滑動(dòng)變阻器的使用-教學(xué)設(shè)計(jì)

1、滑動(dòng)變阻器的使用復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)策略：1教學(xué)意義：新課程教育理念是為學(xué)生提供學(xué)習(xí)經(jīng)歷，和以學(xué)生發(fā)展為本。滑動(dòng)變阻器是中學(xué)物理電學(xué)部分的重要元件之一，在電學(xué)部分，幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中都用到滑動(dòng)變阻器，而有些學(xué)生不能熟練掌握滑動(dòng)變阻器的使用，對(duì)電學(xué)中滑動(dòng)變阻器的選擇和作用往往難于做出正確判斷。因此我設(shè)計(jì)本節(jié)課，利用課堂隨手實(shí)驗(yàn)及虛擬物理實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自經(jīng)歷，從分析幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中的變阻器的作用特點(diǎn)，逐步深入地理解滑動(dòng)變阻器使用的有關(guān)知識(shí)，對(duì)學(xué)生提高高考電路設(shè)計(jì)分析能力有好處。2教學(xué)對(duì)象：高三（B1）班全體學(xué)生（58人）。學(xué)生為高三年理科較優(yōu)秀的學(xué)生，主要是培養(yǎng)高考優(yōu)秀生，而目前學(xué)生在電路設(shè)計(jì)中有關(guān)滑動(dòng)變阻器的

2、選擇判斷方法上還較差。所以設(shè)計(jì)本節(jié)課讓學(xué)生在探究中逐步掌握滑動(dòng)變阻器的使用特點(diǎn)及選擇判斷方法。2教學(xué)模式：本節(jié)課的采用“情景問(wèn)題探究交流深層研究”的教學(xué)模式，讓學(xué)生在以往的學(xué)習(xí)的情景中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，來(lái)探究解決問(wèn)題的方法?！扒榫皢?wèn)題探究交流深層研究”的教學(xué)模式是物理教育科研的一項(xiàng)課題，在教學(xué)實(shí)踐中探索這種模式與物理課堂教學(xué)的整合。3教學(xué)方法：本節(jié)課的教學(xué)方法是實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與理論結(jié)合法。讓學(xué)生通過(guò)探究以往學(xué)習(xí)過(guò)的實(shí)驗(yàn)中的滑動(dòng)變阻器在電路中的作用及變通使用，加深理解在設(shè)計(jì)電路時(shí)怎么選擇變阻器，選擇變阻器要考慮那些因素。4教學(xué)手段：教學(xué)手段是信息技術(shù)和物理課堂教學(xué)的整合，利用實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合，把電路中

3、較抽象的因素生動(dòng)具體的展現(xiàn)出來(lái)，極大的克服了學(xué)生的思維障礙，有助于他們理解和掌握規(guī)律。讓學(xué)生在這些情景中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，分析問(wèn)題，研究問(wèn)題，得出規(guī)律。信息技術(shù)與物理學(xué)科的整合，能使學(xué)生由傳統(tǒng)的被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)楠?dú)立的主動(dòng)學(xué)習(xí)，有利于因材施教，有利于拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)與探究的空間,有利于發(fā)展學(xué)生的空間智能,這也順應(yīng)了新課改的理念。二、教學(xué)目標(biāo)（一） 知識(shí)和技能：1 復(fù)習(xí)電學(xué)中使用滑動(dòng)變阻器的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)（學(xué)生自己整理）；2 加深理解滑動(dòng)變阻器在電路中的作用；3 加深理解使用滑動(dòng)變阻器的注意事項(xiàng)；4 能夠選擇滑動(dòng)變阻器設(shè)計(jì)電路，并能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).（二） 情感目標(biāo)讓學(xué)生自己做隨堂實(shí)驗(yàn)，老師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)、學(xué)生分析實(shí)

4、驗(yàn)現(xiàn)象、師生共同歸納規(guī)律的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，樹(shù)辨證唯物主義世界觀。激發(fā)對(duì)科學(xué)的求知欲，激勵(lì)探索與創(chuàng)新的意識(shí)。敢于提出與別人不同的見(jiàn)解，也勇于放棄或修正自己的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。（三） 重點(diǎn)與難點(diǎn)1 加深理解使用滑動(dòng)變阻器的注意事項(xiàng)；2 能夠選擇滑動(dòng)變阻器設(shè)計(jì)電路，并能優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。（四） 教 具各種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器、物理電學(xué)實(shí)驗(yàn)電源臺(tái)、伏特表、滑動(dòng)變阻器、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線、電位器、小電珠、電阻箱、靈敏電流表、多媒體設(shè)備及其軟件（虛擬物理實(shí)驗(yàn)室）等。三、教學(xué)過(guò)程課題引入：下述高中電學(xué)分組實(shí)驗(yàn)中有哪些要用到滑動(dòng)變阻器？（引出本節(jié)課題）伏安法測(cè)電阻； 描繪小電珠的伏安特性曲線；測(cè)金屬的電阻率； 測(cè)電源的

5、電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻；測(cè)電表的內(nèi)阻； 多用表的使用等。復(fù)習(xí)電學(xué)基本分組實(shí)驗(yàn)-實(shí)物動(dòng)畫(huà)連接（多媒體動(dòng)畫(huà)模擬）再由學(xué)生回答下列問(wèn)題：1、變阻器在電路中有什么作用？學(xué)生答：在電路中改變電流和電壓的作用。2、我們?cè)谑褂米冏杵鲿r(shí)要注意什么？學(xué)生答：（1）根據(jù)電路的要求來(lái)選擇變阻器（如要考慮電路中可能出現(xiàn)的電流、電壓的范圍）；（2）實(shí)際流過(guò)變阻器的電流不能超過(guò)其額定值。由以上問(wèn)題引出：使用滑動(dòng)變阻器我們還要注意什么？讓學(xué)生探究。（一）實(shí)驗(yàn)探究情景1：讓學(xué)生自已觀察滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)，表述特征。（提高觀察描述語(yǔ)言組織能力）學(xué)生：電阻線、瓷筒、金屬桿、接線柱、滑片，表面絕緣電阻線（防止匝間短路）是一匝一匝繞上瓷筒的?；?/p>

6、動(dòng)變阻器-結(jié)構(gòu)與整理動(dòng)畫(huà)演示問(wèn)題1：滑動(dòng)變阻器是如何改變電阻的？作用如何？學(xué)生：改變電阻線的長(zhǎng)度，從而改接入電路的有用電阻值。保護(hù)電路，改變電路兩端的電壓大小。問(wèn)題2：滑動(dòng)變阻器改變電阻是不是連續(xù)改變的？（提醒學(xué)生認(rèn)真思考）學(xué)生：連續(xù)的 不連續(xù)的 師生分析：滑片在滑動(dòng)過(guò)程中，電阻線是逐匝改變的。因此在討論電阻改變時(shí)可引入單匝電阻概念，,大家觀察桌上的各種滑動(dòng)變阻器，單匝電阻約多大呢？新的認(rèn)識(shí)：逐匝改變電阻，大阻值的單匝電阻大，小阻值的單匝電阻應(yīng)較小。X問(wèn)題3：初中習(xí)慣稱滑動(dòng)變阻器可從0-RM均勻連續(xù)改變電阻值，現(xiàn)在同學(xué)們經(jīng)過(guò)認(rèn)真分析初中講法合理嗎？學(xué)生頓悟：不合理，該是錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)。下面我們共同

7、來(lái)探討不同阻值的滑動(dòng)變阻器對(duì)電路的控制不同效果。探究1：限流式接法-用50和10的滑動(dòng)變阻器分別調(diào)節(jié)控制5電阻的電壓。按圖（一）連接實(shí)物圖。（提醒：連接電路要注意什么？）把滑動(dòng)變阻器左滑距離及電壓表讀數(shù)填入下表中。（從最左端開(kāi)始測(cè)量，電源電壓3伏）規(guī)格50左滑X(cm)電壓表示數(shù)（v）規(guī)格10左滑X(cm)電壓表示數(shù)（v）在右坐標(biāo)紙上按上表數(shù)據(jù)合理做出兩個(gè)U-X圖象。（提醒：充分利用坐標(biāo)紙）老師在電子表中填入數(shù)據(jù)，用圖表顯示曲線。5歐控制5歐20歐控制5歐10歐控制5歐50歐控制5歐分析：從所畫(huà)圖象看出不阻值滑動(dòng)變阻器對(duì)電路電壓控制特點(diǎn)。X學(xué)生總結(jié)獲得結(jié)論：最低起控電壓不同，調(diào)節(jié)電壓先慢后快，

8、50后階斷極難控制電路，電阻越小越接近線性，但起控電壓過(guò)高。智力拓展：請(qǐng)大家粗畫(huà)出用100控制5電阻的曲線形狀圖。經(jīng)驗(yàn)常識(shí)：一般,此時(shí)較易控制，電壓變化比較均勻，避免調(diào)高壓時(shí)電壓變化極快，難于精確控制，有違實(shí)驗(yàn)的可操作原則。探究2：分壓式接法-用50和5的滑動(dòng)變阻器分別調(diào)節(jié)控制10電阻的電壓。按圖（二）連接實(shí)物圖。把滑動(dòng)變阻器左滑距離及電壓表讀數(shù)填入下表中。（從最左端開(kāi)始測(cè)量起，電源電壓3伏）規(guī)格50左滑X(cm)電壓表示數(shù)（v）規(guī)格10左滑X(cm)電壓表示數(shù)（v）在右坐標(biāo)紙上按上表數(shù)據(jù)合理做出兩個(gè)U-X圖象。老師在電子表中填入數(shù)據(jù)，用圖表顯示曲線。分析：從所畫(huà)圖象看出不阻值滑動(dòng)變阻器對(duì)電路

9、電壓控制特點(diǎn)。學(xué)生總結(jié)獲得結(jié)論：最低起控電壓從零開(kāi)始，調(diào)節(jié)電壓先慢后快，50后階斷極難控制電路。越小圖象越接近線性，但從節(jié)能角度上分析浪費(fèi)電能過(guò)大。智力拓展：請(qǐng)大家粗畫(huà)出用500控制5電阻的曲線形狀圖。經(jīng)驗(yàn)常識(shí)：一般,此時(shí)較易控制，電壓變化比較均勻，避免調(diào)高壓時(shí)電壓變化極快，難于精確控制，有違實(shí)驗(yàn)的可操作原則。深化：滑動(dòng)變阻器滑片在移動(dòng)過(guò)程中，移動(dòng)單位長(zhǎng)度電阻變化不同，對(duì)電路的影響也不同，大阻值的單位長(zhǎng)度電阻大。當(dāng)控制電路要求阻值變化緩慢時(shí)，應(yīng)選取單匝電阻小的滑動(dòng)變阻器，或單位長(zhǎng)度電阻小的滑動(dòng)變阻器，這樣有利于調(diào)節(jié)控制電路。（二）問(wèn)題探究情景2 ：實(shí)驗(yàn)室提供下述器材：電壓表0-3-15V、安培

10、表0-0.6-3A、滑動(dòng)變阻器R1（50）、滑動(dòng)變阻器R2（20）、滑動(dòng)變阻器R3（5）、電源電壓E（6V、內(nèi)阻不計(jì)）、小電珠（4.8V0.6A）、導(dǎo)線若干、開(kāi)關(guān)。問(wèn)題1：若要測(cè)定小電珠的額定功率，如何選擇滑動(dòng)變阻器？畫(huà)出電路圖。學(xué)生小組討論:由于小電珠的額定功率只有一個(gè)值，要求解在額定電壓下發(fā)揮的功率，只要能調(diào)到小電珠的額定電壓就可以了，因此選用R2或R3都可以。電路如圖。問(wèn)題2：若要測(cè)量小電珠的實(shí)際功率，如何選擇滑動(dòng)變阻器？畫(huà)出電路圖。學(xué)生小組討論:本實(shí)驗(yàn)主要是探討小電珠在不同電壓下發(fā)揮的功率不同，一般研究低于額定電壓、等于額定電壓、略高于額定電下的發(fā)光情況及發(fā)揮功率的具體數(shù)值。因此選用R

11、2合理。電路如圖。問(wèn)題3：若要描繪小電珠的伏安特性曲線，如何選擇滑動(dòng)變阻器？畫(huà)出電路圖。學(xué)生小組討論:描繪小電珠的伏安特性曲線，應(yīng)該從坐標(biāo)原點(diǎn)附近描點(diǎn)開(kāi)始，所調(diào)電壓從零電壓逐步調(diào)起，選擇分壓式電路，為使電壓較為線性變化，易于調(diào)節(jié)，因此滑動(dòng)變阻器選R3合理。電路如圖。情景3 ：實(shí)驗(yàn)室提供下述器材：電壓表0-3-15V、安培表0-0.6-3A、滑動(dòng)變阻器R1（100）、滑動(dòng)變阻器R2（20）、滑動(dòng)變阻器R3（5）、干電池、導(dǎo)線若干、開(kāi)關(guān)。問(wèn)題4：若要測(cè)定干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，如何選擇滑動(dòng)變阻器？畫(huà)出電路圖。學(xué)生小組討論:本實(shí)驗(yàn)主要是測(cè)量外電壓和放電總電流，描出U-I的圖象，要有多組數(shù)據(jù)。因此選用R

12、2合理。R1（100）過(guò)大，R3（5）過(guò)小。電路如圖。總結(jié)：分壓、限流電路選擇在下列情況下應(yīng)選擇分壓電路及變阻器取值情況：1°實(shí)驗(yàn)要求待測(cè)電阻兩端電壓從零開(kāi)始連續(xù)變化。 。2°限流不能保證安全，即限流電路中的最小電流超過(guò)電表量程或用電器的額定電流常見(jiàn)于變阻器全電阻遠(yuǎn)小于測(cè)量部分電阻的情況。3°限流能保證安全，但變阻器調(diào)節(jié)過(guò)程中，電表讀數(shù)變化不明顯，不滿足實(shí)驗(yàn)測(cè)量多組數(shù)據(jù)的要求常見(jiàn)于變阻器全電阻遠(yuǎn)小于測(cè)量部分電阻的情況。4°在分壓電路中，變阻器選擇最大阻值比控制電阻值小，一般是幾分之一較為合理。在限流、分壓兩種電路都滿足實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，由于限流電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，損

13、耗的電功率小，應(yīng)優(yōu)先選用（三）滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)改造-各種變阻器1. 把滑動(dòng)改為轉(zhuǎn)動(dòng)可以節(jié)省空間-電位器示意圖2能直接讀出串入電阻值的變阻器-旋轉(zhuǎn)式電阻箱變阻器不能表示出連入電路的電阻值，但它可以連續(xù)改變接入電路中的電阻。為了能夠表示出接入電路中的電阻值，人們制造出了變阻箱。下圖就是旋盤(pán)式變阻箱。 3插銷式變阻箱。當(dāng)四個(gè)插銷全部拿出相應(yīng)的插槽時(shí)，電流就要分別流過(guò)每一個(gè)電阻絲，這時(shí)接入電路中的總電阻是10歐。如果將1號(hào)插銷插入插槽中，這時(shí)1歐的電阻絲將被短路。所以這種變阻箱讀數(shù)的方法是將沒(méi)插入插槽中的插銷所對(duì)應(yīng)的阻值相加就行了。（四）深層探究-應(yīng)用練習(xí)：(1)滑動(dòng)變阻器特殊應(yīng)用特殊位置法（左右中）

14、如圖所示電路中，將三個(gè)同樣規(guī)格的燈泡接入電路中，當(dāng)將滑動(dòng)變阻器上的滑動(dòng)頭從開(kāi)始的中點(diǎn)位置向右移動(dòng)時(shí)，三個(gè)燈泡消耗功率的變化情況是（ ABD ）AL1減小 BL2增大CL2減小 DL3增大串并混合法（粗調(diào)和微調(diào)）R1R2RX1許多精密儀器中常常采用如圖所示的電路精確地調(diào)節(jié)某一電阻兩端的電壓，圖中R1、 R2是兩只滑動(dòng)變阻器，通過(guò)它們可以對(duì)負(fù)載電阻R0（阻值約為100）兩端的電壓進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，已知兩滑動(dòng)變阻器的最大電阻分別為R1=200和R2=10，則 起著粗調(diào)， 起著細(xì)調(diào)作用。答案：R1 R22許多精密儀器中常常采用如圖所示的電路精確地調(diào)節(jié)某一電阻兩端的電壓，圖中R1、 R2是兩只滑動(dòng)變阻器，

15、通過(guò)它們可以對(duì)負(fù)載電阻R0（阻值約為500）兩端的電壓進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，已知兩滑動(dòng)變阻器的最大電阻分別為200和10，那么，下面關(guān)于R1、 R2的說(shuō)法中正確的是（ ）A如R1 =200, R2 =10，調(diào)節(jié)R1起粗調(diào)作用B如R1=10, R2=200，調(diào)節(jié)R1起微調(diào)作用C如R1=200, R2=10，調(diào)節(jié)R2起粗調(diào)作用D如R1=10, R2=200，調(diào)節(jié)R2起微調(diào)作用答案：D分析：分壓式控制電路，合理應(yīng)是小阻值調(diào)大阻值，由于是并聯(lián)式總阻值比最小還小，故小阻值為粗調(diào)（2）半偏法中變阻器的選擇：測(cè)量電流表的內(nèi)阻圖 7-3-41測(cè)定電流表內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中備用的器材有：A待測(cè)電流表（量程 O100 A 內(nèi)

16、阻約一百) B標(biāo)準(zhǔn)電壓表（量程 05V )C電阻箱（阻值范圍 O999.9） D可變電阻（阻值范圍 O100k）E干電池（ 1.5V ，內(nèi)阻 0.5） F干電池組（ 6V ，內(nèi)阻 1.6）如果采用如圖7- 3-4所示的電路測(cè)定電流表 G的內(nèi)電阻，并且要求測(cè)量有較高的精度，那么從以上備用器材中，電阻R應(yīng)選用 ，電阻R應(yīng)選用 , 電源應(yīng)選用 。 解析：電流表 G的滿偏電極小，回路電阻要很大，因此 R 應(yīng)用阻值較大的可以連續(xù)調(diào)節(jié)的電阻，即選用 D ，R必須用電阻箱，阻值與電流表 G的內(nèi)阻相當(dāng)，即選 C ；要從原理上分析，為了提高精確度，符合滑動(dòng)變阻器的有用阻值要求遠(yuǎn)大于電流表內(nèi)阻，應(yīng)選用電動(dòng)勢(shì)較高的

17、電源，即選 F。不同電源電壓下電路總電阻： 測(cè)量電壓表的內(nèi)阻2利用如圖所示電路測(cè)量一量程為3V的電壓表的內(nèi)阻RV, RV約為3K現(xiàn)實(shí)驗(yàn)所提供的器材除待測(cè)電壓表、電阻箱（最大阻值9999. 9)、電池（電動(dòng)勢(shì)約6 V，內(nèi)阻可忽略不計(jì)）、導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)之外，還有如下可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材：A.滑動(dòng)變阻器（最大阻值150); B.滑動(dòng)變阻器（最大阻值50）;C. 滑動(dòng)變阻器（最大阻值10） ; 根據(jù)以上設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方法，回答下列問(wèn)題：(1)為了使測(cè)量比較精確，從可供選擇的實(shí)驗(yàn)器材中，滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用 （填序號(hào)）（2）簡(jiǎn)述操作步驟 解析：(1 )主支路電流應(yīng)遠(yuǎn)大于伏特表次支路電流，才能確?；粍?dòng)后，輸出電壓

18、維持不變，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選擇小阻值的B 。 (2）連接電路，把R0的滑片滑至最左端，R電阻箱電阻調(diào)零，閉合電路調(diào)至電壓表滿偏，滑片不動(dòng)，調(diào)R使電壓表半偏，讀出電阻箱示數(shù)，為電壓表內(nèi)阻大小。本節(jié)小結(jié)：滑片在滑動(dòng)過(guò)程中，電阻線是逐匝改變的。限流式一般大控制小，分壓式一般小控制大。作業(yè)： 回顧本節(jié)內(nèi)容，完成導(dǎo)與練本節(jié)練習(xí)。五、教學(xué)后記1. 滑動(dòng)變阻器能改變電路中的電流，同時(shí)起到限制電流保護(hù)電路的作用，因此它在實(shí)際電路中得到廣泛的應(yīng)用。而學(xué)生對(duì)此都感覺(jué)較難，在高考中都是得分率極低的考點(diǎn)，在高三復(fù)習(xí)中變阻器的使用有必要加深理解，故設(shè)計(jì)了滑動(dòng)變阻器的使用復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)課，提高學(xué)生的應(yīng)用分析能力。2本節(jié)課，通過(guò)課堂實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫(huà)展示，探究不同阻值的滑動(dòng)變阻器，在兩種接法中對(duì)電路的不同控整理用，化理論分析為實(shí)驗(yàn)觀察，大大降底學(xué)習(xí)難度，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使大多數(shù)學(xué)生能夠跟上節(jié)奏， 對(duì)滑