3.2 物质的导电性（教学设计）科学新教材浙教版八年级上册

第 3 章 第 2 节 物质的导电性（教学设计） 年级 八年级 学科 科学 教师 课题 第 3 章 第 2 节 物质的导电性（第1课时 物质的导电性；第2课时 电阻；第3课时 变阻器） 教学 目标 科学观念 通过比较物质导电能力等实验，回顾导体和绝缘体的概念并认识导体和绝缘体并不是绝对的；知道半导体的特点和应用；认识导体导电的微观本质，形成能从微观视角初步认识物质及其变化的能力。知道电阻的概念、单位及影响电阻大小的因素，知道超导现象与人体电阻；知道变阻器的工作原理与作用，通过对滑动变阻器结构、使用方法的探究，形成结构决定功能的观念。 科学思维 通过物质导电能力的探究，运用转换的思想解决问题，能够归纳导体和绝缘体的概念，利用建模思想解释导体导电的微观本质；会利用控制变量法设计实验探究影响导体电阻大小的因素，能通过实验探究利用实验结果归纳分析得出结论；通过归纳滑动变阻器的使用特点和有效电阻的判断，深化建模思想，在掌握旋钮型变阻器中强化迁移能力。 探究实践 能设计、论证和完善实验方案，检验不同物质的导电能力，能通过实验观察认识导体和绝缘体不是绝对的；通过探究影响导体电阻大小的因素实验，形成能够利用控制变量法设计方案、收集实验证据以及分析证据得出结论的能力；通过工程项目和滑动变阻器工作原理、使用方法的探究，强化实验设计和实践的能力。 态度责任 通过比较物质导电能力的实验，树立基于证据解释现象的实证精神，养成敢于动手实践的科学态度和敢于对现象提出猜想并利用实验求证的严谨态度，培养协作精神；认识芯片设计与制造能力是国家科技实力的重要标志，增强科技自立自强的责任感与民族自豪感。 教材 分析 本节是八年级上册第3章《电路探秘》第2节《物质的导电性》，承接第1节电荷与电流。教材从生活现象（铜做导线、塑料做外套、湿手勿碰开关）引入，引导学生设计实验比较不同物质的导电能力，建立导体、绝缘体概念并认识其相对性；接着引入电阻定量描述导电能力，用控制变量法探究材料、长度、横截面积、温度对电阻的影响；最后学习变阻器（滑动变阻器、旋钮型变阻器）的工作原理与使用，为后续学习欧姆定律、电功与电功率奠定基础。内容由定性到定量、由现象到本质，循序渐进。 学情分析 学生在第1节已学习电荷、电流与电路，对“导线外皮是绝缘体、开关是导体”等已有初步生活经验，但多停留在“知道”层面，缺乏用实验量化比较物质导电能力的经历；对电阻、变阻器等概念陌生，难以将“改变铅笔芯接入长度可改变电阻”与“改变灯泡亮度”建立联系。八年级学生具备一定实验探究与抽象思维能力，但控制变量法的规范设计和滑动变阻器“一上一下”接线逻辑仍是难点，需要借助实验与图示搭建认知台阶。 教学重点 1.导体、绝缘体的概念及导体导电的微观本质（自由电荷）。 2.电阻的概念、单位（Ω）及影响电阻大小的因素（材料、长度、横截面积、温度）。 3.滑动变阻器的原理、结构与正确使用方法（“一上一下”、有效电阻“近小远大”）。 教学难点 1.从微观（自由电荷）角度解释导体与绝缘体的区别及二者的相对性。 2.用控制变量法设计探究影响电阻大小因素的实验方案。 3.滑动变阻器有效电阻的判定（“近小远大”）及“一上一下”接线的理解。 教学 器材 硬币、塑料直尺、玻璃片、铅笔芯（碳棒）、食盐水、粉笔、纯净水、导线、小灯泡、开关、电源、电流表； 不同规格金属导线（镍铬合金丝、铜丝）、电阻定律演示器（图3.2-4）、滑动变阻器、调光灯套件（电池、灯座、铅笔芯、鳄鱼夹导线）； 多媒体课件及导体与绝缘体、半导体芯片、金属自由电子模式图、烧红玻璃导电、变阻器应用、滑动变阻器结构等图片与视频素材。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 教学过程 教师活动 学生活动 第1课时 导入新课（情境创设） 1.情境创设：为什么用金属铜做导线，而用塑料或橡胶做金属导线的外套？为什么不能用湿手去操作开关？使用电插头时碰到电线，为什么不会受到电击？出示生活情境图片。 2.核心问题：导电性是物质的重要性质，不同物质具有不同的导电性。那我们该如何研究各种物质的导电性呢？引出本节课题“物质的导电性”。 1.观察生活现象，提出“为什么导线用铜、外套用塑料”等问题。 2.明确本节课要探究的核心问题。 第1课时 学习新课：任务一 设计实验检测物质导电性 1.提出问题：有硬币、塑料直尺、玻璃片、铅笔芯（碳棒）、食盐水、粉笔、纯净水等物品，试设计实验方案来检测哪些物质容易导电，哪些不容易导电。 2.设计实验方案：①设计一个实验方案，并画出方案的电路图；②与同学交流、改进方案；③实验检测，将待测物质归类为易导电物质和不易导电物质；④记录结果——易导电物质有……；不易导电物质有……。 3.实验结论：金属、石墨、食盐水等容易导电，塑料、玻璃、纯净水等不容易导电。（注意：纯净的水不导电，但自然界的水溶有大量杂质、能自由移动的离子使水导电，所以生活中的水一般是导电的！） 1.分组讨论并设计检测物质导电性的电路图。 2.交流改进方案，动手实验并归类记录。 3.归纳哪些物质易导电、哪些不易导电。 第1课时 学习新课：任务二 导体与绝缘体 1.导体（conductor）：定义——容易导电的物质叫导体。常见导体：金属（铜、铁、铝等）、石墨（铅笔芯）、人体、大地、盐类的水溶液（食盐水）。 2.绝缘体（insulator）：定义——不容易导电的物质叫绝缘体。常见绝缘体：橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、干木材、植物油、干燥的空气、纯净的水。 3.想一想：纯净的水是绝缘体，但雨水、海水等含杂质的水能导电——说明物质分类要注意条件。 1.记住导体与绝缘体的定义。 2.列举常见导体与绝缘体，建立分类观念。 3.理解“纯净水不导电、生活用水一般导电”的原因。 第1课时 学习新课：任务三 导体和绝缘体并不是绝对的 1.例子1：玻璃在通常情况下是绝缘体，但被烧红时会导电！常温下玻璃几乎没有自由移动的电荷，是很好的绝缘体；但当玻璃被烧红、温度很高时，内部会形成带电的离子，玻璃就变成导体了。 2.例子2：导体表面被氧化或腐蚀后，导电能力会下降。导体不是永远都能很好地导电——表面氧化、腐蚀后导电能力会下降，甚至不导电。所以电路关键部位必须采取防腐蚀措施，例如人造卫星的电路接触点表面一般镀金，防止腐蚀、确保导电可靠。 3.思考与讨论：家庭电路中所有导线都用塑料或橡胶包裹，这是为什么？——塑料橡胶是绝缘体，可防止漏电、触电，保护人身安全。 1.通过两个例子理解导体与绝缘体的相对性。 2.解释卫星触点镀金的原因。 3.说明家庭电路导线包裹绝缘体的作用。 第1课时 学习新课：半导体 1.半导体（semiconductor）：导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质。常见半导体材料：单晶硅（最常见的半导体材料）。 2.主要用途：半导体是电子工业和信息技术（IT）产品的核心材料，手机、电脑里的芯片都用半导体做成。 3.拓展——芯片：芯片是一种集成电路，由大量晶体管构成，一个指甲盖大小的芯片上可集成几十亿到几百亿个半导体元件；芯片设计与制造能力是国家科技实力的重要标志，我国正大力发展芯片制造、加速国产化进程。 1.理解半导体的概念与常见材料。 2.认识半导体在信息技术中的核心地位。 3.了解芯片与科技自立自强的意义。 第1课时 学习新课：金属与绝缘体导电的微观本质 1.金属为什么能导电？金属内部存在着大量可自由移动的电子，这些自由电子能从一个地方移动到另一个地方，产生电荷的定向流动（即电流）。 2.绝缘体为什么不导电？在绝缘体中几乎不存在能自由移动的电子，电子都被束缚在原子周围不能自由移动，所以不能形成电流、也就不能导电。 3.玻璃高温导电的微观解释：常温下玻璃是绝缘体；高温软化后内部形成带电的离子，所以高温下玻璃导电是“离子导电”，不是“电子导电”。 1.从微观角度解释金属导电的原因（自由电子）。 2.解释绝缘体不导电的原因（电子被束缚）。 3.理解玻璃高温“离子导电”的微观本质。 第2课时 导入新课（情境创设） 1.情境创设：怎么定量描述物体导电能力的强弱？物理学中用一个新的物理量——电阻来表示。导体电阻非常小，电流很容易通过、导电能力强；绝缘体电阻非常大，电流很难通过、导电能力弱。出示对比图片。 2.核心问题：电阻是什么？它的大小由什么决定？ 1.观察导体与绝缘体电阻大小的对比。 2.明确本节课要学习的“电阻”概念。 第2课时 学习新课：任务一 电阻（概念、符号与类比） 1.电阻（resistance）：表示导体对电流的阻碍作用，导体对电流的阻碍作用越强，其电阻值就越大。 2.形象类比：电流就像水管里的水流，电阻就像水管对水流的阻碍——管子越细、越长，水流动起来就越费劲。 3.电阻的表示：用字母 R 表示，电路图中的符号为一个长方形（电阻越大，导体导电能力越弱）。 1.理解电阻是导体对电流阻碍作用的物理量。 2.用“水管-水流”类比理解电阻。 3.记住电阻的符号 R 与电路图符号。 第2课时 学习新课：任务二 电阻的单位 1.国际单位：欧姆（Ω，读作 omega），简称欧。 2.比欧姆大的常用单位有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ）：1 kΩ = 103 Ω，1 MΩ = 106 Ω。 3.电阻是导体的一种性质，与加在它两端的电压和通过它的电流无关。 1.记住电阻的单位欧姆（Ω）。 2.掌握 kΩ、MΩ 与 Ω 的换算关系。 第2课时 学习新课：任务三 探究影响电阻大小的因素 1.提出问题：各种材料的导电能力不同，导体的导电能力除了与材料有关外，还与哪些因素有关？猜想：导体的粗细（横截面积）、长度等可能影响电阻大小。 2.实验方法：用控制变量法逐个研究。器材：电源、开关、电流表、小灯泡、各种金属导线等。 3.探究电阻与长度的关系：控制材料、横截面积不变，用镍铬合金丝比较不同长度导线的电阻——探究结果表明：导线越长，电阻越大。 4.探究电阻与粗细（横截面积）的关系：控制材料、长度不变，用长度、材料相同而粗细不同的导线比较——探究结果表明：导线横截面积越大（越粗），电阻越小。 5.问题讨论：实验室选用镍铬合金丝（电阻较大）而非铜丝（电阻较小）作被测导线，是为了让电阻变化更明显、便于比较与观察。 1.理解控制变量法在电阻探究中的应用。 2.通过实验得出长度、横截面积对电阻的影响规律。 3.分析选用镍铬合金丝的原因。 第3课时 导入新课（情境创设） 1.情境创设：移动夹子时，小灯泡的亮度为什么会变化？铅笔芯接入电路的长度怎样改变电阻大小？如果想让小灯泡更暗，应该怎么办？出示调光实验图片。 2.核心问题：怎样连续改变电路中的电阻，从而改变电流和灯泡亮度？引出“变阻器”。 1.观察铅笔芯调光现象，思考长度与电阻、亮度的关系。 2.明确本节课要学习的变阻器。 第3课时 学习新课：任务一 变阻器（电阻器与变阻器、改变电阻的方法） 1.应用：调音台利用一组可变电阻改变各种音调的响度；收音机、电话、电视机通过改变电阻改变音量；调光器通过改变电阻调节灯泡亮度。 2.电阻器与变阻器：电阻器是具有一定阻值、用来控制电路电流大小的元件（阻值固定）；变阻器是可改变电阻值的电阻器，能根据需要改变电路中的电流大小。 3.改变电阻大小的方法：改变导体的材料、长度、横截面积和温度；最简便的方法是改变导体的长度。常用变阻器靠改变接入电路的电阻丝有效长度来改变电阻。 1.认识变阻器在生活中的广泛应用。 2.区分电阻器与变阻器。 3.知道改变电阻最简便的方法是改变长度。 第3课时 学习新课：任务二 滑动变阻器的结构 1.主要结构：瓷筒（上绕很长的漆包合金丝/电阻丝）；金属杆（架在瓷筒上方，上有可滑动的滑片P）；滑片P（可在金属杆上左右滑动，与电阻丝接触处漆被刮掉）；四个接线柱——下面两个（A、B）接电阻丝两端，上面两个（C、D）接金属杆两端。 2.电路符号：长框加滑片（P）。 3.演示：按图连接电路，左右移动滑片P，观察小灯泡亮度变化，分析变化原因（接入电阻丝长度改变）。 1.指认滑动变阻器的各部分结构。 2.记住滑动变阻器的电路符号。 3.观察滑片移动引起灯泡亮暗变化。 第3课时 学习新课：任务三 滑动变阻器的连接与有效电阻 1.四种正确连接方式——“一上一下”（以AP部分或BP部分连入电阻）：滑片右移→连入长度变长→电阻变大→灯变暗；滑片左移→长度变短→电阻变小→灯变亮。 滑片向右移动，连入电路的电阻丝的长度变长，电阻变大，灯泡变暗；滑片向左移动，连入电路的电阻丝的长度变短，电阻变小，灯泡变滑片滑动过程中电阻和灯泡亮暗变化情况。 滑片向左移动，连入电路 的电阻丝的长度变长，电阻变大，灯泡变暗；滑片向右移动，连入电路的电阻丝的长度变短，电阻变小，灯泡变亮。 2.两种错误接法——“同上同下”：都接上面两柱（无电阻丝连入，相当于导线，灯较亮）；都接下面两柱（电阻丝全部连入，相当于定值电阻，灯较暗）。 无论滑片如何移动，都没有电阻丝连入电路，相当于连入一根导线，灯泡较亮 无论滑片如何移动，连入电 路的电阻丝的长度都不变，相当于连入一个定值电阻，灯泡较暗 3.有效电阻判定——“近小远大”：有效电阻丝长度取决于下面接入电路的接线柱到滑片P的距离，距离越大电阻越大、距离越小电阻越小。 1.归纳“一上一下”的正确接法。 2.识别“同上同下”的错误接法及其后果。 3.用“近小远大”判断有效电阻与滑片移动的影响。 第3课时 学习新课：任务四 滑动变阻器的使用注意 使用滑动变阻器应注意四点：①了解所用变阻器的阻值范围和允许通过的最大电流，如标有“50 Ω 1A”表示最大阻值50 Ω、允许通过的最大电流1 A；②接线柱必须“一上一下”，不能同用上两柱（R=0）也不能同用下两柱（R为最大值）；③闭合开关前应将滑片置于阻值最大处（离所选下接线柱最远的一端）以保护电路；④变阻器要与被控制的用电器串联。 1.复述滑动变阻器使用的四点注意事项。 2.能根据铭牌（如50 Ω 1A）正确选择变阻器。 第3课时 学习新课：任务五 旋钮型变阻器、自制调光灯与敏感电阻 1.旋钮型变阻器：原理与滑动变阻器相同，只是把直线形变成圆弧形；连接时要看清哪两个接线柱接入、触片顺/逆时针旋转，再判断电阻变化。例如A、C接入，有效电阻为A至触片，要使电阻增大应顺时针转动。 2.项目——制作调光灯：用电池、灯座、铅笔芯和导线制作；以铅笔芯为电阻，改变其接入长度即可改变电阻、改变灯泡亮度（从右向左移鳄鱼夹，灯逐渐变亮）。 3.科学·技术·社会·环境——敏感电阻：阻值随温度、光照、压力、气体浓度等环境因素变化的电阻器，如热敏电阻、光敏电阻、气敏电阻、力敏电阻，在生产生活中有广泛应用。 1.理解旋钮型变阻器与滑动变阻器的异同。 2.动手设计方案、制作简易调光灯。 3.认识各类敏感电阻及其应用。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 【例1】（第1课时 物质的导电性）如图所示的电路中，当开关闭合后，在金属夹A、B之间分别接入硬币、铅笔芯、橡皮和塑料尺，小灯泡都能发光的是（　　） A．接入硬币和橡皮　　B．接入塑料尺和铅笔芯 C．接入硬币和铅笔芯　　D．接入橡皮和塑料尺 【答案】C 【解答】解：硬币属于金属、铅笔芯是石墨，都是导体，接入金属夹A、B之间能使小灯泡发光；橡皮和塑料尺是绝缘体，接入后不能使小灯泡发光。故选：C。 【例2】（第2课时 电阻）下列说法中正确的是（　　） A．绝缘体有电阻，导体没有电阻 B．电路两端有电压，此电路中不一定有电流 C．通过导体的电流越大，导体的电阻就一定越小 D．导体容易导电，是因为它们内部具有大量自由电子 【答案】B 【解答】解：A、导体的电阻较小、绝缘体的电阻很大，并非导体没有电阻，故A错误；B、电路中有电流的条件是闭合回路且有电压，电路断开时即使有电压也无电流，故B正确；C、电阻是导体的固有属性，与电流和电压无关，故C错误；D、导体容易导电是因为有大量的自由电荷，金属导体靠自由电子，但酸碱盐溶液靠离子，故D错误。故选：B。 【例3】（第3课时 变阻器）关于如图所示的滑动变阻器，下列说法中正确的是（　　） A．金属棒AB是用电阻较大的材料制成的 B．滑片P与金属棒AB之间是绝缘的 C．线圈与滑片P接触的位置，电阻丝的绝缘漆被刮掉 D．金属棒AB是绝缘体，瓷筒是导体 【答案】C 【解答】解：A、金属棒AB是用电阻较小的金属制成的，故A错误；B、滑片与金属棒之间导电，否则无法改变电阻，故B错误；C、线圈与滑片接触的位置，电阻丝的绝缘漆被刮掉，让电流能通过，故C正确；D、金属棒是导体，瓷筒是绝缘体，故D错误。故选：C。 板 书 设 计 第 2 节 物质的导电性 一、物质的导电性（第1课时） 1.实验：设计电路检测物质导电性（硬币/塑料尺/玻璃片/铅笔芯/食盐水/粉笔/纯净水） 2.导体：容易导电（金属、石墨、人体、大地、盐类水溶液）；绝缘体：不容易导电（橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、干木材、植物油、干燥空气、纯净水） 3.导体和绝缘体不是绝对的（玻璃烧红导电；导体氧化腐蚀导电下降，卫星触点镀金） 4.半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间（芯片，单晶硅） 5.微观本质：金属有大量自由电子；绝缘体电子被束缚；玻璃高温形成离子（离子导电） 二、电阻（第2课时） 1.电阻：导体对电流的阻碍作用，符号 R 2.单位：Ω（欧姆）；1 kΩ = 103 Ω，1 MΩ = 106 Ω 3.影响因素：材料、长度、横截面积、温度（控制变量法；长度↑电阻↑，横截面积↑电阻↓） 三、变阻器（第3课时） 1.变阻器：改变接入电路的有效长度来改变电阻（最简便） 2.滑动变阻器：结构（瓷筒/电阻丝/金属杆/滑片P/四接线柱）；接线“一上一下”；有效电阻“近小远大” 3.使用注意：看铭牌（如50 Ω 1A）、一上一下、闭合前滑片置最大阻值处、串联 4.旋钮型变阻器（原理相同、圆弧形）；敏感电阻（热敏/光敏/气敏/力敏） 课 堂 小 结 第 2 节 物质的导电性 1.通过实验可比较不同物质的导电能力：容易导电的是导体（金属、石墨、人体、大地、盐类水溶液），不容易导电的是绝缘体（橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、干木材等）；导体和绝缘体不是绝对的，导体表面氧化腐蚀或高温等条件下会改变导电性。 2.半导体导电能力介于导体与绝缘体之间，是芯片等电子产品的核心材料；金属能导电是因为内部有大量可自由移动的电子，绝缘体中电子被束缚不能自由移动。 3.电阻是定量描述导体对电流阻碍作用的物理量，符号 R，单位 Ω（1 kΩ = 103 Ω，1 MΩ = 106 Ω）；电阻大小与材料、长度、横截面积、温度有关，可用控制变量法探究。 4.变阻器通过改变接入电路的有效长度来改变电阻；滑动变阻器须“一上一下”接线，有效电阻看滑片到下端接线柱的距离（近小远大），使用前滑片置于最大阻值处且要串联；旋钮型变阻器原理相同，敏感电阻的阻值随温度、光照、压力等环境因素变化。 作 业 教学反思 $