初中第4节 变阻器教案

这是一份初中第4节 变阻器教案，共7页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，教学课时，教学过程，板书设计等内容，欢迎下载使用。
[知识目标]
1.了解变阻器的构造、在电路中的符号，理解变阻器的工作原理.
2.通过探究怎样用变阻器改变灯泡的亮度，用滑动变阻器控制定值电阻两端的电压，知道正确使用变阻器的方法.
[能力目标]
1.通过理解滑动变阻器的设计、制作过程，了解科学发明创造、科技革新的过程.
2.通过探究滑动变阻器的使用方法，培养学生的概括、归纳能力.
[素养目标]
激发学生运用所学知识解释变阻器改变电阻的原理，培养学生的创新能力.
【教学重点】滑动变阻器的原理及使用.
【教学难点】根据要求正确使用与连接滑动变阻器.
【教具准备】不同规格的滑动变阻器、电池组、小灯泡、铅笔（或铅笔芯）、金属夹、导线若干、实物投影仪、多媒体课件等.
【教学课时】1.5课时
【教学过程】
一、巩固复习教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固.
二、新课引入
从列举生活中需要改变音量或改变电灯泡亮度的实例（如：演示旋转收音机音量旋钮可以改变音量、旋转调光台灯的调光旋钮可以改变灯的亮度）入手，激发学生强烈的求知欲，引入“变阻器”，提高学生的学习兴趣.（实物演示）
三、进行新课
知识点1 变阻器
变阻器：能改变接入电路中电阻大小的元件.
滑动变阻器
（1）探究滑动变阻器的工作原理
师 请大家自己动手设计电路图将台上的仪器（干电池、灯泡、铅笔芯、开关、导线）连接起来，之后观察灯泡是否会亮，有什么办法可以改变灯泡的亮度？
学生将电路连接起来，在探讨改变亮度的问题上很多学生都能够想到改变电压的大小、电阻的大小，但是改变的方法有所不同，有的学生说可以改变干电池的个数，有的学生想到改变电阻丝（铅笔芯）的长度.
教师给予适当的引导，告诉学生实际生活中电源的电压220V是确定的，不能改变的，所以只能改变电阻（铅笔芯）的长度.
学生动手连接电路，并将连接铅笔芯的导线一端固定，并使另一端滑动，观察灯泡的亮度与接入的铅笔芯的关系.
学生思考后回答：连入电路的铅笔芯越长，灯越暗，连入电路的铅笔芯越短，灯越亮.
教师总结：电源的电压不变，铅笔芯越长，电阻大，电流小；铅笔芯越短，电阻小，电流大，所以通过改变铅笔芯在电路中的长度来改变电阻，从而改变电路的电流，这就是滑动变阻器的原理.
板书：滑动变阻器原理：通过改变连入电路的电阻线的长度→改变电阻→改变电流.
（2）滑动变阻器的结构
师 请同学们思考如何将一个长电阻线逐步改装成一个滑动变阻器？
生：这需要知道滑动变阻器的构造.
师 同学们回答得很好，在讨论滑动变阻器的构造之前，需要解决以下几个问题：
问题1：选择何种材料的导线？——镍铬合金线
为使滑动变阻器调节的范围更大，我们还需更长的电阻线，应该选择什么材料最合适？
教师给出几种长1m、横截面积1mm2的金属导线在20℃时的电阻值：
铜(0.017Ω)、铝(0.027Ω)、铁(0.096Ω)、锰铜(0.44Ω)、镍铬合金(1.1Ω)，让学生进行讨论.最后得出结论：相同长度和横截面积的条件下，镍铬合金的电阻比较大，滑片移动相同距离时，改变的电阻大.
问题2：导线太长怎么办？——绕成线圈
有同学指出解决办法是将导线绕成线圈，有的同学说，平时我们见到的缝纫机线、弹簧就是这样的.（引导：导线较软，线圈没有支架，容易散乱.）
问题3：支架的材料？——绝缘材料（瓷筒）
师 选作支架的物体材料，是导体还是绝缘体？
生：绝缘体.
师 众多的绝缘材料，用什么材料较好呢？
生：硬纸筒，圆木棒，塑料棒（没有同学提到瓷筒）.
师 很好，这些绝缘材料都可以做支架.但同学们注意，如果用这些材料作变阻器线圈支架的话，它也有缺点，比如，线圈中通过的电流较大时，因导体发热，容易出现什么不好的结果？
生：会烧起来.
师 同学们继续找既能绝缘，又不会出现因电流过大而引发事故的绝缘材料.
师 生共同讨论后，最终确定用瓷筒.
问题4：线圈短路时怎么办？——涂油漆绝缘
师 紧密缠绕的镍铬合金线线圈横向之间会导电，怎么解决这个问题？
生：用塑料绝缘.
师 塑料、油漆等绝缘都可以，但塑料绝缘比油漆绝缘线圈占用的空间大，所以常用油漆绝缘.
问题5：怎样改变镍铬合金线的长度？——滑片
教师引导学生回忆刚才做的实验，导线一端在铅笔芯上自由滑动.（多媒体演示滑动变阻器的滑片和金属杆）
问题6：滑片靠在绝缘油漆上，不能跟镍铬合金线接触时怎么办？——将与滑片接触的镍铬合金线绝缘油漆刮掉.
问题7：连接导线夹的导线→金属棒（固定滑片）
问题8：为了使之连入电路→加接线柱.
接着介绍滑动变阻器的结构示意图.
板书：滑动变阻器的结构：电阻丝绕成的线圈、绝缘管、金属棒、滑片.
结构示意图：
在电路图中的符号：
例1 如图所示，给出了滑动变阻器接入电路的四种方法.其中，当滑片Ｐ向左滑动时，使连入电路中的电阻变大的接法是( Ｃ )
解析：
答案：C
3.电阻箱
师 电阻箱是一种能够表示出阻值大小的变阻器，在电路图中用符号表示，一般有两种电阻箱：旋钮式和插孔式.
(1)旋钮式：
①使用方法：将电阻箱的两个接线柱连入电路中，调节四个旋钮就能得到0~9999Ω之间的任意整数电阻值.
②读数方法：将各旋钮对应的小三角指的数字乘以面板上标记的倍数，然后加在一起就是电阻箱连入电路中的阻值.如图所示是一电阻箱的实物图，该图的示数为3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=3608Ω.
(2)插孔式：
①使用方法：插孔式电阻箱的盖上有一排铜块，铜块间有插孔，孔里插有铜塞，插孔下相邻的两个铜块间有电阻线相连.当铜塞插在孔里，就把相邻的两个铜块连在一起，电流就从铜块上通过.当铜塞拔出时，电流通过插孔下面的电阻线，拔出的铜塞越多，连入电路的电阻越大.
②读数方法：每个插孔下的电阻线的电阻值都标在插孔旁边.只要把未插入铜塞的插孔旁的数值加在一起，就是接入电路的电阻值.如图所示，将20Ω和50Ω上方的铜塞拔出，其连入电路中的电阻值就是20Ω+50Ω=70Ω.
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
知识点2 滑动变阻器的使用
1.用滑动变阻器改变小灯泡的亮度
师 同学们现在可以设计电路，进行实验，在设计和实验过程中弄清下列问题：（用多媒体播放）
（1）滑动变阻器有4个接线柱，接入电路时，如果只需接两个，共有几种接法？
(2)滑动变阻器哪两个接线柱之间的电阻是不变的？
(3)滑动变阻器哪两个接线柱之间的电阻很小，几乎为零？
(4)移动滑动变阻器的滑片，哪两个接线柱之间的电阻会随之改变？向哪个方向移动时电阻变大？
(5)要使灯泡和变阻器中的电流大小相同，滑动变阻器应该与灯泡串联还是并联？
（6）要能改变电路中电流的大小，应使用滑动变阻器的哪两个接线柱？
（7）要使灯泡由暗变亮，接通电路前应将滑动变阻器滑片放到什么位置上？
实验探究：首先设计出实验电路，接着根据各自制定的计划进行操作.
学生操作，教师巡视指导各实验小组的实物连接.
实验结束后，各组进行交流，提出发现的问题.
师 下面请同学们说说你们的收获吧.
生1：把A、B或C、D两个接线柱串联接入电路时，灯泡的亮度都不变，说明AB间和CD间的电阻都不变；但是接C、D时灯很亮，说明CD间电阻很小，几乎为零；接AB时灯很暗，说明AB间的电阻很大.
生2：要想控制电路中电流的大小，改变小灯泡的亮度，滑动变阻器必须串联接入电路，并使用“一上、一下”两个接线柱.
生3：要使灯由暗变亮，接通电路前就应将滑动变阻器滑片放在电阻最大的位置上.但我发现有的组和我们不一样，我们在最左（A）端，他们在最右（B）端，难道最大值位置有两个吗？
生4：我也发现了使灯由暗变亮有的从左向右滑，有的从右向左滑.
师 大家先别着急，我们先请一位同学上台将你们滑动变阻器不同的连接情况画在黑板上.
教师引导学生仔细观察比较各组变阻器的连接情况，分析产生区别的原因，进一步弄清滑动变阻器的使用规则及方法.
教师总结：滑动变阻器阻值的最大位置及滑片的移动方向，都与变阻器的连接情况有关.如图，如果使用接线柱CA或DA，则电阻丝AP段被接入电路，这时电阻值最大的位置是滑片P应在B端，滑片从B端向A端滑动时，电阻逐渐减小，电流逐渐变大，灯泡由暗变亮；如果使用接线柱CB或DB，则电阻丝PB部分被连入电路，电阻最大值的位置就应是滑片P在A端，而要使灯由暗变亮，滑片要从A端向B端滑动.
板书：滑动变阻器的正确接法：上、下各接入一个接线柱，串联在电路中.
2.用滑动变阻器控制定值电阻两端的电压
教师用多媒体展示实验过程：
（1）按如图所示的电路图连接电路，闭合开关，调节滑动变阻器的滑片使定值电阻Ｒ两端的电压成整数倍的变化 ，如２Ｖ、４Ｖ、６Ｖ等.
(２)换用不同的定值电阻，使电阻Ｒ成整数倍的变化，如５Ω、 １０ Ω、１５ Ω 等.闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，保持每次接入定值电阻两端的电压不变.
引导学生进行实验，请学生总结实验结论.
教师总结：
使用滑动变阻器不但能改变电路中的电流大小，还能调节用电器两端的电压.
3.滑动变阻器的铭牌
师 请同学们思考一下，滑动变阻器滑片上还有一个铭牌，上面写有“50Ω1.5A”是什么意思呢？
教师组织学生交流讨论，并积极发言.
生1：“50Ω”可能是说这个滑动变阻器的阻值变化范围是0~50Ω，它的最大电阻值就是50Ω.
生2：“1.5A”应该是说它能通过1.5A的电流.
师 同学们分析的很正确.滑动变阻器铭牌上标出的是滑动变阻器的“最大阻值”和允许通过的“最大电流”.因此在使用滑动变阻器的时候要注意以下规则：
板书：使用滑动变阻器的注意事项：
（1）使用时要根据需要进行选择，不能使通过的电流超过最大值，否则会烧坏滑动变阻器.
（2）使用前应将滑动变阻器的电阻调到最大.
例2 如图是用滑动变阻器改变小灯泡亮度的实验电路.
(１)为保护小灯泡不被烧坏，闭合开关Ｓ前ꎬ应将滑动变阻器接Ａ.灯变亮，电流表示数减小入电路中的电阻值调至 ，即把滑片Ｐ移到 (选填 “Ａ”或“Ｂ”)端.
(２)当开关Ｓ闭合时，要使小灯泡变亮，滑动变阻器的滑片Ｐ应向 (选填“Ａ”或“Ｂ”)端移动.
解析：(１)为了能更好地保护电路，在闭合开关Ｓ前，应将滑动变阻器的滑 片移至阻值最大处.
(２)要使小灯泡变亮，需要增大通过小灯泡的电流，则要减小 (选填“增大”或“减小”)滑动变阻器连入电路的阻值.
答案：（1）最大 B （2）A
知识点3 变阻器的应用
师 在电路中，变阻器的作用主要是通过调节其电阻值，改变电路中的电流.
滑动变阻器一般只在实验室中应用.有些家用电器中，用于音量调节的器件也是一种变阻器，通常称为电位器，如教材P84图16.4-5是一种电位器的结构图.它通过机械式旋钮调节电阻的大小.电位器也可以用在其他电器上，例如可调亮度的电灯，可调音量的音箱、调音台，等等.
除机械式电位器外，数字电位器的使用越来越广泛.数字电位器是一种用数字信号控制电阻的器件（集成电路）.与机械式电位器相比，数字电位器具有可用程序控制改变电阻、耐震动、噪声小、寿命长、抗环境污染等优点，因而已在自动检测与控制、智能仪器仪表、消费类电子产品等许多重要领域得到应用(教材P84图16.4-6）.
下面请同学们在课后通过上网查阅资料了解更多有关变阻器应用的知识.
课堂演练
完成本课时对应课堂练习.
四、课堂延展
滑动变阻器和电阻箱的主要异同点：（多媒体展示）
五、教师结束语
这节课我们学习了能改变电阻大小的装置——滑动变阻器，它的原理是通过改变接入电路中导体的长度来改变电阻大小的，其构造是把较长的涂有绝缘层的电阻丝密绕在绝缘管上，并在滑片与电阻丝接触的地方，将绝缘层刮掉，使滑片与电阻丝接触良好.变阻器也有规格，我们使用时不能超出其规格使用，所以使用前要观察滑动变阻器的铭牌.实际变阻器接入电路时，只需要两个接线柱即可，一般采用“一上一下”的方式，开关闭合前，变阻器调到阻值最大的位置，以保护电路，不至于电流过大.
六、课后作业
完成本课时对应课后练习.
【板书设计】