1决定电阻大小因素探究式教学设计_探究电阻大小的因素

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“决定导体电阻的因素”探究式

广东省中山市火炬开发区第一中学 乐水仙（中教一级）

教材依据

人民教育出版社九年义务教育三年制初级中学教科书第二册第七章。

教学流程

教学简案

教学目标：

1.知识与技能目标：

（1）理解决定导体电阻的因素以及电阻是导体本身的一种性质，知道电阻器的种类和符号。

（2）会熟练使用电流表测电流。2.探究能力目标：

熟习科学探究的过程，体验科学探究的乐趣，学习科学探究的方法，培养科学探究的能力。

3.情感价值目标：

培养学生终身的探索兴趣，树立将科学转化为技术服务于人类的意识。教学方法：

启发式科学探究法。

教学过程：

一、从生活走向物理，导入新课

模拟到商店买电线的真实情景，让学生明白这么简单的生活小事中还包含着许多我们不知道的物理知识，激发学生学习的欲望。

二、开展科学探究，实施新课

（说明：为了帮助学生按循序渐进的原则进行探究，老师特地将本节内容安排成两个探究循环。第一循环探究决定导体电阻的因素，这一过程是在老师的指导下完成的，旨在让学生熟悉科学探究的要素，了解科学探究的方法。第二循环探究温度对金属电阻的影响，这一过程由学生独立完成，目的在于消除学生对科学探究的神秘感，亲身体验科学探究的乐趣，建立起对未知世界探究的自信。）

1.探究决定导体电阻的因素。

师：上一节课已经学过，导体的电阻与导体两端所加的电压和通过导体的电流的大小无关，导体的电阻又与什么因素有关呢？

（1）提出问题：导体的电阻由什么因素决定？

（随堂实验1：仪器：长度、粗细都不同的铜丝和铁丝各2～3根；组织形式：每两人一组的分组实验形式。）

师：请同学们仔细观察桌面上的两段导体，一段是铜丝，另一段是铁丝，它们有哪些明显的不同？

生：长度、颜色、材料、粗细（横截面积）、硬度、体积、质量。

师：将以上各项进行初步筛选，得出两段导体最明显的不同在于三个方面，即长度、横截面积、材料。

（点评：《物理课程标准》明确指出要让学生“尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想，对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。”该随堂实验可让学生最大限度地进行发散思维，并收集到有关两段导体的差异方面的众多信息，再借助聚合思维对这些信息进行筛选，为下一步的猜想和假设提供了最有力的证据。）

（2）猜想：导体的电阻是由导体的长度、横截面积、材料决定的。师：为了判断这个猜想是否正确，我们需要用什么方法来验证？ 生：实验。

（3）设计实验（引导学生自己设计）。（点评：本实验设计包括了实验方法的选择，实验原理的设计，以及实验电路的设计，由教师启发引导学生参与整个设计过程，这将有助于学生了解实验设计的基本程序，为下一步学生独立进行实验设计奠定了基础。这与《物理课程标准》在实验设计方面对学生的要求“让学生尝试选择科学探究的方法及所需的器材，尝试考虑影响问题的主要因素，有控制变量的初步意识”是一致的。）

① 实验方法：控制变量法。

② 实验原理：电压相同时，通过测定通过导体中的电流来判断导体电阻的大小。③ 实验电路与器材简介：如图26所示。附材料情况表（用投影打出）。表13

（4）进行实验。

（点评：由同学们推荐一名学生上讲台做实验，其余同学提供思路，同时负责记录数据，教师负责启发引导学生将测得的具体数据上升到理论的高度，形成结论。这样安排符合《物理课程标准》对探究能力的要求，即要求学生“能通过观察和实验收集数据，并认识到它对科学探究的重要性。”还有利于培养学生的交流与合作的能力，让学生学会准确地与他人交流，让他们明白人类不仅要从书本中学习，从大自然中学习，还要从他人那里学习。）

① 研究长度对电阻的影响（必须选材料和横截面积相同的电阻丝）。生：（选②和④进行实验。测出I2＝ ________，I4＝ ________。）

师：从实验结果得：I2＜I4，由于U2＝U4，则有R2＞R4。结论：粗细相同的同种导体，导体越长，电阻越大。

② 研究横截面积对电阻的影响（必须选长度和材料相同的电阻丝）。生：（选①和②进行实验。测出I1＝ ________，I2＝ ________。）师：从实验结果得：I2＜I1，由于U1＝U2，则有R2＞R1。结论：长度相同的同种导体，导体的横截面积越小，电阻越大。

③ 研究材料对电阻的影响（必须选长度和横截面积相同的电阻丝）。

生：（选②和③进行实验。测出I2＝ ________，I3＝ ________。）

师：从实验结果得：I2＜I3，由于U2＝U3，则有R2＞R3。结论：导体的电阻还与导体的材料有关。

（5）分析论证（板书）。

导体的电阻是由导体的长度、横截面积、材料来决定的，导体的电阻是导体本身的一种性质。

（6）评估。

回顾以上操作，看看有何不妥或需要改进的地方，即每次实验是否确实做到了控制其他变量不变，而只让一个变量发生变化；由于我们是通过测量电流的大小来判断电阻的大小的，是否每次实验都保证了两段导体两端的电压相同。若这些因素在实验中都作出了充分考虑，该实验结果应该是可靠的。

2.探究温度对金属电阻的影响。

（说明：导体的电阻与导体的材料有什么关系呢？由于时间关系，我们不可能将所有的导体逐一进行实验，可以借用一下科学家的研究成果，请同学们阅读书上的“各种材料的比较”这一部分的内容。引导学生提出新问题，并按科学探究的程序进行独立探究，解决这一问题。以下过程全由学生完成。）

（1）提出问题：金属的电阻与温度有关吗？（2）猜想：

生（甲）：金属的电阻随温度的升高而增大。生（乙）：金属的电阻随温度的升高而减小。生（丙）：金属的电阻不随温度的变化而变化。（3）设计实验：

① 实验原理：保持电压不变，用打火机给导体加热，观察电路中电流的变化。② 实验电路：如图27所示。

（4）进行实验（随堂实验2：也采用两人一组的分组实验形式。）

用打火机给日光灯管的灯丝加热，可以清楚地观察到加热过程中，电流表的示数减小，说明灯丝的电阻在增大。

（5）分析论证（板书）：

多数金属的电阻随温度的升高而增大。（6）评估：

在以上操作中，我们选用日光灯管的灯丝（钨丝）进行实验时，保证了钨丝的长度、横截面积、材料都不变，只是用打火机给它加热，提高它的温度，且电源的电压也不变，因此该实验结果是可靠的。若时间允许的话，还可以多用几种金属进行实验。

（7）交流与合作：

各名同学将自己在实验中的最具创新的想法、做法记在一张小纸片上，在班内宣读，然后放在自己的小“档案袋”内。各小组把实验结果写成一份实验报告，并张贴在“实验天地”中，便于同学们进行讨论和交流。

（说明：导体对电流的作用存在着矛盾的两个方面，所有的导体既有导电能力，又对电流有阻碍作用，利用导体对电流的阻碍作用，我们制成了各种规格的电阻器。出示实物：圆柱形固定电阻器、调光台灯。）

（板书）电阻器的分类及符号。

三、巩固知识、进行练习 完成书后本节所附练习。

四、课堂小结、结束教学 知识小结：

1.导体的电阻是由导体的长度、横截面积、材料决定的。2.导体的电阻是导体本身的一种性质。3.多数金属的电阻随温度的升高而增大。4.电阻器的种类及其符号。科学探究过程小结： 提出问题→猜想设计→进行实验→实验分析→论证评估→交流与合作。

五、布置作业、拓展探究

1.在课后的兴趣小组活动中，利用同学们设计的另两种实验方案（一是将两导体串联，通过测电压来比较电阻的大小，二是将两导体并联，通过测电流来比较电阻的大小），再次探究影响电阻大小的因素（目的是将探究活动拓展到课外）。

2.如何为你家新买的空调配置合适的电线？

（点评：从物理走向社会，培养学生将科学技术应用于日常生活、社会实践，服务于人类的意识。）

教学设计说明

1.本节设计的出发点：新一轮基础教育课程改革大力倡导，在各科中，面向全体学生，开展多样化的探究式学习。这与未来学者喜欢的“在实际操作中学习”的方法是一致的。面对未来的压力，学生有权获得在历史变革中求得生存的手段和观念，使他们感到力能应变，而起步之处便是学校。具有未来概念的创新教学设计能帮助学生面向和适应未来。未来的社会要求人们会学习、会推理、会创造性思维、会作出决策、会解决问题，而掌握这些技能的根本途径就是亲身经历手脑并用的科学探究过程。由此设计了这节面向未来的探究式学习的例案。

2.本设计从模拟到商店购买电线的真实生活情景导入新课内容，经过两个循环的科学探究，获得相关知识后，再将知识应用于社会实践，解决生活中的实际问题。这与《物理课程标准》中的课程基本理念之二“从生活走向物理，从物理走向社会”是一致的。

3.在整个探究过程中，不仅强调了学生要倾听教师的教学，更加强调了教师要倾听学生的心声，学生之间还要相互倾听、交流与合作。在进行随堂实验1时，教师首先认真倾听了学生对两段金属丝的不同之处的描述，让学生“知无不言，言无不尽”，待学生已基本交流完毕后，教师再决定何时介入讨论，以何种方式介入，介入多少。在探究决定电阻的因素时，让学生指导学生进行探究，这为“学生之间的相互倾听”提供了理想场所。

创新点实录

1.从生活走向物理，导入新课。

模拟到商店买电线的真实生活情景，老师扮售货员，请一名学生扮顾客。将各种型号的铜线、铝线、银线挂在一块小黑板上（特地在最边上挂了一束铁线）。

师：请问你想买什么？ 生：我想买电线。师：你想买哪一种？

生：请你介绍一下你这里有什么型号的电线。

师：从线皮的颜色分，有红色、蓝色、绿色、黄色等；从线芯的材料分，有铜线、铝线、银线；它们都有粗有细，价格也不一样，较贵的是银线，较便宜的是铝线。还有这种（指着铁线），铁线是最便宜的，它也能导电。你需要哪一种？

（说明：这位顾客面露难色，不知该买哪一种好。下面的同学议论纷纷，有人建议他买最便宜的，物美价廉；有人又提醒他，“一分价钱，一分货”，要买贵的；有人告诉他，电是很危险的，应该选用红色的，可以提高人们的警惕；还有人对他说，电线越粗越好……讨论的气氛非常热烈，谁也说服不了谁，个别同学还想用拳头解决问题。）

生：我不知道该买哪一种。师：我们该怎样帮助他呢？

生（甲）：老师您是学物理的，你说该买哪种就买哪种，我们听您的。生（乙）：我们来举手表决，少数服从多数。

生（丙）：我们得设计一个实验来研究一下，因为物理实验是检验物理理论是否正确的最终标准。

师：我们应该采用丙的意见。2.探究决定电阻大小的因素。

（1）提出问题：导体的电阻由什么因素决定？

完成（随堂实验1）后得出：铜丝与铁丝的明显不同在于长度、颜色、材料、粗细（横截面积）、硬度、体积、质量。

师：如何对这些因素进行筛选呢？例如，铜丝与铁丝的颜色不同，是由它们的材料不同引起的，因此可以忽略颜色，保留材料。其他因素又怎样筛选呢？

生（A）：硬度也与材料有关，保留了材料，可将硬度也忽略。

生（B）：质量是由材料和体积决定的，保留材料和体积，可忽略质量。生（C）：长度和横截面积又决定着体积的大小，保留长度和横截面积，可忽略体积。

师：两段导体最明显的不同就在于长度、横截面积、材料。导体的电阻是由这三个因素共同决定的，还是由其中的某一个或两个因素决定的呢？（2）猜想：导体的电阻是由导体的长度、横截面积、材料决定的。（3）设计实验。① 实验方法的选择：

师：如何判断决定电阻大小的因素是长度、横截面积、材料三者中的一个或多个呢？若三个因素同时改变了，结果电阻也变了，能否说明电阻的大小就是由这三个因素共同决定的呢？

（说明：学生此时普遍感到困惑，难以理解。为此进行一个简单的类比：若有名同学生病了，去看医生时，医生给他开了一次的药，有A，B，C三种，回家后，他将三种药一次全吃掉了，结果他的病好了。学生很容易回答不能判断是哪种药治好了他的病。要想知道究竟是哪一种药治好了他的病，他该如何服药呢？学生回答应该让他一次只吃一种药。在物理学中，我们常常会遇到这类有多个变量的问题，所采用的研究方法是每次实验只让一个量发生变化，控制其他因素不变。这就是物理实验研究中的一种基本方法———控制变量法。）

师：若要研究长度对电阻的影响，必须控制哪两个量不变？ 生：横截面积、材料不变。

师：若要研究横截面积对电阻的影响，必须控制哪两个量不变？ 生：长度、材料不变。

师：若要研究材料对电阻的影响，必须控制哪两个量不变？ 生：长度、横截面积不变。② 实验原理的设计：

师：如何判断两段导体电阻的大小？

（说明：学生此时还没有学伏安法测电阻。）

生（A）：电压相同时，比较电流，电流大，则电阻小。生（B）：电流相同时，比较电压，电压大，则电阻大。③ 设计实验电路：

师：请同学们根据刚才的实验原理设计出具体的实验电路。

师：这节课我们选用A同学的实验原理，选用C同学的实验电路进行实验探究。④ 进行实验。⑤ 分析与论证。⑥ 评估。⑦ 交流与合作。

3.探究温度对电阻的影响。

（该探究过程完全由学生独立完成。详见实案。）

在对学生的探究进行评价时，采用了档案式的评价体系。让学生将自己在实验探究中的最具有创新的想法、做法记录在一张小纸条上，在班内交流后再放入自己的小档案袋内，以此记录学生思维的成长过程，将形成性评价与终结性评价有机结合，相辅相成，达到全面客观评价学生的目的。

4.从物理走向社会，将知识应用于生活、服务于人类。

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从物理走向社会，培养学生将科学技术应用于日常生活、社会实践、服务于人类的意识。这是一种不需要进行实验的探究，所需信息由学生主动从现有资料或现有资源（如从图书馆、因特网、科技场馆等）中直接搜集或向有关人士直接询问，所搜集到的信息是现成的，顶多需略加整理即可，它叫接受式的探究，旨在让学生明白科学探究的形式是多样的，只要是有心人，随时随地都可以进行探究活动。