素的完整过程，能根据实验现象归纳结论；通过水流与电流的类比，初步建立用类比方法理解抽象电学概念的思维路径。3.科学探究：能独立设计"探究电阻与材料、长度、横截面积关系"的实验方案，正确连接电路，规范使用电流表；能通过观察滑动变阻器的结构，分析滑片移动时接入电阻变化的规律。4.科学态度与责任：在分组实验中养成如实记录数据、尊重实验事实的习惯；通过了解超导现象及其应用前景，感受科学技术对社会发展的推动作用。三、教学重难点重点：电阻概念的建立；影响导体电阻大小因素的实验探究；滑动变阻器的原理与使用。难点：理解电阻是导体本身的性质，与有无电压、电流无关；滑动变阻器接入电路时有效电阻丝的判断。四、教学准备教师用：演示用电流表、干电池组、小灯泡、开关、鳄鱼夹导线、长短粗细不同的镍铬合金丝与锰铜丝若干、酒精灯、废旧白炽灯灯芯、滑动变阻器、电位器、电阻箱、多媒体课件。学生用（四人一组）：电池组、小灯泡、电流表、开关、导线若干、实验记录单、铅笔芯一根、滑动变阻器一个。五、教学过程（一）情境导入：从"调光台灯"说起上课伊始，教师拿起一盏可调亮度的小台灯，当众旋转旋钮，灯光由暗变亮，再由亮变暗。教师设问：灯泡的明暗取决于通过它的电流大小，那么是灯的哪个"机关"在悄悄改变电流？再追问：高压输电线上巨大的电流可以有节制地通过导线，而鸟的脚爪站在同一根导线上却安然无恙，这里面藏着导体对电流的什么奥秘？学生七嘴八舌，多数能猜出"有个东西在挡着电流"。教师顺势点题：导体在输送电流的同时，对电流也有阻碍作用。今天我们就把这种"阻碍"研究清楚——这就是第十六章第一节的课题：电阻和变阻器。板书课题，同时在黑板上留下两个贯穿全课的核心问题：阻碍电流的本领用什么描述？它的大小由什么决定？（二）类比建构：电阻概念的生成教师播放水流动画：水在水管中流动，水管越细、越长、管壁越粗糙，水流越难通过。请学生把类似的语言迁移到电路中来：自由电子在导体内部定向移动时，会不断与导体内部的原子发生"碰撞"，受到阻碍。不同导体对电流的阻碍能力不同，这就是电阻。明确定义：导体对电流的阻碍作用叫电阻，用字母R表示。电阻越大，导体对电流的阻碍作用越强，在其他条件相同时，通过的电流就越小。单位教学采用"小步子"策略：先介绍国际单位制中电阻的单位是欧姆，简称欧，符号Ω，以致敬德国物理学家欧姆；再给出常用单位千欧（kΩ）和兆欧（MΩ），板书换算关系：1kΩ=1000Ω，1MΩ=1000000Ω=10⁶Ω。随后进行一分钟快练：①一个电热水壶的发热电阻约44Ω，合多少kΩ？②人体皮肤干燥时的电阻约2000Ω，合多少kΩ？③某绝缘体的电阻约0.5MΩ，合多少Ω？三名学生板演，其余学生在学案上完成，教师巡视纠错，重点纠正"千进万出的错误换算方向"。接着介绍电路图中定值电阻的符号"——▭——"，并举出生活中常见的电阻值：手电筒小灯泡约10Ω，电熨斗约80Ω，实验室用的一段长1m、横截面积1mm²的铜导线电阻不到0.02Ω。学生由此形成数量级的直觉：有的导体"挡得很凶"，有的几乎"畅通无阻"。（三）实验探究：电阻的大小跟哪些因素有关1.提出问题与猜想教师展示三根导体：一根长镍铬合金丝、一根短镍铬合金丝、一根与短镍铬丝等长等粗的锰铜丝。提问：这三段导体的电阻一样大吗？电阻的大小可能跟哪些因素有关？学生结合水流类比的已有经验提出猜想：可能与导体的材料有关；可能与导体的长度有关；可能与导体的粗细（横截面积）有关。有学生提出还可能与温度有关，教师肯定并把它列入探究计划。2.设计实验方案教师引导：一个量同时受多个因素可能影响时，要研究它与某一个因素的关系，应该怎么办？学生齐答：控制其他因素不变，只改变一个因素。教师明确这是控制变量法，并追问两个关键技术问题：问题一：电阻的大小看不见摸不着，怎样把它"显示"出来？学生讨论后形成方案——把待测导体接入由电源、小灯泡（或电流表）、开关组成的电路，电压一定时，电流越小（灯泡越暗），说明导体电阻越大。教师指出这是"转换法"，并说明用电流表读数比观察灯泡亮度更精确，本实验以电流表示数为准。问题二：研究长度对电阻的影响时，应选怎样的两段导体？学生归纳：材料、横截面积相同，长度不同。以此类推，研究横截面积时选材料、长度相同而粗细不同者；研究材料时选长度、横截面积相同而材料不同者。3.进行实验与收集证据全班三大组分别承担一个探究任务，组内四人分工：操作员、读数员、记录员、汇报员。每组先后把两段对比导体用鳄鱼夹接入电路的M、N两点之间，闭合开关，迅速读出电流表示数并立即断开开关（防止导体长时间通电发热改变温度），将数据填入表格：实验序号——导体描述——电流表示数I/A——电阻大小定性比较教师巡视过程中重点纠正两类问题：一是鳄鱼夹夹持位置不规范导致接入长度不准；二是读数前指针未稳定。实验结束前三分钟，教师用酒精灯加热一段镍铬合金丝，让全班观察电流表示数随温度升高而减小，直观呈现温度对电阻的影响。4.分析论证与得出结论各组汇报员上台展示数据，全班共同归纳：结论一：材料、横截面积相同时，导体越长，电阻越大。结论二：材料、长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小。结论三：长度、横截面积相同时，不同材料的导体电阻一般不同——电阻与材料有关。补充结论：一般金属导体的电阻随温度升高而增大。教师追问引导深化：一段导体拉长了，电阻为什么变大？学生结合微观图景回答：拉长的同时变细了，两个因素都在使电阻增大。教师趁势强调：电阻是导体本身的一种性质，就像人的身高体重一样，它由导体的材料、长度、横截面积和温度决定，与导体两端有没有电压、通没通过电流无关。这句话请全班齐读两遍，并在学案上圈画——这是本节最容易在中考选择题中设置陷阱的知识点。5.拓展阅读：超导体教师简述：1911年荷兰物理学家昂尼斯发现，汞的温度降到约零下269℃时电阻突然消失，这种现象叫超导现象，具有这种性质的材料叫超导体。超导体若用于输电，可以消除线路上的电能损耗；若用于制造磁悬浮列车，可以获得强大而稳定的磁场。目前科学家正努力寻找在更高温度下实现超导的材料。请学生课后查阅"中国高温超导研究"的相关资料，下节课分享一条信息。（四）学以致用：变阻器1.从"调光台灯"的原理切入教师回扣课始的问题：要连续地改变灯泡亮度，就要连续地改变电流；结合刚才的结论，最简便的办法是改变接入电路中导体的什么？学生回答：长度。教师演示：把一根长镍铬合金丝接入电路，用鳄鱼夹沿合金丝滑动，灯泡亮度连续变化。教师指出：能改变接入电路中电阻大小的元件叫变阻器，实验室常用的是滑动变阻器。2.观察结构，理解原理每组发一个滑动变阻器，学生对照课件上的结构剖面图认识各部件：表面涂着绝缘漆的电阻丝紧密绕在瓷筒上，滑片P与金属杆相连，金属杆两端有接线柱C、D，电阻丝两端有接线柱A、B。铭牌上标着"20Ω2A"，教师解释：20Ω表示该变阻器接入电阻的最大值是20Ω，2A表示允许通过的最大电流为2A，超过此值可能烧坏变阻器。教师点明原理：滑动变阻器是靠改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻，从而改变电路中的电流。滑片移动时，电流经过的是"从所选下方接线柱到滑片"之间的那一段电阻丝，这一段就是有效电阻丝。3.动手连接，归纳用法学生分组把滑动变阻器与小灯泡、电流表、开关、电源连成串联电路，尝试四种接法：接A、C；接A、D；接B、C；接B、D，分别移动滑片观察灯泡亮度并记录。再尝试接A、B（两个下接线柱）与接C、D（两个上接线柱）两种违规或无效接法。实验后共同归纳：接A、B时，全部电阻丝接入电路，相当于一个定值电阻，滑片移动电阻不变；接C、D时，电流只经过金属杆，接入电阻几乎为零，相当于一根导线，十分危险。因此滑动变阻器必须"一上一下"串联接入电路。判断有效电阻丝的口诀教给学生：哪下管事看哪下，靠近变小远离大——即接入电阻的大小由所选的下接线柱决定，滑片靠近该下接线柱时电阻变小，远离时变大。教师强调两条操作规范：闭合开关前，应把滑片移到使接入电阻最大的位置，对电路起保护作用；通过变阻器的电流不能超过铭牌允许的最大电流。4.认识其他变阻器实物展示电位器（收音机音量旋钮）与电阻箱：电位器是滑动变阻器的变形应用；电阻箱可以直接读出接入的电阻值，能精确调节但只能跳跃式改变电阻。请学生举例说出生活中用到变阻原理的电器：电风扇调速、电饭锅保温、电动车转把、台灯调光。（五）课堂小结与板书师生共同用三句话收束本课：其一，电阻是导体对电流阻碍作用的大小，单位欧姆，它是导体本身的性质；其二，电阻大小由材料、长度、横截面积和温度共同决定，探究过程用的是控制变量法与转换法；其三，滑动变阻器靠改变接入电阻丝的长度来改变电阻，使用时要"一上一下"串联连接，开关闭合前滑片置于阻值最大处。板书分三栏呈现：左栏"电阻——定义、符号R、单位Ω及换算"；中栏"影响因素——材料、长度、横截面积、温度"；右栏"滑动变阻器——原理、接法、作用"，中间用箭头勾连"改变长度→改变电阻→改变电流"的逻辑链。（六）作业设计基础题：完成课本节后练习，其中电阻单位换算两题、影响因素判断两题。提升题：两根材料、长度相同的铜导线，横截面积之比为1∶4，哪根电阻大？若把它们串联接在同一电路中，通过的电流有什么关系？请说明理由。实践题：回家观察一件可以调节的用电器（如台灯、风扇），结合铭牌和调节方式，写一段100字左