第十六章《第一节 电阻和变阻器》教学设计 ----2025-2026学年沪科版物理九年级上学期

《第一节 电阻和变阻器》教学设计 基本信息 课题 《第一节 电阻和变阻器》 学科及年级 初中物理，九年级全一册 教材版本 沪科版义务教育教科书·物理（九年级全一册） 【课时教材分析】 本课时内容选自沪科版九年级物理第十六章《探究电路》的第一节“电阻和变阻器”。本节是电学知识体系中的核心基础之一，承接了前面电流、电压的学习，为后续学习欧姆定律、串并联电路规律以及家庭电路等知识奠定理论与实验基础。教材从生活现象出发，提出“不同灯泡亮度不同”这一真实问题情境，引导学生思考导体对电流的阻碍作用——即电阻的概念。通过“做中学”实验探究影响导体电阻大小的因素，帮助学生建立科学探究思维，掌握控制变量法的应用。同时，教材介绍了滑动变阻器的结构、原理及其在电路中的连接方式，并结合调光台灯、音量调节等生活实例说明其广泛应用，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。本节还安排了自制调光小台灯的迷你实验室活动，强化学生的动手能力和实践意识，体现新课标对“探究实践”素养的要求。 【课时学情分析】 九年级学生已具备一定的电学基础知识，如电流、电压、电路图绘制、基本仪器使用等，能够独立完成简单电路的连接。但在抽象概念的理解上仍存在困难，例如将“电阻”理解为一种“消耗电能的东西”，而非“阻碍电流流动的性质”。此外，学生对于“控制变量法”虽有初步接触，但在实际设计实验方案时往往难以准确应用。本节课涉及多个变量（材料、长度、横截面积）对电阻的影响，容易混淆因果关系。另一方面，学生对滑动变阻器的内部结构不熟悉，常误认为滑片移动直接改变电阻值，而忽视了有效接入电路的电阻丝长度变化这一本质机制。然而，学生对生活中灯光调节、音量控制等现象非常熟悉，具有较强的好奇心和探究欲望。因此，教学中应充分利用生活实例创设真实情境，借助直观演示实验和小组合作探究，帮助学生构建正确的物理模型，提升科学思维能力。 【课时设计思想】 本课以“如何让教室里的LED射灯实现亮度可调？”为主线任务贯穿始终，形成一条清晰的“问题—探究—应用”故事线。教学设计遵循“情境导入→概念建构→实验探究→原理深化→生活应用→迁移创新”的逻辑路径，突出学生的主体地位。采用议题式教学法设置核心驱动问题：“为什么不同导线会影响电流？如何控制电流大小？”；运用情境探究法还原真实用电场景；通过合作探究法组织学生分组实验验证影响电阻的因素；辅以讲授法精讲难点，确保知识系统性。注重学科核心素养的融合培养：通过分析导体特性发展“物理观念”；通过设计对比实验锻炼“科学思维”；通过动手操作滑动变阻器落实“科学探究”；通过讨论安全用电与科技应用增强“科学态度与责任”。整个教学过程强调证据意识、逻辑推理与实践体验的统一。 【教学目标】 物理观念： 1. 能准确说出电阻的定义、单位及符号，理解电阻是导体本身的一种性质，知道常见用电器的电阻数量级。 2. 能解释滑动变阻器的工作原理，说明其在电路中通过改变接入电阻丝长度来调节电流的基本机制。 科学思维： 1. 能运用控制变量法设计实验方案，合理选择实验器材并预测可能的结果，形成系统的探究思路。 2. 能根据实验数据归纳出电阻与导体材料、长度、横截面积之间的定量关系，并能迁移应用于解释生活中的相关现象。 科学探究： 1. 能规范使用电流表测量不同导体接入时的电流大小，判断其电阻相对大小，掌握“转换法”在电学实验中的应用。 2. 能正确连接含有滑动变阻器的电路，熟练操作滑片改变灯泡亮度，并能分析不同接线方式下的有效电阻路径。 科学态度与责任： 1. 能认识到电阻知识在现代科技中的广泛应用价值，如调光、调温、自动控制等领域，体会科技进步对生活质量的提升作用。 2. 能树立安全用电意识，在实验中遵守操作规程，养成爱护仪器、尊重事实、严谨求实的科学态度。 【教学重难点】 【教学重点】 导体电阻的概念及其影响因素（材料、长度、横截面积）；滑动变阻器的结构、工作原理及正确使用方法。 【教学难点】 理解滑动变阻器通过改变接入电路的电阻丝长度来改变电阻的本质；掌握滑动变阻器四种有效接法的区别与判断依据；在实验中准确应用控制变量法进行多因素对比分析。 【教学课时】 1课时（45分钟） 【教学策略】 采用议题式教学法、情境探究法、合作探究法与讲授法相结合的教学模式。以“调光需求”为驱动议题，创设真实问题情境；组织学生分组开展“影响电阻大小因素”的对比实验，实施合作探究；教师适时点拨关键概念与操作要点，强化讲授指导；利用多媒体动画展示滑动变阻器内部结构与电流路径，辅助直观理解。全过程注重评价反馈，采用观察记录、问答互动、实验报告等方式进行过程性评价。 【教学准备】 教师准备：PPT课件、LED射灯实物图、滑动变阻器剖面模型、数字电流表、电池组、小灯泡、导线若干、四类导体样品（同材料不同长度/粗细、不同材料）、电阻箱、调光台灯实物。学生准备：课本、笔记本、笔。实验器材每组一套：电源、电流表、开关、待测导体四根、滑动变阻器、小灯泡、导线。 【教学过程】 教学活动 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 情境导入，引发认知冲突 一、呈现生活现象，提出核心问题 （1）、展示LED照明电路图并提问： 教师投影教材首页图16-0“多盏LED射灯组成的照明电路实物图”， 引导学生观察： “同学们，请看这张图，这是现代建筑中常见的LED射灯阵列。它们看起来一样，但你能控制每一盏灯的亮度吗？如果我们希望某盏灯更亮或更暗，该怎么办？” 等待学生回答后追问：“你们提到了‘调节电流’，那是什么决定了电路中电流的大小呢？我们之前学过电压是推动电流的原因，但如果电路中只有一个电源，电压固定，还能改变电流吗？” （2）、引入历史对比，激发探究兴趣： 继续引导：“其实早在白炽灯时代，人们就发现60W的灯泡正常发光时电阻约为800Ω，而电暖器只有几十欧。同样是发热器件，为何电阻差别这么大？这说明导体本身的属性会影响电流。今天我们就来揭开这个秘密——学习《第一节 电阻和变阻器》。” 板书课题，并强调：“我们将围绕一个问题展开：如何实现灯光亮度的连续调节？” 1. 观察图片，思考教师提出的问题。 2. 回答：“可以加一个能调节的东西。”“可能是改变了电线？”“也许有个旋钮。” 3. 听取教师讲解，明确本节课的学习主题和核心任务。 从真实工程场景切入，打破学生“灯就是开关控制亮灭”的固有认知，制造认知冲突，激发探究欲望。通过新旧灯具对比，自然引出“电阻”这一核心概念，使学习目标具体化、任务化。 概念建构，理解电阻本质 一、类比水流，建立电阻模型 （1）用水流类比电流： 教师播放一段水管中水流受阻的动画视频（模拟沙石堵塞管道），然后提问：“水在管道中流动会遇到阻力，比如管道越长、越细，或者里面有杂质，水流就越慢。那么电荷在导体中移动会不会也有类似的情况？” 引导学生阅读教材第91页第一段：“物理学中，把导体对电流的阻碍作用叫电阻（resistance），用字母\ 表示，单位是欧姆（\ ）。” 强调：“就像水管的粗细影响水流一样，导体的材料、长短、粗细都会影响它对电流的阻碍程度。” （2）列举实例，感知电阻数量级：出示表格数据：- 实验用1m铜线：约0.01Ω（可忽略）- 小灯泡灯丝：几欧到十几欧 - 白炽灯（60W）：约800Ω - 电暖器：几十欧 提问：“这些数值说明什么？为什么输电线要用粗铜线？” 引导得出结论：导体电阻越小越好，减少能量损耗。 二、聚焦问题，明确研究方向 （1）提出探究议题： “既然电阻这么重要，那它到底由哪些因素决定？请大家猜想一下：如果一根导线变得更长、更细，或者换成别的材料，它的电阻会发生怎样的变化？” 鼓励学生大胆猜测，并记录在黑板上。 1. 观看类比动画，联系已有经验理解抽象概念。 2. 阅读教材，圈画关键词：阻碍作用、R、Ω。 3. 分析数据，回答：“粗导线电阻小，适合输电。” 4. 提出猜想：长度越长电阻越大；横截面积越小电阻越大；材料不同电阻不同。 通过“水流—电流”类比降低理解门槛，帮助学生构建形象化的物理模型。列举生活实例增强感性认识，体会电阻的实际意义。提出开放性问题激活思维，为后续实验探究做好铺垫。 实验探究，发现规律 一、指导实验设计，落实控制变量法 （1）、介绍实验装置与原理： 展示教材图16-2实验装置示意图，讲解四根导体a、b、c、d的特点： - a、b：同材料、同长度，横截面积不同 - a、c：同材料、同粗细，长度不同 - c、d：同长度、同粗细，材料不同 强调：“我们要比较的是电阻大小，但无法直接测量，怎么办？” 引导学生回忆：“可以用电流表示数来反映——电流大说明电阻小，电流小说明电阻大。这种方法叫‘转换法’。” （2）、布置探究任务与分工： 将班级分为三大组，每组负责一个变量的探究： - 第一组：探究电阻与长度的关系（比较a、c） - 第二组：探究电阻与横截面积的关系（比较a、b） - 第三组：探究电阻与材料的关系（比较c、d） 发放实验记录表，要求填写： 提醒注意事项：每次只改变一个变量，保持其他条件相同；连接电路前断开开关；读数时视线正对仪表。 二、巡视指导，纠正操作偏差 （1）现场示范正确接线： 教师走到一组身边，边操作边讲解：“注意，导体两端要夹紧，接触不良会导致数据不准。电流表要串联，正负极不能接反。” （2）引导数据分析： 当各组完成实验后，邀请代表汇报结果。 例如第一组：“我们发现导体c比a长，电流更小，所以电阻更大。” 教师总结并板书： > 横截面积相同的同种材料导体，长度越长，电阻越大； > 长度相同的同种材料导体，横截面积越小，电阻越大； > 长度和横截面积都相同的不同材料导体，电阻一般不同。 补充：“温度也会影响电阻，但初中阶段通常忽略。” 1. 理解实验原理，明确“转换法”的应用。 2. 分组领取任务，组装电路，依次接入不同导体，记录电流值。 3. 填写实验表格，分析数据，得出结论。 4. 小组代表发言，与其他组交流结果。 通过分组探究实现全员参与，培养合作意识。强调控制变量法的规范应用，提升科学探究能力。教师全程跟踪指导，及时纠正错误操作，保障实验有效性。通过数据归纳形成科学结论，经历“证据→结论”的完整推理过程。 原理深化，掌握变阻器使用 一、认识滑动变阻器结构 （1）、展示实物与符号： 拿出滑动变阻器实物，对照教材图16-4，指出A、B、C、D四个接线柱，瓷筒上的电阻丝，滑片P，金属杆等组成部分。 讲解：“它是一根表面涂有绝缘漆的电阻丝绕在瓷筒上制成的，滑片P接触处刮去了绝缘层，因此只有被滑片短接的部分才不起作用。” （2）、动画演示电流路径： 播放Flash动画：当接A、C时，电流从A流入，经AP段电阻丝，从C流出；移动滑片P向A端，AP变短，电阻减小。 提问：“如果接A、D呢？接B、C呢？哪些接法能变阻？哪些不能？” 组织“物理聊吧”小组讨论（教材P94），然后请学生上台演示连接方式。 二、实践操作，体验调光效果 （1）、搭建调光电路： 指导学生按图16-5连接电路： 电源、开关、小灯泡、滑动变阻器串联，电流表测总电流。 提出任务：“尝试移动滑片，观察灯泡亮度和电流表示数的变化。要想灯泡由暗变亮，滑片应往哪边移？” （2）、强调安全操作规范： “接通电路前，滑片应放在哪里？为什么？” 引导学生思考：“若开始电阻太小，电流过大，可能烧坏灯泡或电流表。” 共同总结：“必须将滑片置于阻值最大端（通常为远离下接线柱的一端），起到保护电路的作用。” 演示教材图16-9情境：“在这个电路中，滑片P应在b端。” 1. 观察实物，对照课本识记结构名称。 2. 参与讨论，判断四种接法的有效性（AC、AD、BC、BD有效；AB、CD无效）。 3. 动手连接电路，反复调节滑片，感受亮度变化。 4. 明确“闭合开关前滑片置最大阻值处”的安全规则。 通过实物观察与动态演示相结合，破解滑动变阻器工作原理这一难点。小组讨论促进深度思考，动手操作增强体验感。强调实验安全规范，培养学生良好的实验习惯和责任感。 迁移应用，回归生活实际 一、联系生活，拓展应用场景 （1）、举例说明变阻器用途： 展示调光台灯、音响旋钮、电热毯温控器等实物或图片。 提问：“它们是怎么工作的？里面是不是也有类似滑动变阻器的装置？” 介绍：“这类元件叫电位器，本质上就是变阻器。现在还有数字电位器，可通过程序控制，用于智能设备。” （2）、回应主线任务： 回到开头问题：“现在你知道怎么让LED射灯亮度可调了吗？” 引导学生回答：“可以在电路中加入一个滑动变阻器或电子调光模块。” 进一步启发：“未来我们可以设计一个自动感应调光系统，根据环境光线自动调节亮度，更加节能。” 二、布置迷你实验项目 （1）、介绍自制调光台灯活动： “请大家课后参考教材‘迷你实验室’，利用电位器、小灯泡、支架等材料，制作一个简易调光台灯。” 提示可用铅笔芯代替电阻丝（呼应图16-10）， 导线夹滑动即可改变亮度。 鼓励有兴趣的同学尝试焊接电路，提升实践能力。 1. 观察生活用品，理解其内部原理。 2. 回答教师提问，建立知识与生活的联系。 3. 了解课外拓展项目，激发动手兴趣。 打通物理知识与日常生活、现代科技的联系，增强学习的意义感。通过项目式学习引导学生将所学知识迁移到真实问题解决中，培养创新意识和实践能力。 【作业设计】 一、基础巩固题 1. 导体对电流的________作用叫做电阻，用符号______表示，单位是______，简称______，符号为______。 2. 写出下列单位换算关系： 1 kΩ = ______ Ω　　　1 MΩ = ______ kΩ = ______ Ω 3. 影响导体电阻大小的因素主要有________、________、________和________，在初中阶段通常不考虑________的影响。 二、实验分析题 4. 在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，采用的是________法。若要研究电阻与导体长度的关系，应选用材料和________相同、________不同的两根导体。 三、电路应用题 5. 如图所示为滑动变阻器的结构图： （1）当将A、C接入电路时，滑片P向右移动，接入电路的电阻丝长度______，电阻______。 （2）若将B、D接入电路，滑片P向左移动，电阻______。 （3）为了保护电路，闭合开关前，滑片P应置于最______端（填“左”或“右”）。 四、拓展探究题 6. 查阅资料回答：什么是超导体？我国在超导研究领域有哪些重要成果？请简要写出两点。 7. 利用家中废旧材料（如木板、铅笔芯、回形针、导线等），尝试制作一个简易变阻器，并测试其能否调节小夜灯的亮度。拍照记录过程并写下心得体会。 【板书设计】 电阻与变阻器——让电流“听话” ┌──────────────┐ │ 电阻 R │ │ 单位：欧姆（Ω） │ │ 定义：导体对电流的阻碍作用 │ └──────────────┘ 影响因素： ├─ 材料 → 不同材料导电性不同（锰铜＞钨＞镍铬） ├─ 长度 → 越长，电阻越大（L↑→R↑） ├─ 横截面积 → 越细，电阻越大（S↓→R↑） └─ 温度 → 一般忽略 ┌─────────────────┐ │ 滑动变阻器 │ │ 原理：改变接入电路的电阻丝长度 │ │ 符号：▭─˄˄˄─▭ │ │ 接法：一上一下（AC/AD/BC/BD） │ │ 安全：闭合前滑片置阻值最大处 │ └─────────────────┘ 生活应用：调光台灯、音量旋钮、电热毯温控…… 【教学反思】 本节课整体达成预期教学目标，学生积极参与实验探究，课堂氛围活跃。首先，在实验环节中，多数小组能正确运用控制变量法完成对比实验，通过电流表示数的变化成功推断出电阻与长度、横截面积、材料之间的关系，体现了良好的科学探究素养。特别是当学生亲眼看到滑片移动导致灯泡亮度连续变化时，脸上流露出明显的惊奇与喜悦，说明具身认知体验有效促进了概念理解。其次，关于滑动变阻器接线方式的讨论较为深入，部分学生起初认为只要接两个接线柱就行，经过动画演示和实物连接后，逐渐明白“一上一下”才能形成可变电阻路径，突破了本节课的认知难点。但在教学过程中也暴露出一些问题：个别小组在连接电路时出现接触不良导致数据波动，反映出操作规范还需加强；另外，对于“为何粗导线电阻小”的微观解释（自由电子散射）未能展开，留待后续课程补充。未来可考虑引入数字化传感器实时采集电流-电阻曲线，提升数据精确度，并增设小组互评机制优化合作效率。 学科网（北京）股份有限公司 $