[高考衔接]
1、教材地位:电学实验以测量电阻为核心的实验为基本实验。“以测电阻为核心的实验”涉及的实验有:多用电表的使用、测定金属的电阻率、描绘小电珠的伏安特性曲线;其中用多用电表测电阻为粗略测量,而伏安法测电阻可以较以精确的测量。
2、伏安法测电阻是考纲上规定的学生实验之一,是其他电学实验的基本模型,也是全国卷的高频考点,主要考查器材的选取、电路设计、实物连接、实验数据的处理与误差分析等,难度较大,同时强调了实验探究提升物理核心素养,在18、19年全国高考更注重学生动手实验培养的试验探究和创新能力考查,因此掌握“伏安法测电阻”至关重要。
[学情分析]
经过高二新课学习,学生掌握了“伏安法测电阻”的基本原理和方法,了解控制电路滑动变阻器的限流式与分压式接法应用场合、测量电路电流表的内接与外接的区别,但在实际器材选取、控制电路、测量电路相关拓展性实验时是一个相当难突破的难点。
[重点难点]
重点:在高二电学知识的基础上巩固伏安法测电阻的方法,立足原型电路、紧扣主要考点,拓展伏安法测电阻的电路设计。
难点:器材选取、实验电路的设计
[设计思路]
教学理念:“以生为本,先学后教,自主探究,归纳升华”的教育理念,达到“高效课堂”的目的。
教学目标:通过复习引导、实验探究、对点高考、模型小结四个环节,引导学生“领悟原理方法,学会设计创新”,突破“伏安法”电路设计难点,提高知识迁移和创新设计能力。
复习引导:一、伏安法测电阻基础知识:
1.测量电路:电流表内接法与外接法
测量电路内外接的选择方法:
(1)阻值比较法:若已知待测电阻的估计值Rx和电压表内阻近似值RV、电流内阻近似值表RA,可将三者进行比较:若Rx较小,应采用电流表接法 (选填:内、外);若Rx较大,应采用电流表接法 (选填:内、外)。
(2)临界值计算法:若阻值比较法不能确定,则可计算临界值R0= ;若Rx>R0时,应采用电流表接法 (选填:内、外);若Rx<R0时,应采用电流表接法 (选填:内、外)。
控制电路:限流电路与分压电路
二.实验器材的选取:
本实验中,电源电动势已知,需根据实验条件来选择电表量程和滑动变阻器的最大阻值。
(1)电学器材的选取原则:安全;精确(电表的指针至少到满偏的三分之一以上);电流或电压变化范围大
(2)电表的选取:
小组合作实验探究:设计实验思路与方法:
明确实验目的→确定原理、寻找原型→方法迁移、确定方案→器材选取、电路选择、绘制电路。着眼学生最近发展区进行教学
伏安法测电阻基本设计:【实验探究】
三.请利用以下器材,测出待测电阻的阻值(已知待测电阻阻值约为10Ω)
3节干电池、开关、导线若干
电流表A1:量程0~0.6A,内阻约0.2Ω;电流表A2:量程0~3A,内阻约0.05Ω
电压表V1:量程0~3V,内阻约3kΩ;电压表V2:量程0~15V,内阻约15kΩ
滑动变阻器R1:最大阻值5Ω,额定电流3A;
滑动变阻器R2:最大阻值500Ω,额定电流1.5A
学生自主思考完成:
1.器材选取、控制电路的设计
2.测量电路的设计:思维冲突,澄清“大内小外”的条件,总结“大内高手”实验结论。
学生活动:【活动1】小组讨论,设计实验方案
问题1:本实验电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 。请说明理由
问题2:本实验的测量电路应选取电流表内接法还是电流表外接法?为什么?
问题3:本实验的控制电路应选取限流电路还是分压电路?为什么?
问题4:合理设计电路,在虚线框中画出本实验的电路图,并在旁边实物上用笔画线代替导线进行连线。
思维突破,小组合作讨论完成电路设计,过程用“希沃”同屏投影,显示知识应用,电路设计过程。
学生实验:【活动2】小组合作,完成实验
每小组测出5组数据,将数据记录在下面表格中:
【活动3】实验数据处理及误差分析
请将表中实验数据描在坐标纸上,并作出I-U图线
问题1:请说明本实验中图像斜率的物理意义,并计算Rx
问题2:本次实验的误差主要来自哪里?
学会电路设计后,根据设计电路完成实验探究,得出数据分析。
归纳升华模型小结:【活动4】实验拓展
拓展1:描绘灯泡伏安特性曲线
拓展2:测金属的电阻率
拓展3:安安法
电流表A1:量程0~0.6A,内阻约0.2Ω;
电流表A2:量程0~3A,内阻约0.05Ω,电流表A3:
量程0~300μA,内阻100Ω;定值电阻R0=9900Ω ;
电压表V2:量程0~15V,内阻约15kΩ
【归纳升华】
电学实验: 1、测电阻------伏安法 : 测电阻Rx 描绘小灯泡的伏安特性曲线 测金属的电阻率 2、测电源电动势和内阻
巩固伏安法测电阻的基本思路,归纳设计方法,点明物理学的核心和真谛。
对点高考针对练习:【对点高考】((2018·天津高考))某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ),除了Rx,开关S、导线外,还有下列器材供选用:?
A.电压表(量程0~1 V,内阻约10 kΩ)
B.电压表(量程0~10 V,内阻约100 kΩ)
C.电流表(量程0~1 mA,内阻约30 Ω)
D.电流表(量程0~0.6 A,内阻约0.05 Ω)
E.电源(电动势1.5 V,额定电流0.5 A,内阻不计)
F.电源(电动势12 V,额定电流2 A,内阻不计)
G.滑动变阻器R0(阻值范围0~10 Ω,额定电流2 A)[来源:学科网
(1)为使测量尽量准确,电压表选用_________,电流表选用______________,电源选用______________。(均填器材的字母代号)
(2)画出测量Rx阻值的实验电路图。
(3)该同学选择器材、连接电路和操作均正确,从实验原理上看,待测电阻测量值会_________其真实值(填“大于”、“小于”或“等于”),原因是____________________________。
课后作业:导学案课后正对练习
1、(2019年全国高考Ⅲ)、2、(2017·全国卷Ⅱ)、3、(2017年。全国卷1.23) 巩固提升
收获和感悟:
一、知识上:立足原型,拓展创新,正真理解伏安法测电阻
1、在器材供给“不足”的情况下,根据欧姆定律和串并联电路的特点,进行电表改装、扩程、替代、充当等。
2、在测量电路的选择时,应具体问题具体分析:知v外接、知A内接,切忌盲目套用“大内小外”。
3、通过在一轮复习基本模型中引入实验,加深学生对电路设计的体会理解,同时提升学生实验创新能力。
二、情感态度上:不论在学习上还是在生活中,坚信办法总比困难多,要有实事求是的态度和合作创新的科学精神。