高三物理复习课教学设计案例-测量电阻的方法.doc

高三物理复习课教学设计案例
——测量电阻的方法
（长沙市长郡中学 高三物理 李龙军）

【教材分析】
1、 欧姆定律是电磁学中的重要定律，教材中多次出现测电阻的方法和实验。学生实验“描绘小灯泡的伏安特性曲线”实质上就是测电阻。
2、 高考考纲上要求掌握实验：“测定金属的电阻率”，该实验的核心仍然是测电阻。
3、 近年高考试题对电学实验的考查主要集中在测电阻与测电源电动势和内阻上，更偏爱测电阻，而且电学实验难度往往较大。
【学情分析】
1、 我校学生整体层次较高，要求在高考中实验要尽量少丢分，然而很多学生实验基础较差，而且不喜欢动手，还存在“眼高手低”的问题。
2、 新课程理念要求，教育教学过程中师生地位要均等，要以人为本，坚持学生的主体地位，教师的主导地位。
3、 本节课是方法的探究归纳课，呈现在学生面前的是现象，是问题，当然也要结论。受应试教育的影响，在上课前告诉学生上课的内容，学生会将结论记住，在课堂上机械的，剧本式的配合老师，没有深入的思考，达不到教学的目的，因此本节课的教学没有要求学生预习。
4、 面对新现象，新问题，没有唯一固定的答案，学生有浓厚的探究欲望，为其思维的发散提供了较大的空间。从另外一个角度讲，本节内容，数学运算，物理理论要求不高，适当地又降低了学习难度，选择探究式教学是最佳的途径。
【教学目标】
1、 知识与技能
a）通过对几个典型例题的探究分析，找到几种常用的测电阻的方法，并会在平时的学习和考试中灵活运用。
b）通过对同一个问题中可能涉及的多种方法进行反复对比分析，找到最佳方法，培养学生分析问题和解决问题的能力。
2、 过程与方法
a）复习欧姆定律、伏安法测电阻的方法、电表的多种功能。
b）经典例题分析，学生自己找方法。
c）归纳总结，提升认识，培养学生分析问题和解决问题的能力。
3、 情感态度价值观
热情：在实验设计过程中逐步积蓄探究热情，培养学生勇于探究的精神；
参与：养成主动参与科学研究的良好学习习惯；
交流：在自由开放平等的探究交流空间，能互相配合，互相鼓励，友好评价，和谐相处。
【重点难点】
重点：测电阻的几种常用方法。
难点：伏安法的经典变形。
【设计思想】
本节课结合我校学生的特点对教材的内容进行了深入的挖掘和思考，备教材，备学生，备教法，始终把学生放在教学的主体地位，让学生参与，让学生设计，营造一个“安全”的教学环境，广开言路，让学生的思维与教师的引导共振。
【教学过程】
一、复习引入：
1.欧姆定律：
2.伏安法测电阻：内接法与外接法
3.电表的功能：
(1)电流表测电流，电压表测电压
(2)作定值电阻用
(3)已知内阻的电流表当作电压表、电压表当作电流表使用
二、典例探究：
例1. 利用下列器材，设计一个测定电流表A1内阻的电路。要求方法简捷。
A1是待测电流表，量程为30mA，内阻约为100 Ω；
A2是标准电流表，量程是20mA；
R1是电阻箱，阻值范围0~999.9 Ω；
R2是滑动变阻器； R3是保护电阻；
E是电池组，电动势为8 V，内阻不计；
S1是单刀单掷开关，S2是单刀双掷开关.

例2．“伏安法”测电阻时，由于受电压表、电流表内阻的影响，使得测量结果总存在误差.如按右图所示的电路进行测量，则由电压表、电流表内阻所造成的误差可消除.
（a）请将以下未完成的实验步骤补充完毕，并用字母表达相应的测量值；
①闭合电键S1、电键S2接2，调节，使两电表达到一定的读数，读出电压表、电流表示数U1、I1；
②保持不变，闭合电键S1，电键S2接 ，调节 ，读出 .
（b）待测电阻Rx= .
例2.答案：（a）② 1；; 电压表和电流表读数U2和I2 （b）

例3. 从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表A1的内阻r1。要求方法简捷，有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。
器材代号
规格
电流表（A1）
量程10mA，内阻r1待测（约40Ω）
电流表（A2）
量程500uA，内阻r2＝750Ω
电压表（V）
量程10V，内阻r3=10kΩ
电阻（R1）
阻值约100Ω，作保护电阻用
滑动变阻器（R2）
总阻值约50Ω
电池（E）
电动势1.5V，内阻很小
开关（K）

导线若干

（1）画出电路图，标明利用器材的代号。
例3.解析： r1=式中I1、Ｉ2分别是电流表A1、A2的读数，
r1、r2分别是电流表A1、A2的内阻
例4．某同学为了测电压表V1的内阻精确值，有如下器材：
电压表V1（量程3V，内阻约为2kΩ);
电压表V2（量程5V，内阻约为5kΩ) ;
电流表A（量程0.6A，内阻约为2Ω) ;
定值电阻R0 (3kΩ) ;
滑动变阻器R1(0～10Ω，额定电流为1 A);
滑动变阻器R2(0～10kΩ，额定电流为0. 3 A) ;
电源E（电动势6 V，内阻较小）．
导线、开关若干．
(1)要求多测几组数据，尽可能的减少误差．在如图所示线框内画出测量用的电路图，并在图中标出所用仪器的代号．
(2)若选测量数据中的一组来计算电压表V1的内阻r1，则所用电压表V1的内阻r1表达式为r1 = ；式中各符号的意义是 。

例4.答案：(1) 电路图如图所示
(2)
U1U2分别表示电压表V1 V1的示数

三、方法总结：
1.欧姆表测量电阻：用多用表的欧姆档直接测量。
2.伏安法测电阻 3.附加电阻法

4.安安法测电阻
若电流表内阻已知,则可当作电流表、电压表以及定值电阻来使用。
(1)如图所示,当两电表所能测得的最大值接近时,如果已知A1的内阻R1,则测得A2的内阻R2=I1R1/I2.
(2)如图所示,当两电表的满偏电压UA2>>UA1时,A1串联一定值电阻R0后,同样可测得A2的内阻R2=I1(R1+R0)/I2.

5.伏伏法测电阻
5.伏伏法测电阻
电压表内阻已知,则可当作电流表、电压表和定值电阻来使用.
(1)如图所示,两电表的满偏电流接近时,若已知V1的内阻R1,则可测出V2的内阻R2=U2 R1/U1·
(2)如图所示,两电表的满偏电流IV1<<IV2时,V1并联一定值电阻R2后,同样可得V2的内阻
6.定值电阻当电表使用：电阻箱、定值电阻由于阻值已知，可用电流求得其电压，或可用电压求得其电流。
(1)电阻箱当做电压表使用(安阻法)
如图所示,可测得电流表的内阻R2=(I1-I2)R/I2.
图中电阻箱R可测得A2表两端的电压为(I1-I2)R,
起到了测电压的作用.
(2)电阻箱当作电流表使用(伏阻法)
如图所示,若已知R及RV,则测得干路
电流为I=U/R　+　U/RV
图中电阻箱与电压表配合使用起到了测电流的作用.
7.替代法测电阻
8.比较法测电阻
如图所示,测得电阻箱R1的阻值及A1表、A2表
示数I1、I2,可得RX=I2R1/I1
如果考虑电表内阻的影响,则I1(Rx+RA1)=I2(R1+RA2)
9.半偏法测电阻
(1)半偏法近似测量电流表内阻
方法一:如图所示,测量电流表G的内阻,操作步骤如下:
① 将电阻箱R的电阻调到零;
② 闭合S,调节R0,使G表达到满偏I0;
③ 保持R0不变,调节R,使G表示数为I0/2;
④ 由上可得RG=R.
⑤ 注意:当RG>>R0时,测量误差小,此方法比较适合测大阻值的灵敏电流表的内阻,且电阻的测量值偏大.
方法二:如图所示,测量电流表A`的内阻,操作步骤如下:
① 断开S2、闭合S1,调节R0,使A表满偏为I0;
② 保持R0不变,闭合S2,调节R,使A表读数为I0/2;
③ 由上可得RA=R.
注意:①当R0>>RA时,测量误差小,此方法比较适合测小阻值的电流表的内阻,且电阻的测量值偏小.
②电源电动势应选大些的,这样A满偏时R0才足够大,闭合S2时总电流变化才足够小,误差才小.
(2)半偏法近似测量电压表内阻
方法一:如图,测量电压表V的内阻,操作步骤如下:
① 闭合S,调节电阻箱阻值为R1时,测得V表示数为U1;
② 改变电阻箱阻值为R2时,测得V表示数为U1/2;
③ 得RV=R2-2R1.
注意:①在电源内阻忽略不计时,测量误差才小.
②这个方法也可测大阻值的G表内阻,若考虑电源内阻,此法测量值偏大.
方法二:如图所示,测量电压表V的内阻,操作步骤如下:
① 滑动变阻器的滑片滑至最右端,电阻箱的阻值调到最大;
② 闭合S1、S2,调节R0,使V表示数指到满刻度;
③ 打开S2,保持R0不变,调节R,使V表指针指到满刻度的一半;
④ 由上可得RV=R.
注意:滑动变阻器总电阻应尽量小一些,这样测量误差才会小,且RV测量值偏大.
四、针对训练：
1.从下表中选出适当的器材，试设计一个测量阻值约为15k电阻的电路。要求方法简捷，RX两端电压能从0开始变化，要求有尽可能高的精确度。
电流表A1：量程1mA 内阻约50；
电流表A2：量程300 内阻约300
电流表A3：量程100 内阻约500；
固定电阻：R0=9990；
电流表G：Ig=300、Rg=10。
滑动变阻器R1： 阻值约50；额定电流为1A
滑动变阻器R2： 阻值约100K 额定电流为0.001A
电池组：E=3V；内阻小但不可忽略；
开关，导线若干
1.解：由于改装成的电压表内阻已知，故必须选择外接法。电路图如图所示。

2.用以下器材测量一待测电阻Rx的阻值（900～1000Ω）：
电源E，具有一定内阻，电动势约为9.0V；
电压表V1，量程为1.5V，内阻r1＝750Ω；
电压表V2，量程为5V，内阻r2＝2500Ω；
滑线变阻器R，最大阻值约为100Ω；
单刀单掷开关K，导线若干。
（1）测量中要求电压表的读数不小于其量程的，试画出测量电阻Rx的一种实验电路原理图（原理图中的元件要用题图中相应的英文字母标注）。
（2）若电压表V1的读数用U1表示，电压表V2的读数用U2表示，则由已知量和测得量表示Rx的公式为Rx＝_________________。
2.解：（1）

（2） 或r1

3．(2011·上海高考)实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。现要测量实际电流表G1内阻的r1。可供选择的仪器如下：
①待测电流表G1(0～5 mA，内阻约300 Ω)，
②电流表G2(0～10 mA，内阻约100 Ω)，
④ 定值电阻R1(300 Ω)，
⑤ ④定值电阻R2(10 Ω)，
⑤滑动变阻器R3(0～1 000 Ω)，
⑥滑动变阻器R4(0～20 Ω)，
⑦干电池(1.5 V)，
⑧电键S及导线若干。
(1)要求电流表的示数从零开始变化，且多测几组数据，尽可能的减少误差．定值电阻应选________，滑动变阻器应选__________。(在空格内填写序号)
试设计测量用的电路图，并在图中标出所用仪器的代号．
(2)若选测量数据中的一组来计算电流表G1的内阻r1，则所用电流表G1的内阻r1表达式为r1 = ；式中各符号的意义是 。
3.答案：(1)③　　⑥ 如图所示
(2)

4、现将测量某一电流表A的内阻r1 。给定器材有：
A.待测电流表A（量程300μA,内阻r1约为100Ω）
B.电压表V(量程3V，内阻r2 ＝1kΩ)
C.电源E（电动势4V，内阻忽略不计）
D.定值电阻R1＝10Ω
E.滑动变阻器R2（阻值范围0～20Ω，允许通过的最大电流0.5A）
F.电键S一个，导线若干
要求测量时两块电表指针的偏转均超过其量程的一半。
①在方框中画出测量电路原理图
V
A
R1

R2

E

S

②电路接通后，测得电压表读数为U, 电流表读数为I，用已知和测得的物理量表示电流表内阻r1 ＝

4.解析：①如图所示 ②

2013年2月16日

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