1、電阻定律花都區(qū)秀全中學 盧麗芬一、教學設計思想（1）通過教師的引導，讓學生按照認識的重演規(guī)律，去重演知識的產生與發(fā)展的過程，讓學生經歷實驗方案的設計過程，探尋物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)過程，使他們在獲取物理知識的同時，汲取前人的智能，領悟思想方法，陶冶科學精神，從而全面落實新課程所要求的三維教學目標。（2）創(chuàng)新設計：自制了電阻定律學生實驗板（8弦古箏），與DISLab數(shù)字實驗系統(tǒng)相結合，非常成功地解決了研究導體電阻與橫截面積和長度的兩個定量關系實驗。（3）兩套探究方案的有效結合：這節(jié)課的定量探究過程，沒有采用新教材的實驗探究的方案（合的思想），而是采用了傳統(tǒng)的實驗設計方案（分的思想）。二、教學目標知識與技

2、能（1）深化對電阻的認識，理解導體電阻與長度、橫截面積、材料的關系，了解電阻定律，能用電阻定律進行有關計算。（2）理解電阻率的物理意義，并了解電阻率與溫度的關系。（3）掌握使用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來獲取U、I數(shù)據(jù)的技能。過程與方法（1）經歷決定導體電阻的因素的定量探究過程，體驗運用控制變量研究物理問題的思維方法。體會實驗探究和邏輯推理都是重要的科學研究方法。（2）讓學生參與實驗的設計過程，領會物理實驗中蘊含著的物理思想和方法，鍛煉與提高學生實驗方案的優(yōu)化設計的能力。（3）學習實驗數(shù)據(jù)的處理方法，提高學生運用物理圖象來分析、解決物理問題的能力。認識數(shù)學方法在物理研究的作用，領會函數(shù)圖象化曲為直的思想方法

3、以及間接測量物理量的數(shù)學比值法。情感態(tài)度與價值觀（1）通過對不同材料電阻率和電阻率溫度特性的應用的介紹，加強學生理論聯(lián)系實際的意識和安全用電的意識，感受物理與生活、社會與科學技術的相關性。（2）經歷實驗和理論探究等學習活動，發(fā)展學生對科學的好奇心和探索未知的興趣，體驗科學的精神和態(tài)度在科學探究過程的重要作用。三、教學重點（1）電阻定律的探究過程：實驗探索和理論分析導體電阻與橫截面積、長度的定量關系，比例系數(shù)的物理意義的探索過程。（2）最后環(huán)節(jié)創(chuàng)新方案的優(yōu)化設計的過程。四、教學難點（1）使用數(shù)字實驗系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)和利用Excel軟件繪制物理圖象，對于學生有一定的難度。（2）讓學生領會函數(shù)圖象化曲為

4、直的思想方法，即為什么要把R與S的反比曲線優(yōu)化成R與1/S的正比直線。（3）引導學生參與實驗的設計過程，讓學生體會實驗優(yōu)化過程中涉及到的重要的物理思想和方法。如用圖象法處理分析實驗數(shù)據(jù)，用比例法證明和，用電壓之比來測量電阻之比。五、教學資源（1）自制的電阻定律學生實驗板（8弦古箏）在這塊面板上，一共有8根鐵鉻鋁合金絲，長都為1m，它們的線徑分別為0.25mm、0.30mm、0.40mm、0.45mm、0.50mm、0.55mm、0.70mm、0.90mm。利用8根金屬絲對應8組數(shù)據(jù)，可以繪制出比較準確、完整的圖線，從而根據(jù)圖象得出就更具有說服力。 在0.90mm金屬絲的下方固定著一根自制的透明

5、標尺，以此來測量金屬絲的長度，從而可以研究導體電阻與長度的定量關系。（2）每小組（3人一組）有一套數(shù)字實驗系統(tǒng)如圖所示，每套系統(tǒng)包括測量電路，8弦古箏實驗板，DISLab數(shù)據(jù)采集器，手提電腦。研究電阻與橫截面積的關系 研究電阻與長度的關系六、教學流程圖回顧舊知提出課題實驗探索R與S的關系實驗探索R與l的關系理論分析R與l成正比理論分析R與S成反比研究電阻R與材料及溫度的關系探索比例系數(shù)的物理意義想一想：創(chuàng)新方案的簡化設計推導的物理意義電阻定律教學進程教學過程與師生互動教學設計說明回顧舊知提出課題師：（展示一根鐵鉻鋁金屬絲）這是一根金屬導體它有一定的電阻。請問導體的電阻是由哪些因素決定的？生：長

6、度、橫截面積、材料、溫度（一個學生可能答不全或者不到位，這需要其它學生的補充或修正）師：關系如何？生：導體越長，電阻越大；橫截面積越大，阻值越小。師：雖然我們已經知道了它們的定性關系，但這是不夠的。因為物理學是一門精確的定量的科學，我們還需要進一步研究它們的定量關系，這就是我們今天的課題。【投】研究的課題：探究導體電阻與長度、橫截面積、材料的定量關系決定導體電阻的因素以及導體電阻與長度和橫截面積的定性關系，學生在初中都已學過，而且課前調查發(fā)現(xiàn)學生對此都掌握得不錯。所以此環(huán)節(jié)的設計就開門見山、直奔主題，這樣可以把更多的時間花在刀刃上，即定量探究的過程。初步確定研究方法師：導體電阻與這么多因數(shù)都有

7、關系，關系不是很復雜嗎？那么，我們該怎么研究呢？生：（選定一位學生發(fā)言）采用控制變量法，只改變其中的某一個因素，而確保其它因素都不變。師：比如要研究導體電阻與長度的關系呢？生：只改變導體的長度，而使橫截面積、材料、溫度保持不變。對于控制變量法，學生已非常熟悉，所以此環(huán)節(jié)應放給學生，讓學生充分發(fā)表他們的觀點。實驗探索：導體電阻與橫截面積的關系師：首先，我們利用實驗來探索“導體電阻與橫截面積的關系”。想想！這個實驗該怎么設計呢？生：選定多根金屬絲，長度、材料相同，但粗細不同。師：我給大家都準備了一架8弦“古箏”。（向學生展示并介紹實驗裝置）在這塊面板上，一共有8根鐵鉻鋁合金絲，長都為1m，它們的線

8、徑分別為0.25mm、0.30mm、0.40mm、0.45mm、0.50mm、0.55mm、0.70mm、0.90mm。師：實驗要測量電阻和橫截面積，它們應該如何測量呢？生：（1）伏安法測金屬絲的電阻，利用電壓表和電流表測出其電壓U和電流I，然后根據(jù)計算得出。 （2）因為線徑D已知，橫截面積就可以根據(jù)計算得出。（教師要組織好學生發(fā)表觀點，對于學生的回答要做好恰當?shù)脑u價）【投】展示電路圖，并結合實物連線圖作必要的介紹。師：我們還需要設計一張表格來記錄實驗數(shù)據(jù)，請問在表格中應填入哪些數(shù)據(jù)呢？生：線徑D，電壓U、電流I，電阻R，橫截面積S。（這里學生集體的回答比較亂，教師要整理好學生的回答）【投】展

9、示數(shù)據(jù)表格，并作必要的介紹。師：利用這套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來獲取這8根金屬絲所對應的8組U、I數(shù)據(jù)，并填入表格中，設定好的Execl軟件就會自動計算出每根金屬絲的電阻R。最后要求同學們利用這8組數(shù)據(jù)繪制出R與S的關系圖線。【進行實驗】教師巡查，做好必要的指導（1）采集數(shù)據(jù)，填入表格（2）繪制R與S的關系圖線【分析論證】請第1小組匯報實驗結果生：根據(jù)圖線得出，R與S可能成反比。師：答得很對！根據(jù)這條曲線，我們還不能斷定R與S成反比，現(xiàn)在只是猜測。那么，有沒有什么更好的方法來說明呢？能不能把圖象調整修改一下呢？生：將橫坐標S改成1/S，繪制出的圖線將可能變成直線。因為如果R與S成反比，那么R與1/S就應

10、正比。（教師繪制出R與1/S的關系圖線確實是幾乎經過原點的直線，此時學生感到非常驚喜。）【投】實驗結論：導體電阻R與橫截面積S成反比 此環(huán)節(jié)是教學的重點之一。意在讓學生經歷實驗的設計過程；采集實驗數(shù)據(jù)的過程；利用EXCEL軟件繪制物理圖象，并運用圖象來分析論證實驗結果的過程。此環(huán)節(jié)要讓學生使用數(shù)字實驗系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)和利用Excel軟件繪制物理圖象，這就存在一定的難度，教師要預先做好充分的實驗準備以及實驗過程相應的指導。 此環(huán)節(jié)的教學難點是，如何讓學生理解，根據(jù)R與S的關系曲線不能完全確定R與S成反比，更好的辦法是將橫坐標調整為1/S。而且要讓學生很好地體會到物理圖象化曲為直的思想方法，也存在一定

11、的難度。實驗探索：導體電阻與長度的關系師：下面，我們要探索“導體電阻與長度的關系”，實驗怎么設計呢？請同學們思考一下。（此問題應讓學生充分思考，盡量放給學生回答，學生會有多種想法）方案1：受到前面的影響，這個方案學生較易想到，教師要肯定此方案是可行的，并指出還有更好的方法。方案2：只有一根電阻絲，通過移動接觸點來改變導體長度，這是創(chuàng)新設計，教師要作適當?shù)狞c評，表揚學生這是一種聰明的設計。并對實物連線要做相應的介紹。【投】展示數(shù)據(jù)表格，并作必要的介紹。師：我們的實驗需要采集6組長度不同的數(shù)據(jù)，長度分別為10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm。通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得6組U、I數(shù)據(jù)

12、并填入表格中，最后也要求同學們繪制出R與L的關系圖線。【進行實驗】教師巡查，做好必要的指導（1）采集數(shù)據(jù)，填入表格（2）繪制R與S的關系圖線【分析論證】請第10小組匯報實驗結果生：圖象證明導體電阻R與長度L成正比關系。【投】實驗結論：導體電阻R與長度l成正比此環(huán)節(jié)要求教師對學生的反饋信息的處理要非常的機智。課前要預設學生可能會有哪些想法和回答，對于學生可能的各種回答情況要做好相應的應答準備。對于學生的回答要分別做出恰當?shù)脑u價，從而保護學生的積極性。此環(huán)節(jié)可以發(fā)展學生細致嚴謹、實事求是的科學態(tài)度。理論分析師：上面，我們通過實驗得出了、，那么這樣兩個結論能不能通過理論來分析一下呢？師：（引導示范為

13、主）假設有一段導體，長為l，電阻為R，如果我們把l截取得短一些，那么R就會變得小一些。設想把導體截成n小段，每一小段長度都為l1，電阻都為R1，那么怎么證明R與l成正比呢？生：（需要教師的引導）要想證明，只要證明；由于n小段導體是相互串聯(lián)的，則有師：那么，如何來證明呢？（此問題應盡量放給學生思考與回答）生：（需要經過學生們的相互討論）設想把導體看成是有n條細導體并聯(lián)而成的，它們的長度、材料、橫截面積都相同。橫截面積同為S1、電阻同為R的導體。由并聯(lián)電路的性質可知。此環(huán)節(jié)重在發(fā)展學生的邏輯推理能力。教學中要有效地啟發(fā)學生進行邏輯思維，并讓學生明確，邏輯推理和實驗探究一樣，也是科學研究的方法之一，

14、兩者是相輔相成的。研究導體電阻與材料的關系師：前面，已經得出了R與S成反比，R與l成正比。師：那么，是不是只要長度、橫截面積相等，電阻R就一定相等呢？生：不是的，材料不同，電阻也會不同。師：在表達式中，不是沒有體現(xiàn)材料因素嗎？生：應該是比例系數(shù)與材料有關吧！師：對！據(jù)此，我們需要把表達式改成等式，即，式中比例系數(shù)用“”來表示。師：（拿出并展示一塊實驗板）在面板上有兩根長度都為50cm，線徑都為0.30mm的鎳銅絲與鎳鉻絲，由于材料不同，那么電阻R和比例系數(shù)應該是不同的，下面我們就來測量看看。【實驗測量】測出鎳銅絲R1=3.5，鎳鉻絲R2=7.3?！镜挠嬎恪坑珊?，代入以上數(shù)據(jù)得出，。師：那么，對

15、于“古箏”上8根金屬絲的比例系數(shù)呢？生：都一樣，因為材料相同。師：物理學中，把比例系數(shù)稱為電阻率。那么它有什么物理意義呢？生：反映材料導電性能的強弱、好壞、優(yōu)劣。因為電阻率越大，阻值會越大，電阻對電流的阻礙作用增強，其導電性能就會減弱。師：（投表格）好！我們來看一張表格，根據(jù)我們可以得出什么結論呢？【分析得出】（1）純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較大（介紹輸電線材料與電熱絲材料）。（2）各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化。（3）金屬的電阻率隨溫度的升高而增大（介紹電阻溫度計），有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響（介紹標準電阻的材料。師：到此，本節(jié)課的探究任務也就完成了，最終得出：【

16、投】電阻定律 此環(huán)節(jié)的教學要突出的重點是，讓學生經歷對比例系數(shù)“”的物理意義的探索過程。創(chuàng)新方案簡化設計師：接下來，請同學們想一想，有什么辦法可以使前面的實驗設計變得更加簡單？如何簡化呢？我們就從研究“R與S的關系”的實驗開始吧！師：（投電路圖）圖中金屬絲能否減掉幾根，至少幾根？生：至少兩根。師：如果是只有兩根，那么如何證明R與S成反比呢？生：只要證明。師：電表可否去掉一個，如果沒有電流表，這個實驗還能不能做呢？生：（齊聲回答）不能。師：你們?yōu)槭裁凑f不能呢？（此問題要盡量放給學生）生：因為沒有了電流表，電流I就沒法測出來，電阻R也就算不出來了。師：電阻R雖然測不出，但是R1：R2的比值就一定測

17、不出來嗎？（此問題要讓學生充分思考）生：電阻，當 I1=I2時，就有。因此，如果能夠確保電流相同，電壓之比就可反映電阻之比。師：如何才能確保兩金屬絲電流相同呢？生：將兩根金屬絲串聯(lián)起來。師：（投圖乙）這就是簡化后的電路圖，為了更加簡單，滑動變阻器也由分壓接法變成了限流接法。師：那么，另外兩個實驗又該怎么簡化呢？（根據(jù)上面的經驗，此問題對于學生就沒有什么難度）生：（1）R與L的實驗，只要把c換成與a長度不同的金屬絲b。同樣根據(jù)電壓之比來反映電阻之比。（如圖甲） （2） R與材料的實驗，只要把c換成與a材料不同的金屬絲d。根據(jù)電壓的不相等，來反映電阻的不相等，以此來說明導體電阻與材料有關。（如圖丙）師：為了進一步簡化，這三個電路