沪科版物理九年级上第十五章第一节电阻和变阻器 PPT课件+教学详案

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第一节  电阻和变阻器设计说明本节主要内容有：电阻及其单位、决定电阻大小的因素、滑动变阻器。电阻与电流、电压一样，是电学中的重要物理量。电阻器是电阻知识的应用，定值电阻和变阻器在电学实验和无线电技术中应用很广泛。滑动变阻器的学习，既有助于学生更好地理解电阻的概念，又为后续的学习——特别是做电学实验作了必要的准备。教学中通过一个生活现象，使学生意识到“两灯泡的灯丝”对电流的阻碍作用不同，进而学习什么是电阻和电阻的单位，并激发学生探究电阻的兴趣。知道了电阻及其单位，自然会产生一个疑问：不同的导体，电阻有大有小，那么电阻的大小与哪些因素有关？让学生通过动手实验，探究影响导体电阻大小的因素，并在实验过程中体会控制变量的科学方法。研究导体的电阻跟长度、横截面积、材料的关系，不仅加深了学生对电阻的理解，也是学生学习滑动变阻器的基础。关于滑动变阻器，让学生对照实物和结构图，边观察、边阅读，并通过几个问题引导学生思考讨论，从而搞清滑动变阻器的结构和原理，学会画其结构示意图和符号。让学生练习使用滑动变阻器，重点学习滑动变阻器的接法和调节，为下一节探究欧姆定律奠定基础。教学目标【知识与技能】1.知道什么是电阻，知道电阻的单位，知道决定导体电阻大小的因素。2.了解滑动变阻器的基本结构和原理，会使用滑动变阻器改变电路中的电流。【过程与方法】通过实验探究，了解导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关，理解控制变量的科学方法。【情感、态度和价值观】乐于探究电阻与哪些因素有关和滑动变阻器的原理，体验科学发现和科学探究的乐趣。重点难点教学重点1.探究影响电阻大小因素的实验方案的设计。2.电阻的概念、导体的电阻跟哪些因素有关。教学难点滑动变阻器的结构和使用。教学方法实验探究、观察、讨论和分析相结合的教学方法。教具、学具多媒体课件、电源、开关、导线、铜线、铁线、镍铬合金丝、滑动变阻器、灯泡和电流表等。授课时数2课时第1课时  电阻教学过程导入新课导线多是用铜做的，特别重要的电器设备的导线还要用昂贵的银来做。铁也是导体，既多又便宜，想想看，为什么不用铁来做导线呢？讲授新课一、电阻【教师提问】1.怎样知道电路中电流的大小？（灯泡的亮度或电流表的示数大小）2.用哪些方法可以改变电路中电流的大小？（接入电阻不同的电阻丝）【想一想】改变电路中电流大小的方法方法一  改变导体两端的电压方法二  改变电路中的导体活动1  找一位同学到讲台上，按如图所示的电路图连接实物图。连接好后请同学观察。【提问】1.闭合开关，电流表有示数吗？为什么？2.在之间接入一根铜丝，观察电流表的示数，并读出电流值。3.再用另一根长度、粗细相同的镍铬合金线代替铜丝接入之间，观察电流表的示数，并读出电流值。4.比较实验可以发现什么？【交流讨论】闭合开关，电流表没有示数，因为电路是开路；通过观察实验结果发现，同样用的都是两节干电池，通过铜丝的电流较大，说明它对电流的阻碍作用较小；通过镍铬合金线的电流较小，说明它对电流的阻碍作用较大。【总结】1.导体对电流的阻碍作用叫做电阻，用符号表示。2.在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是。3.常用单位：千欧()和兆欧()，换算关系：，。4.在电子技术中，要经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器，也叫定值电阻，简称电阻。其图形符号是“”。【资料】欧姆是德国物理学家。欧姆定律及其公式的发现，给电学的计算，带来了很大的方便，人们为了纪念他，将电阻的单位定为欧姆，简称“欧”。【练一练】1.28× 0.220.28【拓展】1.实验室用的连接导线的电阻很小，常用的1m长的铜导线，阻值小于百分之几欧，通常可以忽略不计。2.电流表的电阻很小，近似情况下可看作等于零。3.电压表的电阻很大，近似情况下看作无限大。4.人体的电阻为几千欧至几十兆欧。5.手电筒的小灯泡其灯丝电阻为几欧至几十欧。【教师提问】导体对电流的阻碍作用有大有小，那么导体的电阻大小跟哪些因素有关呢？二、电阻的大小与哪些因素有关活动2  探究导体的电阻跟哪些因素有关1.提出问题：金属导体有电阻，其他导体也有电阻，它们的电阻与哪些因素有关呢？2.猜想与假设：(1)导体的电阻可能与导体的材料有关；(2)导体的电阻可能与导体的长度有关；(3)导体的电阻可能与导体的横截面积有关。3.设计实验与制定计划：判断导体的电阻相同或不同，可以把不同导体接在同一电源上，然后比较通过每个导体的电流，电流较大的说明电阻较小；电流较小的说明电阻较大；电流相同说明电阻相同。【教师点拨】控制变量法：(1)如果研究导体电阻与材料的关系，就应该控制导体的长度、横截面积和温度不变，只比较材料不同的导体电阻是否相同；(2)如果要研究导体电阻与长度的关系，就应该控制导体的材料、横截面积、温度不变，改变导体长度，比较导体的电阻怎样变化；(3)如果要研究导体电阻与横截面积的关系，就应该控制导体材料、长度和温度保持不变，只改变导体横截面积，比较导体的电阻怎样变化；(4)如果要研究导体电阻与温度的关系，就应该控制导体的材料、长度和横截面积保持不变，只改变导体的温度，比较电阻的变化情况。4.实验器材：电池4节，电流表1个，开关1个，导线若干，固定着四根金属丝的演示板1个。5.实验表格导体灯泡的亮度电流表示数电阻的大小材料长度粗细                  6.进行实验与收集数据：(1)探究导体的材料对电阻的影响。如图所示，电路中分别接甲和乙金属丝，观察前后电流表示数的变化情况。导体灯的亮度电流表示数电阻大小锰铜（甲）   镍铬（乙）   实验表明：导体的电阻跟导体材料有关，不同材料的导体，其电阻不同。(2)探究导体的长度对电阻的影响。如图所示，电路中分别接乙和丙金属丝，观察灯泡的亮度和电流表示数的变化情况。导体灯的亮度电流表示数电阻大小镍铬（乙）   镍铬（丙）   实验表明：导体的电阻跟导体的长度有关，导体越长，电阻越大。(3)探究导体的横截面积(粗细)对电阻的影响。如图所示，电路中分别接入乙和丁金属丝，观察前后灯泡的亮度和电流表示数的变化情况。导体灯的亮度电流表示数电阻大小镍铬（乙）   镍铬（丁）   实验表明：导体的电阻跟导体的横截面积有关，导体横截面积越大，电阻越小。6.探究结论：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小跟导体的材料、长度、横截面积有关。【教师提问】通过实验探究我们知道，导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关，那么它还与什么因素有关呢？【演示实验】温度对电阻的影响。【交流总结】进一步的研究表明，导体的电阻还跟温度有关。例如，多数金属的电阻随温度的升高而增大，一个正常发光的灯泡，其灯丝电阻比不发光时要大得多。【实验结论】电阻是导体本身的一种性质，导体的电阻与导体本身的材料、长度、横截面积和温度有关。1.长度、横截面积和温度相同时，材料不同，导体的电阻不同。2.材料、横截面积和温度相同时，导体越长，导体的电阻就越大。3.材料、长度和温度相同时，导体横截面积越小，导体的电阻就越大。4.导体的电阻与温度有关。有的导体温度升高，电阻变小，有的导体温度升高，电阻变大。课堂小结一、电阻1.导体对电流的阻碍作用的大小叫做电阻，用符号表示。2.在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，符号是。3.常用单位：千欧()和兆欧()。换算关系：，。二、影响电阻大小的因素导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小跟导体的材料、长度、横截面积有关，还受温度影响。当堂达标1.一根金属导体，把它拉长后，跟原来相比较，它的电阻____________（选填“不变”“变大”或“变小”）。答案：变大2.___________。答案：  2003.有甲、乙、丙三根同种材料制成的导线，甲和乙导线长为，乙导线粗些；乙和丙导线粗细相同，丙导线长为，则按电阻由大到小排列的三根导线应是（    ）A.甲、乙、丙         B.丙、乙、甲 C.丙、甲、乙         D.甲、丙、乙 答案：A4.关于导线电阻的大小，下列说法中正确的是（温度对电阻的影响可以不计）（    ）A.横截面积越大的导线，电阻越小B.横截面积相同的导线，长导线的电阻大C.长度相同的导线，细导线的电阻大D.同种材料制成的长短相同的导线，粗导线的电阻小答案：D5.在进行“导体电阻的大小与哪些因素有关”的实验时，将一根粗细均匀的导体截成长短不同的两段后，分别接入电路中，这是用来研究（    ）A.导体电阻与温度的关系 B.导体电阻与长度的关系 C.导体电阻与材料的关系 D.导体电阻与横截面积的关系 答案：B6.在探究影响导体电阻大小的因素时，小华同学作出了如下猜想：猜想1：导体的电阻与导体的长度有关。猜想2：导体的电阻与导体的横截面积有关。猜想3：导体的电阻与导体的材料有关。实验室提供了四根电阻丝，其规格、材料如下表：电阻丝材料长度/横截面积/A镍铬合金0.50.5B镍铬合金1.00.5C镍铬合金0.51.0D锰铜合金0.50.5（1）为了验证上述猜想，她设计了如图所示的实验电路，在之间分别接上不同的导体，则通过观察______________来比较导体电阻的大小。（2）为了验证猜想1，应该选用编号为________的两根电阻丝进行实验；如果选用编号为的两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想_______（填序号），此时得出的结论是：_______________________________________。答案：（1）电流表示数  （2）  2  当导体的材料和长度相同时，横截面积越大，导体的电阻越小板书设计第一节  电阻和变阻器第1课时  电阻1.物理学中，用电阻（）来表示导体对电流的阻碍作用。2.电阻的单位是欧姆，简称欧，符号。3.电阻是导体本身的性质。它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积，还受温度影响。第2课时  变阻器教学过程引入新课台灯调光器可调节灯泡的亮度；音量开关可调节音乐盒的音量；旋钮开关可调节电熨斗的温度。问题：你知道灯光的亮暗、声音的强弱、温度的高低等是怎么控制的吗？讲授新课活动1  按如图所示连接电路，调节铅笔芯串入电路中的长度，使小电泡发光，当夹子在铅笔芯上移动时小灯泡的亮度会发生变化，亲自动手试一试，这其中的奥妙是什么？【实验现象】当铅笔芯连入电路中的长度变长时，灯泡亮度变暗。当铅笔芯连入电路中的长度变短时，灯泡亮度变亮。【分析总结】当夹子左右移动时，接入电路的有效长度就会改变，长度变了，电阻值就会变。【思考】实验中，引起电流变化的原因是什么？【总结】用铅笔芯来改变接入电路中的电阻。【思考】用铅笔芯来改变接入电路中的电阻有怎样的缺点呢？【总结】当接入电路中的电阻很大时，滑片移动的距离就很大。一、电阻器实验室常用的变阻器是滑动变阻器和电阻箱，滑动变阻器电路符号是“”，电阻箱电路符号是“”。活动2  认识滑动变阻器出示实验室所用滑动变阻器的实物，让学生观察并总结。1.滑动变阻器的构造：滑动变阻器的构造如图所示。表面附着绝缘层的电阻线紧密绕在瓷筒上形成一个线圈，它的始端与末端分别接到两个接线柱上；瓷筒上方有金属杆与支架相连，端和端各有一个接线柱。滑片可在金属杆上左右滑动，下面有金属滑片与线圈紧密接触，线圈上与滑片接触处的绝缘层已被刮去，滑片在该处可与线圈相连，相邻两线圈之间是由绝缘层隔开的，彼此绝缘。2.滑动变阻器的工作原理：滑动变阻器靠改变连入电路的电阻线的长度来改变电阻。3.滑动变阻器的作用：调节滑动变阻器的滑片，可以逐渐改变连入电路中的电阻的大小，从而逐渐改变电路中电流和部分电路两端的电压，另外还可以起到保护电路的作用。4.滑动变阻器的原理示意图和电路符号如图所示。5.认识铭牌：变阻器上标注的“  ”的含义是允许通过最大的电流是，该滑动变阻器的最大电阻是。6.探究滑动变阻器的使用：(1)提出问题：滑动变阻器有四个接线柱，而连入电路中使用，只需要用两个接线柱，那么如何连接呢？如果想利用滑动变阻器改变通过灯泡的电流，它与灯泡的连接方式是串联好，还是并联好呢？(2)猜想与假设：使用任意两接线柱都可以，与灯泡串联。(3)进行实验：实验装置如图所示。①先将接在(接，接)之间，闭合开关，灯泡发光。左、右移动滑片，观察灯泡亮度变化情况。【学生回答】发现灯泡亮度不变。②将接入之间(接，接)，闭合开关发现灯泡发光，左、右移动滑片，观察灯泡亮度变化情况。【学生回答】发现灯泡发光较暗，左右移动滑片，灯泡亮度不发生变化。③将分别与接线柱连接，闭合开关，左、右移动滑片，观察灯泡亮度变化情况。【学生回答】发现滑片向左移动时灯泡变亮，向右移动时灯泡变暗。④分别与接线柱连接，闭合开关，左、右移动滑片，观察灯泡亮度变化情况。【学生回答】发现滑片向左移动时灯泡变亮，向右移动时灯泡变暗。⑤分别与接线柱连接，闭合开关，左、右移动滑片。观察灯泡亮度变化情况。【学生回答】发现滑片向左滑动时，灯泡变暗，向右移动时灯泡变亮。⑥分别与接线柱连接，闭合开关，左、右移动滑片，观察灯泡亮度变化情况。【学生回答】发现滑片向左滑动时，灯泡变暗，向右移动时灯泡变亮。(4)实验现象分析：①接两接线柱时，灯泡亮度较亮，说明间电阻很小，线圈没有接入电路，接入的只是金属杆。故不能用这两个接线柱把滑动变阻器接入电路。②将分别与相连，灯泡发光较暗，表明电路中电阻变大了，移动滑片灯泡亮度不变，仍较暗。说明滑动变阻器只起到定值电阻的作用，不能改变电路中的电阻，故这种连接方法也不行。③将分别与连接，实验时灯泡亮度发生变化，说明此种连入方式可行。向左移动时灯泡变亮，向右移动时灯泡变暗，说明此时滑动变阻器段连入电路。接时现象与上面相同，表明此种接法可行，而且连入部分仍是段。改用(或)时仍能改变灯泡亮度，说明这种连接方法也是可行的，但根据灯泡亮度变化情况判断，此时段连入电路。【拓展】如果将滑动变阻器采用“一上一下”的接法连入电路，并且与灯泡并联，重复前面实验，发现灯泡亮度不发生改变，表明这时滑片的移动不能改变通过灯泡的电流。(5)实验结论：①滑动变阻器在使用时，应采用“一上一下”的连接方式(即中选用1个接入电路，中选用1个连入电路)。②滑动变阻器与灯泡并联时，不能改变灯泡亮度。【练一练】将如图所示的滑动变阻器的滑片向左移动的过程中：（1）当接入电路时，接入电路的电阻值将逐渐_________；（2）当接入电路时，接入电路的电阻值将逐渐_________；（3）当接入电路时，接入电路的电阻为_________；（4）当接入电路时，滑动变阻器成为_________。答案：（1）变小  （2）变大  （3）零  （4）定值电阻【教师提问】我们在使用滑动变阻器改变电路中的电流时，应注意什么？【交流总结】使用滑动变阻器应注意下列几个问题：1.要了解所使用变阻器的阻值范围和允许通过的最大电流。比如一个滑动变阻器上标有“  ”字样，它表示此滑动变阻器的最大阻值是，允许通过的最大电流是，使用时要根据实际需要对滑动变阻器进行选择，不能使通过的电流超过允许通过电流的最大值。2.滑动变阻器要与被控制电路串联。3.将滑动变阻器连入电路时应采用“一上一下”的接法，不能同时使用上面两个接线柱()，也不能同时使用下面两个接线柱(为定值，即最大阻值)，这样就起不到改变电路中电阻的目的。4.为了保护电路，在闭合开关前应使滑动变阻器连入电路的阻值最大。【教师提问】我们已经共同学习了滑动变阻器的概念和作用，那么怎样用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流？活动3  用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流师生共同讨论，提出各自的设计方案，选择实验器材，画出电路图，按照电路图连接电路后，进行实验。【思考】1.应该怎样连接电路，才能使滑动变阻器起到变阻的作用？2.要让小灯泡由暗变亮，接通电路前滑片应放在什么位置？接通电路后滑片应向哪边移动？3.要让小灯泡由亮变暗，接通电路前滑片应放在什么位置？接通电路后滑片应向哪边移动？【交流总结】1.应将滑动变阻器采用“一上一下”的方式串联接入电路，才能使滑动变阻器起到变阻的作用。2.要让小灯泡由暗变亮，接通电路前应将滑片放在阻值最大位置，接通电路后应将滑片从右向左移动。3.要让小灯泡由亮变暗，接通电路前滑片应放在阻值较小位置，接通电路后应将滑片从左向右移动。活动4  用滑动变阻器控制电阻两端的电压①由电路图连接实物电路。②闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻两端的电压成整数倍地变化，如、、等。③换用不同的定值电阻，使电阻成整数倍地变化，如、、等。闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，保持每次接入的定值电阻两端的电压不变。二、电阻箱电阻箱是能表示出阻值的变阻器。如图甲所示为旋钮式电阻箱，其读数方法为指针所指数值乘倍率后相加。如图乙所示为插孔式电阻箱，当铜塞插入时，则该铜塞处的电阻丝就会短路，这部分电阻不连入电路。连入电路的电阻丝的阻值相加即可得到插孔式电阻箱的阻值。      甲 旋钮式电阻箱             乙 插孔式电阻箱【总结】滑动变阻器和电阻箱的异同 滑动变阻器电阻箱不同点逐渐改变电阻，不能读出电阻值跳跃式改变电阻，能读出电阻值相同点都可以改变连入电路中的电阻，从而改变电路中的电流三、变阻器的应用【拓展】油量表如图是一种测定油箱内油量的装置。其中是滑动变阻器的电阻片，滑动变阻器的滑片跟滑杆连接，滑杆可以绕固定轴转动，另一端固定着一个浮子。油箱中的油量减少时，油面下降，浮子随液面落下，带动滑杆使滑动变阻器滑片向上移动，从而改变了电路中电流表的示数。因此，电流表上一定的示数便对应着油面的一定高度，把电流表刻度盘改为相应的油量体积数，就可以直接读出油箱中的油量。请问：在这个装置中，电流表示数越大，表示油箱中的油量越多还是越少？请说明理由。课堂小结1.能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器。常见变阻器是滑动变阻器和电阻箱。2.滑动变阻器通过改变接入电路中电阻线长度来改变接入电阻，从而改变电流，应串联在电路，接线注意“一上一下”。3.电位器是变阻器在生活中的应用。当堂达标1.下列关于滑动变阻器（如图）的构造说法正确的是（    ）A.线圈是用铜丝或铝丝制成      B.滑片与金属棒之间是绝缘的C.滑片与线圈之间是绝缘的      D.瓷筒与线圈是绝缘的答案：D2.如图是滑动变阻器的结构和连入电路的示意图。当滑片向右滑动时，连入电路的电阻变小的是哪个（    ）      答案：D3.如图所示，用滑动变阻器控制灯的亮度，若要求滑片向端滑动时灯变亮，则滑动变阻器连入电路中正确的接法是（    ）A.接，接           B.接，接C.接，接          D.接，接答案：C4.滑动变阻器（如图）是通过改变接入电路的___________来改变电路中电阻的。滑动变阻器的“铭牌”上有两个重要数据，是选用滑动变阻器的依据。如“  ”，表示的物理意义是“”表示该滑动变阻器的阻值变化范围是___________，“”表示__________________是。答案：电阻丝的长度    允许通过的最大电流5.如图所示的电路，使滑动变阻器能够控制灯泡的亮度。在你连的电路中，要使灯泡越来越亮，滑动变阻器的滑片应该向哪个方向移动？答案：右6.如图是一位同学按照上题要求所连的电路。这个电路能不能满足题目的要求？为什么？按这个图进行操作时，实验现象是怎样的？答案：不能，因为滑动变阻器接成了“全下”，相当于定值电阻。灯泡亮度不变且较暗。板书设计第2课时  变阻器变阻器1.构造2.原理：靠改变连入电路的电阻线的长度来改变电阻。3.连接方法：一上一下。4.原理示意图和电路符号：5.作用：改变电路中的电流，对电路起保护作用。教学反思