乐清市白象中学 浙江温州 325603
一、教学分析
1.课标分析
《导体的电阻》是高中物理《必修第三册》第十一章《电路及其应用》的第2节。《电路及其应用》 这一章总共 5节内容,主要包括描述部分电路的基本概念和规律,以及研究、解决问题所涉及的主要方法。通过分析《导体的电阻》一节在《普通高中物理课程标准(实验)》(以下简称“课标”)的要求以及对其课标进行解读,可以知道这一节课的重点为电阻的定义及电阻的决定因素。难点为实验探究和理论推导过程。本节课内容在必考和选考中都有要求,是属于核心知识。电阻的知识是电学的一个基本内容,凡是涉及到电路的,都绕不开电阻。在后续碰到的闭合电路欧姆定律、电磁感应的电路问题、交变电流等,也都要以电阻为前续知识。由此可见,本节课的内容是属于主干知识。
2.内容分析
本节包含的内容比较多,有两个重要概念、一个重要规律和一个学生分组实验。首先通过导体A、B的U-I图像给出,对于同一导体,电压和电流之比是相同的,不同导体一般是不同的,说明U/I表示导体的导电性质,于是用它定义导体的电阻,其次,通过实验研究导体电阻和长度、横截面积及材料的定量关系,最后,通过分析给出反映导体材料对电流阻碍因素的电阻率概念。
分析教材内容可知,导体的电阻与长度、横截面积和材料的关系(即电阻定律)是本章的基本规律之一,初中时学生只知道定性结论,故导体的电阻与长度、横截面积和材料的关系(即电阻定律)内容属于发展和提高的范畴,教科书采用了实验探究的方法,增加了演示实验,使学生的认识更加全面。
二、教学目标
核心素养 | 素养表现 | 素养内涵 | 教学目标 |
物理观念 | 物质观及应用 | 形成经典的物质观,并能解释自然现象和解决实际问题 | 理解电阻的定义。知道导体的电阻与哪些因素有关及定量关系,理解电阻率。 |
科学思维 | 模型建立 | 根据问题和情境,对客观事物进行抽象和概括,构建物理模型和概念 | 经历用理论分析方法解决问题的过程,学生掌握基于经验事实建构物理模型的方法,掌握解决模型的方法。 |
科学论证 | 具有使用科学证据的意识和评估科学证据的能力,运用证据对所研究的问题进行描述、解释和预测的能力 | 经历运用控制变量法研究物理问题的过程,理解控制变量的实验方法。 | |
问题解决 | 根据物理规律,解释自然现象和解决实际问题 | 能根据电阻公式,判断导体电阻率大小 | |
科学探究 | 探究意识 | 能在不同情境中提出可探究的问题,合理猜测和假设 | 通过观察滑动变阻器、铜芯导线等实物,猜测影响导体电阻的因素, 学生初步掌握发现问题的方法。 |
实验探究 | 能正确设计和实施物理探究,正确使用各种仪器和方法收集信息 | 经历实验探究、数据分析、结论得出、结果交流和评价等过程,学生掌握科学探究的方法。 | |
分析论证 | 会对获取的信息进行处理,并能描述和总结实验探究的结果 | ||
合作交流 | 具有合作与交流的意愿与能力 | 小组合作实验和理论探究,培养合作学习能力和交流能力 |
三、教学活动
任务1:问题情境引入,激发问题意识
问题情境:随着生产的发展,我们经常能够听到某个工厂的火灾新闻,其中很多的火灾现象都来源于电器内部。
教师将一张葫芦状的锡纸与滑动变阻器一起串联接入7V的交流电路上,闭合电路,完成实验,发现火苗从最细的中间烧起来。
问题 | 问题指向的素养目标 |
1、会发生什么实验现象? | 能够通过情境猜想与电阻有关的可能因素,提出有价值的探究问题。 (科学探究) |
2、为什么是最细的位置烧起来?导体的电阻与何因素有关? |
教学建议:
(1)实验操作建议:葫芦状的锡纸可来源于香烟壳,不同地方粗细不同。
(2)教学活动建议:问题 1 由学生直接观察实验所得。教师应针对问题 2 的不同回答给予肯定,并在后续情境中进一步研究。
设计意图: 引入的问题情境价值在于激发学生的问题意识,彰显探究的意义,调动学生的探究兴趣。来源于生活的情景和实验引入,能够让学生有较强的科学态度和热情,能为后续的科学探究顺利开展蓄势。
任务2:理解电阻的定义
问题情境:演示实验探究导体对电流的作用。教师把导体A和导体B分别接入实验电路,通过改变滑动变阻器滑片位置,观察导体两端的电压随电流的变化情况。记录实验数据,画出两次实验的U-I图像。
问题 | 问题指向的素养目标 |
1、观察导体A和导体B两端的电压随电流的变化情况有什么不同? | 通过实验尝试改变电路中电流的大小,从中认识“导体能够导电同时对电流又有阻碍作用”的性质,了解什么是电阻,(物理观念) 激发学生对概念和实验的兴趣,通过实验探究活动,体验探究的乐趣,使学生乐于观察、实验。 (科学态度与责任) |
2、实验中,导体A、B的电阻各为多少? | |
3、谁对电流的阻碍作用更强? | |
4、分析讨论图像的含义? | |
5、在U-I图像中,什么表示导体的电阻? |
教学建议:
(1)思维引导建议:引导学生通过观察,做出对比,并发现对于导体能导电,但同时对电流有阻碍作用。对于导体A,通过它的电流随所加电压变化,电流跟电压成正比,对于导体B,通过它的电流也随所加电压变化,电流跟电压成正比,但两者的U/I是不同的。从而引出电阻的定义,顺势分析说明欧姆定律的得来。
(2)实验操作建议:电路元件参考,电源电动势6V,电流表0-0.6A量程,内阻约为0.1Ω,电压表0-3V量程,内阻约为3KΩ,滑动变阻器最大阻值20Ω,导体A和导体B是阻值分别为5Ω,10Ω的合金丝电阻。
(3)教学活动建议:①问题 1、2、3由学生直接观察实验和计算所得。问题4和问题5中,针对学生的回答教师做合理点评。②U-I图像的绘制:考虑到时间问题,教师可采用excel直接输入实验数据得出图像,更直观简便。③教学中可以指出,欧姆定律及电阻定义是同时建立起来的,以消除学生可能出现的误解:先有电阻概念,再实验探究得到电流跟电阻的反比规律。
设计意图:因课时减少,学生在初中已经学过的欧姆定律不再重复,直接由对比实验探究得到导体的U-I图像是正比例图线,定义电阻并顺势分析说明欧姆定律的得来,让学生知道欧姆定律及电阻定义是同时建立起来的。
四、学业评价
随堂练习:两根完全相同的金属裸导线A 和 B,如果把导线A均匀拉长到原来的2 倍,导线B对折后拧成一股,则它们的电阻之比RA:RB为多少?
教材“练习与应用”第1题、第3题:
第1题要求对通过导体的电流与两端电压成正比有较深刻的认识,,要求学生能利用图线进行分析,可以训练学生从图像获得有效信息的能力。
第3题讨论导体上损失的电压,这为介绍远距离输电做了知识准备。因为远距离输电时,导线较长,电阻无法忽略。