新课程背景下“电阻定律”的探究式教学案例分析
孟亚玲
（南京市金陵中学，江苏 南京 210005）
【教学目标】
1
．知识与技能
（
1
）进一步深化对电阻的认识．
（
2
）理解和掌握电阻定律及电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度有关．
（
3
）通过实验探究，培养学生实验能力；通过理论探究，培养学生逻辑推理能力．
（
4
）通过探究过程，培养学生获取知识、发展思维的能力．
2
．过程与方法
通过从猜想→研究方法→实验操作等一系列探究过程，使学生经历探究过程，了解科
学研究的一般程序，体验“通过控制变量和对比、分析解决三个变量之间关系和数据处理等
的科学研究方法”．
3
．情感、态度、价值观
（
1
）通过实验，领悟实事求是的理念，并在探究活动中培养合作精神．
（
2
）通过动手合作调动学生的学习主动性，培养他们的探究意识，激发学生学习的热
情，体会研究的乐趣．
【教学重点】
教学的重点是电阻定律的得出，培养学生的自主探究能力．
【教学难点】
教学的难点是电阻率的概念的建立以及实验数据的处理
【教学流程】
1
【教学过程】
教学进程 教学过程与师生互动 教学设计思想
提出问题 演示汽车前灯在相同电压下不同的亮度 创设情境、激发
动机
观察现象
归纳总结
1
．分析不同亮度的原因，得出电阻大小与粗细有关
2
．观察滑线变阻器，得出电阻大小与长度有关
交流互动、合作
学习
提出假设
提出假设：
LR
2
LR
……
D
R
1
2
1
D
R
……
体验科学探究
方法
探究方案
1
． 控制变量法
（
1
）研究电阻与长度关系，保持相同材料与直径
D
不变
（
2
）研究电阻与直径关系，保持相同材料与长度
L
不变
2
． 实验电路的设计
培 养探究
实验能力、了解
现 代 技 术 在 科
学 探 究 中 的 作
用
2
图
例
师生共同活
动
学生活动
教师活动
观察现象
思考分析
提出问题
对实验结果
的评估
总结概括
课后
探究
实验引入
设计探究
实验方案
深入研究
得出定律
逻辑推理
数据采集
处理分析
创设情景
激疑生趣
知识的
应用
提出猜想与假设
3
．测量仪器的选择（电流与电压传感器）
数据采集
与分析
1
． 采集数据
R
、
L
2
． 用电子表格分析
R
、
L
数据
R-L
图像
3
．结论：
LR
4
．采集数据
R
、
D
学 习 用 电
子 表 格 处 理 实
验 数 据 ， 了 解
图 像 在 科 学 探
究 中 的 作 用 ，
提 高 学 生 的 科
学技能．
3
研究 R-L 电路
研究 R-D 电路
5
．用电子表格分析
R
、
D
数据
学生
1
：研究
R-D
关系
0.0000
0.0002
0.0004
0.0006
0.0008
0.0010
0.0012
0.0000 5.0000 10.0000 15.0000 20.0000
R-D
图像
结论
1
：
R
与
D
成反比
学生
2
：研究
R-1/D
关系
-2.0000
0.0000
2.0000
4.0000
6.0000
8.0000
10.0000
12.0000
14.0000
16.0000
18.0000
0.000
0
500.0
000
1000.
0000
1500.
0000
2000.
0000
2500.
0000
3000.
0000
3500.
0000
R-1/D
图像
结论
2
：
R
与
D
不成反比
学生
3
：（点评）第
2
位同学正确，第
1
位同学错误．
R-D
图像是
曲线不能说明
R-D
成反比；而
R-1/D
图像是过坐标原点的曲线，可
4
以说明
R-D
不成正比．猜想：
2
1
D
R
，将横坐标改成
1/D
2
学生
4
：研究
R-1/D
2
关系
-2.0000
0.0000
2.0000
4.0000
6.0000
8.0000
10.0000
12.0000
14.0000
16.0000
18.0000
0.0000 5000000.0
000
10000000.
0000
15000000.
0000
R-1/D
2
图像
结论
3
：
R
与
D
2
成反比
评估与论
证
1
．结论的评估
用一种材料通过有限的几组数据所得到的结论不能说明具有
普遍性，必须通过逻辑推理．
2
．逻辑推理
（
1
）将一根长为
L
的导体分成若干等份，等效于若干个电阻串联，
根据串联电路的
n
RRRRR
321
长度（
L
）
l 2l 3l 4l
……
nl
电阻（
R
）
r 2r 3r 4r
……
. nr
（
2
）将若干个完全相同的导体并在一起，等效于若干个相同电阻
并联，根据并联电路的
截面积
（
S
）
S 2S 3S 4S
……
nS
电阻（
R
）
r r/2 r/3 r/4
……
. r/n
结论：
LR
S
1
R
3
． 结论的推广
培养学生严
谨的科学态度
5
任何导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的截面积成反
比，写出
S
L
kR
（其中
k
为比例系数）
提出问题
分析归纳
1
． 比例系数
学生合作实验，根据实验数据，得到同一材料的比例系数相
同，不同材料比例系数不同，说明此系数与材料有关．
2
． 得出电阻率的概念
k
表征了导体的材料性质，称之为电阻率，物理中用
ρ
符号表
示．
单位：欧姆
·
米
(Ω·m)
3
． 各种材料的电阻率及生活中的应用
材料 电阻率
ρ/Ω.m
材料 电阻率
ρ/Ω.m
银
1.6×10
-8
铁
1.0×10
-7
铜
1.7×10
-8
锰铜
4.4×10
-7
铝
2.9×10
-8
镍铜
5.0×10
-7
钨
5.3×10
-8
镍铬
1.0×10
-6
问题：根据表格的数据你发现什么规律？
下列情况通常用什么材料比较合理？
（
1
）家庭用的导线
（
2
）远距离输电用的导线
（
3
）电炉、电热丝
（
4
）精密仪器的芯片
例举生活中的实例，说明不同的需要，不同的选材．
4
． 电阻率与温度的关系
通过实验观察，说明金属导体的电阻还与温度有关，温度越
高电阻率越大．
材料
0
℃（
Ω·
ｍ）
20
℃ （
Ω· 100
℃（
Ω·
ｍ）
经 历 科 学
探 究 过 程 ， 认
识 科 学 探 究 的
意 义 ， 尝 试 应
用 科 学 探 究 的
方 法 研 究 物 理
问 题 ， 验 证 物
理规律．
6
ｍ）
银
1
．
48×10
-8
1
．
6×10
-8
2
．
07×10
-8
铜
1
．
43×10
-8
1
．
7×10
-8
2
．
07×10
-8
铝
2
．
67×10
-8
2
．
9×10
-8
3
．
80×10
-8
钨
4
．
85×10
-8
5
．
3×10
-8
7
．
10×10
-8
铁
0
．
89×10
-7
1
．
0×10
-7
1
．
44×10
-7
锰铜
4
．
401×10
-7
4
．
402×10
-7
4
．
407×10
-7
镍铜
5
．
002×10
-7
5
．
003×10
-7
5
．
007×10
-7
问题：根据表格的数据你发现什么规律？
一般选用什么材料标准电阻、电阻温度计？
总结概括 了解科学探
究的一般方法．
延伸与拓
展
1
．探究课题的选择：
（
1
）水的电阻率可能与哪些因素有关；
（
2
）半导体材料电阻率与温度的关系；
（
3
）查阅相关超导体资料，了解超导体以及它在生活、生产、科技
方面的应用．
2
．网站推荐
http://www.cpus.gov.cn/kjsh/cd90n.htm
http://159.226.45.60/achievement.php
http://www.eduhelp.com.cn/physics
培养学生自
主 探 究 能 力 ，
激 发 学 生 关 注
科学、热爱科学
的热情．
【案例分析】
电阻定律是《恒定电流》这一章的基本规律之一，是研究电阻与导体材料、长度、横截面积
之间的关系．学生在初中已经定性研究了它们之间的关系，有很多参加过初中物理竞赛学习
的学生已经知道了结论，所以知识的掌握已经不是本节课的主要的教学目标．通过和学生一
起探究获得电阻定律的规律的过程中，主要是和学生一起设计实验、采集数据、分析数据、讨
论问题、评价实验结果等一些列探究活动，培养学生的探究能力．整个设计贯穿了学生自主
7
观察现象
质疑
猜想与假设
设计研究方案
数据采集与处理
延伸与拓展
评估与论证
建构知识这一主线，抓住了探究式学习的本质和核心，充分调动了学生学习的主动性， 让学
生在解决自己遇到的问题的探究过程中不知不觉地使用了科学的方法，并体会到自我获得知
识的快乐，不再觉得科学研究的神秘，树立发现问题、解决实际问题的信心，充分实现了三
维教学目标．
本案例在设计时突出了以下几点：
（
1
）重视科学探究方法的运用
在本案例教学设计中遵循着循序渐进、逐步深入的原
则．在课堂的开始引导学生观察滑动变阻器、灯泡，让学
生根据生活中的经验提出：电阻与长度、粗细有关．教师
由学生熟悉的生活情境，提出问题，激发学生对本课题
的兴趣，从而积极地参与探究过程．
学生对所研究的课题产生浓厚的兴趣后，老师明确实验目的是研究电阻和长度、粗细之
间的定量关系，学生进行合理的猜想，并且引导学生设计实验方案．在学生明确了实验原理
后，让学生自己设计实验电路．学生的通常会设计出如图
1
所示的电路，但思维活跃的学生很快想到借用滑线变阻器
的特点，用一根导线就能很方便的测出多个电阻和长度的
关系，如图
2
所示，在这个实验设计中充分调动学生的积极
性，发挥学生的潜能．
利用实验中获得的数据，让学生利用计算机作图研究电
阻和长度、粗细的关系．在研究电阻与粗细关系时，引导学生自己来作图研究．根据图像分
析否定了电阻与直径成反比的假设；引导学生再次对图像分析，提出了电阻与直径的平方成
反比假设，对前一个假设进行了修正，再作图进行验证．这样巧妙的设计，正是有目的引导
学生掌握在科学探究过程中的“猜想与假设”的方法．
用一种材料通过有限的几组实验数据所得到的结论不能说明具有普遍性，必须通过逻辑
推理．再引导学生利用熟悉的电阻串、并联知识来理论推导
R
与
L
成正比
、
R
与
S
成反比．物
理学是一门成熟的精密科学，实验事实是它的基础，逻辑关系构成了它的理论结构，两者缺
一不可，这样的处理可以培养学生科学严谨的态度．
在本次探究实验设计中，从引导学生设计方案、进行实验探究、数据处理、逻辑推理到联
想应用，使探究学习层层推进，思维训练逐步加强，自主性愈加凸显，让学生在经历中领会
探究的精髓．
（
2
）重视学生主体作用的发挥
8
图 1
图 2
课堂教学是学生学习活动的主阵地，要充分发挥学生主体作用．苏霍姆林斯基说过：
“对学生来讲，最好的教师是在教学活动中忘记自己是教师，而把自己的学生视为朋友． ”
亲其师才能信其道，良好的课堂环境有利于学生主体地位的最佳发挥．
本人在提出电阻跟导体的长度和粗细有关后，并没有生硬地让学生去探究，而是循着教
学的思路：如何进一步研究它们之间的定量关系呢？学生自主讨论设计出不同的实验电路图
后，没有直接给与评价，而是让学生对比选择，请学生合作做实验，并将实验数据交给学生
处理，让他们自己得出实验结论．
学生根据实验中得到的数据作图研究
R
与
L
、
R
与
D
的关系时，主要困难在于研究
R
与
D
的关系．我没有直接要求学生作出
R-1/D
图像，而是将数据交给学生，让学生根据学过的知
识自己寻找研究的方法，学生自然而然地想到了运用作图法来研究．学生在研究过程中很自
然的出现了两种截然不同的结果：一部分同学作出了
R
与
D
的图像是曲线，得出了
R
与
D
成
反比的结论；另一部分同学作出了
R
与
1/D
的图像，得出
R
与
D
不成反比的结论．对于两种
截然相反的结论，作为教师不作任何评价，而是让学生代表自己来评价．学生分析得非常全
面，他们指出：根据
R
与
D
的图像是曲线，不能说明是成反比，这个图像还可能是
R
与
D
2
、
R
与
D
3
……
的图像；可以类比研究
a
与
m
关系的研究，采用“化曲为直”的思想，作出
R
与
1/D
的图像，由于
R
与
1/D
图像是一条向上偏的曲线，得出
R
与
D
不成反比．再根据
R
与
1/D
的图像，让学生进一步猜想
R
与
D
的关系．学生根据图像猜想：
R
可能与
D
2
成反比、
也可能与
D
3
成反比，当然也可能和
D
3/2
成反比……，研究问题一般都是从简单到复杂，所以
先假设
R
可能与
D
2
成反比，继续研究
R
与
1/D
2
的图像．根据
R
与
1/D
2
的图像是一条过坐标
原点的直线，得出
R
与
D
2
成反比的结论，最后总结出
LR
，
S
R
1
的结论．这样的处理
可以让学生在激烈的争辩过程中辨别真伪，找出正确的思维方法，可以拓展学生思维，挖掘
学生潜能，培养学生能力，促进学生智力发展．
在总结出
S
L
kR
的关系后，比例系数
k
是由什么因素来决定，没有直接给与学生数据
表格，而是让学生自己做实验获取数据，观察数据总结出比例系数
k
是由材料决定的．在学
生探究出电阻率的概念后，巧妙地设计了两个电阻率的表格，让学生利用表格中的数据，解
释生产和生活中的实际问题，课后作业是请学生自己选择课题研究，并且提供一些网站和网
址，让学生自己去发现新问题，培养学生分析问题、解决新问题的能力．
整个课堂教学中始终贯穿“以教师为主导，学生为主体”的教学原则，教师充分尊重
课堂、尊重学生的“以生为本”的教学理念，教师不再是教练员，更不是裁判员，只是一位
9
意见交换者，一位帮助发现矛盾焦点而不是拿出现成观点的人，是学生的朋友，是他们实验
的伙伴，学生成了课堂的主人．让大多数学生课堂上“活”起来，让学生在讨论和探索中领
悟了研究问题的策略和方法．通过师生、生生的互动，动态生成中实现了课程的三维目标，
使课堂教学充满了生命的活力．
（
3
）重视计算机在教学中的运用
《课程标准》指出：重视将信息技术应用到物理实验室，加快
中学物理实验软件的开发和应用，诸如通过计算机实时测量、处
理实验数据，分析实验结果等．
DIS
数字实验系统越来越被人们
重视，逐步地进入了课堂教学与学声势验，实验数据处理平台 ，
它能充分展示教师和学生的想象力和创造力，根据不同的需求
实现自己的设计愿望．
在本案例中，运用
DIS
系统电压、电流传感器记录数据，及时将数据传送给计算机．让
学生运用计算机作图研究
R
与
L
、
R
与
D
的关系．特别在研究
R
与
D
关系时，一般是先、后作
出
R
与
D
图像、
R
与
1/D
图像、
R
与
1/D
2
图像，这时更加突显出计算机作图的优越性，大大减
少了实验数据的处理时间，充分发挥计算机在探究性教学活动中的作用．这些多元化的媒体
的恰当的使用，都是意在培养学生良好的情感，在学会学习的过程中培养科学的态度，形成
正确的价值观．
知识靠学习者自己建构，而不是由教师提供．本案例在探究问题的生成，探究方案的
设计，探究行动的开展，探究结果的构建上，围绕学生知识的自主建构这一核心来展开，体
现了探究式学习的本质．教师应鼓励学生设计自己的探究方案，并且积极展示他们的想法，
暴露他们的思维过程，从探究过程中领悟科学探究的方法，体验科学探究的快乐．
——发表在《物理教师》
2009
年第
3
期
10