11.3实验：导体电阻率的测量 教学设计-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 高二 学期 秋季 课题 实验：导体电阻率的测量 教学目标 1.物理观念：①通过对电阻率的进一步认识，培养物理观念 ②知道游标卡尺和螺旋测微器可以更精确地测量物体长度。 ③知道通过电阻定律可测量电阻率 2.科学思维：①熟悉游标卡尺和螺旋测微器测量长度的原理和读数方法 ②理解金属丝电阻率的测量原理，掌握各物理量的测量方法 ③会进行数据处理和误差分析 ④理解实验原理，提高科学推理的能力，发展科学思维 3.科学探究：①通过实验收集数据，并对数据进行初步整理得到初步的结论 ②提高发现问题、进行猜想、设计实验的能力 4.科学态度与责任：通过学习长度的精确测量、数据处理和误差分析的方法，形成实事求是的科学态度。 教学重难点 教学重点： 1. 游标卡尺和螺旋测微器和电表读数方法，测量导体电阻率的实验电路设计和实验方法。 2. 学生观察、发现问题的能力及科学推理能力的培养。 教学难点： 测量电路的设计和各物理量的测量。 教学过程 【学习任务一】基于情境，提出问题 情境1：在初中我们学习过长度的测量，用的是什么工具呢？ 提出问题：现实生活应用中，有没有更为精确的测量工具呢？ 设计意图：本环节旨在明确研究问题，教师避免直接制订教学安排，应引导学生基于问题展开学习。让学生经历问题提出的过程，知道解决问题的策略。 【学习任务二】知道游标卡尺的使用原理 问题： 10分度游标卡尺主尺上的1个最小分度与游标上1个分度相差为多少呢？ 自主总结归纳：螺旋测微器的读数方法 练习1：游标卡尺的读数练习 设计意图：通过情境引入，引发学生学习兴趣，观察游标卡尺主尺和游标部分的长度，自主归纳游标卡尺的读数方法和步骤。 【学习任务三】知道螺旋测微器的读数方法 练习2：螺旋测微器的读数练习 设计意图：通过情境引入，类比游标卡尺，自主归纳总结螺旋测微器的读数方法和步骤。 【学习任务四】导体电阻率的测量 问题1：导体的电阻与电阻率、长度及横截面积有关，满足哪个方程？ 问题2：我们如何利用电阻定律测量出一段电阻丝的电阻率？ 问题3：表达式中的R、S、l 哪些量容易直接测量？哪些量不容易直接测量？ 问题4：对于不容易测量的R和S，应该怎样表示？ 问题5：根据以上方法，电阻率的最终表达式是怎样的？ 设计意图：通过电阻定律，推导电阻率的表达式。基于电阻率表达式，选取合适的实验器材和工具，最后得到电阻率最终的表达式，提升实验设计的能力 实验过程： 1、用螺旋测微器在导线的三个不同位置上各测一次，取直径d的平均值，然后计算出导线的横截面积S； 2、将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度L（即有效长度），反复测量三次，求出平均值L； 3、依照上图中所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至0 4、电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入记录表格内，断开开关S，求出电阻R的平均值 5、整理好实验器材。 6、将测得R、L、d的值，代人电阻率计算公式中，计算出金属丝的电阻率。 数据分析 将测得的I、U、l、d值，代入公式中，计算出金属丝的电阻率。 误差分析 1、测量直径和长度引起的误差。 2、测量电路中电流表及电压表对电阻测量的影响。 3、采用外接法时，测量电路中电压表内阻对电阻测量的影响引起的系统误差。 4、通电电流的大小不同，通电时间的长短不同，使金属丝发热而温度不同，电阻率随之变化。属于系统误差。 由于本实验采用电流表外接法，所以R测<R真，由，可知ρ测<ρ真. 注意事项 1、求R的平均值可用两种方法：第一种是算出各次的测量值，再取平均值，第二种是用图像法，根据U-I图线的斜率来求出。若采用图像法，在描点时，要尽量使点间的距离大一些，连线时要让尽可能多的点在直线上，在直线两侧各点分布均匀，个别偏离直线较远的点可以舍去。 2、若实验中被测金属丝的电阻值较小，为了减小实验的系统误差，必须采用电流表外接法。 3、测量被测金属丝的有效长度，是指测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度，即电压表两并联接入点间的部分待测金属丝长度，测量时应将金属丝拉直。 4、闭合开关之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在连入电路阻值最大的位置（限流式）或电表示数为0的一端（分压式）。 5、在用伏安法测电阻时，通过待测金属丝的电流I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属丝的温度过高，造成其电阻率在实验过程中变化。 学科网（北京）股份有限公司 $$