教学设计高三一轮电学实验复习——伏安法测量电阻

拓展变式2
小明想知道某个导体的电阻，于是用伏安法测量其电阻值，可供器材如下：
待测导体的电阻Rx约为1000Ω
电压表V，量程0～3V，0～15V，内阻约为2kΩ
电流表A1，量程0～0.6A，0～3A，内阻约为1Ω，
电流表A2，量程10mA，内阻约为100Ω
滑动变阻器R，最大阻值20Ω，额定电流2A
直流电源E，电动势约9V，内阻约1Ω
四、教学目标
1．知识和技能目标
（1）知道伏安法是测电阻的基本方法
（2）会根据具体情境选择安培表内接和外接减少系统误差
（3）会在具体情境中对滑动变阻器进行器材选择和连接方式选择
（4）会对伏安法测电阻进行拓展延伸，找到与其他知识的联系
2．过程与方法目标
（1）分析伏安法的系统误差形成原因，经历伏安法内接和外接的选择过程
三、学情分析
学生在新课教学中已经学习了伏安法测电阻的原理，电路结构，系统误差分析等相关内容，所以在知识回顾这个环节尽量让学生去说。但对于滑动变阻器的选择和连接方式，很多时候都停留在教师讲，学生听的状态。例如被测电阻较小，为什么不选滑动变阻器阻值较大；当被测电阻远远大于滑动变阻器的最大阻值时，为什么选择分压式等知识，学生不知道其中的原因，对老师告知的结论不一定在心里认同。基于学生这样的认知，拍摄了相应的视频，眼见为实，让学生在现象面前有了深刻的认识。同时，学生对某些知识本身是了解的，但是具体到一定的情境中，学生往往又很教条，不会灵活的应用，针对学生的这些问题，在习题中预设一些问题，让学生能够在错误中加深印象，注重一些细节知识。
结论：（1）数据是从零开始记录，故滑动变阻器选择分压式。分压式的实物连接可以分区域，三步走。
（2）伏安特性曲线是伏安法测电阻的一个延伸拓展。已知电压和电流，既可以求出电阻，还可以了解导体的伏安特性曲线。
拓展变式1：
小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值，并描绘铅笔芯的伏安特性曲线，可供器材如下：
同时指出在未知电阻大概阻值的时候，可以采用试触法来确定最后的连接方式。给出具体的情境，请学生自主选择并说出理由。
由结果可知，电压表的读数变化较明显，故采用安培表外接系统误差较小。
（3）例题分析，拓展变式
例题：[2014·浙江卷]小明对2B铅笔芯的导电性能感兴趣，于是用伏安法测量其电阻值．
(1)图1是部分连接好的实物电路图，请用电流表外接法完成接线并在图1中画出．
（2）经历滑动变阻器的选择和连接的方式的过程，了解选择的原因
3．情感态度和价值观目标
在仪器选择和连接中端正了实事求是的态度
五、重点难点
重点：①会在具体的情境中用伏安法来测量电阻②实物连接和图像法数据处理
难点：分压式的实物连接以及器材的选，（在大屏幕上图片展示）
2.
现已提供有如下器材：毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表V（3V，约6KΩ）、蓄电池E（6V，0.05Ω）、滑动变阻器R（10Ω，2A）、开关一个，带夹子的导线若干：
（1）上列器材中，还缺少电流表和滑动变阻器，现提供以下一些器材供选择，请选出合适的器材，电流表应为______，滑动变阻器应选用______（只填代号字母）．
第图1
(2)小明用电流表内接法和外接法分别测量了一段2B铅笔芯的伏安特性，并将得到的电流、电压数据描到UI图上，如图2所示．在图中，由电流表外接法得到的数据点是用________(选填“○”或“×”)表示的．
图2
(3)请你选择一组数据点，在图2上用作图法作图，并求出这段铅笔芯的电阻为________Ω.
当然，前面我们讲的是一般导体电阻的测量，我们还可以把测量对象变成电表，测量电流表或电压表的电阻，以及电源的电阻等。请同学们谈谈如何测出电压表的电阻。
（三）课堂总结
本节课，我们复习了伏安法的电路组成，知道了在什么时候安培表内接、外接，知道了什么时候滑动变阻器分压限流，同时把伏安法进行了拓展延伸，实现相同原理下的不同目标。
［教学设计］高三一轮电学实验复习——伏安法测量电阻
三门中学物理组叶美莲
一、设计思想
本节课的内容，是针对电阻的测量——伏安法展开的。从学生身边的学习用品——2B铅笔的电阻测量，让学生回忆伏安法测电阻的工作原理，分析测量电路安培表外接和内接系统误差，滑动变阻器的选择以及连接方式。围绕安培表测量电阻为核心知识，并对之进行拓展延伸，找到伏安法测电阻与以下知识的联系：描述导体的伏安特性曲线；求解导体在不同电压下的功率；求导体的电阻率等。同时，研究对象也加以拓展变化，铅笔芯之类的一般电阻到电表的电阻，以及到电源的内阻等。复习课的目的不仅仅提高解题能力，而是以一个知识点为核心，把学生脑海中原有的一些互相隔离的、碎片化的知识通过复习进行组块，使之成为一个体系，形成学生脑海中固有的一个知识网络。学生解题能力不高，并不一定是对知识没有把握到位，其实是没有找到知识之间的相互关联，所以，在复习课中，老师要做的就是把零散的知识串联起来，形成一定的知识结构，自然解题能力也就能够得到提高了。
问1：你需要哪些器材去测量？
问2：电压表和电流表的作用是什么？
滑动变阻器的作用又是什么？
（2）.电路组成
伏安法的电路包括测量电路和控制电路。
师：老师给你刚才所说的器材，请大家连接电路，并说出闭合开关前滑片所处的位置。
（一位同学上来扮演，其他同学在活动单上画）
评价学生的连接图（正负接线柱和量程选择角度）。请学生说出连接意图，得到系统误差的来源以及误差结果。
待测铅笔芯的电阻Rx约为10Ω
电压表V，量程0～3V，0～15V，内阻约为2kΩ
电流表A，量程0～0.6A，0～3A，内阻为1Ω，
滑动变阻器R1，最大阻值20Ω，额定电流2A
滑动变阻器R2，最大阻值1000Ω，额定电流1A
直流电源E，电动势约3V，内阻约1Ω
1.选择滑动变阻器；2.画出电路图
播放视频，选择1000欧的滑动变阻器，电流表和电压表的指针变化，获得感性材料，增加选择认识。同时，认识在一个表的内阻已经确定的情况下的安培表内外接的选择。指导做题的灵活性，不能教条主义。
A．电流表A1（600mA，约1.0Ω）
B．电流表A2（3A，约0.1Ω）
C．滑动变阻器R1（2KΩ，0.5A）
D．滑动变阻器R2（10Ω，2A）
（2）在下面方框中画出你所设计的电路图，要求尽可能测出多组有关数值，并把图乙的实物连成实际测量电路。
（4）拓展延伸
可见，测量电阻率，或者测量导体的横截面积和长度，都是伏安法测电阻的延伸拓展。实现了原理相同，目标不同的关系。
分析：量程选择和滑动变阻器连接方式的选择。
视频播放：滑动变阻器限流的电表指针变化和分压连接的电表指针变化，总而确定最后选择。通过感性的数据，确定在被测电阻远远大于滑动变阻器的最大阻值时，选择分压式的原因。
拓展变式3：
有一根细长而均匀的金属管线样品，横截面如图甲所示．此金属管线长约30cm，电阻约10Ω．已知这种金属的电阻率为ρ，因管内中空部分截面积形状不规则，无法直接测量，请你设计一个实验方案，测量中空部分的截面积S0．
七、形成性练习：
1.2011年浙江省高考（10分）在“探究导体电阻与其影响因素的定量关系”试验中，为了探究3根材料未知，横截面积均为S=0.20mm2的金属丝a、b、c的电阻率，采用如图所示的实验电路，M为金属丝c的左端点，O为金属丝a的右端点，P是金属丝上可移动的接触点。在实验过程中，电流表读数始终 。电压表读数 随OP间距离x的变化如下表：
x/mm
600
700
800
900
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2100
2200
2300
2400
U/V
3.95
4.50
5.10
5.90
6.50
6.65
6.82
6.93
7.02
7.15
7.85
8.50
9.05
9.75
（1）绘出电压表读数U随OP间距离x变化的图线；
（2）求出金属丝的电阻率 ，并进行比较。
二、教材分析
本课题是在高三物理第一轮电学实验复习的一块内容，属于模块复习课。电学实验在高考中的地位不容忽视。在高考物理的120分值中占据了10分的比重。在众多的电学实验中，伏安法测电阻是核心知识，其他的几个学生实验，如描绘小灯泡的特性曲线，探究导体的电阻与其影响因素的定量关系，测量电源的内阻其实都是伏安法测电阻的拓展延伸，所以把伏安法测电阻的相关问题清晰化，有助于其他问题的解答，起到一定的迁移作用。
问：有什么方法把铅笔芯的电阻测量出来？
预设学生会提出两种方法：
1.欧姆表粗略测量
2.伏安法测量
师：欧姆表能粗略地测量电阻，伏安法则比较精确得测出导体的电阻。今天我们一起进入伏安法测量电阻的复习。
（二）伏安法测量电阻复习
1.伏安法测电阻的基本原理
（1）基本原理伏安法测电阻的基本原理是电阻的比值定义式 ，只要测出导体两端的电压和通过的电流，即可由欧姆定律计算出该导体的阻值。