16.4 变阻器（教学设计） 物理新教材人教版九年级全一册

16.4 变阻器（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第4节 变阻器 教学 目标 物理观念 1. 知道滑动变阻器的构造、原理及在电路中的作用，理解电阻变化对电流的影响。 科学思维 2. 能运用控制变量法分析滑动变阻器接入电路的方式，通过逻辑推理判断滑片移动时电路中电流和电压的变化规律。 科学探究 3. 经历“探究滑动变阻器使用方法”的实验过程，掌握正确的接线技巧（“一上一下”），能规范操作并准确记录实验现象。 科学态度 与责任 4. 养成严谨细致的实验习惯，认识到变阻器在保护电路和调节电器工作状态中的实际价值，增强安全用电意识。 教材 分析 本节内容选自人教版九年级物理第十六章第四节。变阻器是电学实验中的重要元件，也是后续学习“欧姆定律”、“测量小灯泡的电功率”等知识的基础。教材首先通过演示实验引入改变电阻的方法，进而引出滑动变阻器的构造和原理，最后重点讲解其使用方法及在电路中的作用。这种编排符合学生的认知规律，从现象到本质，从理论到实践，有助于学生构建完整的电学知识体系。 学情分析 已有基础：学生在前一节学习了电阻的概念及其影响因素，知道导体的电阻与长度、横截面积、材料和温度有关，并初步掌握了电流表和电压表的使用方法及串联电路的特点。 认知难点：理解滑动变阻器通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的原理；掌握滑动变阻器“一上一下”的正确接线方法，并能根据滑片移动方向判断电阻变化及电流变化。 学习特点：九年级学生具有一定的观察能力和动手操作兴趣，但抽象逻辑思维仍在发展中，对动态电路的分析能力较弱，容易在实物连接与电路图的对应转换上出现混淆，需通过直观演示和分组实验强化体验。 教学重点 1. 滑动变阻器的结构、原理及正确使用方法。 2. 探究滑动变阻器在电路中改变电流和电压的规律。 教学难点 1. 理解滑动变阻器改变电阻的物理机制，即通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。 2. 能够根据电路图正确连接实物电路，并能分析滑片移动时电路中电流、电压及用电器工作状态的变化。 教学 器材 多媒体课件、滑动变阻器（20Ω 2A）、小灯泡、电源、开关、导线若干、电流表、电压表、电阻箱、电位器等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 1. 生活情境提问 提问1：家里的可调台灯为什么可以实现灯光由暗变亮、由亮变暗？电风扇旋钮为什么可以调节风速大小？ 提问2：根据上节课所学知识，电路中电流大小与电阻有关，想要连续改变电流，需要连续改变什么？改变电阻的最优方式是什么？ 2. 导入新课 教师演示：调节可调台灯旋钮，观察灯泡亮度连续变化，引导学生分析：电路中存在一个可以连续改变电阻的元件，从而改变电路电流，改变灯泡亮度。顺势引出本节课核心元件——变阻器，板书课题：16.4 变阻器。 【设计意图】从生活常见现象切入，引发学生认知冲突，结合旧知推导新知，激发探究兴趣，自然衔接课堂核心内容。 思考教师提问，结合电阻与电流的关系大胆猜想； 观察实验现象，发现灯光亮度随旋钮调节连续变化；明确本节课学习内容，进入课堂学习状态。 学习新课 一、滑动变阻器的构造与原理 1. 认识滑动变阻器构造 教师展示滑动变阻器实物，逐一拆解讲解结构：瓷筒、电阻丝、金属杆、滑片、四个接线柱（上2个、下2个）。重点讲解：电阻丝缠绕在绝缘瓷筒上，是变阻核心部件；金属杆电阻极小，可忽略不计；滑片可自由滑动，能改变接入电路的电阻丝长度。 2. 工作原理 引导学生结合影响电阻的因素总结：通过改变接入电路中电阻丝的长度，来改变电路中的电阻，进而改变电路中的电流和部分电路两端的电压。 3. 电路符号与铭牌解读 （1）教师板书标准滑动变阻器电路符号，强调画法规范，区分电阻与变阻器符号差异。 （2）铭牌参数讲解：以“50Ω 2A”为例，详细解读：①50Ω：滑动变阻器的最大阻值，调节范围为0～50Ω；②2A：滑动变阻器允许通过的最大电流，超过该电流会烧坏元件，实验中严禁超量程使用。 4. 拓展分类简单介绍变阻器分类：实验室滑动变阻器、生活电位器、热敏电阻、光敏电阻，为后续应用学习铺垫。 【典例1】（25-26九年级上·江苏扬州·阶段检测）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，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。 观察老师展示的实物，了解滑动变阻器的结构 知道了滑动变阻器的工作原理，以及滑动变阻器的符号，铭牌所表示的意义 通过典例，加深理解滑动变阻器的结构、工作原理，铭牌所示的意义 学习新课 二、实验探究：滑动变阻器的使用 实验目的：探究滑动变阻器不同接线方式的变阻效果，总结正确使用规律。 实验器材：电源、开关、小灯泡、电流表、滑动变阻器、导线若干 实验猜想：滑动变阻器四个接线柱，不同接线方式，变阻效果不同。 实验步骤 1.组装基础电路：电源、开关、小灯泡、电流表串联，预留变阻器接线位置； 2.分组完成三种接线方式探究，观察灯泡亮度、电流表示数变化； 3.移动滑片，记录不同接法下的电路变化现象，总结规律。 实验分组探究 探究 1：接上面两个接线柱（上上接法） 现象：灯泡亮度恒定且较亮，移动滑片，亮度、电流表示数均无变化。 结论：接入电路的是金属杆，电阻几乎为零，相当于导线，无变阻作用，错误接法。 探究 2：接下面两个接线柱（下下接法） 现象：灯泡亮度恒定且很暗，移动滑片，电路无任何变化。 结论：接入全部电阻丝，电阻最大且固定，相当于定值电阻，无变阻作用，错误接法。 探究 3：一上一下接法（四种有效接法） 现象：移动滑片，灯泡亮度、电流表示数连续变化，可灵活调节电路电流。 结论：一上一下是滑动变阻器唯一正确接法。 实验规律总结 1.接法口诀：一上一下可变阻，上上短路、下下定阻； 2.变阻规律：近小远大—— 滑片靠近下方接线柱，接入电阻丝变短，电阻变小，电流变大，灯泡变亮；滑片远离下方接线柱，接入电阻丝变长，电阻变大，电流变小，灯泡变暗。 实验核心注意事项 1.连接、拆除电路时，开关必须断开，防止短路； 2.闭合开关前，滑片必须调至最大阻值处； 3.目的：保护电路，避免电路电流过大烧坏元件。 播放实验视频：《滑动变阻器正误接法对比实验》，强化学生实验认知。 【典例2】（25-26九年级上·天津北辰·阶段检测）如图所示为滑动变阻器的四种接线方法，当滑片P向右移动时，电路中的电阻变大的接法是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AD．都接右下接线柱B，接入PB段电阻丝。当滑片P向右移动时，PB段长度变短，电路中的电阻变小，故AD不符合题意； B．接左下接线柱A，接入AP段电阻丝。当滑片P向右移动时，AP段长度变长，电路中的电阻变大，故B符合题意； C． 同时接下面两个接线柱A、B，接入全部电阻丝。当滑片P向右移动时，接入长度不变，电阻不变，故C不符合题意。 故选B。 【典例3】（25-26九年级上·内蒙古乌兰察布·期中）图为“用滑动变阻器改变电流”实验的部分电路。 (1)滑动变阻器的原理：通过改变接入电路中导体的______来改变电阻； (2)用笔画线代替导线把滑动变阻器连入电路，使滑片向右移动时灯泡变亮：在闭合开关前，滑片P应移动到最______（选填“左”或“右”）端； (3)开始实验后，若甲同学发现无论怎样移动滑片P，灯泡的亮度都不发生变化，而且一直很暗，原因可能是滑动变阻器接入的是______接线柱。（选填字母） 【答案】(1)长度 (2)；左 (3)A、B 【详解】（1）滑动变阻器是通过改变接入电路导体的长度来改变接入电路的电阻，从而改变电路中的电流。 （2）滑片向右移动灯泡变亮，说明电流变大，电阻减小，故滑动变阻器应接在右下接线柱，据此作图。 为保护电路，闭合开关前，滑动变阻器的滑片处于最大阻值处，远离右下方接线柱，即最左端。 （3）无论怎样移动滑片P，灯的亮度都不发生变化，而且一直很暗，这可能是滑动变阻器连接的是下面两个接线柱，即A、B接线柱。 【典例4】（25-26九年级上·山东泰安·期中）物理实验课上，同学们通过实验研究“用滑动变阻器控制电阻两端的电压”。 (1)图甲是某组同学尚未完成连接的实物电路，请你用笔画线代替导线完成连接（连线不交叉）。要求：滑动变阻器的滑片P向A端移动，滑动变阻器接入的阻值变大。 (2)电路连接时开关应该断开的原因是________；为保护电路元件，开关闭合前，滑动变阻器的滑片应移动到________端（选填“A”或“B”）； (3)某次实验时两表刻度盘上的指针位置如图乙所示，电流表示数是________，电压表示数是________。 (4)生活中的许多电器中都有类似滑动变阻器的应用，请列举一个：________。 【答案】(1) (2) 保护电路 A (3) 0.2A 2.6V (4)可调亮度的台灯/可调音量的收音机/可调风速的电风扇 【详解】（1）要求滑片向A端移动时，滑动变阻器接入电路的阻值变大，说明要接B接线柱，把滑动变阻器的B接线柱与定值电阻右端相连，电压表并联在定值电阻两端，定值电阻左端连接电压表的负接线柱，如图所示。 （2）连接电路时，开关断开，可以防止电路短路时损坏电路元件，即保护电路；闭合开关前，应将滑动变阻器滑片移到A端，使滑动变阻器接入电路的电阻值最大，保护电路。 （3）电流表选用量程，分度值为，所以电流表的示数为；电压表选用量程，分度值为，所以电压表示数为。 （4）生活中类似滑动变阻器的应用有可调亮的台灯、可调音量的收音机、可调风速的电风扇等。 明确实验目的与步骤，分组合作完成实验操作； 认真观察实验现象，记录实验数据； 对比不同接法的差异，自主归纳实验规律； 熟记滑动变阻器实验的注意事项及其目的，观看实验视频，查漏补缺； 通过典例巩固接法规律，掌握滑动变阻器的接法及阻值的变化规律 通过典例，掌握如何利用滑动变阻器改变电路中的电流的方法 通过典例，掌握如何利用滑动变阻器控制电阻两端的电压不变 学习新课 三、变阻器的生活与实验应用 1.电学实验应用 滑动变阻器是电学核心实验器材，主要作用：①保护电路；②改变电路电阻，调节电路电流和用电器两端电压，为探究欧姆定律、测电阻、测电功率等实验提供变量条件。 2.生活实际应用 生活中常用微型变阻器（电位器），广泛应用于各类调节设备： （1）调光类：可调台灯、氛围灯旋钮； （2）调速类：电风扇、电动车调速把手； （3）调音类：音响、耳机音量调节旋钮。 3.特殊变阻器拓展 热敏电阻：随温度变化改变电阻，用于温度自动控制电路； 光敏电阻：随光照强弱改变电阻，用于光控电路、路灯自动开关。 播放视频：《变阻器在生活中的应用》，拓宽学生视野。 【典例5】（25-26九年级上·天津和平·期中）如图甲所示，电阻箱的示数为______Ω；如图乙所示是旋转式变阻器的结构图。A、B、C为它的三个接线柱，P为旋转触针。若将它接入电路中调节灯泡的亮度，逆时针旋转能使灯泡的亮度变大，则应将____________（选填“A、B”“B、C”或“A、C”）接线柱连入电路中。 【答案】 1615 B、C 【详解】电阻箱的示数为 由灯泡亮度变大可知电路电流变大，变阻器接入电阻需变小。因逆时针旋转触针时，接B、C接线柱的接入电阻丝长度变短、电阻减小，符合要求，故应选B、C。 识记变阻器的双重作用，区分实验应用与生活应用； 了解特殊变阻器的功能与应用场景； 观看视频加深认知； 通过典例辨析变阻器的应用范围，夯实知识点。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．（25-26九年级上·海南省直辖县级单位·期中）如图所示的滑动变阻器的四种接法中，当滑片P向左滑动时，电阻变大的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A. 接A、B接线柱，接入全部电阻丝，滑片移动时接入长度不变，电阻不变，故A不符合题意； B. 接上面两个接线柱，接入金属杆，电阻为0且不变，故B不符合题意； C. 接A、C接线柱，接入AP段电阻丝，P向左滑，AP段长度变短，电阻变小，故C不符合题意； D. 接D、B接线柱，接入BP段电阻丝，P向左滑，BP段长度变长，电阻变大，故D符合题意。 故选D。 2．小明将完好的仪器连接成如图所示的电路（其中滑动变阻器的连线没有画出）。闭合开关进行实验时，发现小灯泡很亮且无论怎样移动滑片P小灯泡亮度不变，则滑动变阻器（     ） A．可能是接线柱M、F分别连入了G、H B．可能是接线柱E、F分别连入了G、H C．可能是接线柱E、N分别连入了G、H D．可能是接线柱M、N分别连入了G、H 【答案】D 【详解】闭合开关进行实验时，发现无论怎样移动滑片P小灯泡亮度不变，说明电路是通路，但变阻器无法改变电阻大小，存在两种可能，一是都连上面两个接线柱，会导致电路中的电流较大，灯泡较亮；二是都连下面两个接线柱，会导致电路中的电流较小，灯泡较暗。由于小灯泡很亮，所以可能是都连上面两个接线柱，可能是接线柱M、N分别连入了G、H。 故选D。 3．（25-26九年级上·云南保山·阶段检测）电位器是变阻器的一种，小菲同学买了一个电位器，如图所示。小菲想把它与灯泡串联起来，利用它改变灯泡的亮度；请仔细观察，现想使滑动触头逆时针转动时灯泡变亮，以下接线方法正确的是（     ） A．A、B两个接线柱分别接入电路 B．B、C两个接线柱分别接入电路 C．A、C两个接线柱分别接入电路 D．以上连接方法都正确 【答案】A 【详解】A．接A、B接线柱时，接入的是A到B之间的电阻丝，滑动触头逆时针转动，接入电路的电阻丝长度变短，电阻变小，电路电流变大，灯泡变亮，故A正确； B．接B、C接线柱时，接入的是B到C之间的电阻丝，滑动触头逆时针转动，接入电路的电阻丝长度变长，电阻变大，电路电流变小，灯泡变暗，故B错误； C．接A、C接线柱时，电位器全部电阻丝接入电路，滑动触头逆时针转动，接入电路的电阻不变，电路电流不变，灯泡亮度不变，故C错误； D．因选项B、C错误，故D错误。 故选A。 4．（25-26九年级上·甘肃兰州·期中）如图甲所示是一种插入式电阻箱，当电阻箱的铜塞、拔出，、插入时，则其连入电路电阻大小是___________；乙图中电阻箱的示数是____________。 【答案】 【详解】如图甲所示，当电阻箱的铜塞a、c拔出，b、d插入时，则只有“1Ω”和“2Ω”两个电阻丝串联入电路，则电阻箱连入电路的电阻为 由乙图中电阻箱读数规则可知，其示数为 5．（25-26九年级上·河南驻马店·阶段检测）一位同学设计了一个风力测定仪，如图所示，O是转动轴，OC是金属杆，下面连接着一块受风板。无风时OC是竖直的，风越强，OC杆偏转的角度越大。AB是一段圆弧形电阻，P点是金属杆与圆弧形电阻相接触的点，电路中接有一个小灯泡，测风力时，闭合开关S即可。通过分析可知：通过观察___________ 可以粗略地知道风力的大小。风力变大时灯泡变___________，若要得到更准确的结果，可采取的措施为___________。 【答案】 灯泡的亮度 亮 在电路中串联一个电流表 【详解】分析电路可得，圆弧形电阻AB和金属杆OC组合相当于滑动变阻器，该滑动变阻器与小灯泡串联，风力越大时，OC杆偏转的角度越大，则BP段越小，所以电阻变小，电源电压不变，电路中的电流变大，灯泡越亮，所以通过灯泡的亮度判断风力的大小。 可以在电路中串联一个电流表，风力变化时，电流表示数随之变化，根据电流表示数大小，可以知道风力大小。 6．（25-26九年级上·吉林·期中）如图所示是一种测定油箱内油量的装置。 (1)此装置的油量表是由______表改装而成的，当油量减少时，滑动变阻器的阻值将______，油量表的示数将______。 (2)此装置中接入定值电阻是为了防止______（选填“加满油”或“用完油”）时可能造成的电路短路。 【答案】(1) 电流 变大 变小 (2)加满油 【详解】（1）定值电阻和滑动变阻器R串联，且油量表串联在电路中，根据电流表和电压表的使用方法可知，该油量表是由电流表改装而成； 当油量减少时，浮标下沉，滑杆P右端上移，滑动变阻器接入电路的电阻变大，由欧姆定律可知，电路中电流变小，所以油量表的示数变小。 （2）加满油时，滑片移至滑动变阻器最下端，其接入电路的电阻为，若没有定值电阻，会发生电源短路，因此接入是为了防止加满油时电路短路。 7．（25-26九年级上·陕西西安·期中）如图，某社团利用旋钮变阻器设计了电动汽车变速系统。O、E、F为变阻器的三个接线柱，其中车速仪可由电路中的________（选填“电压”或“电流”）表改装而成。驾驶员踩下“油门”，滑片逆时针转动，车速仪示数变大，则接入MN的两个接线柱是________（选填“EO”“OF”或“EF”），此过程中通过变阻器的电流________（选填“大于”“小于”或“等于”）通过电动机的电流。 【答案】电流 EO 等于 【详解】因车速仪串联在电路中，故由电流表改装而成； 由滑片逆时针转动时车速仪示数变大可知，变阻器接入电阻变小，接EO时，滑片逆时针转动接入的电阻丝长度变短，电阻变小，符合要求，故接入MN的两个接线柱是EO； 因变阻器与电动机串联，串联电路中电流处处相等，故通过变阻器的电流等于通过电动机的电流。 8．（25-26九年级上·辽宁朝阳·期中）如图，请选择电位器A、B、C三个接线端其中的两个连入电路，要求顺时针旋转滑片时，灯泡变暗。并在图中画出正确的接线方式。 【答案】 【详解】滑片顺时针旋转时，灯泡变暗，则电路中电流变小，因此电位器接入电路的电阻变大，连入电路的电阻丝变长，应将接线柱C和接线柱B连入电路，接线柱C连接开关接线柱，接线柱B连接灯泡一侧，灯泡另一侧连接电源负极，如图所示： 板 书 设 计 第4节 变阻器 一、滑动变阻器 1.构造：瓷筒、电阻丝、金属杆、滑片、四个接线柱 2.原理：改变接入电路电阻丝的长度→改变电阻→改变电流 3.铭牌：最大阻值、允许通过的最大电流 二、使用规则 1.接法：一上一下 2.规律：近小远大 3.规范：闭合开关前调至最大阻值处（保护电路） 三、应用 1.实验：保护电路、调节电流、电压 2.生活：调光、调速、调音电位器 课 堂 小 结 第4节 变阻器 作 业 1. 完成教材课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步分层作业 教学反思 本节课以生活情境导入，以实验探究为核心，贴合新课标核心素养要求，通过正误接法对比、规律口诀总结、典例练习巩固，有效突破了教学重难点。学生课堂参与度高，能够掌握变阻器的原理、接法和基本应用，具备基础的实验操作能力。 本节课存在的不足：部分学生对动态电路滑片移动的电阻、电流变化分析不够熟练，容易混淆接线方式与变化规律；少数学生实验操作不规范，存在接线未断开开关、未调最大阻值的问题。 后续教学中，需增加动态电路专项辨析练习，强化学生逻辑分析能力；反复强调实验操作规范，夯实电学实验基础，为后续欧姆定律、电学实验教学做好铺垫。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $