《電阻定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

王端貴　張連之

摘要：本文主要說(shuō)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(gè)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(lèi)號(hào)：G633.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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(shí),《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(shí)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(shí)的應(yīng)用，同時(shí)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(gè)鋪墊。對(duì)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(duì)電阻定律的理解、應(yīng)用掌握起來(lái)難度并不大，但關(guān)鍵是電阻定律的探究過(guò)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?jī)煞N方案。兩者相結(jié)合，可以讓學(xué)生同時(shí)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(shí)提供實(shí)驗(yàn)探究和理論探究?jī)煞N方案。

知識(shí)與技能

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

過(guò)程與方法

1、通過(guò)探究活動(dòng)，學(xué)會(huì)探究物理問(wèn)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(wèn)題。

情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過(guò)探究過(guò)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(wèn)題

提問(wèn)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(wèn)能不能說(shuō)電阻R與U成正比，與I成反比？不能。學(xué)生可能會(huì)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(duì)于定義式、測(cè)量式或決定式的問(wèn)題學(xué)生在必修教材中就接觸過(guò)，如a=Δv/Δt 是定義式，a=Fm 是決定式。雖然當(dāng)時(shí)學(xué)生不是太明白，但到電場(chǎng)強(qiáng)度定義式是E= Fq，點(diǎn)電荷電場(chǎng)的決定式是E=(kQ)/r²學(xué)習(xí)后，他們對(duì)這一問(wèn)題則將基本清楚。同時(shí)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(duì)這一問(wèn)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(duì)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(duì)這部分內(nèi)容就有定性認(rèn)識(shí)，學(xué)生猜想并不難。教師將學(xué)生猜想羅列起來(lái)、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(wèn)題將迎刃而解。為了突破這一教學(xué)難點(diǎn)，我采用了問(wèn)題鋪墊，逐漸深入，重點(diǎn)突破的方法。

（1）物理量的測(cè)量

要求學(xué)生討論回答需要測(cè)量哪些物理量？分別使用什么器材測(cè)量？依據(jù)猜想要探究電阻與長(zhǎng)度、橫截面積和材料的關(guān)系。自然需要測(cè)量電阻R，測(cè)量電阻R需用伏安法，當(dāng)然要用電壓表、電流表等。測(cè)量長(zhǎng)度用刻度尺，但測(cè)量橫截面積的方法可能會(huì)“五花八門(mén)”?？赡苡械膶W(xué)生會(huì)想到用游標(biāo)卡尺；有的學(xué)生會(huì)想到用螺旋測(cè)微器；有的學(xué)生會(huì)想到用刻度尺。后者是使用“累積法”測(cè)量，將電阻絲繞成線圈，測(cè)量線圈的寬度，再除以匝數(shù)就是電阻絲的直徑。這時(shí)需要對(duì)學(xué)生的回答作出適時(shí)評(píng)價(jià)，特別是用刻度尺測(cè)橫截面積的同學(xué)，教師要作出較高的評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)腦筋去思考問(wèn)題。通過(guò)教師提問(wèn)、學(xué)生討論作答、教師的適時(shí)評(píng)價(jià)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(wèn)題是為了探究電阻R與導(dǎo)線長(zhǎng)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(duì)于控制變量法，學(xué)生在初中時(shí)就比較熟悉，遇到探究某一物理量與其他兩個(gè)或兩個(gè)以上物理量關(guān)系時(shí)，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(zhǎng)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(huà)實(shí)驗(yàn)電路圖、選擇電阻絲等奠定了基礎(chǔ)。

（3）畫(huà)實(shí)驗(yàn)電路圖

畫(huà)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(shí)也是難點(diǎn)中的難點(diǎn)，對(duì)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(huà)在小紙片上。

②檢查、指導(dǎo)學(xué)生畫(huà)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(hào)，依次投影到屏幕上，并請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)者說(shuō)明其設(shè)計(jì)思想。

④請(qǐng)學(xué)生評(píng)價(jià)哪個(gè)電路圖設(shè)計(jì)得更簡(jiǎn)捷，從而選擇最合適的實(shí)驗(yàn)電路圖。

在這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，從實(shí)驗(yàn)電路圖的設(shè)計(jì)、說(shuō)明到評(píng)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(dòng)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(gè)探究活動(dòng)中，教師扮演的是“組織者”和“輔助者”的角色，充分調(diào)動(dòng)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(zhǎng)螺絲固定在木板，螺絲也同時(shí)“充當(dāng)”接線柱，用電壓表依次測(cè)量金屬絲兩端電壓，就找到了R與L、S、材料的關(guān)系。這個(gè)實(shí)驗(yàn)板看似簡(jiǎn)單，但制作時(shí)卻耗費(fèi)了大量的精力，這也是一個(gè)難點(diǎn)。其難點(diǎn)之一是金屬絲難找。一方面橫截面積成簡(jiǎn)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(shí)幾乎翻遍了學(xué)校的整個(gè)實(shí)驗(yàn)室，最后才從舊倉(cāng)庫(kù)中找到合適的電阻絲。另一個(gè)難點(diǎn)是固定。剛開(kāi)始認(rèn)為用螺絲固定金屬絲串起來(lái)即可，結(jié)果是彎彎曲曲，而且很容易脫落。后來(lái)買(mǎi)了一張五合板，螺絲一擰，金屬絲一拉就彎曲變形了。最后買(mǎi)了一張木工板，在上面貼了一張面板，再用鋸鋸開(kāi)，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(zhǎng)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(gè)應(yīng)用。按理說(shuō)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(huì)證明現(xiàn)有結(jié)論?？紤]到這一點(diǎn)，制作了Flash動(dòng)畫(huà)，引導(dǎo)學(xué)生探究。

4 分組探究，填寫(xiě)活動(dòng)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(dòng)記錄卡（理論探究、實(shí)驗(yàn)探究）。在學(xué)生探究過(guò)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(lái)。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(gè)環(huán)節(jié)是應(yīng)用，檢測(cè)教學(xué)效果。將“思考與討論”改編為一個(gè)題目投出來(lái)，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(guò)程，并突出對(duì)過(guò)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(dòng)性和創(chuàng)造性。

(欄目編輯黃懋恩)