14.2 变阻器（教学设计）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理教学设计聚焦“变阻器”核心知识，通过复习影响电阻的因素，结合“连续调光”情境，引导学生用铅笔芯自制简易变阻器实验，搭建从旧知到新知的学习支架，梳理改变电阻丝长度实现连续调节的原理。 此资料以科学探究为主线，通过动手实验（如活动14.3、14.4）培养科学探究能力，分析六种接线柱组合提升科学思维（科学推理），结合油量表等应用渗透科学态度与责任。具体实例如电阻箱读数、滑动变阻器规范操作，帮助学生掌握技能，提升教师教学效率，夯实电学实验基础。

14.2 变阻器（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 14.2 变阻器 教学 目标 物理观念 知道变阻器可以连续改变接入电路的电阻，从而改变电路中的电流；知道滑动变阻器的构造、符号和铭牌上各参数的含义；知道电阻箱、电位器也是常见的变阻器。 科学思维 能说出滑动变阻器改变电阻的原理（改变接入电路的电阻丝长度）；会判断“一上一下”与“同上同下”两类接法的效果，能根据要求正确选择接线柱并把滑动变阻器接入电路；会读出电阻箱的阻值。 科学探究 经历“活动14.3 用铅笔芯改变电路中的电流”和“活动14.4 学习使用滑动变阻器”，体会从现象到原理、从原理到应用的研究过程，养成“闭合开关前先把阻值调到最大”的规范操作习惯。 科学态度 与责任 通过分析油量表等实际装置，体会变阻器在生产生活中的广泛应用，感受物理知识的实用价值。 教材 分析 本节是苏科版九年级上册第十四章《欧姆定律》的第二节。上一节学生已经知道导体的电阻与材料、长度、横截面积有关，本节正是利用“改变接入电路的电阻丝长度可以改变电阻”这一结论，制成能连续改变电阻的变阻器。教科书先安排活动14.3，用铅笔芯做一个最简单的“变阻器”，让学生亲眼看到电流随接入长度而连续变化；再引出实验室常用的滑动变阻器，介绍其构造、符号与铭牌；最后通过活动14.4 系统研究六种接线柱组合的效果。 滑动变阻器是初中电学实验中使用最频繁的元件之一，后面探究欧姆定律、测量小灯泡的电阻等实验都要用到它。因此本节不仅要让学生“知道”，更要让学生“会用”——会选接线柱、会判断滑片移动的效果、会在闭合开关前把阻值调到最大。 滑动变阻器的构造与使用方法是这节课的重点；判断不同接线柱组合下滑片移动引起的电阻变化是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已知道“同种材料的导体，长度越长电阻越大”，这是理解滑动变阻器工作原理的直接基础。 2. 思维能力分析：滑动变阻器有四个接线柱，学生容易死记“一上一下”却说不清接入的是哪一段电阻丝；判断滑片移动方向与电阻变化的对应关系时，常因分不清接的是A端还是B端而出错，需要引导学生用“电流从哪进、从哪出、经过哪一段电阻丝”的路径分析法。 3. 操作习惯分析：学生连接电路时容易忘记先把滑片移到阻值最大处，通电瞬间可能因电流过大损坏元件，需反复强调并在实验中检查。 教学重点 滑动变阻器的构造、原理与使用方法。 教学难点 判断不同接线柱组合下，移动滑片引起的电阻和电流变化。 教学 器材 铅笔（可剖开）、小刀、干电池、小灯泡、电流表、开关、导线若干；滑动变阻器、电阻箱、电位器实物。 多媒体ppt，包含视频：《滑动变阻器的构造与使用》《变阻器在生活中的应用》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【复习】上一节我们知道：同种材料的导体，长度越长、横截面积越小，电阻越大。 【情境】小明问：“如果要使灯泡的亮度连续可调，应该怎么办？”老师答：“最简便的方法是接入可连续变化的电阻。” 【设问】怎样才能做出一个电阻可以连续改变的元件呢？既然长度会影响电阻，那么如果能连续改变接入电路的导体长度，是不是就能连续改变电阻？ 【引入】这节课我们就来认识这样的元件——变阻器。 回顾影响电阻的因素，从“连续调光”的需求进入情景。 学习新课 一、怎样改变电阻 1. 活动14.3 用铅笔芯改变电路中的电流 【做一做】用小刀将铅笔剖成两半，留下附着铅笔芯的那一半，按图14-8连接到电路中。将导线的N端固定在铅笔芯上，闭合开关，使M端在铅笔芯上左右移动，观察灯泡亮度和电流表示数的变化。 2. 议一议 （1）当M端向左移动时，接入电路的铅笔芯长度如何变化？灯泡亮度和电流表示数如何变化？ 【分析】M端向左（靠近N端）移动时，接入电路的铅笔芯变短，电阻变小，电流变大，灯泡变亮。 （2）当M端向右移动时，接入电路的铅笔芯长度如何变化？电流表示数和灯泡的亮度如何变化？ 【分析】M端向右（远离N端）移动时，接入电路的铅笔芯变长，电阻变大，电流变小，灯泡变暗。 （3）这个实验中，引起电流连续变化的原因是什么？ 【分析】是接入电路的铅笔芯长度在连续改变，导致接入电路的电阻连续改变，从而使电流连续改变。 3. 小结 通过上述活动可知，调节接入电路的铅笔芯长度，可以连续改变接入电路的电阻，从而达到连续改变电流大小的目的。根据这一原理，人们发明了滑动变阻器，它可以连续改变电阻的大小。 【说明】铅笔芯的主要成分是石墨，是导体，但电阻比金属大得多，所以适合用来做这个实验。 【例题1】如图所示是小雨自制的简易调光灯，其中铅笔芯是 ______（选填“导体”或“绝缘体”），闭合开关，回形针沿铅笔芯向左移动过程中灯的亮度会 ______（选填“变亮”、“变暗”或“不变”）。 　 【答案】导体；变亮 【详解】[1]铅笔芯容易导电，是导体。 [2]闭合开关，回形针沿铅笔芯向左移动过程中，铅笔芯接入电路的长度变小，电阻变小，电路中电流变大，灯的亮度会变亮。 动手连接电路，移动M端观察灯泡亮度和电流表示数。 分析长度—电阻—电流—亮度这条因果链。 归纳出“改变接入电路的导体长度可以连续改变电阻”。 做例题1，理解变阻器的基本原理。 学习新课 二、滑动变阻器 1. 构造 图14-9所示是实验室中常用的滑动变阻器。它的主要部件有滑片P、金属杆、瓷管和电阻丝等。 电阻丝表面涂有绝缘漆，密绕在瓷管上。电阻丝的两端分别与接线柱A、B相连，它与滑片P接触处的绝缘漆已被刮去，金属杆两端的接线柱C、D都能通过滑片P与电阻丝相连接。 2. 三个关键点 （1）电阻丝为什么要涂绝缘漆并密绕？——绝缘漆使相邻的线圈之间不导电，电流必须沿着电阻丝绕行，这样接入的电阻丝才有足够的长度；密绕则是为了在有限的瓷管上绕入更长的电阻丝。 （2）滑片P与电阻丝接触处的绝缘漆被刮去，所以电流可以从滑片处流入或流出电阻丝。 （3）A、B接在电阻丝两端；C、D接在金属杆两端，它们与滑片P是等电位的（金属杆电阻几乎为零）。 3. 符号与铭牌 滑动变阻器在电路图中的符号如图14-9（c）所示。 滑动变阻器的铭牌上通常标有最大电阻和允许通过的最大电流。例如铭牌上标有“20Ω　2A”，表示这个滑动变阻器的最大电阻是20Ω，允许通过的最大电流是2A，使用时电流不能超过2A，否则会因过热而损坏。 【例题2】滑动变阻器是实验时常用的电学器材，关于图片中滑动变阻器的说法中正确的是（　　） 　 A．此滑动变阻器允许接入电路的最大阻值50Ω B．当通过此滑动变阻器的电流为3A时，可以安全使用 C．当此滑动变阻器同时接入下方两接线柱时，相当于接入导线 D．滑动变阻器是通过改变接入导体的材料来改变阻值 【答案】A 【详解】A．从滑动变阻器的铭牌上可以看出，“50Ω”表示此滑动变阻器的最大阻值为50Ω，故A正确； B．从滑动变阻器的铭牌上可以看出，“1.6A”表示此滑动变阻器允许通过的最大电流为1.6A。当通过的电流为3A时，由于3A>1.6A，超过了其允许的最大电流，滑动变阻器会被烧坏，不能安全使用，故B错误； C．当此滑动变阻器同时接入下方两接线柱时，是将整个电阻丝接入电路，此时它相当于一个阻值为50Ω的定值电阻，而不是相当于接入一根导线，故C错误； D．滑动变阻器的工作原理是：在材料和横截面积一定的情况下，通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的大小。它不是通过改变导体的材料来改变阻值的，故D错误。 故选A。 对照实物与图14-9认识各部件的名称。 理解电阻丝涂绝缘漆、密绕的作用。 记住滑动变阻器的符号。 会说出铭牌上两个参数的含义。 做例题2，巩固构造与铭牌的认识。 学习新课 三、活动14.4 学习使用滑动变阻器 1. 想一想 （1）滑动变阻器共有四个接线柱，如果只选择其中的两个接入电路，可能有哪几种接法？ 【分析】共有六种：A、D　A、C　B、D　B、C　A、B　C、D。 （2）如果将A、D两个接线柱接入电路，电流将流过滑动变阻器的哪些部分？ 【分析】电流从A流入，沿电阻丝流到滑片P处，再经滑片、金属杆从D流出——接入电路的是A到P之间的那段电阻丝。 2. 做一做 按图14-10连接电路，依次把滑动变阻器的接线柱接入电路中的M、N两点间。闭合开关，移动滑片P，观察灯泡亮度和电流表示数的变化，并把现象记录在表格中。 实验序号 使用的接线柱 滑片P移动的方向 灯泡亮度的变化 电流表示数的变化 ① A、D ② A、C ③ B、D ④ B、C ⑤ A、B ⑥ C、D 3. 实验结论 （1）接A、D或A、C（一上一下，下面接A）：滑片P向右移动时，接入的A—P段电阻丝变长，电阻变大，电流变小，灯泡变暗；向左移动则相反。 （2）接B、D或B、C（一上一下，下面接B）：滑片P向右移动时，接入的B—P段电阻丝变短，电阻变小，电流变大，灯泡变亮；向左移动则相反。 （3）接A、B（同下）：接入的是全部电阻丝，电阻始终最大，移动滑片时灯泡亮度和电流表示数都不变。 （4）接C、D（同上）：接入的只是金属杆，电阻几乎为零，移动滑片时灯泡最亮、电流最大且都不变。 4. 议一议 （1）滑动变阻器是怎样改变电阻的？——通过移动滑片P，改变接入电路的电阻丝长度，从而改变接入电路的电阻。 （2）要利用滑动变阻器改变电路中电流的大小，应选择哪两个接线柱接入电路？——必须“一上一下”：即上面的C、D中任选一个，下面的A、B中任选一个。 （3）接通电路前，应移动滑片P使接入电路的阻值最大，为什么？——这样闭合开关瞬间电路中的电流最小，可以保护电路中的元件（如小灯泡和电流表）不被过大的电流损坏。 【记忆口诀】“一上一下”能调节，接入的是下面那个接线柱到滑片之间的那段电阻丝；“同上同下”不能调节。 【例题3】如图是滑动变阻器的结构示意图，将接线柱A、D接入电路中，滑动变阻器连入电路的电阻丝是______段（选填“AP”或“BP”），当滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻将______（选填“变大”“变小”或“不变”），滑动变阻器铭牌上标有“20Ω，1A”的字样，它的意思是______。 　 【答案】AP；变大；该滑动变阻器的最大阻值为20Ω，允许通过的最大电流为1A 【详解】【小题1】[1]由图可知，将接线柱A和D接入电路，电流从D接线柱流入，经过金属杆到达滑片P，再通过滑片P下方的电阻丝流向A接线柱。因此，接入电路的电阻丝是滑片P与接线柱A之间的部分，即AP段。 [2]当滑片P向右滑动时，AP段电阻丝的长度变长，其接入电路的电阻将变大。 [3]滑动变阻器铭牌上标有“20Ω，1A”的字样表示该滑动变阻器的最大阻值为20Ω，允许通过的最大电流为1A。 列举六种接法，分析A、D接法的电流路径。 连接电路，依次试验六种接法并记录现象。 归纳“一上一下”与“同上同下”的效果。 理解闭合开关前把阻值调到最大的原因。 做例题3，会判断滑片移动引起的变化。 学习新课 四、其他变阻器 1. 电阻箱与电位器 除滑动变阻器外，常见的变阻器还有图14-11所示的电阻箱和图14-12所示的电位器等。 【电阻箱】通过旋转旋钮改变接入电路的电阻，可以直接读出准确的阻值，但阻值只能一挡一挡地跳变，不能连续调节。 【电位器】常用于收音机、音响的音量调节等，原理与滑动变阻器相同。 2. 实践与练习 1. 某滑动变阻器的铭牌上标有“10Ω　2A”字样，其中的“10Ω”和“2A”分别表示什么含义？ 【解答】“10Ω”表示这个滑动变阻器的最大电阻是10Ω，即全部电阻丝接入电路时的阻值；“2A”表示允许通过它的最大电流是2A，使用时电流不能超过这个值。 2. 观察图14-13所示的电阻箱，它此时的电阻是多少欧？该电阻箱的最大电阻是多少欧？与滑动变阻器相比，它具有什么优点和缺点？ 【解答】四个旋钮的指示分别是：×1000挡指1，×100挡指2，×10挡指5，×1挡指8，所以此时的电阻R＝1×1000Ω＋2×100Ω＋5×10Ω＋8×1Ω＝1258Ω。四个旋钮都拨到9时阻值最大，为9999Ω。 优点：能直接读出准确的阻值；缺点：阻值只能按整数欧一挡一挡地改变，不能像滑动变阻器那样连续调节。 3. 要求闭合开关后，当滑动变阻器的滑片P向D端移动时，灯泡L变暗、电流表示数减小，应怎样连接？ 【解答】滑片P向D端（右端）移动时电流要变小，说明接入的电阻丝要变长，因此下面应选A接线柱，上面选C或D中的一个（如C），把电源、开关、灯泡L、电流表和滑动变阻器的A、C接线柱串联成一个回路即可。 4. 图14-15所示是一种自动测定油箱内油量的简易装置，试说明其工作原理。 【解答】R₂是滑动变阻器，它的金属滑片连在杠杆的一端，杠杆的另一端连着浮标。油量减少时浮标下降，通过杠杆使滑片移动，接入电路的电阻发生改变，电路中的电流随之改变，由电流表改装成的油量表指针偏转的角度也随之改变，从刻度上就可以读出油箱内油量的多少。 【例题4】如图是自动测定油箱内油量的装置，油量表相当于___________（选填“电流表”或“电压表”），当油位上升时，R₁接入电路的电阻变___________（选填“大”、“小”）。 　 【答案】电流表；小 【详解】[1]由图可知油量表串联在整个电路中，因此油量表相当于电流表。 [2]当油位上升时，浮标上浮，通过杠杆带动滑片下移，R₁接入电路的电阻丝长度变短，因此R₁接入电路的电阻变小。 认识电阻箱和电位器，比较它们与滑动变阻器的差别。 会读电阻箱的阻值。 完成课本“实践与练习”四题。 做例题4，综合运用本节知识。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．如图所示电阻箱，此时的电阻值是（　　） 　 A．45Ω　　B．54Ω　　C．4500Ω　　D．5400Ω 【答案】B 【详解】如图，该电阻箱的电阻值R=0×1000Ω+0×100Ω+5×10Ω+4×1Ω=54Ω，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 2．如图所示是滑动变阻器连入电路的四种接法，当滑片P向左滑动时，连入电路的电阻变大的是（　　） A．　　B．　　C．　　D． 　　　　 【答案】D 【详解】A．滑动变阻器只将金属杆接入了电路，相当于只接入导线，滑片失去作用，移动滑片，电阻不变，故A不符合题意； B．滑动变阻器接入了左半段，滑片左移，连入电路的电阻丝变短，电阻变小，故B不符合题意； C．滑动变阻器接入了左半段，滑片左移，连入电路的电阻丝变短，电阻变小，故C不符合题意； D．滑动变阻器接入了右半段，滑片左移，连入电路的电阻丝变长，电阻变大，故D符合题意。 故选D。 3．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。如图甲所示，当滑片向C端移动时，它接入电路的电阻值将 ___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。电阻箱是一种能够表示出电阻值的变阻器，如图乙中电阻箱的读数是 ___________Ω。 　 【答案】长度；变小；2029 【详解】[1]滑动变阻器是通过滑片的移动来改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的。 [2]由图可知，滑动变阻器的A、C两接线柱接入电路，当滑片向C端移动时，滑片与C之间的电阻丝长度变短，其电阻变小。 [3]电阻箱的示数为R=2×1000Ω+0×100Ω+2×10Ω+9×1Ω=2029Ω 4．如图甲所示为某亮度可调节台灯，图乙为其用于调光的电位器结构图。为实现调光功能，电位器应与灯泡________（选填“串联”“并联”）。将a、b接片线端接入电路，为使灯变暗，应________（选填“顺时针”或“逆时针”）旋动滑片。关于电位器上的电阻丝材料，应该选用________（选填“铜丝”或“镍铬合金丝”）。 　 【答案】串联；顺时针；镍铬合金丝 【详解】【小题1】[1]电位器是一种可变电阻，用来调节电路中的电流，要改变灯泡的亮度，必须改变通过灯泡的电流大小，因此只有当电位器与灯泡串联时，才能改变整个电路的总电阻，从而改变电流。如果并联，电位器只是分流，无法有效控制灯泡的电流。 [2]由图乙，a、b接线端接入电路，为使灯变暗，即减小通过灯泡的电流，应该增大电路中的电阻，灯泡电阻变大，因此需要电位器接入电路的阻值增大，即将滑片顺时针旋动。 [3]电位器需要较大的电阻，以便有效调节电流，铜丝电阻率很小，不适合做电阻丝，镍铬合金丝电阻率大，耐高温，适合做电位器的电阻丝，所以选择镍铬合金丝。 5．电动汽车上的“油门”系统其结构原理如图甲、乙所示。图甲中的O、E、F为变阻器的三个接线柱，驾驶员踩下“油门”时，电路中变阻器阻值减小，电流变大，电动机的转速变大。图甲中汽车变阻器上旋钮滑片的材料应选用___________（选填“导体”或“绝缘体”）；图乙电路中M、N应分别与图甲中的___________（选填“E、O”、“O、F”或“E、F”）接线柱相连。 　 【答案】导体；E、O 【详解】[1]为了使变阻器能够正常工作，旋钮滑片需要能够导电，从而改变接入电路的电阻大小。而导体具有良好的导电性，绝缘体则不善于导电,所以旋钮滑片的材料应选用导体。 [2]已知驾驶员踩下“油门”时，电路中变阻器阻值减小，电流变大。在滑动变阻器中，要使阻值减小，需要让接入电路的电阻丝长度变短。当M、N分别与E、O接线柱相连时，滑片向右移动（相当于踩下“油门”），接入电路的电阻丝长度变短，电阻减小，符合题目要求；若M、N分别与O、F接线柱相连，滑片向右移动时，接入电路的电阻丝长度变长，电阻增大，不符合要求；若M、N分别与E、F接线柱相连，此时接入电路的电阻为定值，滑片移动不会改变电阻大小，也不符合要求。 6．如图1所示，小明用铅笔芯做滑动变阻器，设计并制作一个模拟的调光灯。器材有：电池（电压为3V）、小灯泡（2.5V  0.3A）、铅笔芯、金属回形针、开关、导线、电流表。 环节一 探究改变铅笔芯电阻的方法 AB为铅笔芯，P为鳄鱼夹。移动鳄鱼夹P，用刻度尺测量铅笔芯AP段的长度L，闭合开关记录电流表的示数。 (1)实验中铅笔芯的电阻大小可以通过 ___________来反映； (2)分析表格可以得到结论：___________； 环节二 模拟调光灯 　 将铅笔芯、小灯泡等器材按照如图2所示的方式连接。 (3)闭合开关，导线与铅笔芯左端固定，回形针向左移，小灯泡亮度变___________； (4)为了安全使用调光灯，可将电流表 ___________联接入电路，调节回形针的位置，当电流表的示数为 ___________A时，在铅笔芯上标记此时回形针的位置O（图中未标出）； (5)甲、乙两根铅笔芯的长度都是10cm，甲的电阻为20Ω，乙的电阻为10Ω。调节效果可以从两个方面评价：一是小灯泡亮度的变化范围，回形针移动一定距离时，电阻变化越小调节精度越高。则铅笔芯甲和乙相比 ___________。 A．调节范围大，调节精度高 B．调节范围大，调节精度低 C．调节范围小，调节精度高 D．调节范围小，调节精度低 【答案】(1)电流表示数 (2)见解析 (3)亮 (4) 串 0.3 (5)B 【详解】（1）实验中通过电流表示数反映电阻大小，用到了转换法，电流表示数越大，表示电阻越小。 （2）根据表格数据，连入电路的电阻越长，电流表示数越小，表示电阻越大，说明在材料和横截面积一定时，长度越长，电阻越大。 （3）导线与铅笔芯左端固定，回形针向左移，铅笔芯接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，小灯泡亮度变亮。 （4）[1][2]由电流表的使用可知，电流表应该与所测电路串联，为了安全使用调光灯，电路电流不能超过它的额定电流0.3A，因此当电流表示数为0.3A时，在铅笔芯上标记回形针的位置，铅笔芯连入电路中的电阻不能小于这一值。 （5）甲、乙两根铅笔芯的长度都是10cm，甲的电阻为20Ω，乙的电阻为10Ω，甲的电阻比乙的电阻大，因此甲电阻串联在电路中电阻阻值变化范围大，对应小灯泡亮度的变化范围大；回形针移动一定距离时，电阻变化越小调节精度越高，假设甲乙移动长度为l，甲电阻变化为ΔR甲=l×20Ω/10cm 乙电阻变化为ΔR乙=l×10Ω/10cm<ΔR甲 乙电阻变化小，乙电阻的精确度高，则铅笔芯甲和乙相比，调节范围大，调节精度低，故选B。 板 书 设 计 14.2 变阻器 一、原理：改变接入电路的电阻丝长度→改变电阻→改变电流。 二、滑动变阻器：滑片P、金属杆、瓷管、电阻丝；A、B接电阻丝两端，C、D接金属杆两端。 三、铭牌“20Ω　2A”：最大电阻20Ω，允许通过的最大电流2A。 四、接法：“一上一下”才能调节，接入的是下面接线柱到滑片之间的电阻丝； 　　　　　“同上同下”不能调节（同下=最大电阻，同上≈0）。 五、规范：闭合开关前把滑片移到阻值最大处，保护电路。 六、其他变阻器：电阻箱（阻值准确、不能连续调）、电位器。 课 堂 小 结 14.2 变阻器 1. 原理——利用“长度越长电阻越大”，通过移动滑片改变接入电路的电阻丝长度。 2. 构造——滑片P、金属杆、瓷管、电阻丝；四个接线柱A、B（下）和C、D（上）。 3. 接法——“一上一下”可调节，接入下面接线柱到滑片之间的那段电阻丝；“同上同下”不可调节。 4. 铭牌——最大电阻与允许通过的最大电流。 5. 规范——闭合开关前把滑片移到阻值最大处，保护电路。 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $