《定值電阻在電學實驗中的應用》教學設計福建省仙游第一中學林秋華教材分析本節(jié)課是在學完高中物理魯科版3—1第三章《恒定電流》、第四章《閉合電路歐姆定律和邏輯電路》之后，并自己完成實驗《伏安法測電阻》、《測電源電動勢和內電阻》和《利用電流表改裝電壓表和電流表》以及《滑動變阻器的使用》等實驗的基礎上的綜合性強、靈活性大的一個專題復習課。適合于高三總復習階段的知識提升內容，屬于設計性實驗。二、課時安排：1課時三、教學三維目標:（一）知識與技能掌握伏安法測電阻的原理和減小誤差的方法。掌握伏安法測電源電動勢和內阻的系統(tǒng)的原理和系統(tǒng)誤差分析。理解電壓表的改裝和電流表的改裝原理。能利用電流表的表頭改裝成適當量程的電壓表和電流表。5.理解并掌握"定值電阻"在電學實驗中所起的"保護"、"放大"、"改裝"、"示數(shù)"等作用和電路的設（二）過程與方法高三學生在最后一輪復習階段，已具備伏安法、閉合電路歐姆定律定律和電表改裝原理等知識，本節(jié)課通過習題課的形式讓學生自己設計實驗電路圖，在教師的引導下，讓學生歸納總結出定值電阻在電學實驗中的特殊應用，并自主體驗定值電阻的選用以及實驗原理圖的設計方法。（三）情感態(tài)度與價值觀通過具體問題的分析研究，加深對定值電阻的作用的認識，激發(fā)學生對設計性電路產生興趣，培養(yǎng)運用物理知識綜合解決所遇問題的能力，提高推理能力和實驗能力。四、教學重點難點：（一）重點：理解并掌握"定值電阻"在電學實驗中所起的"保護"、"放大"、"改裝"、"示數(shù)"等原理與方法。。（二）難點：定值電阻的作用和選用以及實驗原理圖的設計等。五、教學方法：講授法、自學法、討論法和練習法六、教學內容：（一）課堂引入電學實驗的延展性強，與工、農業(yè)生產、國防建設和日常生活聯(lián)系緊密，演變出的題難度分布廣，效度高，歷來是高考實驗考查的重點。在高中電學實驗教學中,經常會遇到定值電阻選用問題.這也是教學中的難點，,因此,本節(jié)課通過實例分析，發(fā)現(xiàn)定值電阻的巧妙作用。學習活動一：利用多媒體課件展示題目，提示題意例1：某同學為了測量電流表A1內阻的精確值，有如下器材：電流表A1（量程300mA，內阻約為5Ω）；電流表A2（量程600mA，內阻約為1Ω）；電壓表V（量程15V，內阻約為3kΩ）；滑動變阻器R1（0～5Ω，額定電流為2A）；滑動變阻器R2（0～50Ω，額定電流為0.01A）；電源E（電動勢3V，內阻較?。?；定值電阻R0

（5Ω）；

單刀單擲開關一個、導線若干。實驗要求待測電流表A1的示數(shù)從零開始變化，且多測幾組數(shù)據(jù)，盡可能的減少誤差。學習活動二：教師讀題、分析之后，進行解題方法指導。布置大家獨立解答并調一名同學上臺作答，老師繼續(xù)巡視，發(fā)現(xiàn)問題加以誘導，得出結論：（一）用定值電阻可以找電壓（附：例題1參考答案圖）學習活動三：繼續(xù)用課件展示題目,例2：要測量某電壓表V1的內阻RV，其量程為2V，內阻約2kΩ。實驗室提供的器材有：電流表A，量程0.6A，內阻約為0.1Ω；電壓表V2，量程5V，內阻約為5kΩ；定值電阻R1，阻值為30Ω；定值電阻R2，阻值為3kΩ；滑動變阻器R3，最大阻值10Ω，額定電流1.5A；電源E，電動勢6V，內阻約0.5Ω；開關S一個，導線若干。要求測量盡量準確，試畫出符合要求的實驗電路圖，并標出所選元件的相應字母代號。學習活動四：老師解析題意，讓全班同學獨立解題，請一位同學上臺解答并回答為什么如此作答。再投影其他同學的作答，分析并得出結論：（二）用定值電阻可以找電流（附：例題2參考答案圖）學習活動五：展示例題3，并讓一位同學讀題后解析，例3：某待測電阻Rx的阻值約為20Ω，現(xiàn)要測量其阻值，實驗室提供器材如下：A．電流表A1（量程150mA，內阻約為10Ω）B．電流表A2（量程20mA，內阻r2=30Ω）C．定值電阻R0=100ΩD．滑動變阻器R，最大阻值約為10ΩE．電源E，電動勢E=4V（內阻不計）F．電鍵S及導線若干根據(jù)上述器材完成此實驗，測量時要求電表讀數(shù)不得小于其量程的1/2，請你畫出測量Rx的一種實驗原理圖（圖中元件使用題干中相應英文字母符號標注）。（附：例題3參考答案圖）學習活動六：提問：如果條件改變了，比如給你電壓表，還需要把電流表改裝電壓表嗎？變式：某待測電阻Rx的阻值約為20Ω，現(xiàn)要測量其阻值，實驗室提供器材如下：

A．電流表A1(量程150mA，內阻約為10Ω)

B．電流表A2(量程20mA，內阻r2=30Ω)

C．電壓表V(量程15V，內阻15kΩ)

D．定值電阻R0=100Ω

E．滑動變阻器R，最大阻值約為10Ω

F．電源E，電動勢E=9V(內阻不計)

G．電鍵S及導線若干

(1)測量時要求電表讀數(shù)不得小于其量程的，那應選擇的電表是_____．(填電表前面的字母符號)

(2)請你在虛線框內畫出測量Rx的實驗原理圖(圖中元件使用題干中相應英文字母符號標注)．

(3)實驗時電流表A1的讀數(shù)為I1，電流表A2的讀數(shù)為I2，用已知的和測得的物理量表示Rx=_____．(用字母表示)解答:(1)由于電源電動勢為4V，電壓表V量程為15V，達不到其量程的三分之一，故電壓表不能使用；可用電流表A2與定值電阻R0串聯(lián)擴大其電壓量程，當作電壓表與電流表A1配合使用伏安法測量待測電阻阻值，由于改裝的電壓表內阻已知，故電流表A1采用外接法，改裝的電壓表電壓量程為20mA×130Ω=2.6V，滑動變阻器最大阻值為5Ω，無法起到限流作用，故滑動變阻器采用分壓式接法；經過估算當電流表（附：例題3參考答案圖）

A1滿偏時，電流表A2也正好滿篇，非常匹配，因此滿足電表讀數(shù)不得小于量程的三分之一，故電表選擇A、B．

（2）電流表A2與定值電阻R0串聯(lián)組成電壓表，滑動變阻器采用分壓接法，電流表采用外接法，實驗電路圖如圖所示．

（3）待測電阻兩端電壓U=I2（R0+r2），通過待測電阻的電流IX=I1-I2，待測電阻Rx＝eq\f(U,Ix)=eq\f(I2(R0+r2),I1－I2)學習活動六：提問幾位同學，電表為什么這樣選擇？學習活動七：通過分析并得出結論（三）用定值電阻可以改裝電壓表或電流表。學習活動八：通過例題4解題分析得出（四）用定值電阻可以電路例4：用如圖所示的電路測定電動勢約為2V的蓄電池的電動勢和內阻.因蓄電池內阻非常小，為防止調節(jié)滑動變阻器時造成短路，電路中用了一個保護電阻R0，除蓄電池、導線、開關外，可供使用的實驗器材還有：A.電流表（量程0.6A、3A）B.電壓表（量程3V、15V）C.定值電阻（阻值1Ω、額定功率5W）D.定值電阻（阻值10Ω、額定功率10W）E.滑動變阻器（阻值范圍0～10Ω，額定電流為2A）F.滑動變阻器（阻值范圍0～200Ω，額定電流為1A）電流表和電壓表所選的量程分別為___A和___V；定值電阻應選____；滑動變阻器應選_____.（后兩空填器材前面字母）學習活動九：讓全班同學閱讀理解例題5內容，并作答，請一位同學上臺畫自己設計的電路圖，最后老師加以點評。例5：現(xiàn)要測量電源B的電動勢E及內阻r(E約為4.5V，r約為1.5Ω)，已有下列器材：量程為3V的理想電壓表，量程為0.5A的電流表(具有一定內阻)，固定電阻R＝40Ω，滑動變阻器R′，開關S，導線若干．(1)畫出實驗電路原理圖．圖中各元件需用題目中給出的符號或字母標出．(2)實驗中，當電流表的示數(shù)為I1時，電壓表的示數(shù)為U1；當電流表的示數(shù)為I2時，電壓表的示數(shù)為U2．由此可求出，E＝__________，r＝__________．(用I1、I2、U1、U2及R表示)【解析】本題是常規(guī)伏安法測電源的電動勢和內阻實驗的情境變式題，本題與課本上實驗的區(qū)別是電源的電動勢大于理想電壓表的量程，但題目中提供的器材中有一個阻值不大的固定電阻，這就很容易把該情境變式題“遷移”到學過的實驗上．把固定電阻接在電源的旁邊，將其等效成電源的內阻即可(如圖甲所示)，再把電壓表跨接在它們的兩側．顯然，“內阻增大，內電壓便增大”，電壓表所測量的外電壓相應的減小，通過定量計算，符合實驗測量的要求．這樣，一個新的設計性實驗又回歸到課本實驗上了．(1)實驗電路原理圖如圖乙所示．(2)根據(jù)E＝U＋Ir，給定的電源B的電動勢E及內阻r是一定的，I和U都隨滑動變阻器R′的阻值的改變而改變，只要改變R′的阻值，即可測出兩組I、U數(shù)據(jù)，列方程組得：E＝U1＋I1(R＋r)E＝U2＋I2(R＋r)解得：E＝eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)－R．學習活動十：課堂小結。布置課外作業(yè)創(chuàng)新訓練：1.某學習小組的同學欲測出一只有刻度無示數(shù)的電流表的內阻和滿偏電流。（1）、他們先用歐姆表“”檔粗略測量電流表內阻，指針穩(wěn)定在如圖所示，其示數(shù)為_____(保留二位有效數(shù)字)（2）、接著他們利用下列器材進測量。要求測量精度盡可能高，電表讀數(shù)變化范圍盡可能大，滑動變阻器調節(jié)范圍盡量大。待測電流表：量程1mA左右，共有N格；電流表：量程10mA，內阻；電流表：量程10mA，內阻左右滑動變阻器：最大阻值，額定電流2A；定值電阻:阻值；電池組E：電動勢約為5V，內阻約；開關S一個，導線若干；畫出你幫他們設計的電路圖并標明所選器材的代碼；若、表的示數(shù)分別為、時，電流表偏轉了格，則表的內阻為____，滿偏電流為______。（結果用、、、N、表示）2.要求選用以下部分器材能較準確測量待測電阻Rx的阻值：待測電阻Rx：阻值約為200；A.電源E:電動勢約為12.0V，內阻較??；B.電流表：量程50mA、內阻r1=40；C.電流表：量程300mA、內阻r2約為電壓表V：量程3V、內阻r3約為5KE.定值電阻：阻值為40； F.滑動變阻器最大阻值為10；G.單刀單擲開關S、導線若干.①在答題卷方框內做出測量待測電阻Rx的電路原理圖。②待測電阻的表達式為=_______式中各物理量的意義是____________________________________。七、板書設計高三物理復習課定值電阻在電學實驗中的應用定值電阻的五個創(chuàng)新作用一、用定值電阻找電流二、用定值電阻找電壓三、用定值電阻擴大量程四、用定值電阻保護電路五、用定值電阻改變待測量八、教學反思定值電阻在設計性物理實驗電路中的作用常被忽視,實際上定值電阻在電學實驗題中靈活多變,因此成電學實驗的難點，是近幾年高考試題中的一個新亮點，也是高三復習教學的重點之一;它要求學生對課本實驗原理、方法有較為透徹的理解，能正確使用實驗中用過的儀器，并能正確運用在這些實驗中學過的方法綜合