第十二章　欧姆定律

第二节　根据欧姆定律测量导体的电阻

一、教学背景分析

本节是欧姆定律内容的延续。学生在应用欧姆定律变形公式R=测量导体的电阻时，可以加深对定律的理解。

学生根据测量原理探讨测量电阻需要的器材，对实验进行设计，自己动手操作测得电阻值的大小。这是学生第一次自己动手连接较为复杂的电路。实验过程中学生难免遇到电路连接问题，如电表连接电流正入负出，电表并联、串联的选择，量程的选择；滑动变阻器接线柱选择等；电路调节问题，如闭合开关前，应使滑动变阻器接入电路阻值最大；实验过程中可能会存在接触不良的问题等。教学过程中要引导学生解决他们实验过程中遇到的各种问题，保证他们能顺利完成实验，从而加深对欧姆定律的理解。

二、教学目标

1．知道用电压表和电流表测量电阻的实验原理，并且会同时使用电压表和电流表测量导体的电阻。

2．会根据测量导体电阻的实验原理设计实验电路。知道通过多次测量可以减小实验误差。通过选择实验仪器、设计实验，制订实验操作步骤，提升实验综合能力。

3．能独立完成实验电路的连接，并进行正确的测量。在实验过程中养成严谨求实的科学态度，加强与他人的协同、合作能力。

三、教学重点和难点

教学重点：正确使用电压表和电流表测量导体的电阻并进行数据处理。

教学难点：1.根据测量电阻的实验原理设计实验电路。

2.理解电阻是导体本身固有属性，与导体两端的电压及通过导体的电流无关。

物理是一门以实验为基础的学科，因此学习物理是离不开实验的。物理实验是中学物理的一个重要组成部分，只有将理论知识和实验能力进行有机结合，才能获得完整的物理知识。在物理学中，每个概念的建立、每个规律的发现，都来源于实验，实验是物理学研究的主要途径。学生在第十一章学习中，已经知道电阻是导体本身的属性，但学习了欧姆定律后，当他们不能正确理解欧姆定律的公式意义时，容易错误理解电阻与电压、电流有关，通过本节实验多次测量，能直观地感受到电压改变，导体的电阻不改变，更好地理解电阻是导体本身固有属性。

四、教学过程

1.教学引入

问题1：欧姆定律研究哪些物理量之间的关系？ [来源:Zxxk.Com]

回忆欧姆定律：电流与电压、电阻的关系。

问题2：我们用电流表可以直接测得电流，用电压表直接测得电压，目前我们没有学习直接测量电阻的仪表的使用，根据以往学习过的器材有什么办法能间接测得电阻吗？

引出：根据公式 R=，直接测得U、I，可以间接测得R。

2.“知识点”教学

• 实验设计[来源:Zxxk.Com]

  桌上有一些实验器材供大家选择。教师引导学生讨论得出测量待测电阻阻值的方法，让学生画出实验电路图，说出测量未知电阻阻值的实验设计方案。

  方案一：如图12-2-1

  问题1：此电路图能否测出未知电阻阻值？有没有什么不足？

  学生通过分析讨论得到：此种方法可以测得电阻阻值。但电压、电流不能由测量者控制，可能会过大或过小。最终结果可能误差较大。

  而且此种方案只能测一次。若要多次测量这个电路是否可以完成？

  可以，更换电源。但操作就不太方便。

  问题2：有什么办法既可以操作方便又能多次测量进一步减小误差？使电压、电流值可控，达到一个较为合适的值？[来源:学科网]

  学生讨论、设计，得到方案二。

  方案二：如图12-2-2

  在此基础上请学生详细、规范叙述实验步骤。

  问题3：为了减少连接电路及测量中出现问题，我们应该注意哪些事项？

  （1）连接电路时，开关应处于 断开 状态；

  （2）滑动变阻器的滑片处于接入电路阻值最大位置；

  （3）选用两节电池，电压表量程选 0～3 V,电流表量程选 0～0.6A。

  （4）连接好后，进行试触，观察电表是否有反偏或超量程的情况出现，及时进行纠正。

  （5）测量过程中需滑片每次移动到合适位置，得到不同电压值，和所对应的不同的电流值。

  （6）测量完毕，读完数据后及时断开开关，避免长时间接通。

  问题4：数据记录表如何设计？如何处理数据？请同学们画出数据记录表。

• 进行实验

  学生进行实验，教师巡视及时给予帮助和指导。实验完成较快的学生可以做测量小灯泡电阻的实验。

• 实验评估与交流

全体学生完成实验后，进行交流。在学生实验过程中，出现了哪些故障，他们各自是怎么解决的？实验过程中出现的故障主要有如下情况：

    （1）实验中电流表与电压表的指针反向偏转；

    （2）电流表和电压表的指针偏转角度很小；

    （3）电流表指针超过最大值；

（4）滑动变阻器滑动时，电表示数无变化；

（5）闭合开关，电流表、电压表无示数；[来源:学_科_网]

（6）闭合开关，电流表几乎无示数，电压表指针明显偏转（或示数等于电源两端电压）；

（7）在调节滑动变阻器的滑片时，发现电流表示数变大了，而电压表的示数却减小了；

（8）开关闭合，电流表有示数，电压表无示数。

另外分析讨论明晰：

（1）这个实验做三次的目的是什么？这与研究电流、电压、电阻之间关系的三次实验的目的有什么不同？

（2）闭合开关，滑动变阻器是滑片向左滑动时，两表的示数怎样变化？滑动变阻器两端电压呢？

（3）实验中每一次测量的电阻值相差大不大？电阻值不同的原因是什么？电阻值不同是由于电压和电流不同吗？ 

通过评估过程学生及时认识到自己实验过程中的问题，从而提高实验技能。

3.课堂小结

实验目的：用电压表和电流表测量导体的电阻。

实验器材：两节干电池、一只电压表、一只电流表、一只滑动变阻器、一只待测电阻、一只开关、若干导线。

实验原理： 

实验电路图：如图12-2-3所示。

4.小练习

在“伏安法测量定值电阻”的实验中，选用的电源电压为4.5V，图12-2-4甲是未连接完整的实验电路。

甲                          乙                       丙

(1)该实验的原理是         。连接实验电路的过程中开关应__________。 

(2) 请你用笔画线代替导线，将图12-2-4甲所示的实验电路连接完整(要求滑动变阻器的滑片P向左移动时电流表的示数变大)。

(3)连接完电路后，闭合开关，无论怎样移动滑片，电流表指针均无偏转，电压表的指针有明显的偏转，几乎等于电源两端电压，这可能是由于      断路造成的。

(4) 缓慢移动滑动变阻器的滑片P，当电压表的示数如图12-2-4乙所示时，其读数为_______V；若要使定值电阻的两端电压增大，滑片P应向_____ (选填“A”或“B”)端移动。

 (5) 改变滑片P的位置，获得多组对应的电压、电流值，绘制了如图12-2-4丙所示I-U图像。由图像可知，该电阻的阻值R = _________Ω。

五、教学反思

本节为学生实验课。对于实验电路的设计，教学过程没有把现成的实验电路和盘托出，而是引导学生自己思考设计电路，这样的安排加深了学生对欧姆定律的理解。教学中通过讨论引导学生随时记录实验中的问题，每个人有不同的问题，可以有不同的发现，培养学生研究过程中的问题意识。通过小组合作完成实验，增强小组同学间合作交流；通过评估交流实验中出现的问题，加强学生的实验操作规范，培养学生的自我反思能力和分析判断能力。