滑動變阻器的使用-教學設計.doc

滑動變阻器的使用復習教學設計一、教學策略：1教學意義：新課程教育理念是為學生提供學習經歷，和以學生發(fā)展為本。滑動變阻器是中學物理電學部分的重要元件之一，在電學部分，幾個實驗中都用到滑動變阻器，而有些學生不能熟練掌握滑動變阻器的使用，對電學中滑動變阻器的選擇和作用往往難于做出正確判斷。因此我設計本節(jié)課，利用課堂隨手實驗及虛擬物理實驗，讓學生親自經歷，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使用的有關知識，對學生提高高考電路設計分析能力有好處。2教學對象：高三（B1）班全體學生（58人）。學生為高三年理科較優(yōu)秀的學生，主要是培養(yǎng)高考優(yōu)秀生，而目前學生在電路設計中有關滑動變阻器的選擇判斷方法上還較差。所以設計本節(jié)課讓學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教學模式：本節(jié)課的采用“情景問題探究交流深層研究”的教學模式，讓學生在以往的學習的情景中發(fā)現問題，來探究解決問題的方法。“情景問題探究交流深層研究”的教學模式是物理教育科研的一項課題，在教學實踐中探索這種模式與物理課堂教學的整合。3教學方法：本節(jié)課的教學方法是實驗發(fā)現與理論結合法。讓學生通過探究以往學習過的實驗中的滑動變阻器在電路中的作用及變通使用，加深理解在設計電路時怎么選擇變阻器，選擇變阻器要考慮那些因素。4教學手段：教學手段是信息技術和物理課堂教學的整合，利用實驗與虛擬實驗技術相結合，把電路中較抽象的因素生動具體的展現出來，極大的克服了學生的思維障礙，有助于他們理解和掌握規(guī)律。讓學生在這些情景中發(fā)現問題、提出問題，分析問題，研究問題，得出規(guī)律。信息技術與物理學科的整合，能使學生由傳統(tǒng)的被動學習變?yōu)楠毩⒌闹鲃訉W習，有利于因材施教，有利于拓展學生的學習與探究的空間,有利于發(fā)展學生的空間智能,這也順應了新課改的理念。二、教學目標（一） 知識和技能：1 復習電學中使用滑動變阻器的幾個實驗（學生自己整理）；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計電路，并能優(yōu)化實驗設計.（二） 情感目標讓學生自己做隨堂實驗，老師指導實驗、學生分析實驗現象、師生共同歸納規(guī)律的過程，培養(yǎng)學生嚴謹的科學態(tài)度，樹辨證唯物主義世界觀。激發(fā)對科學的求知欲，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計電路，并能優(yōu)化實驗設計。（四） 教 具各種規(guī)格的滑動變阻器、物理電學實驗電源臺、伏特表、滑動變阻器、開關、導線、電位器、小電珠、電阻箱、靈敏電流表、多媒體設備及其軟件（虛擬物理實驗室）等。三、教學過程課題引入：下述高中電學分組實驗中有哪些要用到滑動變阻器？（引出本節(jié)課題）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阻；測電表的內阻； 多用表的使用等。復習電學基本分組實驗-實物動畫連接（多媒體動畫模擬）再由學生回答下列問題：1、變阻器在電路中有什么作用？學生答：在電路中改變電流和電壓的作用。2、我們在使用變阻器時要注意什么？學生答：（1）根據電路的要求來選擇變阻器（如要考慮電路中可能出現的電流、電壓的范圍）；（2）實際流過變阻器的電流不能超過其額定值。由以上問題引出：使用滑動變阻器我們還要注意什么？讓學生探究。（一）實驗探究情景1：讓學生自已觀察滑動變阻器的結構，表述特征。（提高觀察描述語言組織能力）學生：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?；瑒幼冏杵?結構與制作動畫演示問題1：滑動變阻器是如何改變電阻的？作用如何？學生：改變電阻線的長度，從而改接入電路的有用電阻值。保護電路，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？（提醒學生認真思考）學生：連續(xù)的 不連續(xù)的 師生分析：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？新的認識：逐匝改變電阻，大阻值的單匝電阻大，小阻值的單匝電阻應較小。X問題3：初中習慣稱滑動變阻器可從0-RM均勻連續(xù)改變電阻值，現在同學們經過認真分析初中講法合理嗎？學生頓悟：不合理，該是錯誤的認識。下面我們共同來探討不同阻值的滑動變阻器對電路的控制不同效果。探究1：限流式接法-用50和10的滑動變阻器分別調節(jié)控制5電阻的電壓。按圖（一）連接實物圖。（提醒：連接電路要注意什么？）把滑動變阻器左滑距離及電壓表讀數填入下表中。（從最左端開始測量，電源電壓3伏）規(guī)格50左滑X(cm)電壓表示數（v）規(guī)格10左滑X(cm)電壓表示數（v）在右坐標紙上按上表數據合理做出兩個U-X圖象。（提醒：充分利用坐標紙）老師在電子表中填入數據，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：從所畫圖象看出不阻值滑動變阻器對電路電壓控制特點。X學生總結獲得結論：最低起控電壓不同，調節(jié)電壓先慢后快，50后階斷極難控制電路，電阻越小越接近線性，但起控電壓過高。智力拓展：請大家粗畫出用100控制5電阻的曲線形狀圖。經驗常識：一般,此時較易控制，電壓變化比較均勻，避免調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。探究2：分壓式接法-用50和5的滑動變阻器分別調節(jié)控制10電阻的電壓。按圖（二）連接實物圖。把滑動變阻器左滑距離及電壓表讀數填入下表中。（從最左端開始測量起，電源電壓3伏）規(guī)格50左滑X(cm)電壓表示數（v）規(guī)格10左滑X(cm)電壓表示數（v）在右坐標紙上按上表數據合理做出兩個U-X圖象。老師在電子表中填入數據，用圖表顯示曲線。分析：從所畫圖象看出不阻值滑動變阻器對電路電壓控制特點。學生總結獲得結論：最低起控電壓從零開始，調節(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)能角度上分析浪費電能過大。智力拓展：請大家粗畫出用500控制5電阻的曲線形狀圖。經驗常識：一般,此時較易控制，電壓變化比較均勻，避免調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：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，對電路的影響也不同，大阻值的單位長度電阻大。當控制電路要求阻值變化緩慢時，應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，這樣有利于調節(jié)控制電路。（二）問題探究情景2 ：實驗室提供下述器材：電壓表0-3-15V、安培表0-0.6-3A、滑動變阻器R1（50）、滑動變阻器R2（20）、滑動變阻器R3（5）、電源電壓E（6V、內阻不計）、小電珠（4.8V0.6A）、導線若干、開關。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。學生小組討論:由于小電珠的額定功率只有一個值，要求解在額定電壓下發(fā)揮的功率，只要能調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。學生小組討論:本實驗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)揮功率的具體數值。因此選用R2合理。電路如圖。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。學生小組討論:描繪小電珠的伏安特性曲線，應該從坐標原點附近描點開始，所調電壓從零電壓逐步調起，選擇分壓式電路，為使電壓較為線性變化，易于調節(jié)，因此滑動變阻器選R3合理。電路如圖。情景3 ：實驗室提供下述器材：電壓表0-3-15V、安培表0-0.6-3A、滑動變阻器R1（100）、滑動變阻器R2（20）、滑動變阻器R3（5）、干電池、導線若干、開關。問題4：若要測定干電池的電動勢和內阻，如何選擇滑動變阻器？畫出電路圖。學生小組討論:本實驗主要是測量外電壓和放電總電流，描出U-I的圖象，要有多組數據。因此選用R2合理。R1（100）過大，R3（5）過小。電路如圖。總結：分壓、限流電路選擇在下列情況下應選擇分壓電路及變阻器取值情況：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全電阻遠小于測量部分電阻的情況。3限流能保證安全，但變阻器調節(jié)過程中，電表讀數變化不明顯，不滿足實驗測量多組數據的要求常見于變阻器全電阻遠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。在限流、分壓兩種電路都滿足實驗要求時，由于限流電路結構簡單，損耗的電功率小，應優(yōu)先選用（三）滑動變阻器的結構改造-各種變阻器1. 把滑動改為轉動可以節(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。下圖就是旋盤式變阻箱。 3插銷式變阻箱。當四個插銷全部拿出相應的插槽時，電流就要分別流過每一個電阻絲，這時接入電路中的總電阻是10歐。如果將1號插銷插入插槽中，這時1歐的電阻絲將被短路。所以這種變阻箱讀數的方法是將沒插入插槽中的插銷所對應的阻值相加就行了。（四）深層探究-應用練習：(1)滑動變阻器特殊應用特殊位置法（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，當將滑動變阻器上的滑動頭從開始的中點位置向右移動時，三個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（粗調和微調）R1R2RX1許多精密儀器中常常采用如圖所示的電路精確地調節(jié)某一電阻兩端的電壓，圖中R1、 R2是兩只滑動變阻器，通過它們可以對負載電阻R0（阻值約為100）兩端的電壓進行粗調和微調，已知兩滑動變阻器的最大電阻分別為R1=200和R2=10，則 起著粗調， 起著細調作用。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，通過它們可以對負載電阻R0（阻值約為500）兩端的電壓進行粗調和微調，已知兩滑動變阻器的最大電阻分別為200和10，那么，下面關于R1、 R2的說法中正確的是（ ）A如R1 =200, R2 =10，調節(jié)R1起粗調作用B如R1=10, R2=200，調節(jié)R1起微調作用C如R1=200, R2=10，調節(jié)R2起粗調作用D如R1=10, R2=200，調節(jié)R2起微調作用答案：D分析：分壓式控制電路，合理應是小阻值調大阻值，由于是并聯式總阻值比最小還小，故小阻值為粗調（2）半偏法中變阻器的選擇：測量電流表的內阻圖 7-3-41測定電流表內電阻的實驗中備用的器材有：A待測電流表（量程 O100 A 內阻約一百) B標準電壓表（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 ，內阻 0.5） F干電池組（ 6V ，內阻 1.6）如果采用如圖7- 3-4所示的電路測定電流表 G的內電阻，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應選用 ，電阻R應選用 , 電源應選用 。 解析：電流表 G的滿偏電極小，回路電阻要很大，因此 R 應用阻值較大的可以連續(xù)調節(jié)的電阻，即選用 D ，R必須用電阻箱，阻值與電流表 G的內阻相當，即選 C ；要從原理上分析，為了提高精確度，符合滑動變阻器的有用阻值要求遠大于電流表內阻，應選用電動勢較高的電源，即選 F。不同電源電壓下電路總電阻： 測量電壓表的內阻2利用如圖所示電路測量一量程為3V的電壓表的內阻RV, RV約為3K現實驗所提供的器材除待測電壓表、電阻箱（最大阻值9999. 9)、電池（電動勢約6 V，內阻可忽略不計）、導線和開關之外，還有如下可供選擇的實驗器材：A.滑動變阻器（最大阻值150); B.滑動變阻器（最大阻值50）;C. 滑動變阻器（最大阻值10） ; 根據以上設計的實驗方法，回答下列問題：(1)為了使測量比較精確，從可供選擇的實驗器材中，滑動變阻器R應選用 （填序號）（2）簡述操作步驟 解析：(1 )主支路電流應遠大于伏特表次支路電流，才能確保滑片不動后，輸出電壓維持不變，滑動變阻器應選擇小阻值的B 。 (2）連接電路，把R0的滑片滑至最左端，R電阻箱電阻調零，閉合電路調至電壓表滿偏，滑片不動，調R使電壓表半偏，讀出電阻箱示數，為電壓表內阻大小。本節(jié)小結：滑片在滑動過程中，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)內容，完成導與練本節(jié)練習。五、教學后記1. 滑動變阻器能改變電路中的電流，同時起到限制電流保護電路的作用，因此它在實際電路中得到廣泛的應用。而學生對此都感覺較難，在高考中都是得分率極低的考點，在高三復習中變阻器的使用有必要加深理解，故設計了滑動變阻器的使用復習實驗課，提高學生的應用分析能力。2本節(jié)課，通過課堂實驗、動畫展示，探究不同阻值的滑動變阻器，在兩種接法中對電路的不同控制作用，化理論