教学设计高三一轮电学实验复习——伏安法测量电阻
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(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择
六、教学过程设计
(一)课堂引入
教师展示一根铅笔芯,(在大屏幕上图片展示)
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。
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:
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,wk.baidu.com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。
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
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。
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。
2.
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.
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:
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。
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).
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。
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.
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。
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.
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。
[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。
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择
六、教学过程设计
(一)课堂引入
教师展示一根铅笔芯,(在大屏幕上图片展示)
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。
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:
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,wk.baidu.com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。
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
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。
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。
2.
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.
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:
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。
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).
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。
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.
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。
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.
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。
[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。