第4節(jié)變阻器（導(dǎo)學(xué)案）

第4節(jié)變阻器課題變阻器課型新授課教學(xué)目標(biāo)知識與技能1.了解變阻器的構(gòu)造、在電路中的符號，理解變阻器的工作原理.2.通過探究怎樣用變阻器改變燈泡的亮度，知道正確使用變阻器的方法.過程與方法1.通過理解滑動變阻器的設(shè)計、制作過程，了解科學(xué)發(fā)明創(chuàng)造、科技革新的過程.2.通過探究滑動變阻器的使用方法，培養(yǎng)學(xué)生的概括、歸納能力.情感、態(tài)度與價值觀激發(fā)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解釋變阻器改變電阻的原理，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力.教學(xué)重點(diǎn)滑動變阻器的原理及使用教具準(zhǔn)備不同規(guī)格的滑動變阻器、電池組、小燈泡、鉛筆（或鉛筆芯）、金屬夾、導(dǎo)線若干、實(shí)物投影儀、多媒體課件等教學(xué)難點(diǎn)根據(jù)要求正確使用與連接滑動變阻器教學(xué)課時課前預(yù)習(xí)（1）原理：通過改變連入電路中的電阻絲的長度來改變電阻.（2）分類：常見的變阻器有滑動變阻器、電阻箱和電位器.（1）構(gòu)造：滑動變阻器是用電阻絲繞在絕緣管上制成的.（2）電路圖符號：變阻器在電路圖中用符號表示.（3）作用：改變連入電路的電阻大小，改變電路中的電流，控制部分電路兩端的電壓，有時還起到保護(hù)電路的作用.（4）使用方法：①應(yīng)從電阻絲兩端的兩個接線柱和金屬棒的兩個接線柱各選一個串聯(lián)在電路中；②為了保護(hù)電路，在通電前應(yīng)使滑動變阻器連入電路的阻值最大.鞏固復(fù)習(xí)教師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一節(jié)內(nèi)容，并講解布置的作業(yè)（教師可針對性地挑選部分難題講解），加強(qiáng)學(xué)生對知識的鞏固.備課筆記新課導(dǎo)入從列舉生活中需要改變音量或改變電燈泡亮度的實(shí)例（如：演示旋轉(zhuǎn)收音機(jī)音量旋鈕可以改變音量、旋轉(zhuǎn)調(diào)光臺燈的控光旋鈕可以改變燈的亮度）入手，激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的求知欲，引入“變阻器”，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.（實(shí)物演示）進(jìn)行新課變阻器能改變接入電路中電阻大小的元件叫變阻器，主要種類有滑動變阻器、電阻箱、電位器.滑動變阻器可以逐漸地改變連入電路的電阻，但不能夠顯示連入電路的電阻值；電阻箱能夠準(zhǔn)確表示連入電路的電阻值，但阻值變化是不連續(xù)的；滑動變阻器和電阻箱在接入電路中時，閉合開關(guān)之前，都應(yīng)調(diào)節(jié)到最大阻值.師請大家自己動手設(shè)計電路圖，將臺上的儀器（干電池、燈泡、鉛筆芯、開關(guān)、導(dǎo)線）連接起來，之后觀察燈泡是否會亮，有什么辦法可以改變燈泡的亮度？學(xué)生將電路連接起來，在探討改變亮度的問題上很多學(xué)生都能夠想到改變電壓的大小、電阻的大小，但是改變的方法有所不同，有的學(xué)生說可以改變干電池的個數(shù)，有的學(xué)生想到改變電阻絲（鉛筆芯）的長度.教師給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)，告訴學(xué)生實(shí)際生活中電源的電壓220V是確定的，不能改變的，所以只能改變電阻（鉛筆芯）的長度.學(xué)生動手連接電路，并將連接鉛筆芯的導(dǎo)線一端固定，并使另一端滑動，觀察燈泡的亮度與接入的鉛筆芯長度的關(guān)系.學(xué)生思考后回答：連入電路的鉛筆芯越長，燈越暗，連入電路的鉛筆芯越短，燈越亮.教師總結(jié)：電源的電壓不變，鉛筆芯越長，電阻大，電流??；鉛筆芯越短，電阻小，電流大，所以通過改變鉛筆芯在電路中的長度來改變電阻，從而改變電路的電流，這就是滑動變阻器的原理.板書：滑動變阻器原理：通過改變連入電路的電阻線的長度→改變電阻→改變電流.師請同學(xué)們思考如何將一個長電阻線逐步改裝成一個滑動變阻器？生：這需要知道滑動變阻器的構(gòu)造.師同學(xué)們回答得很好，在討論滑動變阻器的構(gòu)造之前，需要解決以下幾個問題：問題1：選擇何種材料的導(dǎo)線？——鎳鉻合金線為使滑動變阻器調(diào)節(jié)的范圍更大，我們還需更長的電阻線，應(yīng)該選擇什么材料最合適？教師給出幾種長1m、橫截面積1mm2的金屬導(dǎo)線在20℃時的電阻值：銅(0.017Ω)、鋁(0.027Ω)、鐵(0.096Ω)、錳銅(0.44Ω)、鎳鉻合金(1.1Ω)，讓學(xué)生進(jìn)行討論.最后得出結(jié)論：相同長度和橫截面積的條件下，鎳鉻合金的電阻比較大，滑片移動相同距離時，改變的電阻大.問題2：導(dǎo)線太長怎么辦？——繞成線圈有同學(xué)指出解決辦法是將導(dǎo)線繞成線圈，有的同學(xué)說，平時我們見到的縫紉機(jī)線、彈簧就是這樣的.（引導(dǎo)：導(dǎo)線較軟，線圈沒有支架，容易散亂.）備課筆記課外拓展：電阻箱電阻箱是一種能夠表示出阻值大小的變阻器，在電路圖中用符號表示，一般有兩種電阻箱：旋鈕式和插孔式.旋鈕式①使用方法：將電阻箱的兩個接線柱連入電路中，調(diào)節(jié)四個旋鈕就能得到0~9999Ω之間的任意整數(shù)電阻值.②讀數(shù)方法：將各旋鈕對應(yīng)的小三角指的數(shù)字乘以面板上標(biāo)記的倍數(shù)，然后加在一起就是電阻箱連入電路中的阻值.如圖所示是一電阻箱的實(shí)物圖，該圖的示數(shù)為3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=3608Ω.插孔式①使用方法：插孔式電阻箱的蓋上有一排銅塊，銅塊間有插孔，孔里插有銅塞，插孔下相鄰的兩個銅塊間有電阻線相連.當(dāng)銅塞插在孔里，就把相鄰的兩個銅塊連在一起，電流就從銅塊上通過.當(dāng)銅塞拔出時，電流通過插孔下面的電阻線，拔出的銅塞越多，連入電路的進(jìn)行新課問題3：支架的材料？——絕緣材料（瓷筒）師選作支架的物體材料，是導(dǎo)體還是絕緣體？生：絕緣體.師眾多的絕緣材料，用什么材料較好呢？生：硬紙筒，圓木棒，塑料棒（沒有同學(xué)提到瓷筒）.師很好，這些絕緣材料都可以做支架.但同學(xué)們注意，如果用這些材料作變阻器線圈支架的話，它也有缺點(diǎn)，比如，線圈中通過的電流較大時，因?qū)w發(fā)熱，容易出現(xiàn)什么不好的結(jié)果？生：會燒起來.師同學(xué)們繼續(xù)找既能絕緣，又不會出現(xiàn)因電流過大而引發(fā)事故的絕緣材料.師生共同討論后，最終確定用瓷筒.問題4：線圈短路時怎么辦？——涂油漆絕緣師緊密排繞的鎳鉻合金線線圈橫向之間會導(dǎo)電，怎么解決這個問題？生：用塑料絕緣.師塑料、油漆等絕緣都可以，但塑料絕緣比油漆絕緣線圈占用的空間大，所以常用油漆絕緣.問題5：怎樣改變鎳鉻合金線的長度？——滑片教師引導(dǎo)學(xué)生回憶剛才做的實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)線一端在鉛筆芯上自由滑動.（多媒體演示滑動變阻器的滑片和金屬桿）問題6：滑片靠在絕緣油漆上，不能跟鎳鉻合金線接觸時怎么辦？——將與滑片接觸的鎳鉻合金線絕緣油漆刮掉.問題7：連接導(dǎo)線夾的導(dǎo)線→金屬棒（固定滑片）問題8：為了使之連入電路→加接線柱.接著介紹滑動變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖.板書：滑動變阻器的結(jié)構(gòu)：電阻絲繞成的線圈、絕緣瓷筒、金屬棒、滑片.結(jié)構(gòu)示意圖：在電路圖中的符號：師同學(xué)們現(xiàn)在可以設(shè)計電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在設(shè)計和實(shí)驗(yàn)過程中弄清下列問題：（用多媒體播放）（1）滑動變阻器有4個接線柱，接入電路時，如果只需接兩個，共有幾種接法？（2）滑動變阻器哪兩個接線柱之間的電阻是不變的？（3）滑動變阻器哪兩個接線柱之間的電阻很小，幾乎為零？（4）移動滑動變阻器的滑片，哪兩個接線柱之間的電阻會隨之改變？向哪個方向移動時電阻變大？（5）要使燈泡和變阻器中的電流大小相同，滑動變阻器應(yīng)該與燈泡串聯(lián)還是并聯(lián)？（6）要能改變電路中電流的大小，應(yīng)使用滑動變阻器的哪兩個接線柱？（7）要使燈泡由暗變亮，接通電路前應(yīng)將滑動變阻器滑片放到什么位置上？備課筆記電阻越大.②讀數(shù)方法：每個插孔下的電阻線的電阻值都標(biāo)在插孔旁邊.只要把未插入銅塞的插孔旁的數(shù)值加在一起，就是接入電路的電阻值.如圖所示，將20Ω和50Ω上方的銅塞拔出，其連入電路中的電阻值就是20Ω+50Ω=70Ω.進(jìn)行新課實(shí)驗(yàn)探究：首先設(shè)計出實(shí)驗(yàn)電路，接著根據(jù)各自制定的計劃進(jìn)行操作.學(xué)生操作，教師巡視指導(dǎo)各實(shí)驗(yàn)小組的實(shí)物連接.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，各組進(jìn)行交流，提出發(fā)現(xiàn)的問題.師下面請同學(xué)們說說你們的收獲吧.生1：把A、B或C、D兩個接線柱串聯(lián)接入電路時，燈泡的亮度都不變，說明AB間和CD間的電阻都不變；但是接C、D時燈很亮，說明CD間電阻很小，幾乎為零；接AB時燈很暗，說明AB間的電阻很大.生2：要想控制電路中電流的大小，改變小燈泡的亮度，滑動變阻器必須串聯(lián)接入電路，并使用“一上、一下”兩個接線柱.生3：要使燈由暗變亮，接通電路前就應(yīng)將滑動變阻器滑片放在電阻最大的位置上.但我發(fā)現(xiàn)有的組和我們不一樣，我們在最左（A）端，他們在最右（B）端，難道最大值位置有兩個嗎？生4：我也發(fā)現(xiàn)了使燈由暗變亮有的從左向右滑，有的從右向左滑.師大家先別著急，我們先請一位同學(xué)上臺將你們滑動變阻器不同的連接情況畫在黑板上.教師引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察比較各組變阻器的連接情況，分析產(chǎn)生區(qū)別的原因，進(jìn)一步弄清滑動變阻器的使用規(guī)則及方法.教師總結(jié)：滑動變阻器阻值的最大位置及滑片的移動方向，都與變阻器的連接情況有關(guān).如圖，如果使用接線柱CA或DA，則電阻絲AP段被接入電路，這時電阻值最大的位置是滑片P應(yīng)在B端，滑片從B端向A端滑動時，電阻逐漸減小，電流逐漸變大，燈泡由暗變亮；如果使用接線柱CB或DB，則電阻絲PB部分被連入電路，電阻最大值的位置就應(yīng)是滑片P在A端，而要使燈由暗變亮，滑片要從A端向B端滑動.板書：滑動變阻器的正確接法：上、下各接入一個接線柱，串聯(lián)在電路中.使用滑動變阻器的注意事項(xiàng)：（1）電路中的電流不能超過滑動變阻器允許通過的最大電流；（2）使用前應(yīng)將滑片調(diào)到阻值最大端.變阻器的應(yīng)用師在電路中，變阻器的作用主要是通過調(diào)節(jié)其電阻值，改變電路中的電流.滑動變阻器一般只在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用.有些家用電器音量調(diào)節(jié)的器件也是一種變阻器，通常稱為電位器，如教材P70，它通過機(jī)械式旋鈕調(diào)節(jié)阻值的大小.電位器也可以用在其他電器上，例如，可調(diào)亮度的電燈，可調(diào)溫度的電熱毯、電飯鍋，等等.下面請同學(xué)們在課后通過上網(wǎng)查閱資料了解更多有關(guān)變阻器應(yīng)用的知識.備課筆記小組討論：1.滑動變阻器使用前為什么要將滑片調(diào)到阻值最大端？原理為何？2.一般來講滑動變阻器都是串聯(lián)在電路中，如果將滑動變阻器并聯(lián)在電路中會有什么影響？可以起到什么作用？特別提醒：滑動變阻器和電阻箱的主要異同點(diǎn)進(jìn)行新課【例1】高速公路收費(fèi)站，現(xiàn)在對過往的超載貨車實(shí)施計重收費(fèi)，某同學(xué)結(jié)合所學(xué)物理知識設(shè)計了如圖所示的計重秤原理圖，以下說法正確的是（）R1是沒有作用的C.當(dāng)車輛越重時，稱重表的示數(shù)越小D.當(dāng)車輛越重時，稱重表的示數(shù)越大解析：由題圖可知，稱重表串聯(lián)在電路中，因此稱重表其實(shí)是一個電流表，A錯；電路中的R1起到保護(hù)電路的作用，B錯；當(dāng)車輛越重時，滑動變阻器連入電路的電阻越小，因此電流表的示數(shù)越大，即稱重表的示數(shù)越大，C錯，D正確.答案：D教學(xué)板書課堂小結(jié)這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了能改變電阻大小的裝置——滑動變阻器，它的原理是通過改變接入電路中導(dǎo)體的長度來改變電阻大小的，其構(gòu)造是把較長的涂有絕緣漆的電阻絲繞在瓷筒上，并在滑片與電阻絲接觸的地方，將絕緣漆刮去，使滑片與電阻絲接觸良好.變阻器也有規(guī)格，我們使用時不能超出其規(guī)格使用，所以使用前要觀察滑動變阻器的銘牌.實(shí)際將變阻器接入電路時，只需要兩個接線柱即可，一般采用“一上一下”的方式，開關(guān)閉合前，變阻器調(diào)到阻值最大的位置，以保護(hù)電路，不至于電流過大.教材習(xí)題解答想想做做（P68）選取一根自動鉛筆芯，照圖連接電路.使鉛筆芯一端的夾子固定，移動另一端的夾子，觀察小燈泡的亮度.小燈泡的亮度怎樣變化？為什么會這樣變化？解：隨著夾子在鉛筆芯上移動，小燈泡的亮度會發(fā)生連續(xù)變化，接入電路中的鉛筆芯越短，電阻越小，電路中的電流越大，小燈泡越亮；反之，接入電路中的鉛筆芯越長，電阻越大，電路中的電流越小，小燈泡越暗.備課筆記教材習(xí)題解答動手動腦學(xué)物理(P71)1.請用筆畫線表示接線，連接圖中的電路，使滑動變阻器能夠控制燈泡的亮度.在你連的電路中，要使燈泡越來越亮，變阻器的滑片應(yīng)該向哪個方向移動？解：電路連接如圖所示，滑動變阻器的滑片向右滑動，接入電路的電阻線變短，電阻變小，電路中的電流變大，燈變亮.2.如圖是一位同學(xué)按照上題要求所連的電路.這個電路能不能滿足題目的要求？為什么？按這個圖進(jìn)行操作時，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是怎樣的？解：這個電路不能滿足題目的要求，因?yàn)榻踊瑒幼冏杵飨露藘蓚€接線柱相當(dāng)于接入一個定值電阻，不管滑片P如何移動，都不能改變電路中電流的大小.按這個圖進(jìn)行操作，燈泡發(fā)光較暗，且移動滑動變阻器滑片，燈泡亮度不變.P向右滑動時，連入電路的電阻變小的是哪個？解：當(dāng)滑片P向右滑動時，連入電路的電阻變小的是D.R是滑動變阻器的電阻片，滑動變阻器的滑片跟滑桿連接，滑桿可以繞固定軸O轉(zhuǎn)動，另一端固定著一個浮子.油箱中的油量減少時，油面下降，浮子隨液面落下，帶動滑桿使滑動變阻器滑片向上移動，從而改變了電路中電流表的示數(shù).因此，電流表上一定的示數(shù)便對應(yīng)著油面的一定高度，把電流表刻度盤改為相應(yīng)的油量體積數(shù)，就可以直接讀出油箱中的油量.請問：在這個裝置中，電流表示數(shù)越大，表示油箱中的油量越多還是越少？請說明理由.解：電流表示數(shù)越大，說明電路中電阻越小，滑片在偏下的位置，此時油面較高，表示油箱中的油量越多.備課筆記規(guī)律總結(jié)：判斷滑動變阻器連入電路的電阻值變化的步驟第一步：確定滑動變阻器與電路的接法.第二步：根據(jù)電流通過滑動變阻器的情況，判斷滑動變阻器的哪段電阻絲連入電路.第三步：看準(zhǔn)滑片的移動方向，根據(jù)滑片位置的變化，判斷接入電路的電阻絲長度的變化.第四部：根據(jù)接入電路的電阻絲長度的變化，判斷接入電路中的電阻大小的變化.難題解答【例2】如圖所示的各種電路，同種元件的參數(shù)均相等，能利用滑動變阻器調(diào)節(jié)電燈從亮到熄滅的電路是（）解析：圖A中滑動變阻器與燈泡并聯(lián)，當(dāng)滑片P滑到左端時，會引起電源短路，所以該選項(xiàng)不符合題意；圖B中滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，當(dāng)滑片P左右滑動時，只能改變燈泡亮度，不能使燈泡熄滅，所以該選項(xiàng)不符合題意；圖C中滑動變阻器與燈泡串聯(lián)，滑片P使燈泡處于短路狀態(tài)，無論怎樣滑動滑片燈泡都不亮，所以該選項(xiàng)不符合題意；圖D中滑動變阻器與燈泡并聯(lián)，當(dāng)滑片P滑動到右端時，會引起燈泡短路，實(shí)現(xiàn)燈泡由亮到滅，所以該選項(xiàng)符合題意.答案：D布置作業(yè)：教師引導(dǎo)學(xué)生課后完成本課時對應(yīng)練習(xí)，并預(yù)習(xí)下一課時內(nèi)容.教學(xué)反思1.本節(jié)課采用探究性教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法，改變了以往以老師教學(xué)生聽為主的傳統(tǒng)教學(xué)方法，從根本上調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，大部分學(xué)生都能夠積極參與思考，參與探究實(shí)驗(yàn)，從課后學(xué)生的反饋來看，學(xué)生基本上能夠懂得滑動變阻器的工作原