知识点：导体的电阻与哪些因素有关的创新实践
题目：重演滑动变阻器的发明过程，提高对电阻的决定因素认识
一 激趣、引疑，引出问题
实践案例1：自制小夜灯实验
如图1所示，师生共同自制小夜灯一枚。在课堂上展示，接通电源，让学生用不透光的笔筒罩住光敏电阻，这时发光二极管点亮；移走笔筒，发光二极管随即熄灭。你知道为什么?
实践案例2 : 演示人点“蜡”，鬼吹“灯”实验
如图2所示，将日光灯脚的钨丝与灯泡串联，用两节干电池供电，接通电源，让学生用打火机的火焰加热钨丝，结果小灯泡逐渐暗下来了。
如图3所示，将200W的白炽灯玻璃罩去掉，使钨丝裸露，再将钨丝与的小灯泡串联，接入的直流电源中，接通电路，此时让学生用嘴对着钨丝吹气，学生们发现小灯泡变得更亮了，这是为什么了？
二、分组探究，构建模型
学生的已有的知识经验是新知识接受、理解、推理、创新的基础，在新旧知识的“联结”中推陈出新，产出新的思维“成品”。笔者在设计分组实验中就有体现。在每组实验桌上放有：学生电源（0～12V）、微型数字电压表（2～40V）、高精度数字电流表（0～10A）各一只，导体电阻大小决定因素演示板、5根丝径2mm、电阻约50Ω弹簧形镍铬高温电炉丝、1根丝径2mm、与电炉丝等长的铜质弹簧、钢丝钳、卡口导线和带鳄鱼夹的导线若干根，DT-9205A型数字万用表、HPS2501A型数字毫欧计各一只（测量范围0～2Ω，分度值为1mΩ）有些小组的同学在前节课的基础上果断地选择电阻丝和铜质弹簧进行实验，他们的理由是：（1）由测量金属丝的直径常用的密绕法（通常绕在圆柱形铅笔上）这样可以在空间上压缩两端点距离。（2）铜和镍铬金属间的电阻率相差很大，实验现象显著。
学生分组组装实验器材（图4）和伏安法测量电阻电路（图5），教师巡视，收集案例类型：
案例1：如图4所示,学生分别将铜丝A/B/ 和镍铬丝1两端，用带鳄鱼夹的导线连接在图5电路的1、2接线柱间，电源选档，闭合开关，发现前者的电流表示数增加特别快（注意电流不能超过10A），出现短路危险，随即断
开电路；后者电路接通后，两表示数在量程范围内，逐渐调高电压，将读取的数据记录下来，运用公式R=UI
计算出镍铬丝1的平均电阻。接着用数字毫欧计测出铜丝阻值(由于其阻值特别小，无法用伏安法测量)，并用数字万用表测量镍铬丝1的电阻值与计算值进行比较。
案例2：学生分别将镍铬丝1、2、3用带鳄鱼夹的导线连接在图5电路的1、2接线柱间，电源选3V档，闭合开关，分别记录两电表示数，由欧姆定律算出其电阻值，很容易得出导体的电阻与长度有关的结论。
案例3：该组同学将镍铬丝1、2、3，（如图4所示）。运用控制变量法，发现可以将三根镍铬丝分别两两或者三根一起串联，或者沿图中两条平行虚线用带鳄鱼夹的导线分别两两或者三根一起并联；还可以将两根串联后再并联，也可以两根并联后再串联。这样的连接方法就有很多种，学生想到了既可以改变导体的长度，又可以改变导体的横截面积，也可以两者都改变的途径来实现改变导体的电阻；分别用伏安法电路（如图5）来测量电阻值，能发现什么方式连接阻值最大？什么方式连接阻值最小？原因是什么？……思维的闸门打开了。在小组交流过程中同学们大开脑洞，同学们不约而同地竖起了大拇指。说明了同学们的创造力在动手创新实验中，一种发自内心的潜质就此迸发出来了。认知神经科学的研究表明，学生的大脑体验了一种专注和沉浸其中的高度投入的状态和学习的快乐经历，大脑就会追随这种理解式的学习，他们就会有充分的好奇心和探索欲，在后续的学习过程中更容易用内在的动机，而不是外在动机的驱动的学习[2]。这种创新意识是对旧知在人脑中的一种唤醒，也确实证明了在老师创造性的实验设计中，学生能够产生创造性思维的火花，且瞬间爆燃，这就是学生创造力的具体表现。
三、甄选主题，初出作品
到此为止，师生在交流讨论中发现依靠外界因素对导体电阻的改变要求高且难以控制，所以在实验室应用的空间有限；而电阻大小与导体自身众多因素里的材料和横截面积两项，要想在某个固定的变阻器中实现的难度也是可想而知的，所以相比较而言，要想改变变阻器的电阻值最容易的因素是什么呢？学生们异口同声的回答：“长度”。教师回应：“大家说得非常好，现在终于确定了发明创造的主题，那同学们如何能够利用身边的器具，很简洁、方便地发明一个装置，其原理是通过改变电阻线的长度来改变电阻值的？”“今天我就给大家展示几件班级‘小发明家’这几天制作的作品，大家欣赏过后提出自己的看法，明天每组都要上交自己的作品哦。”图6中的滑动变阻器是特意选取的一些学生作品。
四、原创题训练
1. 案例1中自制小夜灯实验，你答出制作原理：利用光敏电阻的阻值随____变化而变化的特点。
2.案例2中演示人点“蜡”，鬼吹“灯”实验,共同讨论得出结论：导体的电阻与______有关。
3.如图4所示，选取铜丝和镍铬丝1，想办法测出其电阻值，可以得出结论：导体的电阻与导体的____有关。
4.运用控制变量法，分别将镍铬丝1、2、3接入图5中的电路中，算出各自的电阻，发现导体的电阻与导体的______有关。
5.选取AB接入图5电路，再将AB、 CDI、 EFI首尾并联接入电路中，比较其阻值，发现导体的电阻与导体的_____有关。
6.如图7所示三个电阻为R的相同导体棒并联，则总电阻为_______,发现总电阻_________（填“增大”、“减小”），并联过程中相当于增加了导体的____。
7.如图8所示三个电阻为R的相同导体棒串联，则总电阻为_______,发现总电阻_________（填“增大”、“减小”），串联过程中相当于增加了导体的____。
参考答案：
1.光照强度：2.温度：3.材料；4.长度；5.横截面积：
6. 13R;减小;横截面积 7. 3R;长度。
（ 安徽 刘信生 供稿）
