资源简介

《变阻器》实验说课
一、使用教材
人教版九年级物理第十六章第4节《变阻器》。
二、实验器材
演示实验器材：水位测试仪（一物多用）、热成像仪、电流电压传感器。
学生实验器材：镍铬合金丝0.3mm （无绝缘漆）、镍铬合金丝0.5mm（绝缘漆）、 puc管、 砂纸 、滑动变阻器、导电漆笔、铅笔、A4纸、LED灯、小电动机、碳胶、烧杯、电水壶、盐水、水 等
三、实验创新要点
由师本课堂改进为生本课堂
滑动变阻器是初中物理电学实验器材的重要组成部分，它的构造、使用方法较其他电学元件难度太大，机械的讲授学生不易理解。本课采用热成像手段，使学生直观观察有效电阻部分；同时带领学生成为变阻器设计师，体验滑动变阻器制作改进过程，达到“做中学”“乐中学” 目的。
四、实验设计思路
以制作滑动变阻器为主线，经历“我设计→我使用→我创新→我应用”几个环节。
五、实验教学目标
物理观念：引导学生理解滑动变阻器的原理、构造、使用方法。
科学思维：培养学生质疑精神，能从不同角度思考问题，追求科技创新；培养学生通过科学推理，发现问题并提出改进建议的能力。
实验探究：通过对滑动变阻器制作改进过程，培养学生交流反思、优化实验方案并对实验现象进行解释的能力；培养主动与他人合作的团队意识。
科学的态度与责任：通过“做中学”培养持之以恒的探究精神和严谨认真的科学态度。
六、实验教学内容
1.滑动变阻器构造：体验设计师的对滑动变阻器制作改进过程，理解滑动变阻器的构造，突出重点。
2.滑动变阻器连接：通过热成像仪直观演示有效电阻部分，突破难点。
3.滑动变阻器调节电路：数字传感器采集数据，分析电路中电流电压的变化特点，拓展延伸。
4.滑动变阻器创新改进：液体变阻器、纸片变阻器、面团变阻器等，从不同角度思考问题，培养创新精神。
5.滑动变阻器的应用：水位测试仪、风力测试仪、电压力秤、油量表等滑动变阻器的应用，体会物理服务于生活。
七、实验教学过程
(一)情境引入
请学生演示：向水位测试仪水箱中注水，同学观察现象“为什么向水箱中倒水，水位计、小灯泡会有感应？”同学们看到小灯泡亮度有明显变化时，就很容易联想到这个电路当中电阻变化，从而揭示课题：变阻器。（如图1）
图1 利用自制水位测试仪引入新课
意图：通过自制教具很容易激发学生的学习兴趣，此时，抓住学生的兴趣点。布置了一个任务：我们来设计滑动变速器吧。顺利进入下一环节
(二)探索发现
(1)我设计
学生们在任务驱动的引领下先选材，然后发现一根长长的电阻丝不方便使用，怎么办？（缠绕在绝缘筒）缠绕后的电阻丝连接到电路当中。又出现了灯泡亮度断断续续。怎么办？密缠。密缠之后果然如我们所愿吗？事实上，电阻丝已经被短路，根本没有变阻作用。又该如何办？......这样，通过问题串的形式，同学们不断的设计改进，再设计，再改进。经历长变短、断变续、通电与绝缘的设计改进过程。（如图2）
图2 学生设计滑动变阻器
尽可能创造真实的场景，给学生更多的发现问题并设法解决问题的机会。创造认知冲突，印象会更为深刻。 层层递进，环环相扣。此时，学生对滑动变阻器的结构了然于胸，那么这就很顺利的进入到下一个环节，滑动变速器的连接及使用。
(2)我使用
在上一个环节的基础之上，我先请学生代表以设计者的身份向大家介绍滑动变阻器的使用说明。其他同学评价补充后达成一致意见。教师使用涂有感温材料的变阻器，按照同学们的说法连入电路来验证学生想法是否正确。同学们可以清晰直观的同学们很直观的感受到有效电阻是哪段。但是这种温变材料颜色变化较慢，且受环境温度影响。有同学提到，疫情期间医院使用的热成像仪，使温度看得见，我们尝试对原有器材进行了改进，利用自制的发热导线连入电路，效果很好（如图3）。至此，学生们对滑动变阻器本身的结构以及连接方法都有了较深刻的印象。那么，趁热打铁，让学生们按要求把滑动变阻器连入电路。并通过调节滑动变阻器观察电流表的示数变化和小灯泡的亮度变化，学生再次体会成功的喜悦。
图3 热成像仪效果演示
(3)我发现
滑动变阻器对电路中的电流会产生影响，那对电压是否有影响呢？这个实验操作步骤多，记录数据多，学生们往往顾此失彼，为了采集到连续直观的实验数据，我们采用了电流电压传感器进行实验（如图4）。分别收集了滑动变阻器两端的电压、定制电阻两端的电压和电源电压。分析图像可以得到，在滑动变阻器阻值变小的过程中电流变大。但是，各部分电压变化情况不尽相同：而滑动变阻器的电压会随着电阻的变小而变小，定值电阻的电压会随着电阻的变小而变大。这到底是什么原因呢？这为下节课我们将要探究的欧姆定律事先埋下了伏笔。
图4 数字传感器收集实验数据
(4)我创新
课堂时间有限，但是同学们的探究热情无限，所以我布置了适应双减的作业：尝试设计创新滑动变阻器。课外延时服务活动中我们对同学们的创新设计进行了实验交流（如图5）。
经过一段时间的师生共同准备，我们在课后延时服务中进行了变阻器创新实验的交流。
①带标尺变阻器。后来我们把带有标尺的这种滑动变阻器真的应用到了探究电流与电阻关系的实验中，减少了频繁更换电阻带来的麻烦，大大提高了实验效率。
图5 带标尺变阻器
②纸片变阻器。通过查阅资料发现石墨的电阻率很大，于是制成铅笔芯滑动变阻器。继续改进成轻薄的纸片变阻器。
图6 纸片变阻器
③面团变阻器。利用食盐溶液的导电性，把食盐和入面粉，成功制作成面团变阻器。
图7 面团变阻器
④液体滑动变阻器。
图8 液体变阻器
(三)学以致用
同学提出液体变阻器中的电流表是否可以改装成浓度表、温度表、长度表……我在肯定学生想法的同时，认为此时揭示课堂之初水位测试仪的秘密已经时机成熟。水位测试仪是怎样工作的？原来水位计就是一块电流表，并且这块电流表还可以改装成其他的生活元件，比如油量表、风力测试仪、电压力称等等。同学们恍然大悟，物理来源于生活又服务于生活，体验到学以致用的喜悦。
八、实验效果评价
学生本位导向的自助实验策略，能够实现学生在自助搭建的真实情境中独立思考，促进了学生自主学习，培养对真实情境中已有方案提出质疑，并培养创造性见解的物理品质，对于提升学生的科学素养有推动作用。

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