高三物理实验复习之一：伏安法测电阻 教学设计
课题 伏安法测电阻 课型 复 习 课 课时 45分 钟
教材 鲁科版 高中物理 选修3-1 一、教材分析
电阻的测量是高中物理的一个重要实验，也是近几年各地高考的热点问题。纵观近几年高考中的电阻测量的设计性实验题目，年年翻新，立意新颖，灵活多变，但题目涉及的基本知识和基本技能仍然立足于课本实验。所谓万变不离其宗，这个“宗”就是立足于课本的基本实验原理。部分电路欧姆定律（伏安法）就是电阻测量的基本原理之一。 二、学情分析
学生已经基本掌握了伏安法测电阻的基本原理，但对具体实验操作过程问题分析、对内外接判断方法、如何选取实验仪器等，尤其是在创新设计实验还有较大的困难，所以，应就伏安法测电阻的基本原理做进一步的探讨和深化探究，帮助学生掌握伏安法测电阻的核心思想与方法。
知识层面：学生经过高考一轮复习已经基本掌握了测量电路内外接、控制电路分压式与限流式电路、电学仪器的选择原则等基础知识；但知识系统性不强，灵活运用能力不足，具体问题分析时存在方法导向不明确，知识脉络不清晰等问题。
能力层面：高三的学生进过两年半多的物理学习，已经具备了一定的观察分析能力、实验能力以及探究能力。可通过实验探究，演示实验等进一步巩固深入理解伏安法测电阻的基本原理与核心思想。可以通过创设情境，提高迁移应用能力，培养创新精神！
不足之处：学生对“设计性实验”、误差分析、电路电表的改装等有仍较大困难。因此，设计电路时不能够全面分析，进而得出正确的设计方案。 三、教学目标： 1、知识与技能
（1）掌握伏安法测电阻的基本原理及电路电表改装方法； （2）理解电学仪器选择的基本原则； （3）掌握测量电路和控制电路的选择方法； （4）会分析实验误差；
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2、过程与方法
（1）通过基本原理的学习，懂得物理模型的重要性； （2）通过对实验过程的创新设计，提高知识应用的迁移能力； 3、情感态度与价值观
（1）通过实验复习，培养主动质疑、敢于创新的意识，浓厚物理学习兴趣； （2）通过小组学习，培养合作意识，团队精神； 四、教学重难点 重点：
1、伏安法测电阻的基本原理及电路电表改装；
2、电学实验的三个选择：仪器、测量电路内外接、控制电路分压与限流； 难点：电路、电表改装，实验误差分析； 五、教法学法： 1、教法：
自主学习、演示实验、多媒体课件、学练结合、创设情境，教师秉持“以问题为中心，将知识问题化，发展学生思维”的观念，给与学生充分时间和空间观察、思考，以讨论、分析、展示、总结、师生互动、点拨引导等多种方式，进行有效问学，以发展学生思维水平为核心，提高学生的综合实验能力。
2、学法：（1）实验探究 （2）自主学习、分组讨论、展示、归纳，练习测评。 六、教学用具：伏安法测电阻演示器材套组，多媒体 七、教学过程：
环节与时间 教师活动 学生活动 1、 了解伏安法在高中物理电学实验中课题解读（1-2分钟） 1、 高考考纲解读； 的地位； 2、 教学目标解读； 2、 建立学习目标，了解复习问题，有效实施“目标教度认识局部设计思想 提高看问题的思维层次，从整体的角中的重难点； 学”。 - 2 -
根据“问学案”自主学习。 1、实验原理2、电流表内、外接法的区分与选择 自主学习，夯自主学习（3～5板书、准备实验器材、巡视指导 分钟） 择 4、实验仪器的选择； 5、特殊电阻：电表的再认知 后教。 3、控制电路的选实基础，先学- 3 -
演示实验：某实验小组研究未知元件X的伏安特性，使用的器材包括RX约3kΩ，电压表(量程5v，内阻约为3 观察实验现象，思考：为什么实验中电压表有偏 创设问题情境，吸引学生注意，激发学习兴趣。 kΩ), 电流表(量程10mA,内阻约为30 转，电流表偏转Ω)， 滑动变阻器200Ω，E=3v等．若设计的实验电路如图所示 问题引导---学生进行演示实验： （1）电键闭合前，滑动变阻器p在最哪端； （2）闭合电键，观察实验现象；引导很小？移动滑动变阻器的划片时，电压表稍微有偏转，电流表仍然没有示数？ 引导分析故障产生原因； 分析，电压表、电流表示数偏转差不多， 好像比较合适。 演示实验引入（4-5分钟） （3）移动滑动变阻器p，同时找学生观察，并说出实验现象； 提出问题： 1、 为什么实验中电压表有偏转，电流表偏转很小？移动滑动变阻器的划片时，电压表稍微有偏转，电流表仍然没有示数？可能的原因有- 4 -
学生1回答： 1、 可能是滑动变阻器的限流接法有问题；
可能是什么？说说看。 2、在这个实验里面，如何改进？ 3、确认改进方案：电压表(量程3v，内阻约为3 kΩ), 电流表(量程1mA,内阻约为30 Ω)， 分压式接法； 点拨： 特殊电阻的认知 学生2回答： 2、 可能是量程不合适？ 学生1继续回答： 分压式接法 提出简单电路的再设计学生2继续回答： 问题； 电压表(量程3v， 内阻约为3 kΩ), 电流表(量程1mA,内阻约为30 Ω)， 思考:并掌握电表的电阻和量程对电路的影响，以及电表“可以自报家门（电流或者电压的特点）” 为下面的具体理论探究，做好知识储备，充分考虑“电表的特点”，来设计电路。 - 5 -
实验理论探究1（4-5分钟） - 6 -
思考 ：伏伏法 学生3回答： 问题1、若没有电流表，改用其他器材3、电阻已知的电能否测电流？ 怎么测？ 压表；用它的电 压除以它的电 阻； 测电流应与待测电阻串联还是并联？ 串联； 学生4回答： 问题2、电压如何选取？ 4、选择V1 V1(量程1V，内阻R1=1 kΩ) V2(量程10V，内阻R2=3kΩ) 电流刚好是1mA, 应该选择哪一块电表 ? 为什么？ 学生5回答： 5、电压最大3V， 如果选择的是V2呢？ V2与Rx分压，各 1.5V,偏转太小， 读数不符合要 求； 问题3、若示数分别为U，U1， Rx= 学生6回答： 6、有，偏大， 如图测量有误差吗？偏大还是偏（U- U1）/( U1/ 小？真实值为多少？ R1)； 展示原理图1 电路改装：设置思维障碍，没有电流表，创设问题情境，让学生寻找电流的替代测量器材，继续完成实验探究； 设计完电路后，应提醒学生对电路检查与评估可行性。（利用：安全、精确、方便的原则） 误差分析与改进
实验理论探究2（7-9分钟） 总结：这就是伏伏法测电阻 思考：安安法 问题1、若没有电压表，改用其他器材能否测电压？ 怎么测量？ 测电压与待测电阻并联还是串联？ 问题2、现有电流表A1（量程3mA，r1=10Ω）,量程合适吗？ 怎么办？ 在这个情境里面，多大的量程合适？ 串联电阻多大? 问题3、若示数分别为I，I1，Rx= ，有系统误差？若有，偏大还偏小，原因是什么？展示原理图2 可否改进，消除？ - 7 -
学生7回答： 7、电阻已知的电流表； 用它的电流乘以它的电阻就是它两端的电压； 并联； 学生8回答： 8、不合适， 串联一个分压电阻； 3V； R=990Ω； 学生9回答： 9、有，偏大； 电流表A分压 电路改装：设置思维障碍，没有电压表，创设问题情境，让学生寻找电压的替代测量器材，继续完成实验探究； 分析误差，引导重新设计电路； 了，内接造成的；
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可以，外接； 学生10回答： 10、可以了， Rx= I1*（R+r1）/( I-I 1)； 学生11回答： 从理论上探究分析，消除误差的方法 理论可行与实际测量的不可行的矛盾冲突，引发深层次思考，让学生明确，只有全面合理分析具体现在可以消除系统误差了吗？ 写出表达式为多少？ 同学们再检查一下，看有没有问题？ 理论上是完全可以的？ 问题4、若RA=30Ω, Rx= ，还有系统误差？ 若把电流表A和Rx看成一个整体电阻R'呢？R'可求吗？ 11、有问题，若 问题情境，才A 1表半偏则A表会超量程； 学生12回答： 能得出正确的电路创新设计。 12、Rx= I1*（R+r1） /I-RA 没有误差；
再认知在提升（1-2分钟） 学生自主练习+学生展示点评（13-15分钟） 总结：这就是安安法测电阻 问题：电阻已知的电表（电流表或者电压表）可测电流或电压，实质是谁在测量？ 你非常善于总结，也就是说：定值电阻可以当电流表也可以当电压表用，那么以后能测电压或电流的也就不一定是“表” 了，我们可以一块总结一句话：“此时心中已无表，只有会说话的纯电阻!” 用定值电阻或者电阻箱测电阻的方法，还有其他方法，比如说：替代法、半偏法、电桥法等，这些方法，我们在以后学习中再作深入探讨。 下面本节课仍旧继续对伏安法的核心思维作进一步的研讨，我们来看一在高考中伏安法是怎么考查的！ 展示：学以致用1、2俩个例题 - 9 -
学生13回答： 13、定值电阻在 归纳总结，提升认识，把握核心思维，拓展伏安法的变式应用：定值电阻或者电阻箱测电阻的方法； 为下节课：半测电流和电压。 偏法测电阻 学生思考 的复习，埋下伏笔！ 自主学习
学以致用1 学生练习 - 10 - 学以致用1 （2010年福建 6分）如图所示是一些准备用来测量待测电阻Rx阻值的实验器材，器材及其规格列表如下： 学生练习 小组讨论 展示反馈 为了能正常进行测量并尽可能减小测量误差，实验要求测量时电表的读数大于其量程的一半，而且调节滑动变阻器能使电表读数有较明显的变化。设计并画出测量电路。 组织学生展示； 学生14黑板展示：
学以致用2 学生练习 - 11 -
组织学生展示； 组织学生点评； 组织学生点评； 学生15黑板展示： 学生16黑板展示： 学生17黑板展示：审题技巧，整体分析思路； 学生17:1.电流表不能用；2.控制电路：分压式；3.测量电路：电表内阻已知，内外接没有区别；4.设计本题关键：考虑设计时的准确，超过半偏，安全等因素； 学生18点评学生14的答案： 14：V2与Rx并联 展示互动（生生互动） 优生点评，审题过程，全局把握，理清设计思路和注意事项； 点评互动（生生互动）
组织学生点评； 组织学生点评； - 12 -
阻值小于1kΩ,与V1也是1kΩ分 压，当V2半偏时，点评提升 V1已经超量程； 学生19点评学生15的答案展示：V1与Rx并联阻值约0.5kΩ,与V2也是2.5kΩ分压，当V1超过半偏时，V1已经超量程； 学生20点评学生16的答案展示：V1测电流，V2测电压，符合半偏要求，比如说V1示数1.5V，Rx也分1.5V，V2示数为3V，也大于半偏； 点评互动（生生互动） 点评互动（生生互动）
展示：学以致用2 (2011上海)实际电流表有内阻，可等效为理想电流表与电阻的串联。测量实际电流表 学生练习 小组讨论 ①待测电流表G1(0~5mA，内阻约300Ω)，②电流表G2 (0~10mA，内 学以致用，展示反馈； ” 学生22点评： 这里的待测电阻 点评互动（生生互动） 的真实电流 “学一练一”，巩固并强化物理模型； 合作交流，自我反馈； G1内阻r1的电路如图所示。供选择的仪器如下： 阻约100Ω)，③定值电阻R (300Ω)，④ 滑动变阻器 (0~20Ω)，⑤干电池 (1.5V)，⑥电键S及导线若干。 (1)闭合电键S前，应将滑动触头P移至 最（ ）端 （填左或右）； (2)若G1，G2的读数为Ｉ1，Ｉ2 ，写出 r1= ； 学生21黑板展示组织学生展示； 答案： “左 组织学生点评； G1已知，需要表测电压，可以用定- 13 -
值电阻测，电流表G2得示数I2的示数， 减去G1就是电阻的电流，乘上电阻就是G1的真实电压； 学生23展示： 通过本节课，我哪位同学说一下，你的收获？ 对伏安法测电阻有了更加系统的认识，比如：测电压（电流）还可以用电流表课堂小结（1-2（电压表），还有分钟） 定值电阻等； 学生24展示： 设计完实验电路之后，一定要检查； 1. (2014·新课标全国卷Ⅱ·23)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 Ω，电压表 的内阻约为2 kΩ，然后相互对答当堂检测（6-7分钟） 电流表的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连接方式如图1(a)或图U(b)所示，结果由公式Rx＝计算得I出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数。若将图(a)和图(b)中电路- 14 -
归纳总结核心思维，突出并深化对部分电路欧姆定律的理解 学生独立完成，根据做题的情况对本节复习的内容进行归纳、总结！ 案，改错！
测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则________(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2________(填“大于”、“等于”或“小于”)真实值。 2.(2015·全国理综，23，新课标I卷) 图(a)为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路已知毫安表表头的内阻为100Ω，满偏电流为1mA；R1和R2为阻值固定的电阻。若使用a和b两个接线柱，电表量程为3mA；若使用a和c两个接线柱，电表量程为10mA。由题给条件和数据，学生25展示答案：R1=15Ω, R2=35Ω； 一下第3题的思路。 因为这三个题属于中等难度，但第三题学生在理解题意上可能有困难（求电流表的量程）。所以在学生独立完成的基础上，交流、改错。 教师应点拨 R2 Ω。可求出R1 Ω，（画出等效电路图） 3．安安法（2010全国卷I）一电流表的量程标定不准确，某同学利用图1所示电路测量该电流表的实际量程Im所用器材有： 量程不准的电流表A1，内阻r1=10.0，量程标称为5.0mA； - 15 -
标准电流表A2，内阻r2=45.0， 量程为1.0mA； 标准电阻R1，阻值10.0； 滑动变阻器R，总电阻约为300.0； 电源E，电动势为3.0V，内阻不计； 保护电阻R2；开关S；导线。 回答下列问题： （1）开关S闭合前，滑动变阻器的滑动端c应滑动至 端。 （2）开关S闭合后，调节滑动变阻器的滑动端，使电流表A1满偏；若此时电流表A2的读数为I2，则A1的量程Im为 。 点拨：当堂检测3 组织交流，关注整体学习效果；
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学生思考 学生组内讨论交流，合作互学。
作业布置：
1、巩固整理本节内容、例题、 2、讨论当堂检测，预习半偏法测电阻 板书设计
八、教学反思
电阻的测量是电学实验中高考实验考查的重点，伏安法是测电阻的核心方法之一，高考考查的热点是基本仪器的使用及电路、电表的改装，同时注重对实验操作过程和创新设计实验的考查．高考对电学实验的考查侧重于考查电路设计、实物图连接、数据处理和误差分析，并且高考对电学实验的考查向着拓展实验、创新实验的方向发展。学生已经基本掌握了伏安法测电阻的基本原理，但对具体实验操作过程、电表内外接判断方法、如何选取实验仪器等，尤其是在创新设计实验还有较大的困难；所以，应就伏安法测电阻的基本原理做进一步的探讨和深化研究，帮助学生掌握伏安法测电阻的核心思想与方法。
上完课后，我对本节课的教学仔细地做了反思，发现本节课上课过程中也还有些地方需要进一步完善和提高。比如：虽然实验仪器已经在教室前展台之上，但后面的一部分学生可能还是看不太清楚，只能够通过学生对实验的观察得到实验现象，缺少感官的真实体验；演示实验之后，为什么要对电表再认知，可以更好地从语言上先启发、调动学生，然后再进行设计性实验探究，这样实际效果应该会更好。对于例题的处理，有些地方还可以更大胆地放给学生来讨论处理，如学以致用1的三个电路图，可行性评估，可以多留一些时间让学生冲分讨论，把课堂还给学生，让学生动起来；可以完全放给学生点评，得出结论，查找不足，也可以鼓励学生提出更好、更简
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伏安法测电阻 1、原理R=U/I 2、测量电路：
3、控制电路：分压式、限流式 4、仪器选择：安全、精确、方便
洁的思路和方法，还可以鼓励学生大胆地结合这个题目进一步扩展，变形，以更好地掌握这一类问题的分析方法。另外，个人教学语言的精炼程度不够，启发性和激励性不足，在以后的教学中还应不断提高教育教学水平。
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