16.4 变阻器 教学设计-2025-2026学年人教版物理九年级全一册

16.4变阻器教学设计 一、核心素养目标 1物理观念：理解变阻器的工作原理，知道滑动变阻器、电阻箱的结构与特点，掌握滑动变阻器改变电阻的本质是改变接入电路中电阻丝的长度。 2科学探究：经历滑动变阻器工作原理的探究过程，熟练掌握其正确使用方法，提升实验操作、故障排查能力，深化对控制变量法和转换法的应用认知。 3科学思维：通过分析变阻器的结构与电路变化的关联，建立“结构—功能”的逻辑认知，能运用变阻器知识解释生活中相关设备的工作原理，培养推理和应用能力。 4社会责任：了解变阻器在生活电器、工业设备中的广泛应用，树立安全用电意识，体会物理知识对改善生活、推动技术革新的作用。 二、教学重难点 1重点：滑动变阻器的工作原理与正确使用方法；滑动变阻器改变电路中电流的规律；电阻箱的读数方法。 2难点：滑动变阻器“一上一下”接线规则的理解与应用；分析滑动变阻器接入电路后电路中电流、电压的变化；运用变阻器知识解决实际电路问题。 三、教学过程 （一）议题导入：创设情景，提出核心议题 1情景呈现：展示生活中的可调设备——台灯调光旋钮、音响音量调节旋钮、电风扇调速开关，演示调节过程：转动台灯旋钮，灯光明暗变化；调节音响旋钮，音量大小改变。提问：这些设备为什么能实现调节功能？它们内部存在什么特殊元件？2核心议题提出：围绕“如何通过元件调节电路中的电阻，进而改变电流”展开本节课探究，引出“变阻器”这一核心元件。3师生互动：引导学生结合上节课电阻的影响因素思考，学生可能提出“改变电阻丝的长度就能改变电阻”，教师顺势追问“如何设计一个可连续改变电阻的元件”，为后续探究滑动变阻器的结构铺垫。 （二）新知探究一：认识滑动变阻器的结构与工作原理 1提出问题：如何设计一个能连续改变接入电路中电阻的元件？2原理推导：回顾影响电阻的因素——材料、长度、横截面积、温度，明确在材料、横截面积、温度不变时，改变电阻丝的长度可改变电阻。由此得出：滑动变阻器的核心原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。3结构认知：①展示滑动变阻器实物与结构示意图，介绍核心组成部分：金属杆（电阻极小，可忽略）、电阻丝（电阻率大的合金丝，如镍铬合金丝，绕在绝缘瓷筒上）、滑片（可在金属杆上滑动，与电阻丝接触良好）、接线柱（四个，分别在金属杆两端和瓷筒两端）。②师生互动：让学生观察滑动变阻器实物，用手移动滑片，感受滑片移动时电阻丝接入长度的变化，直观理解“滑片移动改变电阻丝长度”的核心逻辑。4工作原理梳理：当滑片移动时，接入电路中电阻丝的长度发生改变，根据电阻与长度的关系，电阻随之改变；在电源电压不变的情况下，电路中的电流会随电阻的改变而改变，从而实现对电路中电流的调节。 （三）新知探究二：滑动变阻器的正确使用方法 1提出问题：如何将滑动变阻器接入电路才能实现对电流的调节？不同的接线方式会产生什么效果？2实验探究：①实验器材：电源、开关、电流表、小灯泡、滑动变阻器、若干导线。②电路设计：引导学生画出包含滑动变阻器的串联电路，明确滑动变阻器需串联在电路中，电流表测电路电流，通过灯泡亮度变化和电流表示数变化判断电阻变化。③分组实验：学生尝试不同的接线方式，记录实验现象：a接“一上一下”接线柱（如接金属杆一端和瓷筒一端）：移动滑片，观察灯泡亮度和电流表示数变化；b接“两上”接线柱（金属杆两端）：移动滑片，观察现象；c接“两下”接线柱（瓷筒两端）：移动滑片，观察现象。教师巡视指导，强调连接电路时开关断开，滑片先移到最大阻值处，避免电路中电流过大损坏元件。3现象分析与结论：①各小组汇报实验现象：a接“一上一下”时，滑片移动，灯泡亮度和电流表示数发生变化，能实现调节；b接“两上”时，灯泡亮度最亮，电流表示数最大，滑片移动无变化（接入电阻为零，相当于导线）；c接“两下”时，灯泡亮度最暗，电流表示数最小，滑片移动无变化（接入电阻最大且固定）。②归纳使用规则：用黑色字体突出核心规则：串联在电路中；接线遵循“一上一下”原则；接入电路前，滑片应移到最大阻值处（保护电路）；通过改变滑片位置调节电阻和电流。4师生互动：组织学生讨论“为什么接‘一上一下’才能调节电阻？”，明确接“一上一下”时，滑片移动会改变接入电路中电阻丝的长度；接“两上”或“两下”时，接入的电阻丝长度固定，无法改变电阻，进而无法调节电流。再通过演示“不同‘一上一下’接线（如接左上端和右下端、右上端和左下端）时，滑片移动对电流的影响”，帮助学生理解滑片移动方向与电阻变化的关系。 （四）新知探究三：电阻箱的结构与读数 1情景过渡：滑动变阻器能连续改变电阻，但无法准确读出电阻值。提问：如果需要准确知道接入电路的电阻值，应该使用什么元件？引出电阻箱。2结构认知：展示电阻箱实物与面板示意图，介绍核心组成：若干定值电阻、旋钮（或拨片）、接线柱。说明电阻箱通过调节旋钮改变接入的定值电阻组合，从而改变总电阻。3读数方法：①讲解读数规则：电阻箱每个旋钮对应的刻度值乘以该旋钮下方的倍数，再将所有旋钮的数值相加，即为接入电路的电阻值。②实例演示：以面板标注“×1000、×100、×10、×1”的电阻箱为例，若各旋钮刻度分别为2、3、5、8，则读数为2×1000Ω+3×100Ω+5×10Ω+8×1Ω=2358Ω。③师生互动：让学生分组练习电阻箱读数，教师随机给出刻度组合，检查学生掌握情况，及时纠正读数错误。4滑动变阻器与电阻箱对比：引导学生自主梳理两者差异：滑动变阻器可连续改变电阻，无法读数；电阻箱可准确读数，电阻改变不连续，帮助学生明确两者的适用场景。 （五）重点知识归纳概括 1滑动变阻器核心要点：①工作原理：通过改变接入电路中电阻丝的长度改变电阻；②结构：金属杆、电阻丝、滑片、接线柱；③使用规则：串联接入、一上一下接线、滑片移到最大阻值处起保护作用；④作用：调节电路中的电流和部分电路两端的电压，保护电路。2电阻箱核心要点：①工作原理：通过调节旋钮改变接入的定值电阻组合改变总电阻；②特点：可准确读出电阻值，电阻改变不连续；③读数方法：刻度值×倍数，求和。3核心区别：滑动变阻器——连续调阻、无法读数；电阻箱——不连续调阻、可准确读数。用黑色字体突出上述核心知识点，帮助学生系统梳理记忆。 （六）规律应用：解决实际问题 1情景应用一：分析台灯调光原理：台灯的调光旋钮实质是一个滑动变阻器，串联在台灯电路中。转动旋钮改变滑片位置，调节接入电阻，进而改变电路电流，使灯泡亮度变化。2情景应用二：解释音响音量调节原理：音响的音量旋钮也是滑动变阻器，串联在音频信号电路中，调节电阻改变电流大小，从而改变扬声器的振动幅度，实现音量调节。3师生互动：组织学生分组讨论“为什么滑动变阻器接入电路时要先移到最大阻值处？”，明确这一操作是为了使电路中初始电流最小，避免电流过大损坏电源、电流表、用电器等元件，强化安全用电意识。 （七）练习巩固 情景材料：某电子实验室中，技术人员使用滑动变阻器和电阻箱进行电路调试。其中，滑动变阻器用于调节串联电路中的电流，适配不同规格的实验元件；电阻箱用于精准设定电路中的电阻值，完成定量实验。实验电路由电源、开关、电流表、变阻器和定值电阻组成，电源电压为6V，实验过程中需严格遵循变阻器的使用规则，确保实验安全与数据准确。 1下列关于滑动变阻器工作原理的说法，正确的是【】 A通过改变电阻丝的材料改变电阻 B通过改变电阻丝的横截面积改变电阻 C通过改变电阻丝的长度改变电阻 D通过改变电阻丝的温度改变电阻 2上述情景中，技术人员将滑动变阻器接入电路调节电流，正确的接线方式是【】 A接金属杆两端的两个接线柱 B接瓷筒两端的两个接线柱 C接金属杆一端和瓷筒一端的接线柱 D任意接两个接线柱均可 3关于滑动变阻器接入电路前滑片位置的设置，下列说法正确的是【】 A应移到最小阻值处，使电路电流最大 B应移到最大阻值处，保护电路 C滑片位置不影响电路，任意设置即可 D应根据实验需求灵活设置滑片位置 4某电阻箱面板旋钮对应的倍数和刻度如下：×1000对应刻度3，×100对应刻度5，×10对应刻度0，×1对应刻度8，该电阻箱接入的电阻值为【】 A3508Ω B3058Ω C358Ω D3580Ω 5下列关于滑动变阻器和电阻箱的区别，说法正确的是【】 A滑动变阻器可准确读出电阻值，电阻箱不能 B滑动变阻器电阻改变不连续，电阻箱改变连续 C滑动变阻器适合精准调阻，电阻箱适合连续调阻 D滑动变阻器无法读数，电阻箱可准确读数 6如图所示（虚拟电路图：滑动变阻器与小灯泡串联，电源电压不变，滑片向右移动时，接入电路的电阻丝长度变长），下列说法正确的是【】 A滑片向右移动，滑动变阻器接入电阻变小 B滑片向右移动，电路中电流变大 C滑片向右移动，小灯泡亮度变亮 D滑片向右移动，小灯泡亮度变暗 7技术人员在调试电路时，将滑动变阻器接入电路后，移动滑片发现电流表示数无变化，灯泡亮度始终最暗，可能的原因是【】 A滑动变阻器接成“一上一下”接线 B滑动变阻器接成“两上”接线 C滑动变阻器接成“两下”接线 D滑动变阻器短路 8下列关于变阻器应用的说法，正确的是【】 A家庭电路中的总开关实质是一个滑动变阻器 B电动自行车的调速把手利用滑动变阻器改变电流大小 C电阻箱适合用于台灯调光，实现连续调节亮度 D滑动变阻器可用于精准控制电路中的电阻值 9情景材料：某实验小组用滑动变阻器探究其对电路电流的影响，选用电源电压为4.5V，电流表量程为0-0.6A，滑动变阻器规格为20Ω1A，实验数据如下表所示： 实验次数滑动变阻器接线方式滑片位置电流表示数/A 1一上一下最小阻值处0.45 2一上一下最大阻值处0.15 3两上任意位置0.9 4两下任意位置0.15 请根据上述数据回答下列问题： （1）分析实验1和实验2的数据，可得出什么结论？ （2）实验3中电流表示数为0.9A，超过了电流表0-0.6A的量程，原因是什么？ （3）实验4中，移动滑片电流表示数不变，原因是什么？ （4）结合实验数据，说明滑动变阻器“一上一下”接线的必要性。 10情景材料：小明用滑动变阻器、小灯泡、电源、开关、电流表组成串联电路，想通过调节滑动变阻器改变灯泡亮度。闭合开关后，发现灯泡始终不亮，电流表无示数。 （1）结合变阻器的使用知识，可能的故障原因有哪些？ （2）请设计一个简单的实验方案，排查故障原因。 （3）若故障原因是滑动变阻器接线柱接触不良，会出现什么现象？请解释原因。 （八）课堂小结 1学生总结：引导学生自主梳理本节课核心内容，包括滑动变阻器的工作原理、结构、使用规则，电阻箱的读数方法，以及两者的区别与适用场景。2教师补充：强化滑动变阻器“一上一下”接线和滑片初始位置的关键要求，梳理变阻器调节电路的核心逻辑——改变电阻→改变电流→改变用电器工作状态，呼应开篇核心议题，让学生明确变阻器的应用价值。3师生互动：通过提问巩固知识点，如“滑动变阻器的工作原理是什么？”“正确的接线方式是什么？”“电阻箱如何读数？”，及时发现学生的薄弱点并补充讲解。 四、练习答案及解析 1答案：C解析：滑动变阻器的核心工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度改变电阻，与材料、横截面积、温度无关，C正确，A、B、D错误。 2答案：C解析：滑动变阻器需遵循“一上一下”的接线规则，即接金属杆一端和瓷筒一端的接线柱，才能实现电阻调节；接“两上”或“两下”均无法调节电阻，A、B、D错误，C正确。 3答案：B解析：滑动变阻器接入电路前，滑片应移到最大阻值处，使电路中初始电流最小，从而保护电源、电流表和用电器，B正确，A、C、D错误。 4答案：A解析：电阻箱读数为各旋钮刻度值乘以对应倍数后求和，即3×1000Ω+5×100Ω+0×10Ω+8×1Ω=3508Ω，A正确。 5答案：D解析：滑动变阻器可连续改变电阻但无法读数，电阻箱可准确读数但电阻改变不连续；滑动变阻器适合连续调阻，电阻箱适合精准调阻，D正确，A、B、C错误。 6答案：D解析：滑片向右移动，接入电路的电阻丝长度变长，电阻变大；电源电压不变，根据欧姆定律，电路中电流变小，小灯泡亮度变暗，D正确，A、B、C错误。 7答案：C解析：滑动变阻器接成“两下”接线时，接入的电阻为最大阻值且固定，移动滑片电阻不变，电路中电流最小，灯泡亮度始终最暗，C正确；接“一上一下”可调节电流，A错误；接“两上”电阻为零，电流最大，灯泡最亮，B错误；滑动变阻器短路时电阻为零，电流最大，灯泡最亮，D错误。 8答案：B解析：家庭电路总开关是控制电路通断的元件，不是滑动变阻器，A错误；电动自行车调速把手利用滑动变阻器改变电流大小，从而调节转速，B正确；电阻箱电阻改变不连续，不适合台灯连续调光，C错误；滑动变阻器无法精准控制电阻值，精准控制需用电阻箱，D错误。 9答案：（1）在“一上一下”接线方式下，滑动变阻器接入电路的电阻越大，电路中的电流越小。（2）实验3中滑动变阻器接成“两上”接线，接入电阻为零，电路总电阻极小，电源电压不变，根据欧姆定律，电流过大，超过电流表量程。（3）实验4中滑动变阻器接成“两下”接线，接入的是最大阻值且固定不变的电阻，电路总电阻不变，电源电压不变，故电流表示数不变。（4）只有“一上一下”接线时，滑片移动才能改变接入电路中电阻丝的长度，进而改变电阻和电流，实现对电路的调节；接“两上”或“两下”均无法调节电阻，无法满足实验中改变电流的需求，因此“一上一下”接线是必要的。 10答案：（1）可能的故障原因：滑动变阻器接成“两下”接线，电阻过大导致电流过小；滑动变阻器接线柱接触不良，电路断路；灯泡灯丝断路；开关接触不良等。（2）实验方案：①断开开关，检查电路中各接线处是否接触良好，重新连接松动的接线柱；②更换一个完好的小灯泡，闭合开关观察现象；③检查滑动变阻器接线方式，若为“两下”接线，改为“一上一下”接线后观察现象；④用导线替换滑动变阻器接入电路，若灯泡发光、电流表有示数，则说明滑动变阻器故障。（3）现象：灯泡时而亮时而不亮，或始终不亮，电流表时而有示数时而无示数，或始终无示数。原因：滑动变阻器接线柱接触不良时，电路处于断路或接触不稳定状态，断路时无电流，灯泡不亮；接触不稳定时，电流时有时无，灯泡亮度随之变化。 学科网（北京）股份有限公司 $