滑动变阻器的使用教学设计.docx

滑动变阻器的使用教学设计滑动变阻器的使用复习教学设计 一、教学策略： 1教学意义：新课程教育理念是为学生提供学习经历，和以学生发展为本。滑动变阻器是中学物理电学部分的重要元件之一，在电学部分，几个实验中都用到滑动变阻器，而有些学生不能熟练掌握滑动变阻器的使用，对电学中滑动变阻器的选择和作用往往难于做出正确判断。因此我设计本节课，利用课堂随手实验及虚拟物理实验，让学生亲自经历，从分析几个实验中的变阻器的作用特点，逐步深入地理解滑动变阻器使用的有关知识，对学生提高高考电路设计分析能力有好处。 2教学对象：高三班全体学生。学生为高三年理科较优秀的学生，主要是培养高考优秀生，而目前学生在电路设计中有关滑动变阻器的选择判断方法上还较差。所以设计本节课让学生在探究中逐步掌握滑动变阻器的使用特点及选择判断方法。 2教学模式：本节课的采用“情景问题探究交流深层研究”的教学模式，让学生在以往的学习的情景中发现问题，来探究解决问题的方法。“情景问题探究交流深层研究”的教学模式是物理教育科研的一项课题，在教学实践中探索这种模式与物理课堂教学的整合。 3教学方法：本节课的教学方法是实验发现与理论结合法。让学生通过探究以往学习过的实验中的滑动变阻器在电路中的作用及变通使用，加深理解在设计电路时怎么选择变阻器，选择变阻器要考虑那些因素。 4教学手段：教学手段是信息技术和物理课堂教学的整合，利用实验与虚拟实验技术相结合，把电路中较抽象的因素生动具体的展现出来，极大的克服了学生的思维障碍，有助于他们理解和掌握规律。让学生在这些情景中发现问题、提出问题，分析问题，研究问题，得出规律。信息技术与物理学科的整合，能使学生由传统的被动学习变为独立的主动学习，有利于因材施教，有利于拓展学生的学习与探究的空间,有利于发展学生的空间智能,这也顺应了新课改的理念。 二、教学目标 知识和技能： 1 复习电学中使用滑动变阻器的几个实验； 2 加深理解滑动变阻器在电路中的作用； 3 加深理解使用滑动变阻器的注意事项； 4 能够选择滑动变阻器设计电路，并能优化实验设计. 情感目标 1 让学生自己做随堂实验，老师指导实验、学生分析实验现象、师生共同归纳规律的过程，培养学生严谨的科学态度，树辨证唯物主义世界观。激发对科学的求知欲，激励探索与创新的意识。敢于提出与别人不同的见解，也勇于放弃或修正自己的错误观点。 重点与难点 1 加深理解使用滑动变阻器的注意事项； 2 能够选择滑动变阻器设计电路，并能优化实验设计。 教 具 各种规格的滑动变阻器、物理电学实验电源台、伏特表、滑动变阻器、开关、导线、电位器、小电珠、电阻箱、灵敏电流表、多媒体设备及其软件等。 三、教学过程 课题引入： 下述高中电学分组实验中有哪些要用到滑动变阻器？ 伏安法测电阻； 描绘小电珠的伏安特性曲线； 测金属的电阻率； 测电源的电动势及内阻； 测电表的内阻； 多用表的使用等。 复习电学基本分组实验-实物动画连接 再由学生回答下列问题： 1、变阻器在电路中有什么作用？ 学生答：在电路中改变电流和电压的作用。 2、我们在使用变阻器时要注意什么？ 学生答： 根据电路的要求来选择变阻器； 实际流过变阻器的电流不能超过其额定值。 由以上问题引出：使用滑动变阻器我们还要注意什么？让学生探究。 实验探究 情景1： 让学生自已观察滑动变阻器的结构，表述特征。 学生：电阻线、瓷筒、金属杆、接线柱、滑片，表面绝缘电阻线是一匝一匝绕上瓷筒的。 滑动变阻器-结构与制作动画演示 2 问题1：滑动变阻器是如何改变电阻的？作用如何？ 学生：改变电阻线的长度，从而改接入电路的有用电阻值。保护电路，改变电路两端的电压大小。 问题2：滑动变阻器改变电阻是不是连续改变的？ 学生：连续的 不连续的 师生分析：滑片在滑动过程中，电阻线是逐匝改变的。因此在讨论电阻改变时可引入单匝电阻概念，ro=RM,大家观察桌上的各种滑动变阻器，单匝电阻约多大呢？ N新的认识：逐匝改变电阻，大阻值的单匝电阻大，小阻值的单匝电阻应较小。 问题3：初中习惯称滑动变阻器可从0-RM均匀连续改变电阻值，现在同学们经过认真分析初中讲法合理吗？ 学生顿悟：不合理，该是错误的认识。 下面我们共同来探讨不同阻值的滑动变阻器对电路的控制不同效果。 探究1：限流式接法-用50W和10W的滑动变阻器分别调节控制5W电阻的电压。 按图连接实物图。 把滑动变阻器左滑距离及电压表读数填入下表中。 规格左滑X(cm) 电压表示数 X 50W 规格左滑X(cm) 电压表示数 10W 在右坐标纸上按上表数据合理做出两个U-X图象。 老师在电子表中填入数据，用图表显示曲线。 3 5欧控制5欧 20欧控制5欧 32.521.510.500123456789系列1系列210欧控制5欧 32.521.510.5002468系列1系列232.521.510.500246810系列1系列23.0050欧控制5欧 2.502.001.501.000.500.00024681012系列1系列2分析：从所画图象看出不阻值滑动变阻器对电路电压控制特点。 学生总结获得结论：最低起控电压不同，调节电压先慢后快，50W后阶断极难控制电路，电阻越小越接近线性，但起控电压过高。 智力拓展：请大家粗画出用100W控制5W电阻的曲线形状图。 经验常识：一般RM»(3-5)RX,此时较易控制，电压变化比较均X 匀，避免调高压时电压变化极快，难于精确控制，有违实验的可操作原则。 探究2：分压式接法-用50W和5W的滑动变阻器分别调节控制10W电阻的电压。 按图连接实物图。 把滑动变阻器左滑距离及电压表读数填入下表中。 规格左滑X(cm) 电压表示数 50W 规格左滑X(cm) 电压表示数 10W 在右坐标纸上按上表数据合理做出两个U-X图象。 老师在电子表中填入数据，用图表显示曲线。 4 3.503.002.502.001.501.000.500.0002468103.002.502.00系列1系列23.002.502.001.501.000.500.000246810系列11.50系列21.000.500.00024681012系列1分析：从所画图象看出不阻值滑动变阻器对电路电压控制特点。 学生总结获得结论：最低起控电压从零开始，调节电压先慢后快，50W后阶断极难控制电路。RM越小图象越接近线性，但从节能角度上分析浪费电能过大。 智力拓展：请大家粗画出用500W控制5W电阻的曲线形状图。 经验常识：一般RM»(-)RX,此时较易控制，电压变化比较均匀，避免调高压时电压变化极快，难于精确控制，有违实验的可操作原则。 深化：滑动变阻器滑片在移动过程中，移动单位长度电阻变化不同，对电路的影响也不同，大阻值的单位长度电阻大。当控制电路要求阻值变化缓慢时，应选取单匝电阻小的滑动变阻器，或单位长度电阻小的滑动变阻器，这样有利于调节控制电路。 问题探究 情景2 ：实验室提供下述器材： 电压表0-3-15V、安培表0-0.6-3A、滑动变阻器R1、滑动变阻器R2、滑动变阻器R3W、电源电压E、小电珠、导线若干、开关。 问题1：若要测定小电珠的额定功率，如何选择滑动变阻器？画出电路图。 学生小组讨论:由于小电珠的额定功率只有一个值，要求解在额定电压下发挥的功率，只要能调到小电珠的额定电压就可以了，因此选用R2或R3都可以。电路如图。 问题2：若要测量小电珠的实际功率，如何选择滑动变阻器？画出电路图。 学生小组讨论:本实验主要是探讨小电珠在不同电压下发挥的功率不同，一般研究低于额定电压、等于额定电压、略高于额定电5 1315下的发光情况及发挥功率的具体数值。因此选用R2合理。电路如图。 问题3：若要描绘小电珠的伏安特性曲线，如何选择滑动变阻器？画出电路图。 学生小组讨论:描绘小电珠的伏安特性曲线，应该从坐标原点附近描点开始，所调电压从零电压逐步调起，选择分压式电路，为使电压较为线性变化，易于调节，因此滑动变阻器选R3合理。电路如图。 情景3 ：实验室提供下述器材： 电压表0-3-15V、安培表0-0.6-3A、滑动变阻器R1、滑动变阻器R2、滑动变阻器R3W、干电池、导线若干、开关。 问题4：若要测定干电池的电动势和内阻，如何选择滑动变阻器？画出电路图。 学生小组讨论:本实验主要是测量外电压和放电总电流，描出U-I的图象，要有多组数据。因此选用R2合理。R1过大，R3W过小。电路如图。 总结：分压、限流电路选择 在下列情况下应选择分压电路及变阻器取值情况： 1°实验要求待测电阻两端电压从零开始连续变化。 。 2°限流不能保证安全，即限流电路中的最小电流超过电表量程或用电器的额定电流常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况。 3°限流能保证安全，但变阻器调节过程中，电表读数变化不明显，不满足实验测量多组数据的要求常见于变阻器全电阻远小于测量部分电阻的情况。 4°在分压电路中，变阻器选择最大阻值比控制电阻值小，一般是几分之一较为合理。 在限流、分压两种电路都满足实验要求时，由于限流电路结构简单，损耗的电功率小，应优先选用 滑动变阻器的结构改造-各种变阻器 1. 把滑动改为转动可以节省空间-电位器 6 示意图 2能直接读出串入电阻值的变阻器-旋转式电阻箱 变阻器不能表示出连入电路的电阻值，但它可以连续改变接入电路中的电阻。为了能够表示出接入电路中的电阻值，人们制造出了变阻箱。下图就是旋盘式变阻箱。 3插销式变阻箱。当四个插销全部拿出相应的插槽时，电流就要分别流过每一个电阻丝，这时接入电路中的总电阻是10欧。如果将1号插销插入插槽中，这时1欧的电阻丝将被短路。所以这种变阻箱读数的方法是将没插入插槽中的插销所对应的阻值相加就行了。 深层探究-应用练习： (1)滑动变阻器特殊应用 特殊位置法 如图所示电路中，将三个同样规格的灯泡接入电路中，当将滑动变阻器上的滑动头从开始的中点位置向右移动时，三个灯泡消耗功率的变化情况是 AL1减小 BL2增大 CL2减小 DL3增大 串并混合法 1许多精密仪器中常常采用如图所示的电路精确地调节某一电阻两端的电压，图中R1、 R2是两只滑动变阻器，通过它们可以对负载电阻R0两端的电压进行粗调和微调，已知两滑动变阻器的最大电阻分别为R1=200和R2=10，则 起着粗调， 起着细调作用。 答案：R1 R2 2许多精密仪器中常常采用如图所示的电路精确地调节某一电阻两端的电压，图中R1、 R2是两只滑动变阻器，通过它们可以对负载电阻R0两端的电压进行粗调和微调，已知7 R1 R2 RX 两滑动变阻器的最大电阻分别为200和10，那么，下面关于R1、 R2的说法中正确的是 A如R1 =200, R2 =10，调节R1起粗调作用 B如R1=10, R2=200，调节R1起微调作用 C如R1=200, R2=10，调节R2起粗调作用 D如R1=10, R2=200，调节R2起微调作用 答案：D 分析：分压式控制电路，合理应是小阻值调大阻值，由于是并联式总阻值比最小还小，故小阻值为粗调 半偏法中变阻器的选择： 测量电流表的内阻 1测定电流表内电阻的实验中备用的器材有： A待测电流表 D可变电阻 E干电池 F干电池组 如果采用如图7- 3-4所示的电路测定电流表 G的内电阻，并且要求测量有较高的精度，那么从以上备用器材中，电阻R应选用 ，电阻R应选用 , 电源应选用 。 解析：电流表 G的滿偏电极小，回路电阻要很大，因此 R 应用阻值较大的可以连续调节的电阻，即选用 D ，R必须用电阻箱，阻值与电流表 G的内阻相当，即选 C ；要从原理上分析，为了提高精确度，符合滑动变阻器的有用阻值要求远大于电流表内阻，应选用电动势较高的电源，即选 F。 不同电源电压下电路总电阻： R总=R总=图 7-3-4 E1.5vE6v=15KW R总=60KW -6I100´10AI100´10-6AE24vE12v R=240KW =120KW总-6-6I100´10AI100´10A测量电压表的内阻 2利用如图所示电路测量一量程为3V的电压表的内阻RV, RV约为3K现实验所提供的器材除待测电压表、电阻箱、导线和开关之外，还有如下可供选择的实验器材： A.滑动变阻器; C. 滑动变阻器 ; 根据以上设计的实验方法，回答下列问题： (1)为了使测量比较精确，从可供选择的实验器材中，滑动变阻器R应选用 简述操作步骤 解析：(1 )主支路电流应远大于伏特表次支路电流，才能确保滑片不动后，输出电压维持不变，滑动变阻器应选择小阻值的B 。 (2）连接电路，把R0的滑片滑至最左端，R电阻箱电阻调零，闭合电路调至电压表满偏，滑片不动，调R使电压表半偏，读出电阻箱示数，为电压表内阻大小。 本节小结：滑片在滑动过程中，电阻线是逐匝改变的。限流式一般大控制小，分压式一般小控制大。 作业： 回顾本节内容，完成导与练本节练习。 五、教学后记 1. 滑动变阻器能改变电路中的电流，同时起到限制电流保护电路的作用，因此它在实际电路中得到广泛的应用。而学生对此都感觉较难，在高考中都是得分率极低的考点，在高三复习中变阻器的使用有必要加深理解，故设计了滑动变阻器的使用复习实验课，提高学生的应用分析能力。 2本节课，通过课堂实验、动画展示，探究不同阻值的滑动变阻器，在两种接法中对电路的不同控制作用，化理论分析为实验观察，大大降底学习难度，提高了学生的学习兴趣，使大多数学生能够跟上节奏， 对滑动变阻器的选用有深刻的认识，实现了本节课设计的初衷。 3. 提出单匝电阻、单位长度电阻概念，有利于让学生理解如何选用变阻器，是本节的一大特点。 4. 使用Excel对数据进行处理，提高课堂效率，让学生懂得现代技术对科学研究的易处，对学生的素质的要求也提高了。说明计算机也是我们的学习工具，计算机会成为物理教学不可分割一部分。 5. 滑动变阻器的应用方面很广，从设计的多情景、多并列问题的师生共同分析、多角度深层探究应用，逐步提高学生的综合公析能力。 9 R X RM V G V R2 R1 R2 S2 R1 S1 S 10