11.3实验：导体电阻率的测量 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

11.3《 实验：导体电阻率的测量》教学设计 ( 一、设计思想 ) 《实验：导体电阻率的测量》是《普通高中物理课程标准（2017 年版 2020 年修订）》 必修课程必修 3 模块中“电路及其应用”主题下的内容。课程标准要求为：会测量金属丝的 电阻率。在实验过程中， 让学生了解游标卡尺和螺旋测微器的工作原理， 在测量导体直径的 实验中，学会正确使用螺旋测微器，培养学生在科学实验中严谨的科学态度。 本节包括两个学生分组实验， 首先要求学生掌握游标卡尺和螺旋测微器的原理、使用与读数 方法， 为测量金属丝直径做准备。教学中要求学生理解长度测量工具的原理， 在掌握原理基 础上掌握读数方法。测量金属电阻率的理论基础是电阻定律 R=ρ，根据表达式分析需要测 量的物理量和每个物理量的测量方法。用伏安法测电阻涉及电流表内接和外接， 由于金属丝 电阻与电流表内阻在同一数量级，选择电流表外接测量误差较小。 学生在第 2 节学习了金属导体电阻的决定式，从电阻定律推理得到电阻率的测量表达 式， 学生能理解测量电阻率的原理、分析需要测量的物理量。学生初中已经学习了电压表和 电流表的连接方法， 但对电表读数规则不熟悉， 可以举例帮助学生理解电流表和电压表读数 方法。 ( 二、学习目标 ) 一、物理观念 学生体会科学探究与逻辑思维相结合的物理观念，体验逻辑思维的力量。 二、科学思维 培养学生控制变量，利用实验抽象概括出物理规律的能力 三、科学探究 用控制变量法，探究导体电阻的决定因素 四、科学态度与责任 通过电阻温度计的教学，培养学生理论联系实际、学以致用的思维品质 ( 三、课前准备 ) 课件，自制教具,展示电路电学仪器，胶片等 ( 四、重点难点 ) 重点：测量金属电阻率原理 难点：游标卡尺和螺旋测微器得工作原理、连接实物电路图 ( 五、教学过程 ) 【教学活动过程设计】 环节 教师活动 学生活动 设计意图 导 入 新 课 播放饮用水被污染的新闻视频。 图 1 引入电导率是检验水质合格的标准之一，电导率是电阻率的 倒数，我们能不能自制简易检测水质的仪器？ 学生观看视 频，知道纯 净水水质指 标之一“电 导率 ”。 知道电导率 和电阻率之 间是倒数关 系。 利用身边 的饮用水 为例，引 入问题。 学生有相 应的生活 经验，更 容易开展 教学。同 时也能激 发学生的 实践激 情。 讲授 新课 实验思路：如何测量金属丝的电阻率？ 问题 1：原理是什么？ 原理：电阻率ρ = 物理量的测量：电阻丝的有效长的的测量 l、电阻丝直径的测量 S、 电阻 R 问题 2：金属丝的横截面积 S 可以直接测量得到吗？ 若不能，需要测量哪些量？ 如何计算横截面积 S？ 导体截面积 S 不能直接测量，可测出金属丝直径 d，截面积 S=π(2.可得电阻率的计算表达式， ρ= 两种测量仪器的使用：游标卡尺和螺旋测微器 ——游标卡尺： （1）结构（图 2） 学生相互讨 论，以小组 为单位，回 答问题 1、 2 、3。 10 分度和 20 分度的游 标卡尺，观 看“利用橡 皮筋显示等 比例缩 小 ”，展示 错位放大的 原理。拓展 到 50 分度 问题 1： 是从电阻 定律变形 得到的。 问题 2、 问题 3： 均是从原 理出发设 计的问 题。在问 题中涉及 仪器的选 择和使 用。采用 引导和启 发式的教 学方式， ( 内测量爪 紧固螺钉 深度尺 主尺 游标尺 外测量爪 ) 图 2 （2）原理——错位放大原理 图 3 图 4 （3）使用 测量笔筒的内径、外径、深度 （4）读数 规格 10 分度 20 分度 50 分度 精确度 0.1mm 0.05mm 0.02mm 也是同样的 道理，并说 明 50 分度 的有标尺的 表示细微变 化。 设计学生竞 答环节，练 习使用，并 调动气氛。 同上 学生动手操 作，在实践 中观察电流 发展学生 的逻辑思 维能力。 问题 4 是 让学生的 理论知识 和实际操 作之间产 生矛盾， 激发学生 学习的兴 趣，培养 学生的批 判思维。 也是为后 面的实验 误差分析 做好铺 垫。 问题 5：由于 电阻率的 影响因素 之一“温 度 ”，在 实验中一 定要尽量 做到即测 即断，同 表 1 利用 GGB 软件，练习读数 ——螺旋测微器： （1）结构（图 5） 图 5 （2）原理——放大原理 （3）使用 测量金属丝的直径 （4）读数 示数=主尺读数+可动刻度(需要估读) × 0.01mm 利用 GGB 练习读数 问题 3：如何测量金属丝的电阻？ 常用的是伏安法测电阻。 问题 4：设置电流表的接法？ 由于电压表和电流表均不是理想电表，需要考虑系统误差， 所以该部