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
过从→研作等究过使生经程,
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
实验能力、了解
2
师生共同活
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
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
D
不成反比
学生
3
:(评)
2
位同正确
1
位同错误
R-D
图像
线不能说明
R-D
成反比;
R-1/D
图像是过标原点的线,
4
说明
R-D
不成正比.猜想:
2
1
D
R
将横坐
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
D
2
成反比
评估与论
1
.结论的评估
用一材料过有数据结论说明
普遍性,必须通过逻辑推理.
2
.逻辑推理
1
L
体分于若电阻串联
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
若干同的并在,等效于若干相同电
据并电路的
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
的科学态度
5
比,
S
L
kR
k
比例系数)
提出问题
分析归纳
1
比例系数
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
材料电阻物理
ρ
示.
位:欧姆
·
(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
1.6×10
-8
1.0×10
-7
1.7×10
-8
锰铜
4.4×10
-7
2.9×10
-8
镍铜
5.0×10
-7
5.3×10
-8
镍铬
1.0×10
-6
问题:据表格的数据发现什么规
下列情什么材料比合理
1
家庭用的线
2
远距离输电用的线
3
)电、电热
4
)精仪器的芯片
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
高电阻率大.
材料
0
Ω·
20
Ω· 100
Ω·
律.
6
1
48×10
-8
1
6×10
-8
2
07×10
-8
1
43×10
-8
1
7×10
-8
2
07×10
-8
2
67×10
-8
2
9×10
-8
3
80×10
-8
4
85×10
-8
5
3×10
-8
7
10×10
-8
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:据表格的数据发现什么规
一般选用什么材料标电阻、电阻温度计
总结概括 了解科学探
究的一般方法.
延伸
1
.探究课题的选择:
1
的电阻率能与哪些有关;
2
半导体材料电阻率与温度的关系;
3
查阅相关超导料,了解超导体以及在生活、科技
的应用.
2
网站
http://www.cpus.gov.cn/kjsh/cd90n.htm
http://159.226.45.60/achievement.php
http://www.eduhelp.com.cn/physics
科学、科学
的热情.
【案例分析】
电阻定律是《恒定电流基本规律之一,是研究电阻与体材料、长度、横截面积
之间的关系.学生在经定性研究们之间的关系,有很多参加中物竞赛学习
的学生了结论,以知识的掌经不是课的主教学目标.通过和学生一
探究获得电阻定律的律的过程中,主是和学生一设计实验、采集数据、分析数据、
论问题、评价实验结果等列探究活动,培养学生的探究能力.个设计贯穿了学生自
7
观察现象
猜想与假设
设计研究方案
数据采集与处理
延伸
评估与论
知识一主线,抓住了探究式学习本质核心分调动了学生学习的主动性,
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,并体会获得知
识的乐,再觉得科学研究的神立发现问题、解决实题的信心分实现了三
维教学目标.
案例在设计时突出了以下点:
1
)重科学探究方法的
趣,从而积极地参与探究过程.
学生对究的课题浓厚趣后确实验目的是研究电阻和长度、粗细之
间的定量关系,学生理的猜想,学生设计实验方案.在学确了实验原理
1
线
线便
系,
2
实验分调
性,发学生的能.
用实的数用计研究
阻和长度、粗细的关系.在研究电阻与粗细关系学生自作图研究.据图像分
定了电阻与直径成反比的假设;引学生再次图像分析,提出了电阻与直径的方成
反比假设,对前一个假设正,作图进这样巧妙的设计,正是有目的引
学生掌握在科学探究过程中的“猜想与假设”的方法.
用一材料通过有实验数据的结论不说明具性,必须过逻辑
推理.学生熟悉的电阻知识理论推
R
L
成正比
R
S
成反比.物
理学是一的精学,实验事实基础逻辑关系的理论结两者缺
一不这样的处理以培养学生科学严谨的态度.
本次探究实验设计中,从引学生设计方案、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,思维练逐加强自主性愈加凸学生在经历中领会
探究的精
2
)重学生主体作用的发
8
1
2
的主
“对学生最好的教师是在教学活动中忘记是教师,而把的学生为朋友
亲其信其道良好的课堂环境有利于学生主体位的最佳
本人在提出电阻跟导体的长度和粗细有关后,并硬地让学生探究,循着
学的思路:如何进一步研们之间的定量关系呢?学生自主设计出不同的实验电路图
后,有直接给与评价,学生对比选择,生合作实验,并实验数据交学生
处理,他们自得出实验结论.
学生据实验中得的数据作图研究
R
L
R
D
的关系,主要困难在研究
R
D
的关系我没有直求学生作出
R-1/D
图像,数据交学生学过的
识自己寻找研究的方法,学生自然而然作图法研究.学生在研究过程中
的出现了两种截然不同的结果:一分同学作出了
R
D
的图像是线,得出了
R
D
反比的结论分同学作出了
R
1/D
的图像,得
R
D
不成反比的结论.对于两种
截然相反的结论,作师不作任何价,生代表自己来评价.学生分析得非常全
R
D
线
R
D
2
R
D
3
……
的图像;比研究
a
m
关系的研究,采用“化曲为直”的思想,作出
R
1/D
的图
R
1/D
图像上偏线得出
R
D
不成比.
R
1/D
的图像,学生进一步猜想
R
D
的关系.学生据图像猜想:
R
能与
D
2
成反比、
也可能与
D
3
成反比,然也可能和
D
3/2
成反比……,研究问题一是从简单到复杂
R
D
2
成反研究
R
1/D
2
的图
R
1/D
2
的图是一
原点的直线,得出
R
D
2
成反比的结论后总结出
LR
S
R
1
的结论.这样的处
学生在激争辩过程中辨别真出正确的思维方法,展学生思维,挖掘
学生能,培养学生能力,进学生力发展.
在总结
S
L
kR
的关系后,比例系数
k
由什决定接给与学生数据
表格,学生自己做验获取数据,观察数据总结出比例系数
k
料决定的.在
生探究出电阻率的概念后巧妙地设计个电阻率的表格,用表格中的数据,解
和生活中的实题,课后作学生自选择课题研究,并些网站
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.
贯穿以教,学主体”的学原教师
学生的“以生为本”的教学理念,教师不是教不是裁判员一位
9
,一位帮助矛盾焦不是出现成观点的是学生的朋友,是他们实验
伙伴,学生成了课数学生课堂上“活”起来学生在论和中领
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,
使课教学了生的活力.
3
)重机在教学中的
课程标准》出:重视将信技术应用物理实验加快
中学物理实验软件发和应用,过计机实测量、
理实验数据,分析实验结果等
DIS
实验越来
实现自的设计愿望
案例中
DIS
电压、电流传感器数据时将数据传机.
学生用计机作图研究
R
L
R
D
的关系.在研究
R
D
关系,一般是后作
R
D
图像、
R
1/D
图像、
R
1/D
2
图像,这时加突显出计机作图的性,大大
了实验数据的处理分发机在探究性教学活动中的作用.这些多化的
的使用,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,
正确的价值观.
知识学习不是教师例在究问题的成,究方
设计,探究动的展,探究结果的围绕生知识的自主构这核心,体
现了探究式学习的本质教师应鼓励生设计自探究方案,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,体验科学探究的乐.
——发表在物理教师
2009
3
10