2.4 实验：测量金属的电阻率 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）必修第三册

4．实验：测量金属的电阻率 一、设计思想 1．本课是一节实验探究课，测量金属的电阻率对学生进一步学习电路的基本知识和掌握电学实验的基本技能都有重要作用。 2．本课采用讲授与探究教学相结合的教学方式。 3．本课在伏安法测电阻环节引导学生设计多种实验方案进行对比，求电阻率时采用图像法和复合变量法发展学生的科学思维。 二、指导思想与理论依据 布鲁纳的发现学习论指出：“教学生学习任何科目，绝不是对学生心灵中灌输些固定知识，而是启发学生主动去求取知识与组织知识。求知是自主性的活动历程，而非只是被动地承受前人研究的结果。” 课程标准中提出的核心素养课程目标，是我们教学的依据和行动指南。课程标准中指出，发展学生的科学思维能力是重要的教学目标之一。培养学生分析综合、推理论证能力，让学生基于事实和推理对不同的观点和结论提出质疑并检验进而提出自己的见解，是发展学生科学思维的重要方面。 三、教学背景分析 1．教学内容分析。 测金属的电阻率实验是对欧姆定律和电阻定律的深入理解，也是对它们的巩固和应用。本实验是在掌握其他电学实验的基础上，通过本实验使学生熟悉常用电学仪器的使用和读数，对学生进一步学习电路的基本知识和掌握电学实验的基本技能都有重要作用。 2．学情分析。 从知识结构来看，学生已经掌握了欧姆定律、电阻定律、限流电路与分压电路以及螺旋测微器的使用，基本能够依据实验目的、器材设计较为简单的实验电路图。但对于刚接触到大型电学实验的学生而言，由设计电路图到实物连接再到误差分析，难度较大，需要教师进一步引导。 3．教法。 学生分组实验探究、教师引导相结合。 四、教学目标及重难点 1．掌握伏安法测电阻的原理和方法，掌握测定金属电阻率的原理和方法。 学会使用常用电学仪器及正确读数；学会根据原理电路连接实物电路，培养学生设计实验电路的能力和实验操作的能力；会分析伏安法测电阻产生的系统误差的来源，知道用图像处理实验数据可以减小偶然误差。 2．通过“提出问题——方法研究——实验操作——结果分析讨论”等一系列探索过程，培养学生科学探究能力和科学思维。通过小组合作探究，培养学生间相互协作的精神，培养学生严谨求实的科学态度。 3．教学重难点。 重点：测定金属电阻率的实验方法。 难点：实验误差的分析。 五、教学资源 学生实验器材：电源、开关、导线、滑动变阻器、电压表、电流表、刻度尺、螺旋测微器、待测电阻丝。 六、教学过程 1．教学流程图。 2．教学环节。 环节一：问题引入 教师：输电线是用什么材料制成的？实验桌上的滑动变阻器的电阻丝是用什么材料制成的？如果给你一段足够长的金属丝，你如何判断出它是制作输电线的材料还是制作电阻的材料？ 学生通过讨论交流可能会提出多种方案，教师给予鼓励并引导学生得出结论：可以通过测量金属的电阻率确定——进入本课重点要研究的问题。 环节二：设计实验方案 （1）确定实验器材。 教师：测量金属丝的电阻率需要测量哪些物理量？分别用哪些实验器材进行测量？你的依据是什么？ 学生通过思考、讨论可以得出： 在教师的引导下，确定出本实验所需要用的实验器材：刻度尺测量长度，螺旋测微器测金属丝直径，电流表和电压表测阻值，滑动变阻器改变电压和电流。 （2）设计实验方案。 问题1：如何测量长度，测量时应注意什么？此问的目的是让学生知道测量时要将金属丝拉直后测金属丝的有效接入长度，并多次测量取平均值以减少偶然误差。 问题2：如何较为准确地测量金属丝的直径？如果采用多次测量求平均值的办法，是同一位置测量多次还是不同位置各测量一次？此问的目的是让学生正确地使用螺旋测微器测量金属丝的直径。 这两问的设置目的在于培养学生实验操作的严谨性，提高实验操作技能。 问题3：如何用上述器材测金属丝的电阻？请同学们画出测量电阻的电路图。 学生通过深入思考、讨论、交流，并在教师的引导帮助下得出多种实验方案，并在黑板上画出设计的电路图。 师生分析电路的异同得出共识，这四种电路图可以归结为一个电路图。 学生对照电路图连接电路，用同一根电阻丝，在相同电流的情况下，记录并对比四种电路中电阻丝两端的电压，计算出相应的阻值。教师巡回指导，提示学生需要注意的常见问题，如电表量程的选择、滑片的初始位置等。 学生汇报测量结果，师生共同对比讨论电阻测量结果。其中甲、丙结果接近，乙、丁结果接近，但是甲、乙结果相差较大。 教师：把甲、丙作为第一组，称为电流表的外接法；乙、丁作为第二组，称为电流表的内接法。哪组的结果更准确？ 教师追问：外接法电路图中，电压表测量的是什么电压？电流表测量的是什么电流？哪个表测量的是准确值？内接法呢？ 学生讨论并回答。 教师再追问：两组电路的测量结果，比电阻的真实值偏大还是偏小？什么情况下用外接法好，什么情况下用内接法好？ 这组设问的目的是对伏安法测电