教学设计探究电阻测量的实验方案

#/7教案设计:探究电阻测量的实验方案辽宁师大附中物理组王绪东★教案设计思想探究式学习旨在强化学生的体验，通过对知识的探究，懂得知识形成的过程和获取的方法，从而拓展学生的思维能力和培养学生的创新能力。课改极力提倡面向全体学生的、多样化的探究式学习活动，让他们在自己探索、发现的过程中体验快乐、体验成功、体验失败，鼓励他们大胆的想象、自由猜测，使学生敢想敢干敢于创新。★教案目标一、知识与技能、掌握电阻测量的基本方法，即伏安法的原理及误差分析。、了解电阻测量的其他方法，并会进行测量电路的连接和原理分析。、培养学生细心操作、仔细观察的习惯和分析实际问题的能力。、培养学生运用旧知识解决新问题的能力。二、过程与方法自主分析、小组讨论、合作探究、成果展示、理论拓展、归纳总结三、情感、态度与价值观、通过新旧知识的撞击、理论引导和启发，培养学生对科学的兴趣和透过现象揭示物理规律的意识。、通过组内同学的合作交流，培养学生互助意识和团队精神。★教案重点、电阻测量的实验方案探究。、伏安法测电阻的原理及误差分析。★教案难点、电阻测量方案的探究及启发。、伏安法测电阻的误差分析和内外接电路的选择。★教案用具待测电阻、电流表、电压表、电源、电键、导线、滑动变阻器、学案等★教案过程设计.课题引入回顾最近几年的高考命题，尤其是山东高考近五年来一直没有间断过对一个热点问题的反复考查一一电阻的测量。电阻的测量在高考中是I【类要求，既可以与普通试卷相结合进行电路的分析和计算，也可以以实验题的形式进行考查，是高中物理的重点内容。电阻的测量内容综合，包括实验方案的设计、仪表的选择、电路图的画法、实验数据的处理、实验结果的描述及分析等等。我们今天的任务就是对一个未知的电阻进行实验方案的探究，并对一些基本的测量方案进行较为深入的分析。.课题说明我们今天的研究对象是一个有标称值的滑动变阻器，电阻丝绕制紧密，匝数清晰可数。为了测量其全电路的阻值，以小组为单位探究其测量方案，并在学案中写出测量的原理、画出测量的电路图，仪器任选（如：电压表、电流表、电阻箱、滑动变阻器、电源、电键等等）。.方案设计学生以小组为单位讨论、探究：如何设计电路测量待测变阻器的全电路的阻值，完成学案中的对应任务。同时选好代表准备发言进行方案说明和展示。（教师要在学生探究活动中适时的进行启发、引导和鼓励。）•方案展示和方案启发教师选择有代表性的小组发言展示成果，当学生思考问题不全或思路单一时,教师要及时启发和引导。方案猜想一（伏安法）根据电阻的定义式，测量电路如下图所示

a 班Ru外援法r. Ra.Rvr. Ra.Rv内接法连接电路后，先将电键拔至处，读出电流表的示数；再将电键拔至处，调整电阻箱的阻值，使电流表的示数与第一次相同。此时电阻箱的示数就是被测电阻的阻值。方案猜想三（半偏法）电路如下图所示图中的用电位器，’用电阻箱。合上电键，调整的阻值，使电流表指针偏转到满刻度（注意不要使通过电流表的电流超过它的满偏电流，以免把电流表烧坏）。再合上开关，调整’的阻值，使电流表指针偏转到正好是满刻度的一半。当比‘大很大时，可以认为方案猜想四（使用多用电表）使用万用表欧姆档直接测量其电阻值。（误差较大）方案猜想五（公式法）根据电阻的决定式，电阻由电阻率、长度和横截面枳决定。电阻率可以查表，长度可由匝数乘以每匝的长度（需测滑变每匝的截面圆的半径），横截面积（需测滑变电阻丝的直径）可由滑变全电阻总宽度除匝数即可。方案猜想六（电桥法）……•方案分析：伏安法测电阻的进一步讨论由于电路中的电压表和电流表均不是理想的电表，因此伏安法测电阻有两种连接方法：引起误差的原因真实值表达式测量值（）与真实值相比内接法安培表的分压作用U-UaI偏大外接法伏特表的分流作用UI一Iv偏小安培表的内接法适合于测量阻值较大的电阻，如果考虑到电表对测量结果的影响，其测量值比真实值偏大，测量值是真实值与安培表内阻之和：安培表的外接法适于测量阻值较小的电阻，如果考虑电表对测量结果的影响，其测量值比真实值偏小，测量值是真实值与伏特表内阻的并联值。所以判断某一待测电阻〃是适合用安培表的内接法还是外接法测量就非常重要，当、、的大小大致可以估计时，可以用以下三种方法选择内接法和外接法O当较大，满足》时，应采用内接法，因为这时安培表的分压作用很微弱。O当较小，满足《时，应采用外接法，因为这时伏特表的分流作用很微弱。（）当的大小难以判定是》还是《时：先计算临界电阻〃。=若〉，则用内接法；若＜则用外接法。（）若，，的大小事先没有给定，可以用试触法确定内接法和外接法。如图所示连接,只空出电压表的一个接头，然后将分别与、接触一下，观察电压表和电流表的示数变化情况。若电流表示数有显著变化，说明电压表的分流作用较强，即是一个高阻值电阻，应选用内接法，应接测量。若电压表示数有显著变化，说明电流表的分压作用较强，即是一个低阻值电阻，应选用外接法，应接测量。.方案练习让学生亲自动手用伏安法测量一下今天的研究对象标称值为Q的滑动变阻器的全电阻。.方案小结主要让学生以谈收获的方式进行。拓展探究作业在用伏安法测量电阻时不可避免的要用滑动变阻器来控制电路，那么滑动变阻器怎样连入电路比较合适呢？让学生在课下自主分析、查阅资料、总结归纳。滑动变阻器有两种连入电路的方法：电路图负载上电压调节范围负载上电流调节范围相同条件下电路消耗的总功率限流RlR。 E RlE<Ul<ERl+RoRo+Rl Rl分压旦R。y E 0<Ul<EE0<A<—RlE(Il+lap)比较分压电路调节范围较大分压电路调节范闱较大限流电路能耗较小分压法的优势是电压变化范闱大，限流法的优势是电路连接简便，附加功率损耗小。当两种接法均能满足实验要求时，一般选限流接法。当负载电阻较小，变阻器总阻值较大时，限流接法对电流、电压控制范围较宽，控制作用显著，宜用限流接法；但当负载电阻较大，变阻器总阻值较小时，限流接法对电流、电压控制范闱较窄，控制作用不明显，宜用分压接法。附录：探究电阻测量的实验方案（学生材料）山东高考最近五年的高考实验命题如下：年考查测量电源的电动势和内电阻； 年考查测量某一电压表的内阻；年检测一个标称值为欧姆的滑动变阻器；年设计测量给定的磁敏电阻阻值；年设计有光敏电阻组成的光控照明电路。这些充分说明了一个问题，电阻的测量这个命题不仅是高中物理的重点内容，更是高考尤其是山东高考的热点问题，希望引起大家的足够重视。“电阻的测量”内容十分综合，包括：实验方案的设计、选择合适的仪表、画出实验电路图、实验数据的处理和实验结果的描述及分析等，今天的主要任务是共同探究一下某一待测电阻阻值的测量方案。电阻测量方案的设计（小组合作探究）现有一个滑动变阻器，由锦铜合金丝绕制而成，匝数清晰可数，为了检测其全电阻值，请同学们以小组为单位探究一下测量的方案。待测滑动变阻器用表示，符号为所需电表、变阻器、电键、电源等任选，符号就用常用的表示方法即可。要求：请在下面表格中注明您的设计方案，即简单说明实验的原理、过程或画出设计的电路图。每个小组至少提供两个设计方案，第一个展示四个方案的小组将会得到丰厚的奖品。方案一:方案二:方案三:方案四:方案五:方案六二.测电阻的进一步讨论（学生自主探究）问题一：请在下表中画出测量电路的原理图。问题二：请根据已学过的欧姆定律、串并联特点和电表改装的知识对该种方法进行误差分析。（在上表中写清楚误差产生的原因和由于误差导致电阻测量值偏大还是偏小，并注明如何减小误差）课堂练习：如下为用测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材，规格如下：待测电阻（约Q）直流毫安表（量程~，内阻Q）直流电压表（量程~，内阻Q）直流电源、滑动变阻器、电键各个,导线若干条.根据器材的规格和实验要求，设计实验电路。（仅考虑内外接）问题三：请根据上题的特点总结一下，你是怎样进行内外接的选择的。课堂练习：有一个未知电阻用问题一表格中的两种电路分别对它进行测量，用外接法进行测量时，两表的读数分别为、；用内接法测量时两表的读数分别为、。则用测量该电阻时误差较小。三.用测量待