《第十六章 电压 电阻：4 变阻器》教学设计（表格版）-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

该初中物理教学设计聚焦滑动变阻器的原理、结构、连接及应用，通过短视频“神秘灯光控制器”创设情境，结合铅笔芯简易实验引导学生从生活现象到探究本质，搭建从感性到理性的学习支架。 资料以情境探究与实验递进为特色，短视频与简易实验激发科学兴趣，实物拆解与动态演示（电流路径）促进科学思维（模型建构），生活应用（电位器、数字电位器）深化物理观念，口诀与思维导图助力掌握，提升学生探究能力与教师教学效率。

《第十六章 电压 电阻：4 变阻器》教案 学科 初中物理 年级册别 九年级上册 共1课时 教材 人教版《义务教育教科书·物理九年级全一册》 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容位于九年级上册第十六章“电压 电阻”的第四节，是电学知识体系中的关键环节。教材通过实验探究与实物观察相结合的方式，引导学生理解变阻器的基本原理、结构特点及其在电路中的应用价值。其核心在于揭示“电阻大小与导体长度成正比”这一物理规律，并通过滑动变阻器的使用，建立“控制变量法”在实验设计中的实际应用意识。该节内容不仅为后续学习欧姆定律的应用奠定基础，更在培养学生的动手能力、逻辑思维和科学探究素养方面具有重要作用。 学情分析 九年级学生已掌握电流、电压、电阻的基本概念，具备串联电路连接、电流表与电压表读数等操作技能，对电路图的识别能力也较为熟练。然而，对于“如何通过改变接入电路中导体长度来调节电阻”这一抽象过程仍存在理解障碍，尤其对滑动变阻器内部结构与接线方式之间的关系缺乏直观感知。部分学生容易混淆接线柱的选择，导致实验失败或无法实现预期效果。因此，需借助真实实验、结构拆解、动画演示等多种手段，帮助学生从感性认识到理性建构，突破“结构—功能—应用”之间的认知断层。 课时教学目标 物理观念 1. 能准确说出变阻器的定义：能改变接入电路中电阻大小的元件称为变阻器，并能举例说明其在生活中的应用。 2. 理解滑动变阻器的工作原理：通过改变接入电路中电阻丝的有效长度来调节电阻，从而控制电路中的电流和用电器两端的电压。 科学思维 1. 能基于实验现象提出猜想：“小灯泡亮度变化是否由接入电路中铅笔芯长度决定？”并设计对比实验验证。 2. 能运用“控制变量法”分析滑动变阻器在不同接线方式下的作用差异，归纳出正确的连接方法。 科学探究 1. 能独立完成滑动变阻器的结构观察任务，准确回答“为何接触处绝缘层被刮去”等问题。 2. 能按照实验步骤正确连接电路，调控滑片位置，观察并记录小灯泡亮度、电流表示数的变化趋势。 科学态度与责任 1. 在实验过程中养成规范操作习惯，如闭合开关前将滑片置于最大阻值位置，防止烧毁元件。 2. 能主动分享实验中发现的新问题，如“为什么某些接法无法调光？”，体现合作交流与批判性思考意识。 教学重点、难点 重点 1. 滑动变阻器的工作原理：理解电阻丝长度与电阻大小的关系，掌握“通过改变接入长度来调节电阻”的核心机制。 2. 正确连接滑动变阻器：能够根据实验要求选择合适的接线柱组合，实现对电路电流的有效控制。 难点 1. 理解“哪两个接线柱之间电阻可变”以及“滑片移动时电阻如何变化”的内在逻辑，克服因结构复杂而产生的认知模糊。 2. 在多种接线方式中辨别错误连接，如“同时接入A、B两接线柱”导致短路的问题，提升故障诊断能力。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法 教具准备 滑动变阻器实物、小灯泡、电源、开关、导线、电流表、自动铅笔芯、夹子、多媒体课件、彩色标记笔 教学环节 教师活动 学生活动 情境导入，激发探究兴趣 【5分钟】 一、故事引入：神秘的灯光控制器 （一）、创设故事情境，引发好奇 1. 教师播放一段短视频：一位工程师正在调试舞台灯光系统，发现灯光忽明忽暗，无法稳定控制。他尝试更换灯泡无效后，突然看到一个黑色盒子上有旋钮，轻轻一转，灯光变得柔和稳定。画外音：“原来，这背后藏着一个神奇的‘魔法开关’——它能悄悄改变电路中的阻力，让电流稳稳流动。” 2. 提问引导：“同学们，你们猜猜这个‘魔法开关’可能是什么？为什么它能让灯光稳定？” 3. 引出课题：“今天，我们就来揭开这个‘魔法开关’的秘密——它就是我们即将认识的——变阻器！” 4. 板书课题：第十六章 电压 电阻 → 第4节 变阻器 二、实验初探：铅笔芯也能当变阻器 （一）、布置实验任务，明确目标 1. 教师展示实验装置：一根自动铅笔芯、小灯泡、电源、开关、导线、两个夹子（其中一端固定，另一端可移动）。 2. 指导学生按图16.4-1连入电路，强调安全事项：电源电压不超过6V，连接前检查线路。 3. 提出驱动性问题：“当移动可动夹子时，小灯泡的亮度是如何变化的？这种变化背后的物理原因是什么？” 4. 要求学生边操作边记录：夹子靠近电源端时，灯泡亮；远离时，灯泡暗。 5. 引导学生初步形成假设：“接入电路中的铅笔芯越短，电阻越小，电流越大，灯泡越亮。” 6. 小结：“我们刚刚用铅笔芯做了一个简易变阻器！它的核心秘密就在于——改变导体长度来改变电阻。” 7. 进一步提问：“如果我们要做一个更方便、可连续调节的‘变阻器’，该怎么办？” 8. 自然过渡到下一环节：“接下来，我们将认识实验室常用的‘高级版’变阻器——滑动变阻器。” 1. 观看视频，产生好奇。 2. 思考并回答“魔法开关”可能是什么。 3. 动手组装电路，观察灯泡亮度变化。 4. 记录实验现象，提出初步解释。 评价任务 实验观察：☆☆☆ 问题回应：☆☆☆ 思维参与：☆☆☆ 设计意图 以真实工程情境切入，激发学生探究欲望；利用生活中易得材料进行实验，降低认知门槛，让学生从“我能做”走向“我想懂”；通过“问题链”引导学生自主提出假设，培养科学推理能力，为后续深入学习埋下伏笔。 探究新知，构建结构认知 【15分钟】 一、解构滑动变阻器：从“黑盒子”到“透明结构” （一）、实物观察，分组探究 1. 教师分发每组一套滑动变阻器实物，要求学生按小组（4人一组）进行观察，结合教材图16.4-2甲乙图，完成以下任务： - 找出导体部分：哪些部位是金属导体？（如金属杆、滑片P、接线柱C、D） - 找出绝缘体部分：哪些部位是绝缘材料？（如塑料外壳、电阻丝外包绝缘层、支架） - 重点观察：为什么滑片P接触的那部分电阻丝表面没有绝缘漆？ 2. 教师巡视指导，提示学生注意：绝缘层被刮去是为了让滑片与电阻丝形成良好电接触，否则电路不通。 3. 每组派代表汇报观察结果，教师补充讲解： - 电阻丝密绕在绝缘管上，外部涂有绝缘漆，仅在与滑片接触处刮去，确保电流通路。 - 电阻丝两端分别连接A、B接线柱，构成固定电阻段。 - 滑片P通过金属杆连接C、D接线柱，可沿电阻丝滑动。 4. 教师用放大镜展示刮去绝缘层的局部细节，强化视觉印象。 5. 提问：“如果整个电阻丝都覆盖绝缘层，会发生什么？” 6. 预设答案：滑片无法导电，电路断开，变阻器失效。 7. 强调：这是设计上的巧妙之处，体现了“功能决定结构”的工程思想。 二、原理剖析：哪两个接线柱之间电阻可变？ （一）、动态演示，建立模型 1. 教师在黑板上绘制滑动变阻器的结构示意图，标出A、B、C、D四个接线柱，用红笔标注滑片P的位置。 2. 演示三种典型接法： - 接A、C：当滑片P向右移动时，AC间电阻丝长度增加 → 电阻增大 - 接B、C：当滑片P向右移动时，BC间电阻丝长度减小 → 电阻减小 - 接A、B：相当于整个电阻丝接入电路，滑片移动不改变总电阻 3. 使用彩色粉笔标记电流路径：红色表示电流流经的电阻丝部分。 4. 提问：“哪两个接线柱之间的电阻是固定的？哪两个之间的电阻会随滑片移动而改变？” 5. 引导学生归纳： - A与B之间：电阻恒定（总电阻） - A与C之间：电阻可变（随滑片右移而增大） - B与C之间：电阻可变（随滑片右移而减小） 6. 重点强调：必须使用一个固定接线柱（A或B）和滑片接线柱（C或D）才能实现电阻调节。 7. 拓展思考：“如果同时接A、B和C，会出现什么情况？” 8. 预设答案：相当于A、B间电阻与C点直接相连，造成短路，电流过大，可能烧坏电源或变阻器。 9. 引出安全规则：“实验前必须将滑片置于阻值最大位置，以防意外短路。” 1. 分组观察滑动变阻器实物，记录导体与绝缘体分布。 2. 回答“刮去绝缘层”的原因。 3. 观察教师演示，理解三种接法的区别。 4. 用彩笔在纸上画出电流路径，标注电阻变化趋势。 5. 小组讨论并总结接线规律。 评价任务 结构识别：☆☆☆ 路径判断：☆☆☆ 规律归纳：☆☆☆ 设计意图 通过“拆解—观察—建模”三步走策略，将抽象的内部结构可视化、可触摸化，帮助学生建立“结构决定功能”的物理思维。通过多角度对比演示，突破“接线柱选择”这一核心难点，发展学生空间想象与逻辑推理能力。 实验实践，深化应用理解 【15分钟】 一、动手连接：让小灯泡听话地变亮变暗 （一）、任务发布，明确要求 1. 教师展示图16.4-3电路图，指出滑动变阻器应与小灯泡串联，以控制电路电流。 2. 提出具体任务： - 用导线连接图16.4-7中的实物，使滑动变阻器能控制小灯泡亮度。 - 画出你所连接的电路图（可用彩笔标出电流路径）。 - 回答：要使灯泡由暗变亮，滑片应向哪个方向移动？ 3. 强调操作规范： - 闭合开关前，滑片必须放在阻值最大位置（通常为最左端）。 - 连接完成后请同桌互查线路。 4. 学生分组实验，教师巡回指导。 5. 选取典型错误案例（如误接A、B两端），展示并分析原因。 6. 引导学生总结正确连接方式： - 必须使用“一上一下”接法：一个接线柱在上方（A或B），另一个在下方（C或D）。 - 不能“两上”或“两下”。 7. 提问：“如果接的是A和C，滑片向右移，电阻如何变化？灯泡亮度如何变化？” 8. 预设答案：电阻增大 → 电流减小 → 灯泡变暗。 9. 反向提问：“要让灯泡越来越亮，滑片应向哪个方向移动？” 10. 预设答案：向左移动（减小接入长度） 二、拓展实验：控制定值电阻两端电压 （一）、任务升级，挑战思维 1. 教师展示图16.4-4电路图，说明实验目的： - 保持定值电阻R两端电压不变，研究电流与电阻的关系。 - 通过调节滑动变阻器，使R两端电压分别为2V、4V、6V。 2. 提出问题：“若换用10Ω、15Ω的定值电阻，如何保证电压仍为6V？” 3. 引导学生思考：需要增大滑动变阻器接入电阻，以补偿总电压分配。 4. 学生分组操作，记录数据，填写实验报告。 5. 教师巡视，提醒学生注意：每次更换电阻后，都要重新调节滑片，使电压表读数恢复设定值。 6. 提问：“为什么实验前要将滑片置于最大阻值处？” 7. 预设答案：防止电路电流过大，保护电源和电表。 8. 强调：“这是实验室基本安全守则！” 1. 按要求连接电路，使用彩笔标出电流路径。 2. 操作滑片，观察灯泡亮度变化。 3. 记录实验现象，回答滑片移动方向。 4. 完成图16.4-4实验，调节滑片使电压保持恒定。 5. 交流实验中遇到的问题。 评价任务 连接正确：☆☆☆ 操作规范：☆☆☆ 现象描述：☆☆☆ 设计意图 通过“任务驱动+真实操作”模式，将理论知识转化为实践能力。在“控制电压”实验中融入“控制变量法”思想，提升学生综合应用能力。通过纠错案例分析，强化安全意识，培养学生严谨的科学态度。 迁移应用，拓展视野 【5分钟】 一、生活链接：变阻器无处不在 （一）、展示实例，引发联想 1. 教师展示图16.4-5电位器结构图，介绍其在音响、台灯、收音机中的应用。 2. 播放音频片段：音量从低到高调节，提问：“这是怎么做到的？” 3. 引导学生理解：电位器本质是旋转式滑动变阻器，通过旋转旋钮改变电阻丝接入长度。 4. 展示数字电位器（图16.4-6）：介绍其优点——程序控制、寿命长、抗干扰强。 5. 提问：“为什么现代电子产品越来越多使用数字电位器？” 6. 预设答案：更精确、更稳定、适合自动化系统。 7. 小结：变阻器不仅是实验室工具，更是智能设备的核心组件。 二、问题诊断：谁在“捣乱”？ （一）、分析故障电路，锻炼判断力 1. 教师展示图16.4-8电路，提问：“这个电路能否满足控制灯泡亮度的要求？为什么？” 2. 学生讨论后回答： - 不能，因为滑动变阻器接成了A、B两个固定端，相当于定值电阻，无法调节。 - 电流始终不变，灯泡亮度不会变化。 3. 展示图16.4-10现象： - A1+B4：灯很亮 → 说明接入电阻很小 - A3+B4：灯有点暗 → 电阻较大 - A3+B2：灯不亮 → 电路断开 4. 引导分析： - A3与B2之间未通路，可能是滑片P与电阻丝接触不良或内部断裂。 - 说明滑动变阻器存在“接触故障”。 5. 总结：变阻器虽小，但一旦损坏，会影响整个系统的正常运行。 1. 观察电位器实物，联想生活应用场景。 2. 分析图16.4-8电路，指出错误原因。 3. 讨论图16.4-10现象，推测故障类型。 4. 交流生活中其他变阻器的应用。 评价任务 应用理解：☆☆☆ 故障判断：☆☆☆ 迁移能力：☆☆☆ 设计意图 从“实验室”走向“生活世界”，增强知识的实用性与时代感。通过故障分析训练，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，体现物理源于生活、服务于社会的理念。 总结回顾，内化知识 【5分钟】 一、思维导图，构建网络 （一）、师生共同梳理知识脉络 1. 教师引导学生口述本节课核心内容： - 什么是变阻器？ - 滑动变阻器的结构特点？ - 如何正确连接？ - 作用是什么？ 2. 在黑板上绘制思维导图： - 中心词：变阻器 - 分支1：定义与分类 - 分支2：结构组成（电阻丝、滑片、接线柱） - 分支3：工作原理（长度→电阻） - 分支4：连接方法（一上一下） - 分支5：应用场景（调光、调音、控压） 3. 强调“一上一下”接法口诀： “上端选一，下端选一，两上两下都不行，滑片动，电阻变。” 4. 提问：“如果只接了C、D两个接线柱，会怎样？” 5. 预设答案：相当于导线，电阻极小，可能导致电源短路。 6. 再次强调安全第一原则。 二、布置作业，延伸学习 （一）、作业布置，明确要求 1. 完成教材练习与应用第②、③、④题。 2. 设计一个家庭小实验：用废旧电位器（如旧收音机）制作一个可调光台灯模型，写出实验报告。 3. 预习下一节：探究影响电阻大小的因素。 1. 参与口述，补充完整知识框架。 2. 背诵“一上一下”口诀。 3. 记录作业任务，明确完成要求。 评价任务 知识整合：☆☆☆ 口诀记忆：☆☆☆ 作业准备：☆☆☆ 设计意图 通过结构化总结，帮助学生将零散知识系统化。口诀记忆便于学生长期掌握关键操作要领。作业设计兼顾巩固与拓展，鼓励学生将课堂所学应用于生活实践，实现“学以致用”。 作业设计 一、填空题 1. 能改变接入电路中电阻大小的元件叫做______。 2. 滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的______来改变电阻的。 3. 滑动变阻器的四个接线柱中，必须选择______个接线柱连接电路，且应遵循______的接法。 4. 为了保护电路，在闭合开关前，应将滑动变阻器的滑片移到______位置。 5. 当滑动变阻器接入电路的部分电阻丝长度增加时，其接入电路的电阻值______。 二、选择题 1. 下列关于滑动变阻器的说法中，正确的是（　　） A. 滑动变阻器只能用于调节灯泡亮度 B. 滑动变阻器的电阻丝是导体，外面的绝缘层是绝缘体 C. 滑片P与电阻丝接触处的绝缘层可以保留，不影响电路 D. 无论怎样连接，滑动变阻器的电阻值都不会改变 三、实验分析题 如图16.4-8所示电路，小灯泡不亮，且无论怎样移动滑片，灯泡亮度都不变。 （1）请分析该电路存在的问题。 （2）若要使灯泡能正常调节亮度，应如何修改连接？ （3）写出一条实验操作中的注意事项。 【答案解析】 一、填空题 1. 变阻器 2. 长度 3. 两；一上一下 4. 最大阻值 5. 增大 二、选择题 1. B 三、实验分析题 （1）问题：滑动变阻器接成了A、B两个固定接线柱，相当于一个定值电阻，无法调节。 （2）修改：应将A或B其中一个接线柱与滑片接线柱（C或D）连接，实现“一上一下”。 （3）注意事项：闭合开关前，滑片应置于阻值最大位置。 板书设计 第十六章 电压 电阻 第4节 变阻器 一、变阻器定义： 能改变接入电路中电阻大小的元件 二、滑动变阻器结构： 电阻丝（导体）｜绝缘层（绝缘体） 滑片P｜金属杆｜接线柱A、B、C、D ※ 刮去绝缘层处：确保电接触 三、工作原理： 电阻大小 ∝ 接入电路的电阻丝长度 四、连接方法： 一上一下（如A与C、B与D） 不能两上或两下 五、作用： ① 控制电流（调光、调速） ② 控制电压（实验中保持电压不变） 教学反思 成功之处 1. 以“灯光控制器”故事导入，极大激发了学生的学习兴趣，课堂氛围活跃，参与度高。 2. 实验环节设计合理，从铅笔芯简易变阻器到滑动变阻器，层层递进，符合认知规律，学生获得感强。 3. 通过“故障电路分析”和“生活应用拓展”，有效提升了学生的迁移能力和批判性思维。 不足之处 1. 部分学生在“一上一下”接法的理解上仍存在偏差，个别小组出现错误连接，需加强个别辅导。 2. 数字电位器部分讲解较简略，部分学生未能充分理解其工作原理，后续可补充微视频辅助。 3. 时间安排略紧，实验操作环节部分小组未能完成全部任务，建议适当延长至45分钟以上，或分两次授课。 学科网（北京）股份有限公司 $