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1、伏安法测电阻的活动方案设计江苏省泰州市高港实验学校实施目标 1在初中电学知识的基础上理解伏安法测电阻的基本原理，培养学生的知识迁移能力；2通过测量误差分析，实际测量对比分析，培养学生动手操作能力和分析能力；3通过学生测量分析，器材选择判断，树立知识来源于实践，应用于实践的观点；4发展学生的创新意识，获得来自参与研究探索的直接体验；5培养学生的合作和竞争的意识，增强学生的责任心。基本活动内容一、活动方式：运用程序导探法引导学生阅读教材，个人思考，分组讨论，设计和操作实验，完成活动报告，最后交流。二、准备工作：复习初中学过的串、并联电路及伏安法测电阻；课前分好小组；准备有关实验器材。三、实施过程：
2、1引导学生看书分析下列问题初中物理中如何测量导体的电阻？画出实验电路图（如图1示）。 图1 图2该实验中得到的测量值Rx究竟是哪个阻值？要求学生结合高中物理知识即考虑电表的内阻进行分析、讨论，画出如图2所示的等效电路图。进一步理解课本中“由于电路连入了电流表和电压表之后不可避免地改变了电路本身，这就给测量结果带来了误差”这段话。实验误差分析：上述图2中甲称为电流表外接法，乙称为电流表内接法。学生讨论：图2两种测量方法误差情况。2学生分组实验，并且根据具体实验数据进行分析。3根据实验分析，要求学生讨论以下几个问题：在伏安法测电阻中如何确定电流表内接还是外接？如何选用电表？在该实验中如何减小误差？
3、在不知道被测电阻大小范围的情况下，如何决定电流表是采用内接还是外接？可以每个小组着重讨论一个问题，然后再在班级内交流各小组讨论的结果。最后教师再加以小结。全班交流结果如下：（1）电流表内接或外接的根据教材对电流表内接或外接的根据是定性描述的，其中“电阻值小得越多”和“电阻值大得越多”的提法，学生虽然能理解，但遇到实际问题却难以分析判断。此时可引导学生对图2甲作如下分析：R测=。当r2Rx时，R测Rx(1)，所以测量值的相对误差1=。对于图2乙，因为R测Rx+r1，所以测量值的相对误差2=。遇到实际问题，只需比较1和2的大小，取较小者即可决定电流表是采用内接还是外接。这样做分析问题就有了具体根据
4、。（2）如何选用电表选用电表时要考虑三项原则，即安全、准确和方便，为此必须使测量值不超过电表测量范围，并且尽可能让电表指针读数时处在表盘刻线的中间部分。（3）该实验减小误差的方法巧用滑动变阻器选用变阻器不仅要保证安全，使电流值不超过额定值，而且要使变阻器能有效地调节被测电阻的电流和电压，让电流、电压的变化尽可能均匀，即呈线性变化。这样既调节方便，读数也比较准确。在电路中变阻器有两种连接方法，一种是串联式接法（如图3甲），变阻器起限流作用。第二种接法是并联式接法（如图3乙）。（4）学会抓主要矛盾若不知道被测电阻大小的范围，如何决定电流表是采用内接还是外接呢？这就要抓主要矛盾进行比较。可设计如图4
5、所示电路，将电压表一端接在a点，另端分别去接b点和c点，观察电压表和电流表的前后变化量U和I。当U较小时，说明电流表分压作用小，应采用电流表内接法；当I较小时，说明电压表分流作用小，可采用电流表外接法。4学生个人思考：根据本实验可提出哪些问题？再在小组内讨论，全班进行交流并汇总。全班交流结果如下：（1）伏安法测量电阻的理论根据是什么？电阻的计算式是怎样的？（2）伏安法测量电阻有哪两种测量电路？画出电路图。怎样选用电流表内接还是外接？（3）两种电路产生系统误差的原因各是什么？测量结果比电阻的实际值大还是小？两种电路测量的结果，绝对误差和相对误差各多大？两种电路分别适用于测量多大的电阻？（4）已知
6、待测电阻的大约值和电压表、电流表的内电阻，怎样选用测量电路？（5）在对待测电阻大小，电流表、电压表内阻都不了解的情况下怎样决定采用哪种测量电路？（6）没有电流表，只有电压表和一个电阻箱（或已知最大阻值的滑线变阻器），怎样测电阻？ （7）没有电压表，只有电流表和一个电阻箱（或已知最大阻值的滑线变阻器），怎样测电阻？ （8）有一只电压，量程已知，内阻为Rv，另有一电池（电动势未知，但不超过电压表量程，内阻可以忽略），还有一个开关和一些导线。设计出测量某待测电阻Rx（接近Rv）的实验方法，画出电路图，测量什么数据？计算式是怎样的？（9）用电阻箱和电流表测量未知电阻时需要测几组数据？如果电源和电池的内
7、电阻不能忽略时，能否测出待测电阻的阻值？（10）你还见过什么测量电阻的电路？5本实验的拓展学生设计实验：可引导学生从以下几个方面分析：若本实验中一个电表坏了，则该实验如何测电阻的阻值？若给你两个开关，只准一次接线怎样设计？一个开关二次接线怎样设计？借助于滑动变阻器或电阻箱又是如何设计？如果是单刀双掷开关呢？请画出所设计的电路图。学生分组讨论、全班交流，学生讨论结果及基本设计思路如下：（1）二次接线少电流表（或只有电压表），因为串联电路分压，所以应设计成串联电路。电路图如下：少电压表，则可设计成并联电路。电路图如下：(2)一次接线只有电流表只有电压表借助于单刀双掷开关或滑线变阻器（滑线变阻器也可
8、用电阻箱代替）6活动延伸：（1）继续探索如何用伏安法测电源电动势和内阻。（2）在巧用滑线变阻器测电阻的实验中，滑动变阻器的功率如何变化？（3）在上面实验的拓展学生设计实验中，写出各种情况下Rx的表达式。四、活动评析：本活动的特点在于如何实现在教师引导下学生自主探究的过程，将科学探究与学习科学知识有机地结合起来。教师首先让学生回忆初中伏安法测电阻的有关问题，再结合高中电学的有关知识，考虑电表的内阻，激发学生探究两种实验有何不同的欲望，讨论有关误差问题，并实际测量，培养学生的动手操作能力和分析能力。通过实验的拓展能很好的发展学生的创新意识，通过小组交流和班级内交流，培养学生的合作和竞争意识，能将研
9、究性学习有效的落到实处。综合能力测试1分别用内接法和外接法测量电阻箱R1=5和R2=10k的阻值。（注意选择材料，并使用滑动变阻器的两种接法）2如图所示测电阻R，当电压表一接线P从A点接B点时，电压表读数变化明显，应采用_接法。电流表读数变化明显，应采用_接法。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）电流表（A2）电压表（V）电 阻（R1）滑动变阻器（R2）电池（E）开关（S）导线若干量程10mA，内阻r1，待测（约40）量程500A，内阻r2=750量程10V，内阻r3=10k阻值约100，作保护电阻用总阻值约50电动势1.5V，内阻很小（1）在上面方框中画出电路图，标明所用器材的代号。（2）若选测量数据中的一组来计算r1，则所用的表达式为r1=_，式中各符号的意义是：_。
