“电阻定律的探究”教学设计，本文主要内容关键词为：教学设计论文,电阻论文,定律论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
体验科学探究过程、尝试应用科学的方法研究物理问题是新课程标准的重要内容。新教材包含了很多教学探究的内容，“电阻定律”一节就给我们提供了很好的机会和素材。电阻定律是“恒定电流”这一章中的基本规律之一，它反映了导体的电阻与导体的长度、横截面积以及电阻率之间的定量关系。学生初中时已经知道定性的结论，有很多学生甚至已经知道了电阻定律的内容。所以本节课的教学重点是让学生进行实验探究和理论探究，侧重于采用什么样的方法探究，如何从实验数据或者理论推导得到定量结论，让学生有机会体验科学探究的过程，获得表达和展示探究成果的机会，积极交流评价，得出并理解电阻定律，体会科学探究的过程和方法。
新课程标准提倡自主学习，合作探究，经历过程，体验方法。本节课是一个贯彻新课程理念的好机会。创设情景，引入课题，设计开放的教学过程，激发学生的兴趣，引导学生积极地探究，自由地表达，让学生参与从提出问题、分析问题到解决问题的全过程，培养学生解决实际问题的能力。
一、设计思想
1.提出探究的课题，即电阻的大小与哪些因素有关，有什么样的定量关系
学生已经知道电阻与长度和横截面积之间定性的关系，有很多同学甚至已经知道了电阻定律的内容。本案例在设计上侧重于采用什么样的方法探究或者验证相关物理量之间的定量关系，如何从实验数据或者理论推导得到定量结论，让学生有机会体验科学探究的过程，获得表达和展示探究成果的机会。
2.课堂探究过程在教师的指导下有目的有步骤地进行
课堂探究是在有限时间里完成的研究活动，这就需要让问题突出，方案得当，时间把控合适，需要教师有方法的引领和具体的指导。教师组织学生对实验方案进行交流评价，将数据和结论进行展示和归纳。
教师是学生探究活动的组织者，但具体的探究过程则交给学生，教师起到衔接各个教学环节的作用。整个课堂教学按照“设问——猜想——探究——归纳”的进程展开。
3.将物理课堂延伸到课外，并学以致用
本案例在介绍电阻率的环节，提到了如何根据实际需要选择导体的材质，电阻率是考虑因素之一，有些情况还要考虑金属的化学稳定性。课堂上给同学展示在国防科技中应用到的高科技产品——金属屏蔽盒，三代产品为什么选择了不同的材料，从铜到铝，再到镀金，科技人员主要考虑了哪些方面的问题，如何完善和提高产品的性能。让学生真正去接触活生生的物理，让物理课堂延伸到课外，让学生觉得物理源于生活，高于生活，并能学以致用。
二、探究导体电阻与长度的关系
1.观察现象，激发兴趣，提出猜想，引出课题
（1）演示实验1：模拟远距离输电，长约1.5 m的两根平行金属丝，一端加6V电压，上面用导线悬挂小灯泡。小灯泡从距离电源较近一端滑向较远一端，观察小灯泡亮度的变化——逐渐变暗。
（2）提出问题1：这个现象是什么原因造成的呢？——金属丝的电阻不可忽略。接入电路的电阻丝越长，电路的总电阻越大，电流越小。灯泡变暗，说明导体的电阻随长度的增大而增大。
（3）观察实验2：将滑动变阻器接成分压器，用电压传感器测量分压值。移动滑动触头，学生观察电压随时间变化的图线。当滑动触头近乎匀速滑动时，电压的增大（或减小）与时间成线性关系。
（4）提出问题2：电压变化的图线为什么是线性的？可能的原因是什么？
学生讨论，回答：可能是因为电阻的大小与导体的长度成正比，匀速滑动，则导体长度均匀变化，电阻均匀变化，则电压均匀变化。
（5）提出问题3：电阻与长度之间是正比例关系吗？如果让你来研究这个问题，你需要考虑哪些问题？——控制变量法。在实验室现有的条件下，你如何设计方案，进行探究？
2.小组讨论，设计方案，交流评价
（1）各小组讨论确定本组探究方案，画出电路图，设计记录表格。
（2）方案交流和评价。
3.具体实施，展示数据，验证猜想
（1）教师巡视，把控时间，适时指导；
（2）小组展示，数据分析，验证猜想，得出结论。
4.逻辑推理，发散思维
（1）提出问题：除了用实验的方法之外，是否还有其他的方法能够验证猜想？
（2）引导学生：可以用逻辑推理的方法，分析导体电阻与长度的关系。
5.归纳总结
通过实验探究和逻辑推理，都可以验证我们的猜想：在横截面积和材料相同的条件下，导体的电阻与长度成正比。
三、探究导体电阻与横截面积的关系
1.演示实验
两只并联的白炽灯泡，亮度不同。什么原因？用投影仪放大，聚焦，展示。两只灯泡的灯丝粗细不同。粗的亮，细的暗。
2.展示实物和图片
不同的导线，包括滑动变阻器，粗细不同，额定电流不同。横截面积越大，额定电流越大。
3.提出问题
如何探究导体电阻与横截面积的定量关系？
4.逻辑推理
导体电阻与横截面积的定量关系也可以通过实验进行探究，但是前面同学们已经探究了导体电阻与长度的定量关系，在这里没有必要进行实际的操作，从而提高课堂效率，避免机械性的重复。可以从理论上推导：
5.归纳总结
通过实验探究和逻辑推理，都可以验证我们的猜想：在长度和材料相同的条件下，导体的电阻与横截面积成反比。
四、电阻与温度及其他因素的关系
1.演示实验1：将小灯泡与电池、开关、日光灯管的灯丝串联起来。闭合开关，小灯泡正常发光。用酒精灯火焰给日光灯管的灯丝加热，小灯泡亮度变暗。撤去酒精灯，小灯泡又恢复原来的亮度。
2.提出问题：这是什么原因造成的呢？
3.学生讨论，教师总结：是因为灯丝的电阻随温度的升高而增大。
4.演示实验2：将热敏电阻与定值电阻串联，接电压传感器。用手捏住热敏电阻，观察电压值的变化。
5.学生讨论，教师总结：电阻与温度的关系比较复杂，与材料有关。除了温度之外，还有其他因素呢！
6.演示实验3：光敏电阻。
7.学生讨论，教师总结：影响物体电阻的因素有很多，我们就不深入探究了，感兴趣的同学可以查阅相关资料，进行进一步的探究。
五、总结电阻定律和电阻率
这个环节除了总结电阻定律和电阻率之外，设计了两个开放性问题：
（1）如果你来选择导线的材质，会怎样选择？
对于不同的情况，有不同的选择，举例说明。有些情况下不能只考虑电阻率，还要考虑性价比、化学稳定性等等。有些地方要用到金，电路板可以提炼黄金！
在一些精密仪器中，需要使用金属屏蔽盒，展示清华大学实验室制作的三代屏蔽盒产品，介绍其材质，以及三代产品分别从哪些角度考虑选择材质，提高并完善产品的质量和稳定性。开阔学生眼界，激发学生学习物理的热情。
（2）关于电阻率，你还知道什么？
教师介绍超导体、光敏电阻、热敏电阻等。
六、思考与讨论
教师出示一小的正方形薄板状模型，代表一个金属板，请同学思考它的电阻与哪些因素有关。再出示另一块较大的薄板状模型（视觉上的冲击）。二者代表材料相同、厚度相同、表面均为正方形的导体。通过两导体的电流方向如图所示。这两个导体的电阻有什么关系？这个结果对导体微型化的意义？
物理教学的基本特征是，以创设问题情景为切入点，以观察实验事实为基础，以提升学生思维能力为核心，以培养学生探究能力为重点。本设计在创设问题情景和观察实验事实方面做了较为充分的准备。在学生探究电阻与长度的定量关系的环节，没有给学生任何的限定，鼓励学生积极探讨实验方案，互相交流和评价，组织学生进行探究活动，让学生有独立思考的空间，有对不同研究方法的感悟，有亲身经历的探究行为，体现以培养学生思维能力为核心、以提升学生探究能力为重点的理念。
本节课在设计上舍弃了探究导体电阻与材料和横截面积的关系，减少了机械性重复的活动，主要目的是体现探究教学的时效性。另外教学中穿插着一些演示实验，如白炽灯泡的亮暗不同与灯丝粗细的关系，日光灯管的灯丝的电阻随温度的变化，热敏电阻的特性（实际教学中因时间关系没有呈现）。此外，还介绍了光敏电阻、超导体等内容。这些内容能够有效地激发学生的探究热情。