《電阻的測量》教案教材分析一、課標(biāo)分析用電流表和電壓表測量電阻。用電流表、電壓表、滑動變阻器等,測量小燈泡正常發(fā)光時的電阻。二、內(nèi)容和地位分析用伏安法測電阻是電學(xué)里的一個基本實驗,屬于歐姆定律變換式的具體應(yīng)用。安排這個實驗,在理論方面可以加深學(xué)生對歐姆定律和電阻概念的理解和掌握;在實踐方面可以給學(xué)生提供初中常用電學(xué)器材綜合使用的機會,有利于學(xué)生熟練地掌握電路的連接、電流表和電壓表的讀數(shù)、滑動變阻器的使用等基本技能,從而提高學(xué)生動手操作的能力。在前兩節(jié)實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上,學(xué)生對于所用的實驗電路、實驗步驟已經(jīng)比較熟悉,因此本節(jié)的難點是如何引導(dǎo)學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)規(guī)律,加深對電阻概念的認(rèn)識。根據(jù)實驗原理設(shè)計電路圖,并且能用滑動變阻器來改變待測電阻兩端的電壓是本節(jié)的教學(xué)重點。在教學(xué)中,可以把整節(jié)內(nèi)容分為設(shè)計實驗、進行實驗與收集證據(jù)、分析與討論三個環(huán)節(jié)進行教學(xué)組織。學(xué)情分析在前兩節(jié)實驗學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,學(xué)生對于實驗所涉及器材的選擇、電路、實驗步驟已經(jīng)比較熟悉,本節(jié)課重難點是如何引導(dǎo)學(xué)生分析實驗數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)規(guī)律,加深對電阻概念的認(rèn)識。教學(xué)目標(biāo)1.熟練使用電流表、電壓表進行實驗測量。2.學(xué)會用伏安法進行電阻的測量。3.通過用伏安法測量電阻的實驗過程,加深對歐姆定律的理解。核心素養(yǎng)1.運用歐姆定律的知識來進行電阻的測量,培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力。2.掌握電阻測量的方法來測量身邊其他導(dǎo)體的電阻,培養(yǎng)學(xué)生善于動手的能力,養(yǎng)成科學(xué)探究的習(xí)慣。重點難點重點:伏安法測量電阻,以及與實驗相關(guān)的電路故障、電路動態(tài)分析。難點:實驗過程中引導(dǎo)學(xué)生收集、分析、處理實驗數(shù)據(jù)。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動教學(xué)意圖環(huán)節(jié)一:導(dǎo)入新課復(fù)習(xí)1.電路的三個基本物理量是什么?2.分別用什么工具測量呢?3.歐姆定律的內(nèi)容是什么?4.歐姆定律的公式是什么?它的變形公式是什么?今天我們來學(xué)習(xí)電阻的測量,最常見的電阻測量方法是伏安法。學(xué)生回答:1.電流、電壓、電阻。2.電流表、電壓表。3.導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比。4.公式是I=UR,變形式是R=UI、U=讓學(xué)生通過回答這些問題,受到啟發(fā),找出電阻的測量方法。環(huán)節(jié)二:伏安法測電阻1.設(shè)計實驗電路圖展示小組的電路設(shè)計:如圖甲所示。提問:對于導(dǎo)體的電阻,我們需要測量幾組數(shù)據(jù)?如何在圖甲的基礎(chǔ)上進行改進?展示改進的實驗電路圖:如圖乙所示。2.器材的選擇電源、導(dǎo)線、開關(guān)、定值電阻、滑動變阻器、電流表、電壓表。提問:主要器材的使用方法。小組討論測量原理,小組派代表回答問題。小組討論如何簡便地進行多次測量?滑動變阻器的作用?選擇實驗器材。小組討論,回答問題。培養(yǎng)學(xué)生思考問題、小組合作的能力。結(jié)合電流與電壓和電阻的關(guān)系,總結(jié)滑動變阻器在此實驗中的作用(保護電路、改變

續(xù)表教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動教學(xué)意圖環(huán)節(jié)二:伏安法測電阻3.實驗步驟(1)調(diào)節(jié)電流表、電壓表的指針到零刻度,按電路圖連接實物。調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片至阻值最大端。(2)閉合開關(guān),調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片至適當(dāng)位置,分別讀出電流表的示數(shù)I、電壓表的示數(shù)U,并記錄在表格中。(3)根據(jù)公式R=UI計算出R(4)調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片改變通過待測電阻的電流及其兩端的電壓,再測幾組數(shù)據(jù),并計算R的平均值。4.進行實驗(1)學(xué)生分組進行實驗,實驗過程中教師巡視。(2)教師展示幾組數(shù)據(jù),并針對數(shù)據(jù)和學(xué)生的操作指出實驗過程中的問題。5.分析論證展示小組的實驗數(shù)據(jù),計算出電阻。提問:為什么要多次測量求平均值?例1小英按圖甲所示的電路圖連接實驗電路,測量電阻R的阻值。閉合開關(guān)S,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片P后,觀察到電壓表和電流表的示數(shù)分別如圖乙、丙所示,則電流表的示數(shù)為A,電阻R的阻值為Ω。

小組合作做實驗。學(xué)生回答:為了減小誤差。學(xué)生思考并回答問題。定值電阻兩端的電壓和電流,多次測量),以及多次測量的意義(取平均值減小誤差)。鞏固實驗器材的使用方法。鍛煉學(xué)生的動手能力。引導(dǎo)學(xué)生思考多次測量取平均值的意義。鞏固所學(xué)知識,檢驗學(xué)習(xí)成果。環(huán)節(jié)三:伏安法測小燈泡的電阻1.提問:將“伏安法測電阻”實驗中的定值電阻換成小燈泡,用同樣的方法能否測小燈泡的電阻?2.結(jié)合測量定值電阻阻值的實驗過程,測量小燈泡的電阻,注意電路的連接,并把實驗數(shù)據(jù)記錄到表格中。3.利用多媒體展示學(xué)生的一組實驗數(shù)據(jù)。4.交流評估(1)分析測量的數(shù)據(jù)有沒有什么新的發(fā)現(xiàn)?(2)造成這種差別的原因是什么?了解小燈泡的額定電壓,注意使用小燈泡時,不能超過其額定電壓。學(xué)生回答:(1)電阻相差很大。(2)燈絲的電阻受溫度的影響。通過對比伏安法測小燈泡的電阻和伏安法測定值電阻阻值的實驗的異同點,加深記憶,掌握實驗數(shù)據(jù)的處理及其原因。續(xù)表教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動教學(xué)意圖環(huán)節(jié)三:伏安法測小燈泡的電阻(3)小燈泡在不同電壓下的電阻值能求平均值嗎?為什么?5.小結(jié):小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大,不能求平均值。例2在“測量小燈泡的電阻”的實驗中,某同學(xué)在連接電路時,不小心將電流表和電壓表接錯了位置,如圖所示。閉合開關(guān)S,可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A.電流表燒壞,電壓表的示數(shù)為0B.小燈泡燒壞C.電流表的示數(shù)為0,電壓表的示數(shù)接近電源電壓D.電流表的示數(shù)為0,電壓表的示數(shù)為0(3)不同電壓下小燈泡的電阻不同,不能求平均值。學(xué)生答題,教師答疑。及時鞏固所學(xué)知識,檢測學(xué)習(xí)成果。環(huán)節(jié)四:故障分析1.故障1:電流表與電壓表的指針反向偏轉(zhuǎn)。原因:電流表和電壓表的正、負(fù)接線柱接反。2.故障2:電流表和電壓表的指針偏轉(zhuǎn)角度很小。原因:(1)電流表和電壓表的量程可能都選擇過大。(2)電源電壓可能過低。3.故障3:電流表指針偏轉(zhuǎn)超過最大值。原因:(1)電流表的量程可能選擇過小。(2)電路中可能出現(xiàn)短路。4.故障4:移動滑動變阻器的滑片時,電表示數(shù)及燈泡亮度無變化。原因:滑動變阻器沒有按“一上一下”連接。5.故障5:閉合開關(guān),燈泡不亮,電流表、電壓表無示數(shù)。原因:(1)滑動變阻器阻值太大。(2)燈座與燈泡接觸不良或燈絲斷開。(3)電源等元件可能損壞。6.故障6:閉合開關(guān),燈泡不亮,電流表幾乎無示數(shù),電壓表指針明顯偏轉(zhuǎn)(示數(shù)接近電源電壓)。原因:燈絲可能斷了或燈座與燈泡接觸不良。7.故障7:在調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片時,發(fā)現(xiàn)燈泡變亮了,而電壓表的示數(shù)卻減小了。原因:將電壓表接在了滑動變阻器兩端。8.故障8:閉合開關(guān),燈泡不亮,電流表有示數(shù),電壓表無示數(shù)。原因:燈泡短路。教師總結(jié)實驗過程中的故障,先讓學(xué)生思考,討論原因,再根據(jù)學(xué)生的回答補充完善。培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象判斷故障的科學(xué)思維和解釋、交流的科學(xué)探究意識。

續(xù)表教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動教學(xué)意圖板書設(shè)計知能演練提升能力提升1.下圖是四位同學(xué)設(shè)計的用伏安法測量電阻的電路圖,其中正確的是()2.某同學(xué)做伏安法測電阻實驗時,剛一“試觸”就發(fā)現(xiàn)電流表的指針迅速擺動到最大刻度,發(fā)生這種情況的原因可能是()A.電流表的“+”“-”接線柱接反了B.待測電阻發(fā)生了斷路C.線路接錯,某處發(fā)生了短路D.以上說法均不對3.如圖所示,R為待測電阻,阻值約為5Ω。給你的器材:滑動變阻器(2A,0~10Ω);電流表有2個量程,分別為0~0.6A、0~3A;電壓表有2個量程,分別為0~3V、0~15V;電池組為新干電池3節(jié)串聯(lián)。兩只電表的量程可采用以下4種選法,但為使測量時能較準(zhǔn)確地讀數(shù),兩只電表的量程應(yīng)用()A.0~0.6A和0~15V B.0~3A和0~15VC.0~0.6A和0~3V D.0~3A和0~3V4.用伏安法測電阻的實驗中,小雪和小彤分別選用定值電阻和小燈泡為測量對象,在處理實驗數(shù)據(jù)時,分別畫出了U-I的圖像,如圖甲、乙所示。對于圖像的分析,下列說法錯誤的是()A.由圖甲可知,定值電阻的阻值為1ΩB.由圖甲可知,電阻不隨其兩端的電壓和導(dǎo)體中的電流而改變C.由圖乙及實驗現(xiàn)象可知:小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大D.為了減小誤差,應(yīng)該用多次測量的方法,計算小燈泡電阻的平均值5.小華用伏安法測量定值電阻的阻值,測量的數(shù)據(jù)如下表所示。則小華實驗中存在的問題可能是:_______________________________________________________________。

實驗次數(shù)123電壓U/V1.52.02.5電流I/A0.300.200.106.小明設(shè)計并連接了測量電阻的電路如圖甲所示,所使用的電源為兩節(jié)干電池。請指出他在電路設(shè)計或連接上存在的一個問題:;經(jīng)改正后,所測得的數(shù)據(jù)繪出的圖像如圖乙所示,該待測電阻的阻值為Ω。

7.圖甲是測量小燈泡電阻的實驗(已知該小燈泡兩端的電壓不能超過2.5V)。(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,把圖甲中的實物圖連接完整。(2)電路圖連接完整后,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光,電壓表有示數(shù),電流表無示數(shù),原因是小燈泡(選填“短路”或“斷路”)。

(3)更換小燈泡后,調(diào)節(jié)滑動變阻器,讓小燈泡兩端電壓逐次下調(diào),測得數(shù)據(jù)如下表,第2次實驗電壓表的示數(shù)如圖乙所示,讀出數(shù)據(jù)填入表中相應(yīng)空白處。實驗序號12345電壓U/V2.51.71.30.9電流I/A0.280.250.240.210.19算出的電阻R/Ω(4)根據(jù)表中電壓和電流數(shù)據(jù)計算出第2次實驗的電阻值并填入表中。(5)分析表中數(shù)據(jù),得出結(jié)論:燈絲的電阻值隨的降低而減小。

8.小天同學(xué)在做用伏安法測電阻的實驗時,除了滑動變阻器的銘牌不清楚之外,其他實驗器材齊全且完好,電源電壓不變,電流表和電壓表對電路的影響均忽略不計。以下是他的實驗過程,請回答下列問題:(1)小天連接了如圖甲所示的電路測量待測電阻Rx的阻值,請指出電路連接的錯誤之處:(寫出一處即可)。

(2)更正電路之前,小天發(fā)現(xiàn)可以利用圖甲所示的電路來測量滑動變阻器的最大阻值;他閉合開關(guān),讀出電壓表的示數(shù)為10V,電流表的示數(shù)為0.2A,則可計算出滑動變阻器的最大阻值為Ω。

(3)小天按照圖乙所示電路圖正確連接好電路后,為了減小實驗誤差,他選用了合適的量程進行了多次測量,以下是他的實驗記錄。第一次,當(dāng)滑動變阻器的滑片位于最左端時,電壓表的指針位置如圖丙所示;第二次,當(dāng)滑動變阻器的滑片位于某位置時,電流表的示數(shù)為0.58A,電壓表的指針位置如圖丁所示;第三次,當(dāng)滑動變阻器的滑片位于最右端時,電流表的示數(shù)為1.1A,則Rx的平均阻值為Ω。(精確到0.1Ω)

9.用如圖甲所示的電路測量定值電阻Rx的阻值。(1)請用筆畫線代替導(dǎo)線將圖甲中的實物連接完整(要求滑片P向左移動的過程中電流表示數(shù)變小)。(2)正確連接電路后,閉合開關(guān)之前,應(yīng)將滑動變阻器的滑片P置于(選填“A”或“B”)端。

(3)實驗時,閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)電流表和電壓表示數(shù)都為0。用一根導(dǎo)線在圖甲中先后連接接線柱G與F、F與E時,電壓表和電流表示數(shù)仍為0;連接接線柱E與D時,電壓表和電流表指針明顯偏轉(zhuǎn),則電路的故障是。

(4)排除故障后繼續(xù)實驗,當(dāng)電壓表示數(shù)為2V時,電流表示數(shù)如圖乙所示,則定值電阻Rx=Ω。

(5)如果沒有電壓表,電源電壓未知,可以用最大阻值為R0的滑動變阻器和如圖丙所示電路來測量電阻Rx的阻值。閉合開關(guān)后,滑動變阻器滑片在最左端時,電流表示數(shù)為I1,滑動變阻器滑片在最右端時,電流表示數(shù)為I2,則電阻Rx=。(用題中所給物理量的符號表示)

探究創(chuàng)新★10.某同學(xué)想測定電阻Rx的阻值。供選擇的器材有一個電源(電壓不變、電壓數(shù)值未知)、一個已知電阻R0、電壓表(最大量程大于電源電壓)、單刀雙擲開關(guān)。該同學(xué)設(shè)計了電路,如圖所示。(1)要完成該實驗,請你寫出需要測量的物理量及操作步驟。(2)寫出用測量的物理量計算Rx的表達式。

知能演練·提升1.C伏安法測電阻,電壓表應(yīng)與待測電阻并聯(lián),電流表串聯(lián)在電路中測流過待測電阻的電流。滑動變阻器應(yīng)串聯(lián)在電路中,一方面可以保護電路,另一方面可以改變待測電阻兩端的電壓。電路圖A中電流表與電阻并聯(lián),電壓表串聯(lián)在電路中;電路圖B中電壓表測待測電阻與滑動變阻器兩端的總電壓;電路圖C中電壓表測待測電阻兩端的電壓,電流表測流過待測電阻的電流,由該電路圖可以測出電阻R的阻值;電路圖D中電流表測待測電阻與滑動變阻器的電流之和,用該電路圖測不出流過待測電阻的電流。故選C。2.C若電流表的“+”“-”接線柱接反了,則電流表的指針向相反方向偏轉(zhuǎn),故選項A不可能;若待測電阻發(fā)生了斷路,則電流表的示數(shù)為零,故選項B不可能;若線路中某處發(fā)生了短路,此時電路中電流有可能很大,故選項C可能。3.C對電流表和電壓表來說,量程越小,讀數(shù)越準(zhǔn)確,根據(jù)題目所給條件,U總=4.5V,由于滑動變阻器的分壓作用,所以被測電阻兩端的電壓完全可以低于3V,由I=UR可知,由于被測電阻R約為5Ω,當(dāng)U=3V時,電路中的電流約為0.6A,所以為了使測量時能較準(zhǔn)確地讀數(shù),電流表選用0~0.6A,電壓表選用0~3V4.D根據(jù)題圖甲可知,電流與電壓成正比,因此該電阻為定值電阻;當(dāng)電阻兩端電壓為3V時,通過的電流為3A,由I=UR可知,定值電阻的阻值R=UI=3V3A=1Ω,故選項A、B正確,不符合題意;由題圖乙可知,電流與電壓不成正比,當(dāng)燈泡兩端電壓改變時,燈泡的阻值也隨之發(fā)生變化,小燈泡的電阻隨燈絲溫度的增加而增大,故選項C正確,不符合題意;測定小燈泡的電阻時,多次測量是為了尋找燈絲電阻與溫度的關(guān)系,不能求平均值減小誤差,5.解析由題表數(shù)據(jù)可知,電路中電流越來越小,由歐姆定律的變形公式U=IR知,定值電阻的電壓變小,根據(jù)串聯(lián)電路電壓的規(guī)律,變阻器的電壓變大,故電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端了。答案電壓表并聯(lián)在滑動變阻器兩端了6.解析題圖中電流表正、負(fù)接線柱接反了,這樣會損壞電流表。為了使測量結(jié)果更準(zhǔn)確,可采用多次測量求平均值的方法減小誤差,而改變電阻兩端電壓最方便的方法是使用滑動變阻器。由圖乙可知,當(dāng)電阻兩端的電壓為3.0V時,通過電阻的電流為0.6A,其電阻R=UI=3.0V0.答案電流表正、負(fù)接線柱接反了(或缺少滑動變阻器)5.07.解析(1)小燈泡兩端電壓不超過2.5V,電壓表選用0~3V量程與小燈泡并聯(lián),變阻器按“一下一上”串聯(lián)接入電路中,電流表可選用小量程串聯(lián)在電路中。(2)閉合開關(guān),發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光,電流表無示數(shù),說明電路可能斷路;電壓表有示數(shù),說明電壓表與電源連通,則與電壓表并聯(lián)的支路以外的電路是完好的,則故障為小燈泡斷路。(3)題圖乙中,電壓表選用小量程,分度值為0.1V,故電壓表示數(shù)為2.0V。(4)由題表數(shù)據(jù)可知,第2次實驗電流表的示數(shù)為0.25A,由歐姆定律可得,第2次實驗小燈泡的電阻值R=U2I2=(5)同理可得,第1、3、4、5次實驗小燈泡的電阻值分別為8.9Ω、7.1Ω、6.2Ω、4.7Ω,由題表數(shù)據(jù)可知,小燈泡的電壓是逐漸減小的,故得出燈絲的電阻值隨電壓的降低而減小的結(jié)論。答案(1)如圖所示(2)斷路(3)2.0(4)8(5)電壓8.解析(1)題圖甲中,錯誤為電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端(或?qū)⒒瑒幼冏杵飨旅鎯蓚€接線柱接入了電路)。(2)電壓表的示數(shù)為10V,電流表的示數(shù)為0.2A,可計算出滑動變阻器的最大阻值R滑=U滑I=10V0.2A=50Ω。(3)在第一次實驗中,電路中電流為0.2A,電源電壓U=IR滑+U表=0.2A×50Ω+2V=12V;第二次實驗和第一次比,變阻器連入電路中的電阻變小,故電壓表示數(shù)變大,丙只能選用小量程,分度值為0.1V,示數(shù)為2V,題圖丁中選用大量程,分度值為0.5V,示數(shù)為6V,待測電阻第一次實驗的測量值為R1=U表I=2V0.2A=10Ω;在第二次測量中,R2=U2I2=6V0.58A≈10.3Ω;第三次測量中,答案(1)電壓表并聯(lián)在變阻器的兩端(或滑動變阻器下面兩個接線柱接入了電路)(2)50(3)10.49.解析(1)滑動變阻器應(yīng)選擇“一上一下”兩個接線柱接入電路,要求