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2019-2020年九年級(jí)物理上冊(cè) 第五節(jié) 測(cè)量小燈泡的電阻教案 蘇科版 ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.能夠應(yīng)用歐姆定律學(xué)習(xí)一種測(cè)量電阻的方法. 2.進(jìn)一步掌握電壓表、電流表的使用方法及規(guī)則. 3.通過(guò)使用滑動(dòng)變阻器，進(jìn)一步理解滑動(dòng)變阻器在電路中的作用，鞏固滑動(dòng)變阻器的正確使用方法. 二、能力目標(biāo) 1.通過(guò)教師與學(xué)生的雙邊活動(dòng)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，以及對(duì)信息的綜合分析能力. 2.通過(guò)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)課題選擇儀器、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、制訂實(shí)驗(yàn)操作方案等，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰? 三、德育目標(biāo) 1.通過(guò)學(xué)生自己的設(shè)計(jì)、操作、結(jié)論的分析，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和周密、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維方法，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣. 2.在共同完成的操作及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，培養(yǎng)同學(xué)之間相互協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神. ●教學(xué)重點(diǎn) 利用電流表、電壓表測(cè)小燈泡的電阻. ●教學(xué)難點(diǎn) 自行設(shè)計(jì)科學(xué)的、完整的實(shí)驗(yàn)操作方案. ●教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)法、探究法、討論法. ●教具準(zhǔn)備 (學(xué)生可2人或4人一組)干電池組（帶盒）或?qū)W生電源、電壓表、電流表、小燈泡（帶座）、開(kāi)關(guān)、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線若干、投影儀. ●課時(shí)安排 1 課時(shí) ●教學(xué)過(guò)程 一、復(fù)習(xí)引入新課 ［師］同學(xué)們上節(jié)課學(xué)習(xí)了歐姆定律，并已能用歐姆定律的公式做一些簡(jiǎn)單的計(jì)算，現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們看這樣的題目. 投影題目： 用電壓表測(cè)出一段導(dǎo)體兩端的電壓是7.2 V，用電流表測(cè)出通過(guò)這段導(dǎo)體的電流為 0.4 A，這段導(dǎo)體的電阻是多少？ 同學(xué)們練習(xí)，兩個(gè)同學(xué)板演. 解：根據(jù)歐姆定律I=得 R===18 Ω （此題目是上節(jié)課歐姆定律公式的鞏固應(yīng)用，并且有同類型的例題.教師對(duì)學(xué)生的演算可以不做過(guò)多的講評(píng)，直接關(guān)注其變形公式） ［師］歐姆定律I=可變形為R=，可不可以說(shuō)導(dǎo)體的電阻R與導(dǎo)體兩端電壓成正比，而與通過(guò)導(dǎo)體的電流成反比？也就是說(shuō)，加在導(dǎo)體兩端的電壓越高，導(dǎo)體的電阻R就會(huì)越大；通過(guò)導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體的電阻就會(huì)越??？ （學(xué)生通過(guò)對(duì)“電阻”一節(jié)的學(xué)習(xí)及課后探究已有所理解） ［生］電阻是物質(zhì)本身的性質(zhì)，是由導(dǎo)體本身的因素決定的，和導(dǎo)體兩端是否有電壓，電壓多高，以及導(dǎo)體中是否有電流，電流的大小都沒(méi)有關(guān)系. ［師］肯定同學(xué)的回答.強(qiáng)調(diào)：對(duì)于變形公式R=，不能單純從數(shù)學(xué)的角度理解，不存在R與U成正比，R與I成反比的關(guān)系，但是R=可以作為電阻的計(jì)算式，由一段導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)導(dǎo)體的電流來(lái)計(jì)算這段導(dǎo)體的電阻. 二、進(jìn)行新課 ［師］同學(xué)們面前的小燈泡是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中做實(shí)驗(yàn)時(shí)常用到的，你們還知道在哪兒還用它呢？ ［生］手電筒用的就是這種，還有有的玩具上也用這種燈泡. ［師］如果我們想知道這種燈泡的電阻是多大，怎么辦？ ［生］可以利用歐姆定律的變形公式R=算出來(lái). ［想想議議］ ［師］要利用變形公式R=求電阻，需要知道U、I值，怎么能知道燈泡兩端的電壓和電流呢？ ［生］用電壓表測(cè)電壓值，用電流表測(cè)出電流的值. ［師］很好，請(qǐng)大家畫出測(cè)量小燈泡的電壓和電流的電路圖，然后互相交流.看自己的想法有沒(méi)有和別的同學(xué)不一樣. 請(qǐng)一位同學(xué)將自己設(shè)計(jì)的電路圖畫在黑板上.教師巡視，這時(shí)可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，不論同學(xué)們燈泡、電表擺放的位置如何，大致會(huì)出現(xiàn)兩種情況，一種只畫出電流表、電壓表、燈泡，另一種較完整，接進(jìn)了滑動(dòng)變阻器. ［投影這兩種電路，學(xué)生觀察比較］ ［生］只要能測(cè)出電燈兩端的電壓和通過(guò)電燈中的電流就可以由R=算出電阻的值.用電流表、電壓表就行，不用變阻器也可以. ［師］另一部分同學(xué)，你們?yōu)槭裁匆獙㈦娐方尤胱冏杵髂兀? ［生］變阻器能改變電路中的電流. ［師］像前一部分同學(xué)講的，用電流表和電壓表測(cè)出小燈泡中的電流和燈兩端的電壓就可以計(jì)算燈泡電阻.為什么還要改變電路中的電流，改變電路中的電流有什么用呢？ 引導(dǎo)學(xué)生分析：前一個(gè)電路只能測(cè)一個(gè)電流值和電壓值,而后一個(gè)電路中，利用滑動(dòng)變阻器通過(guò)改變接入電路中電阻的大小改變電路中的電流.由于燈泡的電阻一般不變，這樣根據(jù)歐姆定律變形式U=IR，電流改變時(shí)，燈泡兩端的電壓也會(huì)改變.因此，就可以測(cè)出幾組不同的電流值和對(duì)應(yīng)的電壓值. ［生］小燈泡的電阻值是不變的，測(cè)出一次計(jì)算就可以了.為什么非要測(cè)幾組不同的值，這樣做有什么意義呢？ （引導(dǎo)學(xué)生分析） ［師］幾個(gè)要好的同學(xué)共同去做一件事情或者做一個(gè)決定的時(shí)候，是不是要征求大家的意見(jiàn)？如果一個(gè)同學(xué)偏左，另一個(gè)同學(xué)偏右，最后大家折中一下取一個(gè)大家都滿意的結(jié)論. 在實(shí)驗(yàn)中測(cè)量幾組數(shù)值的意義也在于此.多測(cè)幾組不同的電流和相應(yīng)電壓的數(shù)據(jù)，就可以得到多個(gè)電阻的測(cè)量值，從而可以通過(guò)取平均值的方法，去掉測(cè)量過(guò)程中可能出現(xiàn)的偶然誤差，提高物理量的測(cè)量精確度.“多次測(cè)量求平均值”，這是我們?cè)谖锢韺?shí)驗(yàn)中經(jīng)常要用到的方法.因此電路中連入變阻器是十分必要的. ［師］大家說(shuō)，變阻器的作用是什么？ ［生］改變電路中的電流，從而改變燈泡兩端的電壓（以進(jìn)行多次測(cè)量）. ［師］現(xiàn)在同學(xué)們可以根據(jù)自己的設(shè)想，選擇實(shí)驗(yàn)器材，看老師給你準(zhǔn)備的器材夠不夠，然后自己連接電路，設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)步驟及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格. （學(xué)生邊做邊討論.教師巡回指導(dǎo).） ［師］將儀器接入電路前（或選擇器材時(shí)，應(yīng)了解器材的什么情況內(nèi)容）？ ［生］要了解器材的規(guī)格，如電源的電壓、電壓表電流表的量程、最小刻度值、滑動(dòng)變阻器的最大阻值和允許通過(guò)的最大電流等. ［師］很好，希望大家將這些內(nèi)容也體現(xiàn)在你的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中.其他同學(xué)還有什么補(bǔ)充內(nèi)容嗎？ ［生］還要注意觀察電流表、電壓表的指針是否指在“0”刻線處，如果不在，還要注意先調(diào)零. ［生］還要看一下小燈泡的額定電壓值是多少. ［生］還要注意看清電流表、電壓表的正負(fù)接線柱，連接時(shí)不能接反了. … ［師］老師還要提醒同學(xué)們注意一個(gè)問(wèn)題：就是導(dǎo)線和開(kāi)關(guān)，在連接電路的過(guò)程中開(kāi)關(guān)要始終處于斷開(kāi)狀態(tài).使用的導(dǎo)線如果導(dǎo)線芯是多股細(xì)銅線，連接時(shí)要先將線頭扭在一起，捋光了再接（教師要做示范，并提醒同學(xué)注意安全，不要扎了手）. 組內(nèi)的同學(xué)可以分工協(xié)作，有人連接電路，有人設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，有人起草實(shí)驗(yàn)記錄表格. （學(xué)生活動(dòng)，教師巡視） 指導(dǎo)同學(xué)們完成各自獨(dú)立的任務(wù)后，組內(nèi)同學(xué)可以互相交流、檢查，集中大家的智慧，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)電路連接，完善實(shí)驗(yàn)步驟. ［師］合上開(kāi)關(guān)前，滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)該在什么位置上？ ［生］滑片應(yīng)該在滑動(dòng)變阻器阻值最大的位置上. ［師］為什么呢？這樣做有什么意義或者是有什么必要嗎？ ［生］（學(xué)生經(jīng)過(guò)思考后回答）變阻器滑片先在阻值最大的位置上，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)電路中的電流最小. （教師引導(dǎo)，學(xué)生分析.） ［生］變阻器的電阻是可以改變的，如果滑片先處在最大的位置，那么它改變電阻時(shí)只能從大往小變. ［生］電路中的電流就會(huì)先從最小慢慢隨著滑動(dòng)變阻器的阻值變小而逐漸變大. ［生］這樣就能避免因電路中電流過(guò)大而損壞電路. ［師］從這個(gè)意義上講，滑動(dòng)變阻器在電路中有什么作用呢？ ［生］可以限制電路中的電流，起到保護(hù)電路的作用. ［師］同學(xué)們能根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)分析問(wèn)題非常好，那么現(xiàn)在請(qǐng)大家來(lái)關(guān)注小燈泡.小燈泡上標(biāo)明的額定電壓值是多少？從燈泡的額定電壓值你能想到什么問(wèn)題？ ［生］（學(xué)生讀出小燈泡的額定電壓值）額定電壓是指小燈泡正常工作的電壓，如在燈泡兩端的電壓應(yīng)該不超過(guò)燈泡的額定電壓，這樣才不會(huì)損壞小燈泡. ［師］電壓表測(cè)量的是小燈泡兩端電壓.小燈泡兩端電壓的最大值已能根據(jù)燈泡的額定電壓確定，電壓表在量程選擇上同學(xué)們有沒(méi)有什么考慮？ ［生］（學(xué)生討論后回答）電壓表能測(cè)量的最大值稍微大于小燈泡的額定電壓就可以了. ［師］（肯定同學(xué)們的回答）根據(jù)燈泡的額定電壓值，同學(xué)們對(duì)電源電壓的選擇有沒(méi)有什么考慮呢？ ［生］（學(xué)生討論后回答）電源的電壓值應(yīng)該大于小燈泡的額定電壓值.不然的話，燈泡上的電壓就可能達(dá)不到額定電壓. ［師］同學(xué)們還有什么問(wèn)題嗎？如果沒(méi)有什么問(wèn)題，就請(qǐng)同學(xué)們按照我們剛才的討論，調(diào)整你的電源電壓及電壓表的量程，將滑動(dòng)變阻器的滑片放在變阻器阻值最大的位置上.注意變阻器阻值最大的位置不是唯一確定的，要根據(jù)你連接的接線柱的情況來(lái)定.大家再仔細(xì)檢查，調(diào)整，確保位置正確. 請(qǐng)大家合上開(kāi)關(guān)，并迅速打開(kāi)，在合上開(kāi)關(guān)的瞬間，一人觀察電流表，一人觀察電壓表，看有什么情況？ ［生］我們組電壓表指針偏反了，指到了“0”的外側(cè)（左端）. ［生］我們組電流表指針偏得過(guò)了，出了刻度線以外. … ［師］大家一起來(lái)幫助他們分析原因.為什么會(huì)出現(xiàn)這些現(xiàn)象? ［生］指針?lè)雌且驗(yàn)殡姳淼恼?、?fù)接線柱接反了. ［生］電流表偏轉(zhuǎn)過(guò)激是因?yàn)殡娏鞅淼牧砍烫×?，要改接大量? ［師］如果改接大量程還偏轉(zhuǎn)過(guò)激怎么辦？ ［生］學(xué)生議論然后作答.先檢查一下他們電路中的滑動(dòng)變阻器滑片在不在最大位置，如果滑片在最大位置上，那就換一塊量程更大的電流表. ［師］如果沒(méi)有量程更大的電流表，只能想其他的辦法，怎么做？ （同學(xué)們熱烈討論.教師提醒同學(xué)們用學(xué)過(guò)的歐姆定律來(lái)想辦法） ［生］是不是可以適當(dāng)減小電源的電壓.因?yàn)殡娮枰欢ǖ那闆r下，電壓變小，電流也會(huì)變小.這樣就可以不用換更大量程的電流表了. ［生］也可以用增大電阻的方法.因?yàn)殡妷阂欢ǖ那闆r下，電阻增大，電流也會(huì)減小. 教師熱情鼓勵(lì)同學(xué)們的精彩表現(xiàn). ［師］選擇有代表性的兩個(gè)小組介紹他們?cè)O(shè)計(jì)的操作步驟. 第一組：合上開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭，使滑動(dòng)變阻器阻值逐漸減小，電路中電流逐漸增大，小燈泡兩端電壓逐漸增大.測(cè)量?jī)山M數(shù)，最后將滑片移到小燈泡兩端電壓等于其額定電壓時(shí)的位置，讀出電流表示數(shù). 第二組：合上開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片到小燈泡兩端電壓等于其額定電壓值的位置，讀出電流表的示數(shù).然后再調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片，使小燈泡兩端電壓逐漸降低，測(cè)出燈泡兩端的電壓和對(duì)應(yīng)的電流值，并記錄數(shù)據(jù). ［師］同學(xué)們分析一下，兩種步驟哪種更合適一些？ 教師引導(dǎo)學(xué)生分析，燈泡兩端的額定電壓是保證小燈泡正常發(fā)光的電壓值.當(dāng)高于額定電壓值時(shí)，根據(jù)歐姆定律，流過(guò)小燈泡的電流就會(huì)比正常發(fā)光時(shí)的電流值大，這時(shí)對(duì)小燈泡的使用壽命有很大的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒壞小燈泡.因此從設(shè)備安全的角度考慮，測(cè)量時(shí)要使電壓逐次降低，而不是升高. ［師］要調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片到小燈泡額定電壓值的位置，滑動(dòng)變阻的電阻是增大還是減??？ ［生］電燈兩端電壓是額定值時(shí)，是電燈電壓的最大值.這時(shí)滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)從大變小，這樣才能使電路中電流增大，從而使電燈兩端電壓增大到其額定值. ［師］使小燈泡兩端電壓從額定值減小時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)變大還是變小呢？ ［生］小燈泡兩端電壓變小，根據(jù)歐姆定律應(yīng)使電路中電流變小，所以滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)該變大. ［師］所以，同學(xué)們?cè)诟淖兓瑒?dòng)變阻器的阻值大小時(shí)，一定要首先弄清楚滑動(dòng)變阻器阻值變大時(shí)，滑片向哪個(gè)方向移動(dòng)，變阻器阻值變小時(shí)，滑片應(yīng)向哪個(gè)方向移動(dòng)，才不至于在操作過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤.另外電流表、電壓表讀數(shù)時(shí)，要看清接的是哪兩個(gè)接線柱、多大的量程、該量程下的最小刻度值是多大.同學(xué)們按步驟操作，如實(shí)填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算.求出小燈泡的電阻，并相互交流. ［師］通過(guò)大家的測(cè)量、計(jì)算，你有什么發(fā)現(xiàn)嗎？ ［生］小燈泡兩端的電壓值不同時(shí)，電路中的電流也不同，但由計(jì)算出的電阻值基本不變，最后一次測(cè)出的數(shù)據(jù)，計(jì)算結(jié)果稍微大一點(diǎn). ［師］這樣的結(jié)果說(shuō)明了什么問(wèn)題? ［生］電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，和導(dǎo)體中電流及導(dǎo)體兩端的電壓無(wú)關(guān). ［師］補(bǔ)充一點(diǎn)，測(cè)量時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，燈亮得太久，燈泡的電阻會(huì)略有增大. 同學(xué)們整理儀器，養(yǎng)成良好的習(xí)慣. 三、小結(jié) 師生共同小結(jié)本節(jié)內(nèi)容并板書(shū). 題目：測(cè)量小燈泡的電阻. 實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)歐姆定律I=，推出R=，計(jì)算燈泡電阻R. 實(shí)驗(yàn)電路： 實(shí)驗(yàn)器材：小燈泡：額定電壓______ V. 滑動(dòng)變阻器：最大阻值______，允許通過(guò)的最大電流______；電源：______ V；開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干. 實(shí)驗(yàn)步驟： 1.按電路圖連接實(shí)物電路.連接電路時(shí)，開(kāi)關(guān)應(yīng)斷開(kāi).大致估計(jì)電流表、電壓表測(cè)量的最大電流值和最大電壓值，選擇合適的量程接入，如不能估計(jì)，則要選擇量程較大的接線柱接入. 2.檢查電路無(wú)誤后，將滑動(dòng)變阻器滑片調(diào)至滑動(dòng)變阻器阻值最大的位置. 3.合上開(kāi)關(guān)，并迅速打開(kāi)開(kāi)關(guān)（——試觸），在開(kāi)關(guān)合上的瞬間觀察電流表、電壓表指針的變化，判斷電表連接是否正確（有無(wú)接反），電流表、電壓表量程連接是否合適（量程大，還是?。? 4.根據(jù)試觸的情況，調(diào)整電流表、電壓表接入電路的量程，確保電壓表、電流表連接正確. 5.合上開(kāi)關(guān)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片.改變被測(cè)小燈泡兩端的電壓，測(cè)出通過(guò)小燈泡的電流和小燈泡兩端的電壓，分別記下三組對(duì)應(yīng)的電流和電壓的數(shù)值，將測(cè)量的電流和對(duì)應(yīng)的電壓值，填入數(shù)據(jù)表格對(duì)應(yīng)的空格內(nèi). 注意：在移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片測(cè)量時(shí)，應(yīng)先將滑片移在小燈泡額定電壓值的位置上，先測(cè)出額定電壓對(duì)應(yīng)的電流值，再使小燈泡兩端的電壓逐次降低，測(cè)出對(duì)應(yīng)的電壓和電流值（弄清楚如何移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片可以使其電阻值增大或減小）.在讀取電流表、電壓表數(shù)值時(shí)，要先弄清楚電流表、電壓表接入電路的量程以及該量程下每一大格、每一小格代表的數(shù)值.讀數(shù)時(shí)，眼睛正對(duì)刻線，確保讀數(shù)正確. 6.根據(jù)歐姆定律I=的變形公式R=算出小燈泡的電阻并求出其平均值.作為所測(cè)小燈泡的阻值. 數(shù)據(jù)表格及記錄： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 電壓U（V） 電流I（A） 電阻R（Ω） 1 2 3 小燈泡電阻的平均值：= 分析與論證： 評(píng)估與交流： 四、動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理 1.錯(cuò)誤1：變阻器的接線柱接錯(cuò)，短路接入電路，變阻器失去改變電阻的作用.應(yīng)該用變阻器“一上、一下”兩個(gè)接線柱. 錯(cuò)誤2：電壓表“+”“-”接線柱接反，合上開(kāi)關(guān)時(shí)，電壓表指針可能“反打”. （糾正圖略） 2.第一次測(cè)量：42.86 Ω 第二次測(cè)量：42.31 Ω 第三次測(cè)量：45.45 Ω 電阻的平均值：43.54 Ω 3.略 4.甲、乙兩個(gè)電路測(cè)出的燈泡電阻略有不同.甲、乙電路如圖： 甲：電流表內(nèi)接法 乙：電流表外接法 電流表內(nèi)接時(shí)，電流表讀數(shù)與小燈泡中的電流相同，但由于電流表的內(nèi)阻RA≠0，因此電流表具有分壓作用，使得電壓表讀數(shù)大于小燈泡兩端電壓.由算出的電阻值比實(shí)際電阻偏大. 電流表外接時(shí)，電壓表讀數(shù)與小燈泡兩端電壓相等，但由于電壓表的內(nèi)阻RV≠∞，因而具有分流作用，使得電流表的讀數(shù)大于流過(guò)小燈泡的電流.由算出的電阻值比實(shí)際的電阻偏小. 五、板書(shū)設(shè)計(jì) 略