内容正文:
第3节 电阻的测量
1.物理观念:深化电流与电压、电阻概念认知,构建电学概念体系;学会用电流表和电压表测量电阻,并加深理解温度、材料等因素对电阻的影响。
2.科学思维:简化电路构建模型,通过实验现象推断电路问题;运用欧姆定律、串并联电路规律进行理论推导;论证测量方法的合理性,鼓励质疑创新。
3.科学探究:引导学生从生活、实验里发现电阻测量相关问题,依据实验目的和器材设计实验方案,正确使用测量工具与仪器,处理分析实验数据;分享成功的经验和出现的问题,反思方案的合理性与不足,并提出改进措施,培养交流合作与反思能力。
4.科学态度与责任:通过学生亲自动手设计、操作和分析实验数据,培养其实事求是态度、严谨科学思维与良好学习习惯;在合作实验中,促使学生养成团队协作精神。
1.教学重点:会用“伏安法”测量电阻。
2.教学难点:与实验相关的动态电路分析、故障分析和实验数据处理。
李爷爷的收音机坏了,小聪和小明决定把它修好。经过检查发现需要更换一个电阻器,而这只电阻器标注模糊。
[提问]怎样才能知道它的阻值呢?
任务一 伏安法测量定值电阻
教师活动
学生活动
[布置任务]让学生讨论、探究如何测量出一个定值电阻的阻值。
[追问1]需要哪些测量工具?
[追问2]电路图如何设计?只测一组数据可靠吗?怎样能测出不同电压和电流下的定值电阻?
[追问3]记录实验数据的表格应如何设计?
[进行实验]
(1)让学生根据经验分析,在连接实物图时应该注意哪些问题?并适当地整理。
(2)小组合作进行实验,老师巡视指导,发现问题,及时分享解决。记录实验过程中出现的电路故障,分析原因,总结归纳。
[归纳总结]实验中电路故障的原因:
(1)电流表有示数,电压表无示数:电阻被短路。
(2)电流表无示数,电压表有示数:电阻断路。
(3)滑动变阻器滑动时,电压表示数无变化:滑动变阻器没有“一上一下”连接。
(4)电流表与电压表的指针反向偏转:电流表和电压表的“+”“-”接线柱接反。
[过渡提问]将上述实验中的定值电阻换成小灯泡,用同样的方法测定小灯泡的电阻。多测几组数据,根据实验数据分别计算小灯泡的电阻,比较计算出的几个数值,会有什么变化规律?
[交流讨论]
(1)用电压表和电流表分别测量出未知定值电阻两端的电压和通过它的电流,然后通过欧姆定律的变形公式R=计算出电阻的阻值。
(2)为了减小误差,采用通过滑动变阻器改变定值电阻两端的电压来获取多组电压值和电流值,利用多次测量求平均值的方法来得出电阻的阻值。
电路图:
(3)实验数据记录表格:
数据
序号
电压
U/V
电流
I/A
电阻
R/Ω
电阻的平
均值/Ω
1
2
3
[交流讨论]
(1)连接电路时,开关应该处于断开状态。
(2)连接实物图时,滑动变阻器应该“一上一下”接入电路中,且滑到最大值。
(3)滑动变阻器有两个作用:一个是保护电路,另一个是改变定值电阻两端的电压。
(4)电流表、电压表的“+”“-”接线柱接法是否正确。
(5)电流表、电压表要通过“试触”选择合适的测量范围。
[小组合作]小组合作完成实验,把实验数据记录在表格中,并收集记录实验中遇到的问题及对应解决的方法。
任务二 伏安法测量小灯泡的电阻
教师活动
学生活动
[过渡]根据我们刚才测量定值电阻的实验方法,大家来测量一下小灯泡的电阻。
[引导提问]思考讨论:
(1)灯丝电阻为什么会变化?
(2)比较数据记录表格的不同之处,是否有必要添加“小灯泡电阻的平均值”?
[评估与交流]组织学生进行评估与交流,反思实验中出现的问题:
(1)实验设计有不合理、不完善之处吗?
(2)操作中出现过什么失误或故障吗?你是怎么解决的?
(3)有没有新的发现或疑问?
[拓展实验]展示介绍并使用数字多用表,让学生猜想它的构造并了解其原理。
[分组实验]学生根据测量定值电阻的这一实验,画出实验电路图,并连接实物图,设计出实验数据记录表格进行实验。
电路图:
实验数据记录表格:
数据序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
2
3
[分析数据]
学生分析实验数据发现每次实验测量的小灯泡的电阻值差别较大。
发现规律:比较多组数据发现,随着小灯泡两端电压的增加,小灯泡的电阻值逐渐增大。
[交流讨论]灯丝的电阻是变化的,灯丝的电阻与温度有关,当灯丝的温度升高时,灯丝的电阻受温度的影响而增大,所以实验数据差别较大不是实验误差引起的,而是灯丝电阻发生了变化导致的,因而测小灯泡电阻的时候不能求平均值。
通过老师讲解,认识数字多用表。
教师活动
学生活动
[任务]怎样确定收音机中坏掉的电阻的阻值呢?
[总结]我们一起学习了用“伏安法”测电阻的原理,就是通过测量电阻两端电压和通过它的电流,再依据欧姆定律算出电阻值。大家能正确连接电路,熟练使用电流表、电压表和滑动变阻器,还能规范记录数据并算出电阻平均值来减小误差。也有些同学遇到了些小状况,但这些都是学习的宝贵经验。希望大家把这部分知识学扎实,在今后物理学习中能更上一层楼。
[回答]我们可以利用“伏安法”测量收音机中标注模糊的电阻器的阻值。
第3节 电阻的测量
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