《滑動變阻器的使用》教學(xué)設(shè)計

《滑動變阻器的使用復(fù)習(xí)》

教學(xué)設(shè)計福建省南靖二中---吳旺本2010年6月1日一、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?；瑒幼冏杵魇侵袑W(xué)物理電學(xué)部分的重要元件之一，在電學(xué)部分，幾個實驗中都用到滑動變阻器，而有些學(xué)生不能熟練掌握滑動變阻器的使用知識，對電學(xué)中滑動變阻器的選擇和作用往往難于做出正確判斷。因此我設(shè)計本節(jié)課，利用課堂隨手實驗及虛擬物理實驗，讓學(xué)生親自經(jīng)歷，從分析幾個實驗中的變阻器的作用特點，逐步深入地理解《滑動變阻器的使用》的有關(guān)知識，對學(xué)生提高高考電路設(shè)計分析能力有好處。2．教學(xué)對象：

高三（B7）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)計中有關(guān)滑動變阻器的選擇及判斷方法上還較差。所以設(shè)計本節(jié)課讓學(xué)生在探究中逐步掌握滑動變阻器的使用特點及選擇判斷方法。2．教學(xué)模式：本節(jié)課的采用“情景——問題——探究——交流”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)問題，來探究解決問題的方法?！扒榫啊獑栴}——探究——交流——深層研究”的教學(xué)模式是物理教育科研的一項課題，在教學(xué)實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)方法是實驗發(fā)現(xiàn)與理論結(jié)合法。讓學(xué)生通過探究以往學(xué)習(xí)過的實驗中的滑動變阻器在電路中的作用及變通使用設(shè)計，加深理解在設(shè)計電路時怎么選擇變阻器，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，利用實驗與虛擬實驗技術(shù)相結(jié)合，把電路中較抽象的因素生動具體的展現(xiàn)出來，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)問題、提出問題，分析問題，研究問題，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)的被動學(xué)習(xí)變?yōu)楠毩⒌闹鲃訉W(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）知識和技能：1、復(fù)習(xí)電學(xué)中使用滑動變阻器的幾個實驗（學(xué)生自己整理）；2、加深理解滑動變阻器在電路中的作用；3、加深理解使用滑動變阻器的注意事項；4、能夠選擇滑動變阻器設(shè)計電路，并能優(yōu)化實驗設(shè)計.（二）情感目標(biāo)讓學(xué)生自己做隨堂實驗，老師模擬實驗、學(xué)生分析實驗現(xiàn)象、師生共同歸納規(guī)律的過程，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，樹辨證唯物主義世界觀。激發(fā)對科學(xué)的求知欲，激勵探索與創(chuàng)新的意識。敢于提出與別人不同的見解，也勇于放棄或修正自己的錯誤觀點。（三）重點與難點

1、加深理解使用滑動變阻器的注意事項；2、能夠選擇滑動變阻器設(shè)計電路，并能優(yōu)化實驗設(shè)計。（四）教具各種規(guī)格的滑動變阻器、物理電學(xué)實驗電源臺、伏特表、安培表、滑動變阻器、開關(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（虛擬物理實驗室）等。歐姆伏特安培三、教學(xué)過程課題引入：下述高中電學(xué)分組實驗中有哪些要用到滑動變阻器？

伏安法測電阻；描繪小電珠的伏安特性曲線；測金屬的電阻率；測電源的電動勢及內(nèi)阻；測電表的內(nèi)阻；多用表的使用等。復(fù)習(xí)電學(xué)基本分組實驗歐姆伏特安培實物動畫連接1、變阻器在電路中有什么作用？（改變電流、電壓的作用。）2、我們在使用變阻器時要注意什么？（1）根據(jù)電路的要求來選擇變阻器（如要考慮電路中調(diào)節(jié)的電流、電壓的范圍）；（2）實際流過變阻器的電流不能超過其額定值。（一）實驗探究情景1：觀察滑動變阻器的結(jié)構(gòu)，表述特征。

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）是一匝一匝繞上的?；瑒幼冏杵?-結(jié)構(gòu)與制作動畫演滑動變阻器-結(jié)構(gòu)與制作.swf示問題1：

滑動變阻器是如何改變電阻的？作用如何？改變電阻線的長度，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。問題2：滑動變阻器改變電阻是不是連續(xù)改變的？連續(xù)的、不連續(xù)的？？？分析：滑片在滑動過程中，電阻線是逐匝改變的。因此在討論電阻改變時可引入單匝電阻概念：大家觀察桌上的各種滑動變阻器，單匝電阻約多大呢？新的認(rèn)識：逐匝改變電阻，大阻值的單匝電阻大，小阻值的單匝電阻較小。問題3：初中習(xí)慣稱滑動變阻器可從0-RM均勻連續(xù)改變電阻值，現(xiàn)在同學(xué)們經(jīng)過認(rèn)真分析初中講法合理嗎？不合理啊，該是錯誤的認(rèn)識！

滑動變阻器如何控制電路的？下面我們來具體探討探究1：限流式接法-----用50歐和10歐的滑動變阻器分別調(diào)節(jié)控制5歐電阻的電壓。規(guī)格50歐左滑X(cm)電壓表示數(shù)（v）規(guī)格10歐左滑X(cm)電壓表示數(shù)（v）一、三組用50歐控制10歐二、四組用10歐控制5歐

X做出兩個U-X圖象一、二組合用數(shù)據(jù)三、四組合用數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理方法限流式接法RM=5歐RO=5歐X(cm)0123456789U(v)1.501.551.621.721.851.952.052.252.462.80限流式接法RM=10歐RO=5歐X(cm)01234567U(v)1.011.081.181.341.501.682.042.52限流式接法RM=20歐RO=5歐X(cm)012345678U(v)0.620.670.720.851.011.191.451.862.43限流式接法RM=50歐RO=5歐X(cm)012345678910U(v)0.230.240.310.340.400.450.520.680.901.352.40分析：從所畫圖象看出不阻值滑動變阻器對限流電路電壓控制特點。

最低起控電壓不同，調(diào)節(jié)電壓先慢后快，50歐后階斷較難控制電路，電阻越小越接近線性，但起控電壓過高。5歐控制5歐20歐控制5歐10歐控制5歐50歐控制5歐智力拓展：請大家粗畫出用100歐控制5歐電阻的曲線形狀圖。（限流式）智力拓展：請大家粗畫出用100歐控制5歐電阻的曲線形狀圖。（限流式）太陡呀？咋爬上！經(jīng)驗常識：一般,此時較易控制，電壓變化比較均勻，避免調(diào)高壓時電壓變化極快，難于精確控制，有違實驗的可操作原則?？刂齐妷簩挵?！接近線性哦！探究2：分壓式接法--用50歐和5歐的滑動變阻器分別調(diào)節(jié)控制10歐電阻的電壓。規(guī)格50歐左滑X(cm)電壓表示數(shù)（v）規(guī)格5歐左滑X(cm)電壓表示數(shù)（v）

X做出兩個U-X圖象。數(shù)據(jù)處理方法分壓式接法RM=5歐RO=10歐X(cm)0123456789U(v)0.000.360.680.951.231.521.722.142.503.00分壓式接法RM=20歐RO=10歐X(cm)012345678U(v)0.000.280.500.720.981.251.592.002.65分壓式接法RM=50歐RO=10歐X(cm)012345678910U(v)0.000.160.300.430.580.700.881.121.451.902.82分析：從所畫圖象看出不同阻值滑動變阻器對分壓電路電壓控制特點。

學(xué)生總結(jié)獲得結(jié)論：最低起控電壓從零開始，調(diào)節(jié)電壓先慢后快，50歐后階斷較難控制電路。阻值越小圖象越接近線性，但從節(jié)能角度上分析浪費電能過大。5歐控制10歐20歐控制10歐50歐控制10歐智力拓展：請大家粗畫出用100歐控制5歐電阻的曲線形狀圖。（分壓式）智力拓展：請大家粗畫出用100歐控制5歐電阻的曲線形狀圖。（分壓式）珠穆朗瑪峰

呀！經(jīng)驗常識：分壓式一般,此時較易控制，電壓變化比較均勻，避免調(diào)高壓時電壓變化極快，難于精確控制，有違實驗的可操作原則。深化：

1、滑動變阻器滑片在移動過程中，移動單位長度電阻變化不同，對電路的影響也同，大阻值的單位長度電阻大。

2、當(dāng)控制電路要求阻值變化緩慢時，應(yīng)選取單匝電阻小的滑動變阻器，或單位長度電阻小的滑動變阻器，這樣有利于調(diào)節(jié)控制電路。（二）問題探究情景一

問題1：若要測定小電珠的額定功率，如何選擇滑動變阻器？畫出電路圖。

分析：由于小電珠的額定功率只有一個值，要測額定功率，只要能調(diào)到小電珠的額定電壓就可以了，因此選用20歐或5歐都可以。（較性線）實驗室提供下述器材：電壓表0-3-15V、安培表0-0.6-3A、導(dǎo)線若干、并關(guān)、變阻器：

50歐、20歐、5歐、電源電壓E（6V）、小電珠（4.8V0.6A）、小電珠電阻8歐（二）問題探究情景二問題2：若要測量小電珠的實際功率，如何選擇滑動變阻器？畫出電路圖。分析：本實驗主要是探討小電珠在低于額定電壓、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R20歐合理。電路如圖。實驗室提供下述器材：電壓表0-3-15V、安培表0-0.6-3A、導(dǎo)線若干、并關(guān)、變阻器：

50歐、20歐、5歐、電源電壓E（6V）、小電珠（4.8V0.6A）、小電珠電阻8歐（二）問題探究情景三問題3：若要描繪小電珠的伏安特性曲線，如何選擇滑動變阻器？畫出電路圖。分析：描繪伏安特性曲線，應(yīng)該從坐標(biāo)原點附近描點開始，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)，因此選5歐合理。電路如圖。實驗室提供下述器材：電壓表0-3-15V、安培表0-0.6-3A、導(dǎo)線若干、并關(guān)、變阻器：

50歐、20歐、5歐、電源電壓E（6V）、小電珠（4.8V0.6A）、小電珠電阻8歐（二）問題探究情景四實驗室提供下述器材：電壓表0-3V、安培表0-0.6A、滑動變阻器R1（100歐）、滑動變阻器R2（20歐）、滑動變阻器R3（5歐）、干電池、導(dǎo)線若干、并關(guān)。

問題4：要測干電池的電動勢和內(nèi)阻，如何選擇滑動變阻器？畫出電路圖。分析：本實驗主要是測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R2合理。R1（50）過大，R3（5）過小?？偨Y(jié)：分壓、限流電路選擇

在下列情況下應(yīng)選擇分壓電路1°實驗要求待測電阻兩端電壓從零開始連續(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電表量程或用電器的額定電流．常見于變阻器最大阻值遠(yuǎn)小于測量部分電阻的情況．3°限流能保證安全，但變阻器調(diào)節(jié)過程中，電表讀數(shù)變化不明顯，不滿足實驗測量多組數(shù)據(jù)的要求．常見于變阻器全電阻遠(yuǎn)小于測量部分電阻的情況．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。5°在限流、分壓兩種電路都滿足實驗要求時，由于限流電路結(jié)構(gòu)簡單，損耗的電功率小，應(yīng)優(yōu)先選用．（三）滑動變阻器的結(jié)構(gòu)改造：1.把滑動改為轉(zhuǎn)動，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3．插銷式變阻箱。

安培各種可調(diào)電阻（四）深層探究---應(yīng)用練習(xí)：(1)滑動變阻器特殊應(yīng)用--特殊位置法（左右中）如圖所示電路中，將三個同樣規(guī)格的燈泡接入電路中，當(dāng)將滑動變阻器上的滑動頭從中點位置向右移動時，三個燈泡消耗功率的變化情況是（）A．L1減小B．L2增大C．L2減小D．L3增大答案：等效撤去LIL2分析.

ABD串并混合法（粗調(diào)和微調(diào)）1．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=200Ω和R2=10Ω，是兩只滑動變阻器，通過它們可以對負(fù)載電阻R0（阻值約為100Ω）兩端的電壓進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，則

起著粗調(diào)，

起著細(xì)調(diào)作用。答案：R1

、

R2R1R2RX2．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是兩只滑動變阻器，通過它們可以對負(fù)載電阻R0（阻值約為500Ω）兩端的電壓進(jìn)行粗調(diào)和微調(diào)，已知兩滑動變阻器的最大電阻分別為200Ω和10Ω，那么，R1應(yīng)為

、且為

調(diào)；R2為

、且為

調(diào)。答案：R1=10Ω,粗調(diào)；R2=200Ω，微調(diào)

R0約為500Ω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)。半偏法中變阻器的選擇：測量電流表的內(nèi)阻A．待測電流表（量程O～100μA

內(nèi)阻約一百Ω)B．電阻箱（阻值范圍O～999.9Ω）C．可變電阻（阻值范圍O～100kΩ）D．干電池（1.5V，內(nèi)阻0.5Ω）E．干電池組（6V，內(nèi)阻1.6Ω）如果采用如圖所示的電路測定電流表G的內(nèi)電阻，并且要求測量有較高的精度，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

。圖7-3-4解析：電流表G的滿偏電流極小，回路電阻要很大，因此R應(yīng)該用阻值較大的電阻，即選用大阻值C，R′必須用電阻箱，阻值與電流表G的內(nèi)阻相當(dāng)，即