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1、电 阻 定 律 一、教学目标:1、知识与技能(1)深化对电阻的认识,理解电阻定律,能用电阻定律来进行有关计算。(2)理解电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系。(3)通过分组实验,培养实验设计和实验操作能力。2、过程与方法(1)体验运用控制变量研究物理问题的思维方法。(2)通过学生发现问题提出问题方法研究实验操作等一系列探究过程,使学生掌握如何去开展研究、获取知识,培养思维能力。(3)体会到实验探究和逻辑推理是相辅相成的,都是重要的科学研究方法。3、情感、态度与价值观(1)通过实验探究,体验成功的积极情感,进一步理解认识来源于实践。(2)通过对不同材料电阻率的介绍,加强学生安全用电的意识。
2、(3)体验到实验的魅力和逻辑的力量,也体验到物理学的简洁之美。二、教学重点、难点:1、教学重点及教学策略重点:通过实验探究和理论探究,引导学生得出电阻定律的表达式。教学策略:从学生设计定值电阻的角度出发,思考电阻与那些因素有关?引出探究课题。结合课件,设置小台阶,有目的地引导设计实验,探究R与L的关系。反思得到实验的理论依据是串联电路的特点,知识迁移、从并联电路特点出发,理论探究R与S的关系,用数学方法整合实验结论,得出电阻定律,并加以理解。2、教学难点及教学策略难点:立足农村中学实验室现有的条件,引导学生优化实验设计和实验过程。教学策略:从控制变量的基本实验思想出发,结合多媒体课件,师生、生
3、生合作,设计实验,从实验室现有的条件出发,抓住R、I、U三者关系,再次利用控制变量法简化实验设计,通过优化实验,既加深对控制变量法的理解,又为利用串联电路特点理论探究R与L 的关系,打下了基础。使后续理论探究过程显得并不突兀。三、设计思路:本课教材以电阻定律为载体,提供了一套实验探究方案和一套理论探究方案,充分体现了探究式学习在物理教学中的地位和作用。本节内容既要学习、理解电阻定律和电阻率,更要突出探究过程,容量是很大的。因此就要求教师在让学生体验探究过程的同时,还得保证教学效率。对于这样一对矛盾,我采取了实验探究重方法,理论探究重思维,课堂教学重过程,结合课件优化实验、分散难点的策略。在让学
4、生学习电阻定律基本知识的同时,感受实验的魅力和逻辑的力量,体现物理教育在好奇求知、质疑创新、动手操作、逻辑思维等方面的价值导向。本课总体设计思想是:从控制变量,引导学生设计实验出发,体验实验探究的思想方法。明确方法后,学生只动手实验探究R与L的定量关系,不需去多重复。然后反思实验,由串联电路的特点逻辑推理验证实验探究的结果,进而拓展到利用并联电路的特点理论探究得到R与S的关系,得出,总结出电阻定律的表达式。理解电阻率与材料和温度的关系。在小结课堂教学的基础上进行反馈练习。四、教学资源:1、实验仪器:电池组、电压表(2只)、带鳄鱼夹的导线(4根)、装有底座的电阻丝(50cm、1根)、导线若干、电
5、键(1只)、米尺(1把)、(以上器材可以每2-4人一组)2、多媒体教学设备一套:可供课件播放、实物投影。相关的自制课件。五、教学过程设计:教 师 活 动学 生 活 动点 评导入情景模块课前创设:在课间休息时,打出第1张PPT,创设一种研究的前置氛围,也适当暗示了本节课的学习内容。为课堂教学作一个很好的铺垫。(PPT展示的内容如下:)“疑问像电阻,是思考让它导通电流,流光溢彩!”课堂导入:简单关注这句话的基础上,打出第2张PPT,问题引导:1、观察这些电阻的图片,你发现了些什么?2、让你来设计这些电阻,你要考虑些什么因素?学生陈述的基础上,引入探究的课题:本节课我们一起在初中的基础之上,深入的“
6、探究导体电阻与长度、横截面积、和材料之间的定量关系”。适当关注展示内容,体会这句话的含义。读图,观察各种形状、阻值不一的电阻。主动思考导体的电阻跟哪些因素有关。陈述思考的结果:R与L,S、材料及温度有关。明确探究的课题。这句话语带双关,既为课堂教学创设前置氛围、暗示了教学内容,又体现了科学的人文价值。激发兴趣、引出课题;提问的方式体现了学生的主体性。有效的回顾知识、提出研究课题。培养学生用准确的语言表达自己的想法。实验探究互动模块实验探究互动模块引导设计实验:问题引导:1、该如何研究R与长度、横截面积和材料三个量之间的关系呢?具体该怎么做?通过学生的思考和回答,让他们明确依据控制变量,探究过程
7、可以划分为三个步骤, L;控制S和材料相同。R S;控制L和材料相同。材料;控制L和S相同。引导学生首先设计实验来研究R与L的关系:问题引导:,探究R与L的定量关系,对所选择的电阻有什么要求?,R与L该怎样来测量?,你能尝试画出电路图吗?各自思考后分小组交流,老师参与个别小组的讨论。请学生来陈述自己的想法:1、要求电阻丝的横截面积和材料相同只是长短不同。2、用伏安法测电路R=U/I,用米尺测长度。AV3、电路图:a b(ab之间分别接入横截面积和材料相同只是长短不同的电阻)从这些回答当中大致知道该如何去探究R与L的定量关系。接着从实验室只能提供的器材出发,结合刚才的设计思路,引导学生优化实验方
8、案。优化实验设计:问题引导:1、实验室只能提供一根长的电阻丝,没有两根长短不一的电阻丝,能否探究R与L的关系?说说你的想法?2、根据R=U/I、测得U和I,才能求R,想想看能否少测一个量,让实验简单一些?(刚才我们设计探究R与L的关系时,并没有测S,这样做的理由,对我们是有启发的。)在学生充分思考、讨论的基础上,引导他们得出优化后的实验设计方案。V VR1 R2在保证电流I相等的前提下,电压U之比,反映了对应的电阻R之比。设计表格:U/VL/mR1R2进行实验:依据优化的实验方案,分小组进行实验。巡视,解决学生实验操作中的困难。处理数据,交流结果:引导学生从实验数据中发现:保证电流I相等的前提
9、下,电阻两端的电压之比,实质反映的是电阻之比:U1/U2=R1/R2=L1/L2结论():在电阻的横截面积和材料相同的条件下:与成正比。思考:研究多个物理量之间的关系所用到的方法。明确:依据控制变量探究过程可以划分为三个步骤。思考这三个问题的同时,对探究实验的方案形成大致的思路。小组内交流各自的想法。请学生代表陈述小组交流的结果,并在黑板画出电路图。从他人回答的结果中,对自己的想法进行明确和完善。在两个问题的引导和老师的描述下,思考:如何去克服实验室简陋的条件,完成探究。联系刚才不测S的理由,思考不测电压U或者是不测电流I的前提是什么?师生、生生交流,优化设计方案,最终形成共识。体验到通过努力
10、,能让探究方案变得更简洁。优化设计表格。小组内合作,完成探究实验。小组与小组之间交流实验数据,得到实验结论。在思考问题的同时,明确研究的方法,对实验的大步骤有所了解,从众多物理量中找到研究的突破口。用问题从测什么?要什么?怎样测?等方面来引导学生,有目的地设计实验,这种设计实验的思考角度,对其他物理实验也是有效的生生交流设计方案,相互碰撞、相互启发,培养学生有目的地去借鉴和吸收他人成果完善自己的设计。明确实验方案的基础上,将实验室所能提供的条件告诉学生,使其明了科学探究往往不是在条件齐备的情形下进行的,培养他们简化、优化实验的意识和素质,以及克服困难的精神!探究R与L的关系时,并没有测S,这样
11、做的理由,对R=U/I三者的测量形成方法上的关照,将控制变量再一次灵活运用。达到立足简陋条件,优化实验方案,完成实验探究,获取高层次成功体验的目的!生生合作,动手操作,进行探究。培养分析数据的能力,得到数据所包含的物理规律。理论探究互动模块结论整合意义拓展模块反思拓展:引导1、反思我们刚才的实验中,把一长段电阻丝看成是长短不一的两段电阻丝串联,在电流相等的情况下探究R与L的关系,利用了串联电路的特点。从串联电路的特点出发,我们也可以做如下推导:(图见对应的PPT)一个长为L,阻值为R的电阻,可以看成是n个长为L1,阻值为R1的电阻串联而成。这样很容易就有:L=nL1,R=nR1显然R与L成正比
12、例。引导2、探究R与S的定量关系, 是否也可以从串、并联电路的特点来逻辑推导得到呢?引导学生思考的基础上,类比刚才的推理得到:一个横截面积为S,阻值为R的电阻,可以看成是n个横截面积为S1,阻值为R1的电阻并联而成。这样很容易就有:结论():S=nS1,R=R1/ n显然R与成反比例。方法动手操作实验探究逻辑推理理论探究R与L成正比R与S成反比中期小结:(对应展示)1、2、实验探究和逻辑推理相辅相成,是科学研究中的两种重要方法。结论整合:引导学生将刚才的两个探究结论,归纳为一个:R与L/S成正比问题引导:1、可否将这个结论写成一个等式,怎么办?设一个正比例系数,就能得到等式:R=L/S2、正比
13、例系数应该有它的物理意义?单位是什么?可能与什么因素有关呢?同样长度、同样横截面积、不同材料的铜丝和铁丝各一根,它们的电阻值相等吗?谈谈你的想法。总结学生思考的结果,得出:“正比例系数反映的是导体材料本身的性质,单位是:m把定义为电阻率。的结论这样我们发现公式:R=L/S很好的反映了R与L、S、和材料之间的定量关系,这个规律就是:电阻定律研读电阻率表:PPT呈现课本上的电阻率表格,结合几个问题,思考:1、 那些金属容易导电,那些金属不容易导电,它们各自的电阻率呈现什么特点?2、 除了对电阻率关注之外,你还对表格中的什么数据感兴趣?这个条件说明了什么?自主学习,阅读填空:利用教材提供的文本资料,
14、通过学生阅读,自主学习,明确电阻率受温度影响的特点,并反馈学习结果,完成以下两个小题:T升高,增大,应用T升高,不变,应用在老师的引导下,反思刚才优化实验的过程,关注串联电路特点在设计中的运用。在老师进一步的引导中,发现简单的逻辑推理也能验证刚才的实验结论,获得成功的体验。和方法上的启示。迁移思考探究R与S的定量关系, 是否也可以从串、并联电路的特点来逻辑推导得到呢?尝试依据并联电路的特点理论探究R与S的定量关系。得到结论。师生一起小结刚才的两种不同探究方法,对实验探究和逻辑推理两种科学方法相辅相成,有一定的认识。在问题的引导下将探究得到的两个结论,用数学方法整合为一个等式。在问题创设的情景中,推导它的单位,思考的物理意义?可能与什么因素有关?陈述个