《電阻定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

王端貴　張連之

摘要：本文主要說明如何以學(xué)生探究為主、教師引導(dǎo)為輔進(jìn)行《電阻定律》的教學(xué)設(shè)計(jì)，為物理規(guī)律的探究教學(xué)提供了一個典型的范例。

關(guān)鍵詞：電阻定律；教學(xué)設(shè)計(jì)；實(shí)驗(yàn)探究；理論探究

中圖分類號：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-6148(2009)2(S)-0019-2

教材分析

本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)完了恒定電流的基礎(chǔ)知識,《歐姆定律》、《串聯(lián)電路和并聯(lián)電路》之后安排的。就本節(jié)的知識內(nèi)容而言，可以看作是歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)等知識的應(yīng)用，同時也為后面學(xué)習(xí)水果電池的內(nèi)阻以及磁流體發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻等作了一個鋪墊。對于這一節(jié)內(nèi)容學(xué)生在初中已作了定性的了解，雖然對電阻定律的理解、應(yīng)用掌握起來難度并不大，但關(guān)鍵是電阻定律的探究過程、探究方法和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。本節(jié)教材是以探究決定電阻的因素為載體，提供了實(shí)驗(yàn)探究和理論探究兩種方案。兩者相結(jié)合，可以讓學(xué)生同時體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的魅力和邏輯的力量。這也是人教版新教材第一次同時提供實(shí)驗(yàn)探究和理論探究兩種方案。

知識與技能

1、通過探究學(xué)習(xí)，深化對電阻的認(rèn)識。理解決定導(dǎo)體電阻大小的因素。2、能用電阻定律來進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。

過程與方法

1、通過探究活動，學(xué)會探究物理問題的兩種基本方法：即實(shí)驗(yàn)和理論的探究。2、熟練應(yīng)用控制變量法、轉(zhuǎn)化法、排除法研究不同的物理問題。

情感態(tài)度與價值觀

通過探究過程讓學(xué)生養(yǎng)成良好的探究學(xué)習(xí)習(xí)慣，明白探究學(xué)習(xí)在物理學(xué)習(xí)中的作用。

教學(xué)難點(diǎn) 電阻定律探究方案的設(shè)計(jì)

教學(xué)方法 以學(xué)生探究為主，教師引導(dǎo)為輔的啟發(fā)式教學(xué)。

教學(xué)的主要環(huán)節(jié)

1 提出問題

提問歐姆定律的表達(dá)式R=U/I，根據(jù)學(xué)生回答將公式變形R=U/I。再次提問能不能說電阻R與U成正比，與I成反比？不能。學(xué)生可能會想既然不能，它是定義式，那么電阻的決定式又是什么呢？迫切想知道電阻R到底由哪些因素決定。對于定義式、測量式或決定式的問題學(xué)生在必修教材中就接觸過，如a=Δv/Δt 是定義式，a=Fm 是決定式。雖然當(dāng)時學(xué)生不是太明白，但到電場強(qiáng)度定義式是E= Fq，點(diǎn)電荷電場的決定式是E=(kQ)/r²學(xué)習(xí)后，他們對這一問題則將基本清楚。同時電阻的定義式、決定式也是高中范圍內(nèi)區(qū)分定義式、決定式的絕好素材。因此學(xué)生在學(xué)完電阻定律后對這一問題就徹底明確了，以后再遇到如電容的決定式、定義式等就一點(diǎn)即通了。

2 猜想

電阻R的大小和哪些因素有關(guān)，要求學(xué)生依據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行猜想。對于這方面學(xué)生有豐富生活經(jīng)驗(yàn)，如知道100W燈泡的燈絲比15W的粗，導(dǎo)線一般用銅、鋁等材料制成。另外學(xué)生在初中對這部分內(nèi)容就有定性認(rèn)識，學(xué)生猜想并不難。教師將學(xué)生猜想羅列起來、稍加篩選即可。

3 制定方案

方案1：實(shí)驗(yàn)探究

制定方案是本節(jié)課的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，方案制定好后，關(guān)鍵問題將迎刃而解。為了突破這一教學(xué)難點(diǎn)，我采用了問題鋪墊，逐漸深入，重點(diǎn)突破的方法。

（1）物理量的測量

要求學(xué)生討論回答需要測量哪些物理量？分別使用什么器材測量？依據(jù)猜想要探究電阻與長度、橫截面積和材料的關(guān)系。自然需要測量電阻R，測量電阻R需用伏安法，當(dāng)然要用電壓表、電流表等。測量長度用刻度尺，但測量橫截面積的方法可能會“五花八門”。可能有的學(xué)生會想到用游標(biāo)卡尺；有的學(xué)生會想到用螺旋測微器；有的學(xué)生會想到用刻度尺。后者是使用“累積法”測量，將電阻絲繞成線圈，測量線圈的寬度，再除以匝數(shù)就是電阻絲的直徑。這時需要對學(xué)生的回答作出適時評價，特別是用刻度尺測橫截面積的同學(xué)，教師要作出較高的評價，鼓勵學(xué)生動腦筋去思考問題。通過教師提問、學(xué)生討論作答、教師的適時評價就為探究方案的制定掃清了基本的方法和器材的障礙，將向目標(biāo)方向邁進(jìn)一步。

（2）控制變量法

提出問題是為了探究電阻R與導(dǎo)線長度L、橫截面積S、制作材料的關(guān)系為確定方法作鋪墊，引導(dǎo)學(xué)生回顧控制變量法。對于控制變量法，學(xué)生在初中時就比較熟悉，遇到探究某一物理量與其他兩個或兩個以上物理量關(guān)系時，就用控制變法。再進(jìn)一步讓學(xué)生回答如何使用控制變量法探究電阻R與長度L、橫截面積S、材料的關(guān)系。

①保持（）（）不變，探究R與（）關(guān)系。②保持（）（）不變，探究R與（）關(guān)系。③保持（）（）不變，探究R與（）關(guān)系。在這一環(huán)節(jié)中提出了本探究方案使用基本的方法--控制變量法，為后面畫實(shí)驗(yàn)電路圖、選擇電阻絲等奠定了基礎(chǔ)。

（3）畫實(shí)驗(yàn)電路圖

畫實(shí)驗(yàn)電路圖是實(shí)驗(yàn)探究方案中重點(diǎn)中的重點(diǎn)，同時也是難點(diǎn)中的難點(diǎn)，對如何突出重點(diǎn)，突破難點(diǎn)，可主要采用如下方法。

①將小紙片分發(fā)給學(xué)生，要求學(xué)生將設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)電路圖畫在小紙片上。

②檢查、指導(dǎo)學(xué)生畫出電路圖，收集具有代表性的電路圖。

③將收集到的電路圖編號，依次投影到屏幕上，并請?jiān)O(shè)計(jì)者說明其設(shè)計(jì)思想。

④請學(xué)生評價哪個電路圖設(shè)計(jì)得更簡捷，從而選擇最合適的實(shí)驗(yàn)電路圖。

在這個教學(xué)環(huán)節(jié)中，從實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)、說明到評判、選擇，都由同學(xué)們獨(dú)立完成。教師把學(xué)生學(xué)習(xí)的主動權(quán)放給學(xué)生，在這一環(huán)節(jié)所起的作用就是為學(xué)生提供探究學(xué)習(xí)的條件，創(chuàng)造輕松和諧的探究環(huán)境。在整個探究活動中，教師扮演的是“組織者”和“輔助者”的角色，充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，體現(xiàn)了新課程的理念。

（4）展示實(shí)物圖

分別將規(guī)格為（L、S）、（2L、S）、（L、15S）的康銅絲和（L、S）的鎳鉻絲用長螺絲固定在木板，螺絲也同時“充當(dāng)”接線柱，用電壓表依次測量金屬絲兩端電壓，就找到了R與L、S、材料的關(guān)系。這個實(shí)驗(yàn)板看似簡單，但制作時卻耗費(fèi)了大量的精力，這也是一個難點(diǎn)。其難點(diǎn)之一是金屬絲難找。一方面橫截面積成簡單比例關(guān)系的同種材料的金屬絲難找，另一方面橫截面積相同，材料不同的金屬絲更難找。當(dāng)時幾乎翻遍了學(xué)校的整個實(shí)驗(yàn)室，最后才從舊倉庫中找到合適的電阻絲。另一個難點(diǎn)是固定。剛開始認(rèn)為用螺絲固定金屬絲串起來即可，結(jié)果是彎彎曲曲，而且很容易脫落。后來買了一張五合板，螺絲一擰，金屬絲一拉就彎曲變形了。最后買了一張木工板，在上面貼了一張面板，再用鋸鋸開，刨子刨平，貼上彩色標(biāo)簽，這樣器材做得既可靠又美觀大方。

方案2：理論探究

讓學(xué)生理論探究導(dǎo)體電阻與長度的關(guān)系，導(dǎo)線電阻與橫截面積的關(guān)系。

此處的理論探究可以看作是電阻串、并聯(lián)的關(guān)系的一個應(yīng)用。按理說學(xué)生應(yīng)該有這方面的探究能力。但實(shí)際上由于我們的教學(xué)現(xiàn)狀是“滿堂灌，灌到底”，學(xué)生這方面的能力很差，不善于探究未知世界，只會證明現(xiàn)有結(jié)論?？紤]到這一點(diǎn)，制作了Flash動畫，引導(dǎo)學(xué)生探究。

4 分組探究，填寫活動記錄卡

為了讓學(xué)生探究的目的性更強(qiáng)，便于交流，我們將學(xué)生分成兩組，分別發(fā)放活動記錄卡（理論探究、實(shí)驗(yàn)探究）。在學(xué)生探究過程中，教師巡視，解疑答難，最后將學(xué)生探究結(jié)果分別抽一組，投影出來。讓他們分別依據(jù)自己的探究結(jié)果，闡述自己的結(jié)論，從而總結(jié)出電阻定律。

5 應(yīng)用

最后一個環(huán)節(jié)是應(yīng)用，檢測教學(xué)效果。將“思考與討論”改編為一個題目投出來，讓學(xué)生解答。體現(xiàn)了電路的微元化思想，呼應(yīng)引入部分。

總之，這節(jié)課是在突出主體，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)和重點(diǎn)的前提下，更加注重規(guī)律的建立過程，并突出對過程的理解。讓學(xué)生最大限度地參與到教學(xué)之中，充分發(fā)揮學(xué)生的積極性、主動性和創(chuàng)造性。

(欄目編輯黃懋恩)