第3節電阻的測量教材分析本節內容是歐姆定律的重要應用，同時綜合電流表、電壓表，滑動變阻器的使用，是重要的電學綜合實驗。教材中通過設計“想想議議”引導學生理解測量原理，通過電路圖及注意事項的提示設計引導學生設計實案，通過對測量結果的分析，幫助學生理解電阻是導體本身的一種屬性，理解溫度對金屬導體電阻的影響。根據課題設計實驗電路圖，掌握正確的測量和操作方法是本節的重點。學情分析伏安法測電阻是電學中的一種基本測量，屬歐姆定律變換式的具體應用，對于加深理解歐姆定律和電阻概念有重要的作用，同時又給學生提供初中常用電學器材綜合使用的機會，有利于提高學生動手操作能力。根據電路圖進行實物連接線、排除接線中的故障是難點所在。教學目標一 知識與技能1能夠應用歐姆定律學習一種測量電阻的方法。2進一步掌握電壓表、電流表的使用方法及規則。3通過使用滑動變阻器，進一步理解滑動變阻器在電路中的作用，鞏固對滑動變阻器的正確使用方法的理解。二 過程與方法1通過教師與學生的雙邊活動，進一步培養學生的觀察能力，以及對信息的綜合分析能力。2通過學生根據實驗課題選擇儀器、設計實驗、制訂實驗操作方案等，培養學生的實驗能力。三 情感、態度與價值觀1通過學生自己的設計、操作、結論的分析，培養學生實事求是的科學態度和周密、嚴謹的科學思維方法，養成良好的學習習慣。2在共同完成的操作及實驗過程中，培養同學之間相互協作的團隊精神。教學重難點重點利用電流表、電壓表測電阻。難點自行設計科學的、完整的實驗操作方案。教學方法實驗法、探究法、討論法。教學過程一、新課引入師：歐姆定律I可變形為R，可不可以說導體的電阻R與導體兩端電壓成正比，而與通過導體的電流成反比？也就是說，加在導體兩端的電壓越高，導體的電阻R就會越大；通過導體的電流越大，導體的電阻就會越小？生：電阻是物質本身的性質，是由導體本身的因素決定的，和導體兩端是否有電壓，電壓多高，以及導體中是否有電流，電流的大小都沒有關系。師：肯定同學的回答。強調：對于變形公式R，不能單純從數學的角度理解，不存在R與U成正比，R與I成反比的關系，但是R可以作為電阻的計算式，由一段導體兩端的電壓和通過導體的電流來計算這段導體的電阻。二、新課教學1實驗原理設計師：同學們面前的小燈泡是我們在實驗室中做實驗時常用到的，如果我們想知道這種燈泡的電阻是多大，怎么辦？生：用電壓表測電壓值，用電流表測出電流的值，再根據RU/I計算電阻。師：很好，請大家畫出測量小燈泡的電壓和電流的電路圖，然后互相交流，看自己的想法有沒有和別的同學不一樣。(請一位同學將自己設計的電路圖畫在黑板上。教師巡視)師：為什么要在電路中接入變阻器呢？生：變阻器能改變電路中的電流。師：用電流表和電壓表測出小燈泡中的電流和燈兩端的電壓就可以計算燈泡電阻。為什么還要改變電路中的電流，改變電路中的電流有什么用呢？引導學生分析：前一個電路只能測一個電流值和電壓值，而后一個電路中，利用滑動變阻器通過改變接入電路中電阻的大小改變電路中的電流。由于燈泡的電阻一般不變，這樣根據歐姆定律變形式UIR，電流改變時，燈泡兩端的電壓也會改變。因此，就可以測出幾組不同的電流值和對應的電壓值。生：小燈泡的電阻值是不變的，測出一次計算就可以了，為什么非要測幾組不同的值，這樣做有什么意義呢？引導學生分析：在實驗中，多測幾組不同的電流和相應電壓的數據，就可以得到多個電阻的測量值，從而可以通過取平均值的方法，去掉測量過程中可能出現的偶然誤差，提高物理量的測量精確度。“多次測量求平均值”，這是我們在物理實驗中經常要用到的方法，因此電路中連入變阻器是十分必要的。師：大家說，變阻器的作用是什么？生：改變電路中的電流，從而改變燈泡兩端的電壓(以進行多次測量)。多次測量，減小測量誤差。師：現在同學們可以根據自己的設想，選擇實驗器材，看準備的器材夠不夠，然后設計好實驗步驟及實驗數據表格，自己連接電路，暫時不要閉合開關，等檢查確保無誤后才閉合開關。2實驗過程設計教師根據情況提醒學生：(1)在連接電路的過程中開關要始終處于斷開狀態，使用的導線如果導線芯是多股細銅線，連接時要先將線頭扭在一起。(示范)(2)接線前了解器材的規格，如電源的電壓、電壓表電流表的量程、最小刻度值、滑動變阻器的最大阻值和允許通過的最大電流等。(3)觀察電流表、電壓表的指針是否指在“0”刻度線處，如果不在，要先請老師調零。看清電流表、電壓表的正負接線柱，連接時不能接反了。(4)接線完成后，要檢查電路。組內的同學可以分工協作，分別畫電路，設計實驗步驟，設計實驗記錄表格。(學生活動，教師巡視)指導同學們完成各自獨立的任務后，組內同學可以互相交流、檢查，集中大家的智慧，改進實驗電路連接，完善實驗步驟。師：合上開關前，滑動變阻器滑片應該在什么位置上？生：滑片應該在滑動變阻器阻值最大的位置上。師：為什么要這樣做？生：變阻器滑片先在阻值最大的位置上，當閉合開關時電路中的電流最小，可以保護電流表和其他部分。師：所以滑動變阻器還可以限制電路中的電流，起到保護電路的作用。現在請大家來關注小燈泡。小燈泡上標明的標定電壓值是多少？這個電壓值叫額定電壓，從燈泡的額定電壓值你能想到什么問題？生：(學生讀出小燈泡的額定電壓值)額定電壓是指小燈泡正常工作的電壓，如在燈泡兩端的電壓應該不超過燈泡的額定電壓，這樣才不會損壞小燈泡。師：電壓表測量的是小燈泡兩端電壓，小燈泡兩端電壓的最大值已能根據燈泡的額定電壓確定，電壓表在量程選擇上同學們有沒有什么考慮？生：(學生討論后回答)電壓表能測量的最大值稍微大于小燈泡的額定電壓就可以了。師：(肯定同學們的回答)根據燈泡的額定電壓值，同學們對電源電壓的選擇有沒有什么考慮呢？生：(學生討論后回答)電源的電壓值應該大于小燈泡的額定電壓值，不然的話，燈泡上的電壓就可能達不到額定電壓。師：在連接電路時，電壓表的量程可以從兩個方面去考慮，一看電源電壓，二看實驗的要求，這個實驗電壓表量程大于燈泡的額定電壓即可。電壓表的量程可以根據已知的電阻來估算電壓表測量的最大電壓，也可以先用大量程的電壓表，如果實驗中發現量程過大，可以再換用小量程的電壓表。如果沒有什么問題，就請同學們按照我們剛才的討論，調整你的電源電壓及電壓表的量程，將滑動變阻器的滑片放在變阻器阻值最大的位置上。注意變阻器阻值最大的位置不是唯一確定的，要根據你連接的接線柱的情況來定。大家再仔細檢查，調整，確保位置正確。(互相檢查電路連接)師：好了嗎？請大家合上開關，并迅速打開，進行試觸，在合上開關的瞬間，一人觀察電流表，一人觀察電壓表，看有什么情況。可能情況：電壓表、電流表指針反偏。電壓表、電流表指針偏轉角度過大或者過小，或者沒有示數。燈泡不亮，但是電壓表、電流表有示數。燈泡很亮，電壓表、電流表指針大幅偏轉。組織學生討論原因及解決辦法。學生閱讀教材提出的注意事項，教師引導學生分析為什么要這樣做。(1)實驗前想好要讓電流變小，滑片如何移動，閉合開關前使電流最小。目的是保護電路，不至于在操作過程中出現錯誤。(2)燈泡兩端的額定電壓是保證小燈泡正常發光的電壓值，當燈泡兩端電壓高于額定電壓值時，流過小燈泡的電流就會比正常發光時的電流值大，這對小燈泡的使用壽命有很大的影響，嚴重時會燒壞小燈泡，因此從設備安全的角度考慮，測量時要使電壓逐次降低，而不是升高。3學生實驗測量，教師巡回指導。4分析論證、交流。師：通過大家的測量、計算，你有什么發現嗎？生：小燈泡兩端的電壓值不同時，電路中的電流也不同，計算出的電阻值逐漸減小。師：這樣的結果說明了什么問題？生：電壓越小，小燈泡的電阻越小。師：前面我們學習電阻時，已經知道，導體的電阻是導體本身的一種性質，不隨電壓、電流變化，這里小燈泡的電阻為什么變了呢？回憶導體的電阻與哪些因素有關。教師指出：由于測量時間過長，燈亮得太久，或者電流大時，燈絲的溫度也會升高，導致燈泡的電阻發生變化。_師：現在隨著溫度的變化，電阻變化較大，差值較大，能不能說，導體的電阻隨著電流(電壓)變化呢？生：不能，金屬導體的電阻隨著溫度變化，溫度升高，電阻值增大。師：那么，這個實驗能不能求電阻的平均值呢？生：不能，因為燈絲的電阻值本身就是個變化的量，不同的工作狀態下的電阻值不同，所以不能求平均值來減小誤差。師：前面設計實驗時，我們說，滑動變阻器的作用是改變電壓、