《滑動變阻器的使用》教學設計

《滑動變阻器的使用復習》

教學設計福建省南靖二中---吳旺本2010年6月1日一、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?；瑒幼冏杵魇侵袑W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知識，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《滑動變阻器的使用》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（B7）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及判斷方法上還較差。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”的教學模式，讓學生在以往的學習的情景中發(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(xiàn)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設計，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(xiàn)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(xiàn)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，老師模擬實驗、學生分析實驗現(xiàn)象、師生共同歸納規(guī)律的過程，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W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、安培表、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。歐姆伏特安培三、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？

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構，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?-結構與制作動畫演滑動變阻器-結構與制作.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)在同學們經過認真分析初中講法合理嗎？不合理啊，該是錯誤的認識！

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?？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、導線若干、并關、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、導線若干、并關、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、導線若干、并關、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、導線若干、并關。

問題4：要測干電池的電動勢和內阻，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：分壓、限流電路選擇

在下列情況下應選擇分壓電路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(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：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3．插銷式變阻箱。

安培各種可調電阻（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（粗調和微調）1．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=200Ω和R2=10Ω，是兩只滑動變阻器，通過它們可以對負載電阻R0（阻值約為100Ω）兩端的電壓進行粗調和微調，則

起著粗調，

起著細調作用。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500Ω）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200Ω和10Ω，那么，R1應為

、且為

調；R2為

、且為

調。答案：R1=10Ω,粗調；R2=200Ω，微調

R0約為500Ω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(lián)式總阻值比最小還小，故小阻值為粗調。半偏法中變阻器的選擇：測量電流表的內阻A．待測電流表（量程O～100μA

內阻約一百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，內阻0.5Ω）E．干電池組（6V，內阻1.6Ω）如果采用如圖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

。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的內阻相當，即