《電阻的測量》教學設計

李仁軍

濟南中學，山東 濟南 250001

《電阻的測量》教學設計

李仁軍

濟南中學，山東 濟南 250001

電學實驗是高中物理實驗的重要組成部分。“電阻測量”實驗是電學實驗的核心內容，一直是高考物理試卷實驗題的命題熱點。在高考中對學生實驗能力的考查主要涉及：制定計劃與設計實驗的能力、進行實驗與收集證據的能力、分析、論證與評估的能力。這些考查要素為這節課的設計指明了方向。

電學實驗；電阻的測量；教學設計

【教學課題】

電阻的測量（復習課）

【教學內容】

人教版3-1第二章《恒定電流》“電阻的測量”實驗探究（復習課）

【設計思路】

“電阻的測量”內容高度概括，規律多、方法多、器材多、對學生綜合能力要求高。學生已了解了一些測量電阻的方法，已經掌握了歐姆定律、串并聯電路的規律。但大部分學生對電流表的內外接、滑動變阻器的連接方式僅僅停留在“知道”的層面，要對這兩種連接方式做出正確的判斷直至設計出完整的實驗方案，還是有較大難度的。同時，他們的動手操作能力、分析綜合、數學運算能力相對較弱，本節課的教學設計注重教師為主導、學生為主體的教學思想，培養學生的探究精神，讓學生參與課堂教學討論、誤差分析、實驗設計、動手實驗等，讓學生完成“知”“信”“析”“用”這幾個環節，既充分調動了學生的積極性，又培養了學生多方面的能力。

【教學目標】

一、知識與技能

1.熟練使用多用電表測電阻。

2.理解伏安法測電阻的原理。

3.理解電流表內接法和外接法的誤差原因，并能正確選擇。

4.理解滑動變阻器的兩種連接方式并能正確選擇。

二、過程與方法

1.通過使用多用電表測電阻，培養學生動手操作能力。

2.通過伏安法測電阻實驗電路的設計，培養學生分析問題的能力。

三、情感態度與價值觀

通過實驗設計探究，培養學生的設計探究興趣與熱情；體驗到探索自然規律的艱辛與喜悅；培養學生主動與他人合作的精神。

【教學重難點】

重點：伏安法測電阻的原理及電路設計。

難點：電流表的內外接及滑動變阻器的連接方式的判斷。

【實驗器材】

多用電表、電流表、電壓表、滑動變阻器、電鍵，電源

【評價設計】

觀察、測量、測試

【教學過程】

一、復習引入

測電阻的方法

二、用多用電表測電阻

1.復習

教師放多用電表測電阻的錄像

（設計意圖：通過正確、錯誤步驟的對比，學生輕易掌握測量方法）

2.測量

分組實驗

（設計意圖：通過親手做實驗，學生體驗多用電表測電阻的步驟、方法）

練習1：

某同學為了測定一只電阻的阻值，采用了如下方法：①用多用電表粗測：多用電表電阻擋有4個倍率：分別為×1k、×100、×10、×1，該同學選擇×100倍率，用正確的操作步驟測量發現指針偏轉角度太大（指針位置如圖中虛線所示）。為了較準確地進行測量，接下來的步驟是：

a.換檔，調為__________倍率（選擇×10或×1k）

b.兩表筆短接，調節歐姆調零旋鈕，使指針指在0Ω處

c.重新測量并讀數，若這時刻度盤上的指針位置如圖中實線所示，測量結果是________Ω

三、伏安法測電阻

1.總體設計理念

（設計意圖：從伏安法測電阻的原理出發，師生共同理順伏安法測電阻的總體設計理念，進而引出伏安法測電阻的兩個重難點法）

2.重難點突破

（1）電流表的接法

①學生自主畫出兩種連接方式

②學生探究內外接的誤差

（設計意圖：學生親自動手實驗，鍛煉實驗操作能力、與他人合作能力、數據處理能力）

通過實驗發現，外接法測量值________真實值，內接法測量值__________真實值。

③師生共同分析誤差產生的原因，得出條件：當___________，選用內接法；當__________，選用外接法。

（設計意圖：實驗現象與理論分析相結合）

練習2：

如圖所示電路中，電壓表和電流表的讀數分別為10V和0.1A，已知電流表的內阻RA為0.2Ω。那么待測電阻Rx的測量值比真實值，真實值為________。

（2）滑動變阻器的連接方式

①學生自主畫出兩種連接方式

（設計意圖：知識再現）

②學生探究兩種連接方式的電壓調節范圍

（設計意圖：學生親自動手實驗，鍛煉實驗操作能力、與他人合作能力、觀察能力）

限流接法的電壓調節范圍_________分壓接法的調節范圍，限流接法Rx的電壓范圍為______—E，分壓接法Rx的電壓范圍為______—E。

③師生共同分析分壓、限流連法的選擇原則

由于限流電路簡單且電能損耗較小，所以優先考慮用限流連法，但以下情況，必須選擇分壓。

①________________________________________

②________________________________________

③________________________________________

練習3：

下列哪一實驗采用分壓連法（ ）

A.測定金屬的電阻率

B.描繪小電珠的伏安特性曲線

C.測定電源的電動勢和內阻

例1：要測定一個Rx約5Ω的電阻，手頭備有的器材有以下幾種：

A.電池組（E=3V，r約1Ω）

B.電流表（量程0—0.6A，內阻0.1Ω）

C.電流表（量程0—3A，內阻0.01Ω）

D.電壓表（量程0—3V，內阻3KΩ）

E.電壓表（量程0—15V；電阻15kΩ）

F.滑動變阻器（最大值10Ω，限流1A）

G.變阻器（最大值2000Ω，限流0.3A）

H.電鍵，導線若干

（1）試選定一個較合適的實驗方案，選用的器材是_____________________

（2）畫出原理圖

（3）實驗器材連成符合要求的電路

解：器材的選擇：選用的器材是______________

電流表內、外接：電流表采用_________________

滑動變阻器的連接方式：

電路圖及實物連接：

（設計意圖：例1的解答過程實質上就是伏安法測電阻的設計理念的集中體現，培養學生的理解能力綜合分析能力及知識的遷移能力）

【課后拓展學習】

伏安法測電阻的變式

例：為了測量量程為3V的電壓表V的內阻（內阻約2000Ω），實驗室可以提供的器材有：電流表A1，量程為0.6A，內阻約為0.1Ω；電壓表V2，量程為5V，內阻約為3500Ω；電阻箱R1的阻值范圍為0～9999Ω；電阻箱R2阻值范圍為0～99.9Ω；滑動變阻器R3的最大阻值約為100Ω，額定電流1.5A；電源E，電動勢6V，內阻約0.5Ω；單刀單擲開關S，導線若干。

（1）請從上述器材中選擇必要的器材，設計一個測量電壓表V的內阻的實驗電路，畫出電路原理圖（圖中的元件要用題中相應的英文字母標注），要求測量盡量準確。

（2）寫出計算電壓表V的內阻Rv的計算公式為Rv＝________。

解析：（1）由于題目中待測電壓表的量程為3V，內阻約為2000Ω，所以電壓表中的最大電流為=0.0015A，而給定的電流表A1的量程為0.6A，無法準確測量通過電壓表的電流。所以電流表不能用，只能利用另一只電壓表，設計的測量電壓表V的內阻的實驗電路如圖所示。

（2）閉合開關，電壓表V的示數為U，電壓表V2的示數為U2，電阻箱R1的讀數為r1。根據歐姆定律，利用通過電壓表的電流與電阻R1的電流相等，算出電壓表的電阻為。

【誤區警示】多數考生解答此題，毫不猶豫地套用伏安法，這是由于沒有考慮電流表的量程，待測電壓表的量程為3V，內阻約為2000Ω，電壓表中的最大電流為I==0.0015A，而給定的電流表A1的量程為0.6A，因而無法準確測量通過電壓表的電流，所以電流表不能用。

【評課】

《電阻的測量》是對選修3-1“恒定電流”這一章節內容的綜合運用與復習提升。教學過程可以簡化為以下四步，見下圖。

《電阻的測量》一課的教學設計目標明確，內容合理，邏輯清晰，運用實驗探究充分調動學生的學習積極性。

一、四步驟都有明確的學習目標

學習者在學習和記憶信息方面深受學習目標的影響。界定學習者的學習目標后，學習者會在或大或小的程度上獲得一種對完成學習目標的期望，學習者對學習目標經加工、理解后，明確的學習目標給以其正確的方向指導思維，學習目標被有目的地用于回憶某些下位規則，學習者調動內部回憶尋找能適用于問題解決的規則。老師的信息提示為學生的回憶提供思路。例如第一步目標要求是用多用電表測電阻。看到紅黑表筆，學生會自然而然地想到電流由紅表筆進，黑表筆出，會通過看錄像來驗證自己的想法。會注意觀察大小電阻測量時檔位的選擇和歐姆調零等細節。第二步目標要求是分析電流表的接法。學生畫出兩種不同的連接方式后會想到把電壓表看成是一個有大阻值的電阻，把電流表看成是一個有小阻值的電阻，會注意通過分析兩連接方式的區別，明白不同阻值電阻的測量選用何種方式以減少誤差。第三步目標要求是分析滑動變阻器的連接方式，會注意分析兩者連接方式的不同，何種情況適用何種連接方式。第四步目標要求是電阻的測量方案設計，學生就會通過分析所提供的實驗器材來設計合理的實驗電路圖，從而進行實驗。

二、四步驟都有相應的練習與反饋

一定數量的練習變式會有助于智慧技能向新情景遷移。只有在相應的練習中接受正確的反饋后，才能為學習者提供強化，對學習起到積極作用。教案設計中師生對這四步知識討論結束，得出結論后，老師都設計了相應的練習來檢測學生對此部分內容的掌握程度，老師對學生檢測情況及時給予反饋，令學生對此部分知識得以強化，同時能促進教師能力的提高與教學實踐的改進。

三、環節設計合理，循序漸進

設計促進學習者學習的教學環節來支持學習過程，顯然是與學習者的信息加工和記憶的內部過程有關。為了完成最終學習目標，學習者必須學會執行每一個步驟。問題解決總是依賴于學習者先前的經驗。學習者通過再認或回憶知識，把握內在邏輯聯系，對知識進行調整或改進，嘗試與已有技能建立聯系。一個大問題分解為幾個相對獨立的小問題，思考解決每一個問題的不同方法，根據現實條件加以選擇，優化相關方法，從而形成探究方案。前三步主要是對先前所學知識的再認與回憶，是相對獨立的小問題，為第四步大問題的解決做好鋪墊。

四、動手操作，實驗探究

實驗是了解研究自然規律的重要方法，它的作用不只是為了獲取信息，讓學生認識到實驗操作是在相關原理下進行的，學會把實驗獲得的信息演繹歸納成結論。例如第二步中實驗完成后，學生得出測量大阻值電阻要用內接法，測量小阻值電阻用外接法。此結論可由理論分析得出，利用實驗加以驗證。第三步中滑動變阻器的兩種連接方式電壓調節范圍同樣可由理論分析得出。學生在老師指導下進行小組討論，分析實驗要求，自主設計實驗方案，進行實驗，如實記錄實驗數據。令學生在實驗探究過程中形成科學探究的方法，發展自主學習的能力，養成良好的思維習慣，培養嚴謹的科學態度，同時增強學生的合作意識，提升學生的表達交流能力。

五、意見與建議

1.普通高中仍屬于基礎教育，應注重全體學生的共同基礎，可以加一個課后鞏固練習，對本節所學知識在課后加以鞏固強化，同時針對學生的興趣、發展潛能設計拓展練習，以滿足學生的不同學習需求。

2.可以聯系一些物理學史，示范榜樣人物做出行動選擇，認識物理學對科技進步及文化、經濟和社會發展的影響，形成科學的價值觀打下基礎。了解本節所學知識與技能在生活、生產中的應用，關注科學技術的現狀及發展趨勢。

[1]中華人民共和國教育部.普通高中物理課程標準（實驗）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]王其超，高守寶.物理規律教學方法與案例[M].北京：北京師范大學出版社，2015.

李仁軍（1976-），男，山東泰安人，中學一級教師，大學本科。研究方向：中學物理教育教學研究。

張華偉）