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人教版高中物理《滑動(dòng)變阻器》教學(xué)案例

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1、 滑動(dòng)變阻器教學(xué)案例   [教材分析] 滑動(dòng)變阻器具有多種用途和接線方法,高考物理實(shí)驗(yàn)試題中,多次重復(fù)考查滑動(dòng)變阻器的兩種接法——限流式與分壓式,是高考實(shí)驗(yàn)類的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本節(jié)課是習(xí)題課教學(xué),著重闡述這兩種接法的特點(diǎn)和選擇方法,結(jié)合高考題中出現(xiàn)的試題講解,在題目中利用了現(xiàn)代教學(xué)工具——物理仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)。 [學(xué)生分析] 學(xué)生學(xué)習(xí)了伏安法測(cè)電阻,對(duì)電壓表、電流表的內(nèi)外接法的選擇有了了解,但對(duì)其中所涉及到的滑動(dòng)變阻器接法的知識(shí)沒(méi)能很好的掌握,在一些題目中一般不加分析就選用分壓式,而事實(shí)上選擇何種方式接入電路有較高的技巧,學(xué)生應(yīng)掌握這方面的知識(shí),所以用一節(jié)課時(shí)對(duì)滑動(dòng)變阻器接法

2、進(jìn)行講解。 [教學(xué)目標(biāo)] (一)知識(shí)教學(xué)點(diǎn) 1、知道什么情況下選用分壓式接法,什么情況下選用限流式接法。 2、能根據(jù)限流式與分壓式的特點(diǎn)解決實(shí)際問(wèn)題。 (二)能力訓(xùn)練點(diǎn) 培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力,會(huì)用滑動(dòng)變阻器進(jìn)行電路連接,選擇正確的接法解決實(shí)際問(wèn)題。 [重點(diǎn)、難點(diǎn)及突破方法] 重點(diǎn)難點(diǎn)是分壓式及在具體題目中講解變阻器的接法的選取,突破方法在具體題目中利用了現(xiàn)代教學(xué)工具——物理仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué),這樣就避免了物理實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作時(shí)間長(zhǎng)、復(fù)雜、可觀察性差的缺點(diǎn),方便快捷,更好的完成教學(xué)目標(biāo)。 [教學(xué)設(shè)計(jì)思想] (一)本節(jié)課重點(diǎn)是講解變阻器的接法的選取,應(yīng)在學(xué)生了解了變阻器的

3、構(gòu)造及四個(gè)接線柱的接法,改變滑片的位置怎樣引起的電阻變化的基礎(chǔ)上進(jìn)行講解 (二)滑動(dòng)變阻器有三種基本用途: 1、保護(hù)電路:選定滑片位置,使加在負(fù)載、電壓表、電流表、等電學(xué)元件上的電壓以及流過(guò)它們和電源的電流在額定值之內(nèi); 2、調(diào)節(jié)控制:改變滑片位置,使加在工作元件及工作電路上的電壓和流過(guò)她們的電流在額定值內(nèi)變化; 3、變阻負(fù)載:作為能改變接入電路電阻的負(fù)載電阻往往兼具保、調(diào)節(jié)作用。 滑動(dòng)變阻器在電路中主要起保護(hù)電路和調(diào)節(jié)控制作用,在教學(xué)中讓學(xué)生了解變阻器的基本用途,這對(duì)學(xué)習(xí)接法的選取原則很重要。 (三)限流式與分壓式的選擇,應(yīng)遵循安全性、精確性、節(jié)能性、方便性原則綜合考慮,靈活擇取

4、. 安全性、精確性是考察的重點(diǎn),利用物理仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué),幫助學(xué)生理解。 [教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)] (一)、板書(shū):1、滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造、作用和原理  教師:滑動(dòng)變阻器在初中我們已經(jīng)學(xué)過(guò),它的構(gòu)造是:瓷筒、線圈、金屬棒、滑片、接線柱。常用的滑動(dòng)變阻器有兩種:一種只有兩個(gè)接線柱;一種有四個(gè)接線柱。  幻燈片出示:滑動(dòng)變阻器的結(jié)構(gòu)示意圖 滑動(dòng)變阻器在電路中的符號(hào)    教師:滑動(dòng)變阻器的作用和原理是什么呢? (找學(xué)生回答) 教師總結(jié):由于滑動(dòng)變阻器的活動(dòng)滑片可在棒上移動(dòng),滑片與線圈接觸處是剝?nèi)ソ^緣皮裸露電阻絲的通路,所以接入電路中的滑動(dòng)變阻器,通過(guò)移動(dòng)滑片改變電阻線在電路

5、中的長(zhǎng)度,來(lái)改變電阻的大小,從而改變電路中的電流大小。 例1、 在下圖中,滑動(dòng)變阻器各段電阻值為 RAB=60Ω,RBP=40Ω,RAP=20Ω,則CD間、AD間、 BD間、AB間的電阻值各是多少? (找學(xué)生作答,答案略) (二)滑動(dòng)變阻器的接法 教師:在高中階段,滑動(dòng)變阻器的接法有很多種,在電路的作用已經(jīng)不只是初中時(shí)的改變電路中電阻起限流這一種了,今天我們主要研究滑動(dòng)變阻器的分壓式,及接法的選取。 板書(shū):2、滑動(dòng)變阻器的接法:限流式與分壓式 教師:限流式就是把滑動(dòng)變阻器串聯(lián)進(jìn)電路中,改變電路中的總電阻,起限流作用。還有一種接法叫分壓式,如圖。請(qǐng)同學(xué)觀察其接法特點(diǎn)。 總結(jié)

6、:分壓接法中被測(cè)電阻上電壓的調(diào)節(jié)范圍大, 電壓可以從0開(kāi)始調(diào)節(jié),滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選用阻值小 的,這樣分壓明顯。 教師:什么情況下選擇分壓式,什么情況下選擇限流式呢? (學(xué)生討論,幻燈片展示) (三)滑動(dòng)變阻器的接法的應(yīng)用 板書(shū):3、滑動(dòng)變阻器的接法應(yīng)確保電路安全性原則。 滑動(dòng)變阻器必須接成適當(dāng)電路,以確保流過(guò)電源、用電器、電表及變阻器本身的電流在各自的額定值以內(nèi) 例1、伏安法測(cè)量一個(gè)定值電阻阻值,實(shí)驗(yàn)所須器材如下圖。規(guī)格如下: (1)待測(cè)電阻RX(約100歐) (2)直流毫安表(量程0—10毫安,內(nèi)阻50歐) (3)直流電壓表(量程0—3伏,內(nèi)阻5千歐) (

7、4)直流電源(輸出電壓4伏,內(nèi)阻不計(jì)) (5)滑動(dòng)變阻器(阻值0—15歐,允許最大電流1安) (6)電鍵一個(gè),導(dǎo)線若干條。 (讓學(xué)生四人一組,思考討論) 找學(xué)生回答并在物理仿真實(shí)驗(yàn)室上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),有的同學(xué) 選擇限流式接法,觀察物理仿真實(shí)驗(yàn)的反映,糾正錯(cuò)誤 的做法。如圖所示: 各儀表指針沒(méi)有超過(guò)量程 電流表的指針偏轉(zhuǎn)超過(guò)量程 教師分析:若將滑動(dòng)變阻器接成限流器,當(dāng)接入電路的電阻最大值15歐時(shí),流過(guò)電路的電流約為24毫安,超過(guò)毫安表的量程,違反了電路安全原則,故變阻器一定要接成分壓器。 上題接成分壓器還有個(gè)優(yōu)點(diǎn),電壓可以從零開(kāi)始

8、取值,調(diào)節(jié)范圍大,可多測(cè)幾組數(shù)據(jù),取平均值,減小誤差,這也符合變阻器接法選擇的另一原則——準(zhǔn)確性原則。 板書(shū):4、滑動(dòng)變阻器的接法應(yīng)盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,算得的數(shù)據(jù)應(yīng)盡量準(zhǔn)確的原則。 教師:實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況,選擇變阻器的合適接法,使實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較精確??稍谝韵聨讉€(gè)方面考慮:(1)使電流、電壓的調(diào)節(jié)范圍較大;(2)使變阻器的有效調(diào)節(jié)范圍較大;(3)使測(cè)量?jī)x表有合適的量程。 例2、用伏安法測(cè)量一個(gè)電阻阻值,備用儀器及元件如下: (1)待測(cè)電阻RX(約25千歐) (2)直流電流表(量程0—300微安,內(nèi)阻300歐) (3)直流電壓表(量程0—15伏,內(nèi)阻100千歐) (4)直流電

9、源(一節(jié)干電池,電動(dòng)勢(shì)1.5伏,內(nèi)阻不計(jì)) (5)直流電源(輸出電壓15伏,內(nèi)阻不計(jì)) (6)滑動(dòng)變阻器,總電阻15千歐 (7)電鍵一個(gè),導(dǎo)線若干條。 分析和解:由于RX的阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電流表的內(nèi)阻且和電壓表的內(nèi)阻接近,故選用電流表內(nèi)接法; 若選用一節(jié)干電池作為電源,變阻器無(wú)論接成限流器還是分壓器,電流表和電壓表的最大讀數(shù)相同,分別是60微安和1.5伏,指針偏轉(zhuǎn)角度太小,誤差較大,所以應(yīng)選用(5)作為電源; 若滑動(dòng)變阻器接成限流電路,流過(guò)RX的最小電流為375微安,超過(guò)電流表的量程,故變阻器必須接成分壓器。 電路圖及仿真實(shí)物圖如下所示: 電源

10、 教師:當(dāng)限流電路和分壓電路均可使用時(shí),例如滑動(dòng)變阻器的總電阻和負(fù)載電阻接近,應(yīng)該優(yōu)先選用限流電路。因?yàn)樨?fù)載電阻消耗功率不變的前提下,限流電路消耗的總功率小于分壓電路消耗的總功率。 板書(shū):5、滑動(dòng)變阻器的接法應(yīng)節(jié)約電源電能的原則 教師總結(jié):滑動(dòng)變阻器的接法選擇比較復(fù)雜,可按照下列情況選擇: 1. 下列情況可選用分壓式接法 (1)要求回路中某部分電路電流或電壓實(shí)現(xiàn)從零開(kāi)始可連續(xù)調(diào)節(jié)時(shí)(如:測(cè)定導(dǎo)體的伏安特性、校對(duì)改裝后的電表等電路),即大范圍內(nèi)測(cè)量時(shí),必須采用分壓接法. (2)當(dāng)用電器的電阻R遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大值R0,且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測(cè)量多組數(shù)據(jù))時(shí),必

11、須采用分壓接法 (3)若采用限流接法,電路中實(shí)際電壓(或電流)的最小值仍超過(guò)R的額定值時(shí),只能采用分壓接法. 2.下列情況可選用限流式接法 (1)測(cè)量時(shí)電路電流或電壓沒(méi)有要求從零開(kāi)始連續(xù)調(diào)節(jié),只是小范圍內(nèi)測(cè)量,且RL與R0接近或R略小于R0,采用限流式接法. (2)電源的放電電流或滑動(dòng)變阻器的額定電流太小,不能滿足分壓式接法的要求時(shí),采用限流式接法. (3)沒(méi)有很高的要求,僅從安全性和精確性角度分析兩者均可采用時(shí),可考慮安裝簡(jiǎn)便和節(jié)能因素采用限流式接法. 教師:選擇滑動(dòng)變阻器的接線方式時(shí),除了需要考慮上述三原則外,還應(yīng)考慮某些實(shí)驗(yàn)的特殊要求,具體情

12、況具體分析。例如用標(biāo)準(zhǔn)電壓表、電流表改裝的儀表,若要求加在電壓表兩端的電壓及流過(guò)電流表的電流能從0連續(xù)變化到滿量程,則變阻器必須接成分壓式方能滿足實(shí)驗(yàn)要求。 [本節(jié)課總結(jié)](課件演示) 1、 滑動(dòng)變阻器的構(gòu)造、作用和原理 2、滑動(dòng)變阻器的接法:限流式與分壓式 3、滑動(dòng)變阻器的接法應(yīng)確保電路安全性原則。 4、滑動(dòng)變阻器的接法應(yīng)節(jié)約電源電能的原則 5、滑動(dòng)變阻器的接法應(yīng)盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,算得的數(shù)據(jù)應(yīng)盡量準(zhǔn)確的原則。 [教學(xué)后記](méi) 總體來(lái)說(shuō)基本達(dá)到教學(xué)任務(wù),學(xué)生能掌握變阻器的不同接法和其的特點(diǎn),在一些簡(jiǎn)單題目中能運(yùn)用特點(diǎn)選擇接法。在仿真實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)用上也取得了不錯(cuò)的效果,激

13、發(fā)了學(xué)生的積極性,活躍了課堂,使學(xué)生更好的學(xué)習(xí)了知識(shí)。 通過(guò)這節(jié)課的教學(xué)體會(huì)到以下幾點(diǎn): 1.物理課中演示實(shí)驗(yàn)的重要性,演示實(shí)驗(yàn)要清楚詳盡。課件的演示要靈活簡(jiǎn)潔,避免大篇幅的說(shuō)明。 2.新課教學(xué)要逐步遞進(jìn)的討論分析,循序漸進(jìn)調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,為學(xué)生創(chuàng)造了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題并解決問(wèn)題的情景,要引導(dǎo)學(xué)生自己總結(jié)特點(diǎn),活躍課堂,得不到各種思維的訓(xùn)練。 3.仿真物理實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用要是每個(gè)學(xué)生了解其特點(diǎn),結(jié)果要使人信服。在一些重要的演示實(shí)驗(yàn)中要盡量用實(shí)物儀器作實(shí)驗(yàn),要看到仿真物理實(shí)驗(yàn)室的局限性。 4.教學(xué)中對(duì)分壓式的理解和應(yīng)用要重點(diǎn)講解,對(duì)比著限流式具體分析,運(yùn)用多媒體,形象模擬“變阻器”的電流從哪里流進(jìn)變阻器,從變阻器的哪個(gè)部分流出來(lái),學(xué)生不能直接從導(dǎo)線中觀察到。教師可利用動(dòng)畫(huà)制作軟件,將有電流通過(guò)的那部分電阻線用彩色顯示。這樣,學(xué)生親眼“看到了”電流的“路徑”,從而形象生動(dòng)地進(jìn)行模擬說(shuō)明。

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