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12.1 怎樣認識電阻
1．教學目標
知識與技能
⑴知道什么是電阻，知道電阻的單位，知道決定導體電阻大小的因素。
⑵了解滑動變阻器的基本結構和原理，會使用滑動變阻器改變電路中的電流。
過程與方法
⑶通過實驗探究，了解導體的電阻跟導體的材料、長度、橫截面積有關，理解控制變量的科學方法。
情感態度與價值觀
⑷通過觀察和使用滑動變阻器，體會滑動變阻器的結構之巧、之妙，培養學生的創新意識和實踐能力。
2．教材說明
本節主要內容有：電阻及其單位，決定電阻大小的因素，滑動變阻器。
電阻與電流、電壓一樣，是電學中的重要物理量。電阻器是電阻知識的應用，定值電阻和變阻器在電學實驗和無線電技術中應用很廣泛。滑動變阻器的學習，既有助于學生更好地理解電阻的概念，又為后續的學習——特別是做電學實驗作了必要的準備。
本節教材的編寫思路：教材開宗明義，通過一個生活現象，使學生意識到“兩燈泡的燈絲”對電流的阻礙作用不同，進而學習什么是電阻和電阻的單位，并激發學生探究電阻的興趣。知道了電阻及其單位，自然會產生一個疑問：不同的導體，電阻有大有小，那么電阻的大小與哪些因素有關？“活動1”讓學生親自動手實驗，探究影響導體電阻大小的因素，并在實驗過程中體會控制變量的科學方法。研究導體的電阻跟長度、橫截面積、材料的關系，不僅加深了學生對電阻的理解，也是學生學習滑動變阻器的基礎。關于滑動變阻器，教材安排了兩個活動。“活動2”讓學生對照實物和結構圖，邊觀察、邊，并通過幾個問題引導學生思考討論，從而搞清滑動變阻器的結構和原理，學會畫其結構示意圖和符號。“活動3”讓學生練習使用滑動變阻器，重點學習滑動變阻器的接法和調節，為下一節探究歐姆定律奠定基礎。
本節教學重點：電阻的概念、導體的電阻跟哪些因素有關，是本節教學的重點。
本節教學難點：滑動變阻器的結構和使用是本節教學的難點。


3．教學建議
本章內容是上一章電路知識的繼續，思路順承上一章，所以，對于章標題可不必設計專門的“引入”（如直接點題：本章我們將繼續探討電路中的規律），僅引入第一節電阻即可。
什么是導體的電阻
關于電阻，可以像教材那樣從生活現象引入，也可以通過演示實驗引入，以下幾個實驗可供參考。
實驗1：如圖12-1所示，電源為三節干電池串聯組成的電池組，L為3.8V的小燈泡，先后將兩根長度、橫截面積相同的銅導線絲和鎳鉻合金線接入電路M、N之間，引導學生觀察比較電流表的示數和小燈泡的亮度。
啟發學生思考：前后兩次實驗，電源電壓相同，為什么接入銅線時電流較大，而接入鎳鉻合金線時電流較小？
學生思考、討論。
教師：這兩段導體分別接入電路時，電路中的電流大小不同，這說明導體在導電的同時，對電流還有一定的阻礙作用（讓學生指出哪段導體對電流的阻礙作用較大）。為了表示導體對電流阻礙作用的大小，物理學中引入了電阻的概念。
實驗2：如圖12-2所示，電源由兩節干電池串聯組成，L1和L2分別為2.5V和3.8V的小燈泡，閉合開關，觀察比較小燈泡的亮度。
教師（啟發）：兩個小燈泡兩端的電壓相等嗎？通過它們的電流相等嗎？（當學生回答電流不等后，可用電流表測量各支路的電流，證明學生的推測。）原來，小燈泡的燈絲一方面能夠導電，另一方面對電流有阻礙作用，而且這兩個燈泡的燈絲對電流的阻礙作用不同。誰對電流的阻礙作用較大？（學生：3.8V的燈泡。）物理學中把導體對電流阻礙作用的大小叫電阻。
實驗3：如圖12-3所示，用一個金屬夾（作滑片）、一段鎳鉻合金線制作一個滑線變阻器，將該“變阻器”與小燈泡、電流表、開關串聯起來，接在電源上。緩緩滑動金屬夾，小燈泡的亮度逐漸變化。
學生首次看到這種現象，感到既“好玩”又好奇。
教師：小燈泡的亮度為什么會變化呢？（稍停，讓學生思考或猜測。）原來，當移動金屬夾時，合金導線對電流阻礙作用的大小發生了變化，致使電路中的電流發生變化。滑動金屬夾使燈泡變亮，此時合金線對電流的阻礙比剛才大了還是小了？（學生：對電流阻礙作用變小了。）物理學中把導體對電流阻礙作用的大小叫電阻。
還可以根據滑動變阻器的原理，制作諸如電子拉力計、壓力計或風力計等，通過電流表顯示其工作時電流的變化情況，引入電阻。
關于電阻的單位，可以直接告訴學生，或讓學生看書自學，然后出示兩道練習題，讓學生進行單位換算，既及時鞏固了知識，又鍛煉了學生換算單位的能力。
為了使學生對電阻的單位“歐姆”具有感性認識，可以向學生介紹一些電器正常工作時的電阻值（見教材32頁）。
電阻與哪些因素有關
教師（過渡）：不同的導體，電阻有大有小。那么電阻的大小與哪些因素有關呢？我們通過實驗進行探究。
關于“活動1”的教學，這里提供兩種方案，以資參考。
方案1：學案式教學法
對于“活動1”，教材是以“學案”的形式編寫的，可以按照教材的編寫思路進行教學，即先讓學生參照教材進行實驗，待學生有了感性認識，再歸納總結、反思方法。
具體教學時，教師可先向學生介紹實驗器材，然后讓學生認真教材，明確每一步的實驗目的和方法，再動手操作。
學生分組實驗、得出結論后，組織學生匯報交流。匯報和交流包括兩個方面：一是得出結論，即導體的電阻跟導體的材料、長度、橫截面積有關；二是總結方法，讓學生結合實驗過程，具體說明怎樣用控制變量法進行實驗，如保持哪些量不變？改變什么量？比較哪兩個量的變化？二者是否有關？
方案2：探究式教學法
對于學生基礎比較好的學校或班級，可以按下面的方法進行教學，讓學生經歷科學探究的過程。
首先讓學生猜想電阻的大小可能與哪些因素有關？為便于學生提出猜想，采用這種教學法時，“本節課的引入”最好采用上面圖12-3所示的實驗。因為學生結合圖12-3所示的實驗，很容易想到電阻跟導體的長度有關，再給學生留點思考、討論的時間，他們一般能陸續說出電阻還可能跟導體的橫截面積、材料有關。
為啟發引導學生設計實驗，教師可把學生的猜想板書在黑板上：電阻的大小可能與導體的長度、橫截面積、材料有關。
教師：要研究電阻跟幾個因素的關系，應當選用什么方法？（控制變量法）具體說明控制哪些量不變？改變什么量？通過什么辦法可以比較出電阻的大小？
在教師的啟發下，學生結合自己桌面上的器材，經過思考討論，設計出實驗方案。
學生按照設計的實驗方案進行實驗，最后分析歸納得出結論。
關于“導體的電阻跟溫度有關”，可通過演示實驗得出結論。取廢舊日光燈的燈絲或用細鐵絲繞制的線圈，接入圖12-1所示電路的M、N兩端，用酒精燈緩緩地給燈絲加熱，讓學生觀察加熱前后小燈泡亮度的變化，由此判斷電阻的變化，進而得出結論：導體的電阻跟溫度有關。同時向學生說明：對大多數導體來說，溫度越高，電阻越大。
關于“幾種導電材料的電阻”和“一些電器正常工作時的電阻”，目的是增加學生對電阻大小的感性認識，使所學知識與生活實際聯系起來，不要求學生記憶有關數據。對于這兩個表格，可以讓學生閱讀自學；為加強學生的印象，也可以由老師提出某材料或電器，學生查找對應的電阻值，或者讓學生比較它們電阻的大小；也可以讓學生結合表中數據，說說為什么前面圖12-3中的實驗用鎳鉻合金作滑線？導線為什么用銅絲？還可以再補充一些電阻值，以拓展學生的視野。
電阻器
關于定值電阻和電位器，可以收集一些實物照片，用多媒體展示、介紹；如果條件允許，最好能收集（或到電子元件商店購買）一些實物，課上分發給學生，讓學生觀察；也可以準備一些帶有電位器的用電器，如收音機等，通過調節音量旋鈕，改變其音量。對于電阻的符號，可在介紹了定值電阻之后告訴學生。作為練習，可以讓學生畫一個由電阻、開關、電源組成的電路圖。變阻器的符號可在“活動2”中介紹。
滑動變阻器的構造是本節教學的難點。對于“活動2”，可以讓學生對照實物和教材圖12-5及有關文字，邊觀察、邊閱讀、邊思考；如有疑問，同學之間相互交流；對于小組內部解決不了的疑難問題，分組活動完成后，全班集中交流討論，教師視情況點撥引導、提煉總結。
通過活動2，應達到如下目的：
⑴搞清滑動變阻器的構造：金屬桿的電阻很小，其兩端接線柱間的電阻值幾乎為零，可以忽略不計；圓筒上纏繞的是表面涂有絕緣層的電阻絲，其阻值較大，標牌上所標的“50Ω”即指電阻絲兩端接線柱間的電阻值；滑片可以在金屬桿上左右移動，滑片的上部與金屬桿相連，下端通過電阻絲的接觸滑道（刮去絕緣層的部分）與電阻絲相連通。
⑵弄懂滑動變阻器的原理：通過改變連入電路的電阻絲的長度來改變接入電路中電阻的大小。當把滑動變阻器的兩個接線柱接入電路時（不要求不出現三個接線柱同時接入電路的情況），學生應能指出或畫出電流的路徑，知道電阻絲的哪部分被連入電路，當滑片向左或向右移動時，能判斷出連入電路的電阻變大還是變小。為使教學更加直觀，最好制作一個關于滑動變阻器的動畫，當連入不同的接線柱時，動畫能清楚地顯示電流的路經。如果條件不允許，可以在黑板上畫幾個滑動變阻器的結構示意圖，如圖12-4所示，教師畫出不同的連接方法，讓學生用彩色粉筆描出電流的路徑，判斷移動滑片時電阻的變化情況。最后總結：將“A與D”、“A與C”、“B與C”或“B與D”兩個接線柱分別接入電路時，能起到變阻作用；將“A與B”或“C與D”兩個接線柱分別接入電路時，不能起到變阻的作用。
⑶會畫滑動變阻器的符號：學生知道了滑動變阻器的結構和原理，學習變阻器的符號就容易了。需要注意的是，有的學生雖然會畫一個滑動變阻器的符號，但應用到具體電路圖中卻容易出錯，所以應當結合一個完整的電路圖，讓學生練習滑動變阻器的畫法。
為培養學生的創新意識和能力，對于“活動2”，也可以采取“讓學生自制變阻器”的方法開展教學：首先明確活動目的，即讓學生利用電阻絲等器材自制一個能改變電阻大小的儀器，學生通過構思、實驗、嘗試、交流、改進，體會到發明創造的曲折和樂趣；然后讓學生觀察實驗室實用的滑動變阻器，并與自己制作的變阻器對比，體會到滑動變阻器設計之巧妙（如電阻絲繞在圓筒上等）。
“活動3“的目的是讓學生練習使用滑動變阻器，學生通過動手操作，學會滑動變阻器的連接、調節及判斷電阻的變化，同時體會到成功的喜悅（當小燈泡的亮度發生變化時），激發學生的學習興趣。
學生活動時，教師要注意指導，培養學生形成良好的實驗習慣。如：連接電路時，要斷開開關，滑動變阻器的滑片要調到阻值最大的位置；調節滑片前，可先分析當向左或向右移動滑片時，電阻將如何變化，電流如何變化，然后通過實驗檢驗自己的判斷，或者先實驗觀察后分析原因，使理論分析與實踐操作相結合。
4．教學評價
課堂測評
1．生活中常用的導線通常是用銅或鋁做的，你是否思考過：鋼鐵也是導體，而且價格便宜，為什么不用鋼鐵來做導線呢？
2．人的皮膚干燥時，雙手之間的電阻約為幾千歐至幾萬歐，10kΩ＝ Ω；我們平常說的絕緣體，其電阻一般應在1MΩ以上，1MΩ＝ Ω。
3．實驗室里某滑動變阻器名牌上標有“20Ω 1A”的字樣，它表示該變阻器電阻的變化范圍是 ，1A表示的是該滑動變阻器 。
4．在圖12-5所示的電路中，滑動變阻器接入電路的電阻絲是 段（用字母表示）。閉合開關，當滑動變阻器滑片P向左移動時，變阻器連入電路的電阻 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
5．如圖12-6所示，當開關閉合后，用酒精燈對導線加熱，電流表的讀數會 ，這是因為導體的電阻與 有關，酒精燈對導線加熱時，導線的電阻 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
6．關于導體的電阻值，下列說法中正確的是（ ）
A.粗細相同的兩根導線，較長的那根電阻一定較大
B.鎳鉻合金絲的電阻一定比銅絲的電阻大
C.長短相同的兩根導線，橫截面積較小的那根電阻一定較大
D.常溫下同種材料制成的長短相同的兩根導線，粗導線的電阻一定小
7．如圖12-7所示，滑動變阻器有A、B、C、D四個接線柱，將該變阻器與一個小燈泡串聯后接入電路，通電后使滑片P向右移動，小燈泡逐漸變亮，下面4種接法中正確的是（ ）

A B C D
圖12-7
8．電位器是變阻器的一種，它可以用來改變收音機的音量。小紅買了一個電位器，如圖12-8所示。如果把它與燈泡串聯起來，利用它改變燈的亮度，請仔細觀察，現想使滑動觸頭順時針轉動，燈泡變暗，下列連法正確的是（ ）
A．連接A、C B．連接B、C
C．連接A、B D．以上都不正確
9．在做“研究導體的電阻跟哪些因素有關”的實驗時，老師為同學們準備了以下幾種電阻絲。
導線代號ABCDEFG
長 度 / m1.00.51.51.02.00.50.5
橫截面積 / mm23.00.81.20.83.01.21.2
材 料鐵鎢鎳鉻合金鐵鎢鎳鉻合金鋁
⑴為了研究導體的電阻與長度的關系，應選用導線C和 （填寫代號）進行實驗；
⑵為了研究導體的電阻與材料的關系，應選用 兩根導線進行實驗比較；
⑶如選用了A和D兩根導線進行實驗，則是為了研究導體的電阻與 的關系。
10．如圖12-9所示，AC、EG分別為長度和粗細都相同的錳銅絲和鎳鉻合金絲，B、F分別為這兩段電阻絲的中點，曉薇同學用該裝置做“探究決定電阻大小因素”的實驗，記錄數據見下表：
步驟M接N接電流/A
1AC0.5
2AB1.0
3A和CB2.0
4EG0.2
5EF0.4
6E和GF0.8

⑴比較步驟 ，得出結論：導體電阻大小與材料有關；
⑵比較步驟1和2（或4與5），得出結論： ；
⑶比較步驟2和3（或5與6），得出結論： 。
11．圖12-10給出了幾個元件，要求用滑動變阻器調節小燈泡的亮度，電流表測量電路中的電流，電壓表測量燈泡兩端的電壓。
⑴畫出電路圖，并按電路圖連接實物圖。

圖12-10
⑵根據連接的實物圖完成下表。
滑片P變阻器連入的電阻變化情況小燈泡的亮度變化情況電流表的示數變化情況
向右移動
向左移動
參考答案
1．在長度和橫截面積相同的條件下，鋼鐵的電阻比銅和鋁的大，電流不容易通過。
2．104Ω 106Ω
3．0～20Ω 允許通過的最大電流為1A
4．AP 變小
5．減少 溫度 變大
6．D 7．B 8．C
9．⑴F ⑵F、G ⑶橫截面積
10．⑴1與4（或2與5，或3與6） ⑵橫截面積和材料相同時，導線越長電阻越大 ⑶長度和材料相同時，橫截面積越大電阻越小
11．⑴如圖12-11所示。

圖12-11
⑵如下表所示：
滑片P變阻器連入的電阻變化情況小燈泡的亮度變化情況電流表的示數變化情況
向右移動變 大變 暗變 小
向左移動變 小變 亮變 大
“自我評價與作業”指導
1．右 左
2．能起到變阻作用的接法是：將“A和C”，或“A和D”“B和C”“B和D” 接入電路。將“A和B”或“C和D”接入電路不能起到變阻作用。

課外活動
本活動旨在培養學生的創新精神和實踐能力。要充分發揮學生的創造性，讓學生自選器材，動手制作。
下面的方案可供參考。
如圖12-12所示，可以用較粗的帶絕緣皮的鋁導線作燈桿，用半個乒乓球或小塑料瓶作燈罩，用回形針或按扣作開關，用塑料盒、硬紙盒或小木板作底座。各部分之間用粘合性較強的膠水（五金商店有售）粘接。

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