第十一章《電路及其應(yīng)用》學(xué)習(xí)活動(dòng)設(shè)計(jì)二：如何設(shè)計(jì)基礎(chǔ)電路？課堂教學(xué)：【任務(wù)情境】對(duì)比實(shí)驗(yàn)，在同樣的電路中，使用不同的阻值的定值電阻，一個(gè)燈泡比較亮，一個(gè)燈泡比較暗，思考為什么有這樣的現(xiàn)象。為了使我們的建筑小屋燈光合適，在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候，應(yīng)該如何選擇合適的電阻?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)一】設(shè)計(jì)電路測(cè)量導(dǎo)體電阻教師活動(dòng)：組織學(xué)生交流和討論。情境一：選擇兩個(gè)導(dǎo)體，研究導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體的電流大小的變化情況，思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，獲得導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體的電流的關(guān)系呢？提問(wèn)1：想要測(cè)量電壓和電流時(shí)，把電流表和電壓表同時(shí)接入電路有幾種接法？每種方法有什么區(qū)別？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：畫(huà)出一下兩種方式的電路。提示學(xué)生：圖一中，這種接法叫做電流表的外接法，圖二中，這種接法叫做電流表的內(nèi)接法。預(yù)測(cè)學(xué)生回答：電流表的外接法中，電壓表測(cè)量的只有待測(cè)電阻的電壓，但是電流表測(cè)量的是待測(cè)電阻的電流和電壓表的電流，比待測(cè)電阻的電流大。電流表的外接法中，電壓表測(cè)量的是待測(cè)電阻和電流表的總電壓，比待測(cè)電阻的電壓大，而電流表測(cè)量的只有待測(cè)電阻的電流。提問(wèn)2：請(qǐng)大家結(jié)合實(shí)驗(yàn)誤差對(duì)于結(jié)果帶來(lái)的影響，思考什么時(shí)候應(yīng)該選擇內(nèi)接法，什么時(shí)候應(yīng)該選擇外接法呢？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：待測(cè)電阻比較小時(shí)，選擇外接法，因?yàn)楫?dāng)待測(cè)電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電壓表的電阻時(shí)，可以忽略電壓表的分流。待測(cè)電阻比較大時(shí)，選擇內(nèi)接法，當(dāng)待測(cè)電阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電流表的電阻時(shí)，可以忽略電流表的分壓。情境二：為了測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，測(cè)量更多組數(shù)據(jù)，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)電路圖呢？提問(wèn)1：我們需要測(cè)量多組電壓和電流，應(yīng)該使用滑動(dòng)變阻器?；瑒?dòng)變阻器接入電路有幾種方法，每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和調(diào)節(jié)范圍各是什么呢？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：畫(huà)出以上兩種電路。待測(cè)電阻接入滑動(dòng)變阻器的位置不同，通過(guò)調(diào)節(jié)電路總電阻，進(jìn)而調(diào)整待測(cè)電阻的電壓和電流的范圍，還可以畫(huà)出以下簡(jiǎn)化圖。提示學(xué)生：第一種接入方式叫做限流式接法，第二種接入方式叫做分壓式接法。預(yù)測(cè)學(xué)生回答：在限流式電路中，當(dāng)滑動(dòng)電阻器的金屬片移動(dòng)到b端，總電阻最大，通過(guò)待測(cè)電阻的電流最小，則加在待測(cè)電阻兩端的電壓最小，當(dāng)滑動(dòng)變阻器移動(dòng)到a端，滑動(dòng)變阻器電阻為0，總電阻最小，通過(guò)待測(cè)電阻的電流最大，則加在待測(cè)電阻兩端的電壓最大，待測(cè)電阻兩端的電壓等于電源電壓。因此限流式電路中，通過(guò)待測(cè)電阻的電流范圍是，電壓范圍是。在分壓式電路中，當(dāng)滑動(dòng)電阻器的金屬片移動(dòng)到b端，滑動(dòng)變阻器全部與待測(cè)電阻并聯(lián)，待測(cè)電阻的電壓最大，等于電源電壓，此時(shí)的電流也是最大的，當(dāng)滑動(dòng)變阻器移動(dòng)到a端，待測(cè)電阻被短路，電壓和電流都為0。因此分壓式電路中，通過(guò)待測(cè)電阻的電流范圍是，電壓范圍是。問(wèn)題提示：可以先分析滑動(dòng)變阻器的滑片從a滑動(dòng)到b過(guò)程中電壓和電流的變化情況，然后分析電流和電壓的最大值和最小值。提問(wèn)2：請(qǐng)大家對(duì)比電流和電壓的調(diào)節(jié)范圍，試分析在什么情境下選擇分壓接法，什么情況下選擇限流接法？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：1.如果電壓和電流需要從零開(kāi)始，需要使用分壓式接法。2.若采用限流式接法不能控制電流滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)條件，比如滑動(dòng)變阻器阻值調(diào)至最大，待測(cè)電阻上的電流（或者電壓）仍然超過(guò)電流表（或者電壓表）的量程，或者超過(guò)待測(cè)電阻的額定電壓或電流，則選擇分壓式接法。3.若待測(cè)電阻比滑動(dòng)變阻器的總阻值大得多，導(dǎo)致在限流電路中，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，電流和電壓的變化范圍不夠大，此時(shí)選擇分壓式。4.如果兩種方式都可以使用，優(yōu)先選擇限流式接法，因?yàn)殡娐犯雍?jiǎn)單，耗能少?？偨Y(jié)：請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合以上分析，畫(huà)出合適的電路圖測(cè)量導(dǎo)體的電阻，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)。預(yù)測(cè)學(xué)生回答：畫(huà)出下圖電路圖。完成實(shí)驗(yàn)，并得出U-I圖像。設(shè)計(jì)意圖：本部分從測(cè)量物理量出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生思考：電流表和電壓表、滑動(dòng)變阻器怎么接入電路，接入電路的方式有哪些。通過(guò)情境分析，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維和創(chuàng)新思維，通過(guò)問(wèn)題組，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)驗(yàn)結(jié)合理論分析，得出不同方法的區(qū)別，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)際的結(jié)合，形成尊重事實(shí)、善于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度?！緦W(xué)習(xí)任務(wù)二】認(rèn)識(shí)常見(jiàn)元件—電阻教師活動(dòng)：組織學(xué)生交流和討論。情境一：選擇兩個(gè)導(dǎo)體，研究導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)電阻的電流大小的變化情況，如圖是一次實(shí)驗(yàn)中測(cè)量金屬導(dǎo)體的U-I圖像。提問(wèn)1：請(qǐng)同學(xué)們分析，加在同一個(gè)導(dǎo)體上的電壓與通過(guò)物體的電流有什么關(guān)系？如果換一個(gè)電阻有什么現(xiàn)象？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：對(duì)于同一個(gè)導(dǎo)體，電壓和電流之比是一個(gè)定值，不同的導(dǎo)體

的電壓和電流的比值不同。提問(wèn)2：我們用電壓和電流之比用R表示，大家觀察一下，在圖像中我們?cè)趺纯碦的大小，相同電壓下，R越大會(huì)出現(xiàn)什么情況？預(yù)測(cè)學(xué)生回答：在圖像中，我們用斜率表示R，U-I圖像越傾斜說(shuō)明R越大。如果是兩個(gè)不同的導(dǎo)體，在相同電壓下，R越大的，電流越小。學(xué)生討論總結(jié)：R越大，對(duì)電流的阻礙作用越大。R的大小不受電壓和電流的影響，只與導(dǎo)體有關(guān)。R的大小反應(yīng)了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，物理學(xué)中把它叫做電阻，電阻的大小與電壓電流無(wú)關(guān)，只與導(dǎo)體有關(guān)。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)圖像分析，培養(yǎng)學(xué)生利用圖像分析物理概念的能力，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)論證能力，構(gòu)建科學(xué)知識(shí)并促進(jìn)科學(xué)概念的理解和內(nèi)化。【學(xué)習(xí)小結(jié)】教師：組織學(xué)生回答任務(wù)情境中的問(wèn)題。參考答案：在選擇導(dǎo)體的時(shí)候，要注意導(dǎo)體的電阻對(duì)于電路中電流的影響，電阻的大小反應(yīng)了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，導(dǎo)體的電阻是自身的性質(zhì)，不會(huì)隨著電壓和電流的改變而改變?！緦W(xué)習(xí)評(píng)價(jià)自測(cè)】判斷以下說(shuō)法的對(duì)錯(cuò)：