人教版九年級全冊第十六章 電壓 電阻第4節(jié) 變阻器教案

這是一份人教版九年級全冊第十六章 電壓 電阻第4節(jié) 變阻器教案，共16頁。教案主要包含了提出問題，演示實驗，出示實物或圖片，學生實驗，引導學生分析，播放視頻等內容，歡迎下載使用。

年級
九年級
授課時間
課題
第4節(jié) 變阻器
教學
目標
1. 能說出滑動變阻器的構造，畫出它在電路中的符號，理解變阻器的工作原理。
2. 會把滑動變阻器正確連入電路來改變電路中的電流及用電器兩端的電壓。
教材
分析
變阻器是初中物理電學實驗器材的重要組成部分，變阻器的學習直接影響到后面“影響電流大小的因素”“伏安法測電阻”和“伏安法測量電功率”的學習。本節(jié)安排在“電流”“電壓”和“電阻”之后學習，符合學習由易到難、由簡到繁的規(guī)律。
本節(jié)內容由“變阻器”和“變阻器的應用”兩部分構成。本節(jié)教學的重點是知道變阻器的工作原理，教學的難點是按要求正確連接變阻器。突出教學重點的關鍵環(huán)節(jié)是教師引導學生考慮如何改變電路中小燈泡的亮度，進而引出通過改變電阻來達到改變電流的目的。突破教學難點的關鍵是讓學生通過把變阻器接入電路的實驗，體會并發(fā)現如何正確連接變阻器。因此，本節(jié)課建議教師在實驗室中進行。
教學
器材
小燈泡、電池組、滑動變阻器、電流表、電壓表、導線若干、鉛筆芯（約10厘米長）、金屬夾、亮度可變的臺燈、電位器等.
多媒體ppt，包含視頻：《滑動變阻器的接線》、《滑動變阻器的使用》等。
教學過程
教師活動
學生活動
導入新課
【提出問題】①生活中你是怎樣改變調光燈的亮度？②怎樣改變收音機音量的大??？
原來他們都用了一個叫做電位器（變阻器）的元件。變阻器為什么能夠改變燈的亮度？——《16. 4 變阻器》。
思考問題，激發(fā)興趣，進入主題.
學習新課一、變阻器
1. 實驗探究：改變小燈泡的亮度
【演示實驗】把鉛筆芯、小電燈、干電池用導線連接起來，沿鉛筆芯移動導線夾，觀察小燈泡的亮度怎樣變化？
鉛筆芯
實驗現象：隨著夾子在鉛筆芯上移動，小燈泡的亮度發(fā)生連續(xù)變化，接入電路的鉛筆芯越短，電阻越小，小燈泡越亮。
【歸納】實驗結論：改變接入電路的導體的長度，可以改變電阻。
2. 變阻器
能改變接入電路中電阻大小的元件叫做變阻器。實驗室常用的變阻器是滑動變阻器和電阻箱。
3. 滑動變阻器
【出示實物或圖片】滑動變阻器，它有纏繞在絕緣管上的電阻線，外面涂有絕緣漆，它的兩端連接在兩個接線柱上；支架上方有個比較粗的金屬桿，電阻很小，金屬桿兩端有接線柱，金屬桿與電阻線通過滑片相連。
（1）構造：滑片、電阻線圈、接線柱（A、B、C、D）、金屬桿等。
（2）原理：滑動變阻器是通過改變連入電路中電阻線的長度，來改變電阻的。如圖所示，滑片移動時與線圈相接觸的部位上的絕緣層已經刮掉，滑片移到不同位置時，AC或BC兩個接線柱間電阻絲的長度不一樣，這樣就可以改變接入電路中電阻的大小。
（3）結構示意圖和符號：
結構示意圖：A、B、C、D分別表示四個接線柱，P表示滑片。元件符號如圖所示。
結構示意圖 變阻器符號 實驗電路圖
（4）銘牌上各物理量的意義：
例如，一滑動變阻器標有“20Ω 1A”，其中“20Ω”表示變阻器的最大電阻是20歐；“1A”表示允許通過的最大的電流是1A。
4. 實驗探究：滑動變阻器的接線方法
【提問】滑動變阻器共有ABCD四個接線柱，如果只選其中的兩個接入電路M、N兩點間，可能有幾種連接方法？
【歸納】有6種連接方法：AB、AC、AD、BC、BD、CD。
【學生實驗】（1）進行實驗與記錄
①按圖連接電路。
②把滑動變阻器的接線柱依次接入電路中的M、N兩點間。閉合開關，移動滑片P，觀察燈泡亮度和電流表示數的變化，并記錄在表格中。
③實驗記錄：
（2）分析論證
【引導學生分析】①把接線柱C、D連入電路的分析
把C、D接線柱連入電路，相當于一條導線，連入電路的阻值為0，移動滑片不能改變電阻。
②把接線柱A、B連入電路的分析
將A、B接線柱接入電路，電流要經過全部電阻線，此時變阻器連入電路的阻值為變阻器的最大阻值，相當于一個定值電阻，移動滑片不能改變電阻。
（3）探究歸納
①滑動變阻器應按照“一上一下”的方式接入電路中。
②關鍵是確定了滑動變阻器的下端接線柱時，上端兩個接線柱中任何一個連入電路，接法是等效的。
③滑片向靠近下接線柱的方向移動，電阻變小，滑片向遠離下接線柱的方向移動，電阻變大，可簡記為：“近下電阻變小，遠下電阻變大”。
5. 實驗：用滑動變阻器改變小燈泡的亮度
（1）設計實驗
①實驗電路圖如圖所示；
②小燈泡與變阻器串聯(lián)，電流表串聯(lián)在電路中；
③閉合電鍵前應將滑片放到什么位置上？位于阻值最大位置（右端），可以使電路中的電流最小，起到保護電路元件的作用。
④注意：電路中的電流不能超過允許通過的最大電流（否則燒壞滑動變阻器）。
（2）進行實驗
①閉合開關，使滑片P位于最右端，觀察電流表示數及小燈泡的亮度；
②將滑片由最右端移到中間，觀察電流表示數及小燈泡的亮度；
③將滑片由中間移到最左端，觀察電流表示數及小燈泡的亮度。
（3）實驗現象
滑片P的位置
最右端
中間
最左端
電流表示數
最小
較大
最大
小燈泡的亮度
暗
較亮
最亮

（4）實驗分析
移動滑動變阻器的滑片能改變電路中的電流大小和小燈泡的亮度。
（5）實驗結論
用滑動變阻器改變小燈泡的亮度，滑動變阻器應該與小燈泡串聯(lián)。電阻變大→電流變小→燈泡變暗；電阻變小→電流變大→燈泡變亮；所以滑動變阻器起到控制電路中電流的作用（即限流作用）。
【播放視頻】——《用滑動變阻器改變小燈泡的電流》
6. 用滑動變阻器控制電阻兩端的電壓
（1）設計實驗
①實驗器材：電源、開關、電流表、電壓表、定值電阻R，滑動變阻器R'、導線等。
②實驗電路圖與連接圖如圖所示。
（2）進行實驗
①閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使R兩端的電壓成整數倍地變化，如2V、4V、6V等。
②換用不同的定值電阻，使電阻成整數倍地變化，如5Ω、10Ω、15Ω等。閉合開關，調節(jié)變阻器的滑片，保持每次接入的定值電阻兩端的電壓不變。
（3）實驗現象
①當滑動變阻器連入電路中的電阻變大時，定值電阻兩端的電壓變小；當滑動變阻器連入電路中的電阻變小時，定值電阻兩端的電壓變大。
②換用不同的定值電阻時，定值電阻兩端的電壓隨之改變。
若保持每次接入的定值電阻兩端的電壓不變，則需要調節(jié)滑動變阻器的滑片；當換用阻值較大的定值電阻時，需要調大滑動變阻器連入電路中的阻值；當換用阻值較小的定值電阻時，需要調小滑動變阻器連入電路中的阻值。
（4）實驗結論
①利用滑動變阻器可以改變定值電阻兩端的電壓。
②利用滑動變阻器可控制定值電阻兩端電壓不變，方法是“換大調大，換小調小”。
【播放視頻】——《滑動變阻器的使用》
7. 電阻箱
滑動變阻器能夠改變連入電路的電阻大小，起到連續(xù)改變電流大小的作用，但不能準確知道連入電路的電阻值。如果需要知道連入電路的電阻的阻值，就要用到電阻箱。
（1）電阻箱的特點
電阻箱由若干個不同阻值的定值電阻，按一定的方式連接而成。是一種可以調節(jié)電阻大小并且能夠顯示出電阻阻值的變阻器。
（2）電阻箱的讀數
如圖所示電阻箱接入電路的阻值為
3×1000Ω+6×100Ω+0×10Ω+8×1Ω
＝3608Ω.
使用時，把兩個接線柱接入電路，調節(jié)旋盤就能得到0 ~×××××Ω（通常為9999.9Ω）之間的任意阻值。各旋盤對應的指示點的示數乘以面盤上標出的倍數，然后加在一起，就是接入電路的阻值。
（3）插孔式電阻箱
插入式電阻箱的工作原理為：把銅塞插進去，靠銅棒來短接下面的電阻，電流不從電阻絲走了使之失去作用來調整電阻大小的；缺點是阻值不能連續(xù)變化，只能是幾個固定阻值電阻的組合數。
如圖所示電阻箱接入
電路的阻值為
1Ω+2Ω＝3Ω.
【例題1】滑動變阻器的原理是通過改變連入電路中導線的_____來改變電阻，從而改變電路中的電流。如圖1所示是滑動變阻器的結構示意圖，要使滑片P向右滑動時，電阻變大，應接入的接線柱為_____兩個或____兩個接線柱；若要使滑動變阻器相當于一個定值電阻，應接入_____兩個接線柱。
【答案】長度；AC；AD；AB；
【解析】要使滑片P向右滑動時電阻變大，應將下接線柱A接入電路，接線柱C、D可選用一個（等效）；若要使滑動變阻器相當于一個定值電阻，應接入A、B兩個接線柱。
圖1 圖2
【例題2】如圖2所示，是閉合電路中，滑動變阻器的接法，下列判斷正確的是（ ）
A．滑片向左移動，變阻器的阻值變大
B．滑片向右移動，變阻器的阻值變大
C．電流必須從上接線柱流進變阻器，從下接線柱流出
D．電流必須從下接線柱流進變阻器，從上接線柱流出
【答案】A。
【解析】AB．由圖知，滑動變阻器下端的接線柱接在右端，則滑片向左移動時，電阻絲接入電路的長度變大，阻值變大，故A正確，B錯誤；
CD．變阻器中電流的流向沒有限定，所以電流可由上接線柱流入，由下接線柱流出，也可由下接線柱流入，上接線柱流出。故CD錯誤。所以選A。
觀看實驗，分析實驗現象，知道改變接入電路的導體的長度，可以改變電阻。
觀察滑動變阻器，說出其主要構造，各部分名稱。
說出滑動變阻器的變阻原理。
會畫變阻器的符號。
說出銘牌物理量的意義。
設計并進行實驗，探究滑動變阻器的接線方法。
知道兩種常見錯誤的使用方法。
歸納出滑動變阻器的正確使用方法。
進行實驗，觀看視頻，知道用滑動變阻器可以改變小燈泡的亮度，進一步掌握滑動變阻器的應用。
繼續(xù)實驗，歸納結論：①利用滑動變阻器可以改變定值電阻兩端的電壓。
②利用滑動變阻器可控制定值電阻兩端電壓不變。
觀看視頻，全面掌握滑動變阻器的使用。
知道電阻箱的特點，會讀電阻箱的阻值數。
會讀插孔式電阻箱的阻值數。
做例題，進一步熟悉滑動變阻器的使用。
學習新課 二、變阻器的應用
1. 一些常見的變阻器
【出示實物或圖片】生活、生產中常見的一些變阻器如圖所示：
電子產品用電位器 旋轉式電位器 滑動電位器
2. 電位器及其應用
滑動變阻器一般只在實驗室中應用。有些家用電器音量調節(jié)的器件也是一種變阻器，通常稱為電位器。
（1）機械式電位器：
如圖所示是機械式電位器，由電位器的內部構造圖可知，電位器在電路相當于滑動變阻器的作用。
電位器 電位器結構圖 電位器原理
如圖所示，把A和B兩個接線柱串聯(lián)接入收音機電路，當順時針旋轉時，接入電路中的電阻變大，電流變小，音量變小，反之音量變大。
電位器也可以用在其他電器上，例如，可調亮度的電燈，可調溫度的電熱毯、電飯鍋，等等。
（2）數字電位器及其應用
除機械式電位器外，數字電位器被人們越來越廣泛地使用。數字電位器是一種用數字信號控制阻值的器件（集成電路）。與機械式電位器相比，數字電位器具有可程序控制改變阻值、耐震動、噪聲小、壽命長、抗環(huán)境污染等重要優(yōu)點，因而，已在自動檢測與控制、智能儀器儀表、消費類電子產品等許多重要領域得到應用。
3. 變阻器在生產和生活中的應用實例
（1）亮度可變的燈、轉動速度可變的電風扇、舞臺用到的調音臺、家庭用的調溫電褥子等都是應用了變阻器。
調光 調速 調音 調溫
（2）汽車油量表
如圖所示是一種自動測定汽車油箱內的油面高低的裝置，R是滑動變阻器，它的金屬滑片固定在金屬桿的右端，從油量表（實質是一只電流表）指針所指的刻度就可以知道油箱內油面的高低.
油量表原理 油量減小時
當油量減小時，浮標下降，滑片向上移動，R增大，油量表的示數變小。反之，當油量增加時，浮標下降，滑片向上移動，R變小，油量表的示數變大。
【例題3】圖為小明同學設計的公路收費站計重秤的原理圖。該原理圖中，R2為 。若車重表是由電流表改裝而成，現將它串聯(lián)在圖中位置，則當車越重時，車重表的示數將 ，若車重表是電壓表改裝而成的，現將它與R1并聯(lián)，則當車越重時，車重表的示數將 （選填“越大”、“不變”或“越小”）。
【答案】滑動變阻器，越大；越大。.
【解析】①由圖可知，R1為定值電阻，具有保護電路的作用，R2為滑動變阻器；
②車越重時，變阻器接入電路的電阻越小，電路中電流越大，即車重表的示數越大；
③若車重表是電壓表改裝而成，將它與R1并聯(lián)，當車越重時，電路中電流越大，R1兩端的電壓越大，即車重表的示數越大。


觀看實物，認識一些變阻器.
了解電位器的構造、原理及其應用。

了解數字電位器及其應用.
說出生活中變阻器的一些應用。
分析汽車油量表的原理。

做例題3，進一步理解變阻器的應用。
課
堂
練
習
課
堂
練
習
1．如圖所示是滑動變阻器接入電路中的情形，當滑片P向右滑動時，連入電路的電阻變大的有（ ）
A．1個 B．2個 C．3個 D．4個
【答案】B.
【解析】滑動變阻器正確接入電路的接線方法是“一上一下”，且滑片移動時，距離下面的接線柱越近，接入電路的電阻越小，越遠越大。當滑片P向右滑動時，第一個圖，滑片距離下面的接線柱變遠，電阻變大；第二個圖，滑片距離下面的接線柱變近，電阻變??；第四個圖，滑片距離下面的接線柱變遠，電阻變大；第三個圖導線接在了下面的接線柱上，相當于一個定值電阻。 所以當滑片P向右滑動時，連入電路的電阻變大的有2個，B符合題意。故選B。
2．滑動變阻器上標有“100Ω 5A”的字樣，如圖2所示：
①滑片P移到A點時，接入電路電阻為______Ω；
②將該滑動變阻器接入電路，則滑片P移到___點；
③如果將導線接到CD接線柱，則接入電路的電阻為____。
【答案】①100；②A；③0Ω。
【解析】①滑片P移到A點時，滑動變阻器的電阻絲全部接入電路中，電阻值最大，為100Ω。
②為了保護電路，滑動變阻器接入電路中，滑片應處于阻值最大的位置，即滑片移動到A點。
③如果將導線接到CD接線柱，是金屬桿接入電路中，接入電路的電阻為0Ω。
圖2 圖3
3．如圖3所示，用變阻器控制燈泡L的亮度，若要求滑片P向左滑動時燈泡逐漸變亮，則下列接法中正確的是（ ）
A．M接C，N接D B．M接A，N接B
C．M接C，N接B D．M接A，N接D
【答案】C。
【解析】滑動變阻器的滑片左移，燈泡變亮，電路中
電流要變大，則變阻器連入電路的電阻要變小，滑動變阻器接入電路的電阻絲變短。下面的接線柱一定接接線柱C，上面的接線柱接A或B，故C正確，ABD錯誤。
故選C。
4. 如圖4所示為一種電位器的結構圖，可通過轉動旋鈕帶動滑片移動從而調節(jié)阻值的大小。下列說法正確的是（ ）
A．若想用它來調節(jié)燈泡的亮度，應該將其與燈泡并聯(lián)
B．它是通過改變接入電路中電阻絲的橫截面積來改變電阻大小的
C．若將BC兩個接線柱接入電路，順時針轉動旋鈕，接入電阻變小
D．若將AC兩個接線柱接入電路，順時針轉動旋鈕，接入電阻變大
【答案】C.
【解析】A．若想用它來調節(jié)燈泡的亮度，電位器應
與燈泡串聯(lián)，才能相互影響，故A錯誤；
B．它是通過控制電阻絲的橫截面積不變，改變接入電路中電阻絲的長度來改變電阻大小的，故B錯誤；
C．若將BC兩個接線柱接入電路，順時針轉動旋鈕，接入電路中電阻絲長度變短，電阻變小，故C正確；
D．若將AC兩個接線柱接入電路，順時針轉動旋鈕，接入電路中電阻絲長度不變，接入電阻不變，故D錯誤。故選C。
圖4 圖5
5．小明收集了很多材料和長度都相同但粗細不同的鉛筆芯。如圖5是用他身邊的器材自制的簡易調光燈電路，下列說法正確的是（ ）
A．該實驗裝置可以探究導體電阻與導體材料的關系
B．該實驗裝置不可以探究導體電阻與導體長度的關系
C．閉合開關，夾子A向右移動的過程中燈泡亮度變亮
D．夾子A從最左端移動到最右端的過程中，他發(fā)現燈泡亮度變化不明顯，他應該調換更粗的鉛筆芯來做實驗
【答案】C。
【解析】AB．根據實物圖可知，實驗中移動夾子A，鉛筆芯接入電路中的長度改變，鉛筆芯的材料、橫截面積、溫度不變，所以探究的是導體電阻與導體長度的關系；由于材料不變，所以不能探究電阻與材料的關系，故AB錯誤；
C．閉合開關，夾子A向右移動的過程中，鉛筆芯接入電路中的長度變短，電阻變小，根據歐姆定律可知，通過燈泡的電流變大，燈泡亮度變亮，故C正確；
D．夾子A從最左端移動到最右端的過程中，他發(fā)現燈泡亮度變化不明顯，這說明鉛筆芯的電阻變化較小，他應該調換更細的鉛筆芯來做實驗，故D錯誤。故選C。
6．請根據電路圖，用筆畫線代替導線將圖乙中的電路連接完整（電源電壓為6V，導線不能交叉）。
【答案】見右圖.
【解析】甲圖中，R與變阻器串聯(lián)，電壓表測R的電壓，電流表測電路的電流；因電源電壓為6V，故電壓表選用大量程與電阻并聯(lián)，電流表與電阻串聯(lián)在電路中，滑動變阻器采用一上一下的方式串聯(lián)接入電路。綜上實物圖連接如圖所示.
7. 在圖所示的電路中，請根據標出的電流方向，將電源、電流表、電壓表三個元件符號填入電路中空缺處，要求向左移動滑片P，電壓表示數變大。
【答案】見右圖。
【解析】由題意可得，R1與R2串聯(lián)，當滑片向左滑動時，R2接入電路的電阻變大，電路中電流表小，R1所分得電壓變小，R2兩端的電壓變大，故電壓表測滑動變阻器兩端電壓，如圖所示。
8．如圖所示是一個自動體重測試儀的工作原理圖，體重顯示表是由______（選填“電流表”或“電壓表”）改裝而成的，它的示數越大，說明所測人的質量越____。
【答案】電流表。大。
【解析】如圖所示，體重顯示表是串聯(lián)在電路中的，電壓表要與被測用電器并聯(lián)，故體重顯示表是由電流表改裝而成的。
體重測試儀（電流表）的示數越大，電路的總電阻越小，由串聯(lián)電路中總電阻等于各分電阻之和可知，滑動變阻器R2接入電路中的電阻越小，則體重測試臺受到的壓力越大，即所測人的重力越大，其質量也越大。
9. 請仔細觀察電阻箱的圖片，回答：
（1）如圖甲所示旋盤式電阻箱的阻值是__________；
（2）實驗時，小明想用插入式電阻箱獲得12Ω電阻，可以將圖中電阻箱上的____號銅塞同時拔去（填序號）。
【答案】2018Ω；1、3、5或2、3、4 。
【解析】（1）電阻箱示數為R=2×1000Ω+ 0×100Ω+ 1×10Ω+ 8×1Ω= 2018Ω
（2）由圖示知，銅塞插下時，對應的電阻短路。銅塞撥出時，對應電阻串聯(lián)連接。實驗時需要12歐的電阻，按電阻箱上的數據
2Ω+4Ω+6Ω=12Ω 3Ω+4Ω+5Ω=12Ω
所以撥出相應的銅塞即可，有兩種方法：撥出1、3、5或2、3、4號銅塞。
10．一位同學做“用滑動變阻器改變通過小燈泡的電流”實驗。
（1）請你按下列要求，用筆畫線做導線，把圖中元件連成電路；已知：①用電壓表測小燈泡兩端電壓，約為2.5V，用電流表測小燈泡電流，約為0.7A；②滑動變阻器滑片P向右移動時燈泡變亮；
（2）實驗前滑片P應在變阻器的 ___端（選填“A”或“B”）；
（3）變阻器上標有“20Ω 1A”的字樣，20Ω表示 _________，1A表示 _________；
（4）閉合開關后，發(fā)現燈泡不亮，電流表無示數，但電壓表有示數，故障可能是 _____。
【答案】（1）見右圖；（2）A；（3）滑動變阻器的最大阻值為20Ω；滑動變阻器允許通過的最大電流為1A；（4）小燈泡斷路。
【解析】（1）燈泡兩端電壓是2.5V，電壓表應選0~3V量程，燈泡電流為0.7A，電流表選0~3A量程，滑動變阻器滑動片P向右移動時燈泡變亮，滑動變阻器接入電路的阻值減小，滑動變阻器用右半段電阻絲，如圖所示。
（2）實驗前連接電路時，為了電路中各元件安全，滑片P應在變阻器的A端，此時滑動變阻器接入電路的阻值為其最大阻值。
（3）20Ω表示滑動變阻器的最大阻值是20Ω；1A表示允許通過滑動變阻器的最大電流是1A。
（4）閉合開關，燈泡不亮，電流表無示數，說明電路存在斷路，電壓表有示數，電壓表并聯(lián)電路之外不存在斷路，則與電壓表并聯(lián)的燈泡斷路。
課
堂
小結
第4節(jié) 變阻器

①定義：能改變接入電路中電阻大小的元件叫做變阻器.
②原理：靠改變接入電路中電阻線的長度改變電阻.
③元件符號:
④結構示意圖:
①要與用電器串聯(lián).
②要使用“一上一下”兩個接線柱.
③開關閉合前，滑片應在滑動變阻器最大阻值處（起到保護電路作用）.
電位器：調節(jié)音量、電燈亮度、電熱毯、電飯鍋的溫度等.
滑動
變阻器
應用
變阻器
使用
板
書
設
計
第4節(jié) 電阻
一、變阻器
①定義：能改變接入電路中電阻大小的元件叫做變阻器.
②原理：靠改變接入電路中電阻線的長度改變電阻.
③元件符號：
④結構示意圖：
（3）電路元件符號：
二、滑動變阻器的使用
①要與用電器串聯(lián)；
②要使用“一上一下”兩個接線柱；
③開關閉合前，滑片應在滑動變阻器最大阻值處（起到保護電路作用）.
三、變阻器的應用
調節(jié)音量、電燈亮度、電熱毯、電飯鍋的溫度等.
課后
反思
由于變阻器是一個較為復雜的器件，不僅接線柱多，還由于在使用過程中變阻器的動態(tài)變化導致電流、電壓也跟隨著發(fā)生變化，所以理解和使用變阻器對學生來說是一個難點。因此在本節(jié)課盡量讓學生自己進行探究實驗，盡量處于思考→體會→總結→明確的循環(huán)中，這樣有利于讓學生在循序漸進的過程中加深對本節(jié)知識的理解。
作業(yè)