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摘 要:伏安法测电阻是电学实验的核心,学生能否从理论高度分析、判断电流表的内外接法,误差的产生,以及电阻大小的确定,是本节课需要解决的问题。
关键词:伏安法测电阻;内接;外接;误差
一、 教材分析
《欧姆定律》这一节的内容,是电路部分在电学实验中的重要应用,电阻的测量又是整个电学实验的核心。因此,应用伏安法测电阻时对电流表内外接法的选择、误差的分析,是学生必须掌握的内容。本节内容主要教会学生分析和处理问题的基本方法,逐步引导学生从一定的理论高度分析解决实际问题。
二、 学情分析
学生虽然学习了欧姆定律,但对于用伏安法测电阻的电路连接认识,只停留在电流表外接上,不知道电流表也可以内接,更不知道两种接法都会产生误差,以及误差产生的原因。所以,对事物全面、清晰的认识,是他们必须解决的问题。
三、 教学目标
(一) 知识与技能
1. 理解伏安法测电阻的原理。
2. 知道伏安法测电阻有内接和外接两种方法,两种方法测出的电阻都有误差。
3. 理解两种方法的误差原因,并能在实际中做出选择。
(二) 过程与方法
1. 通过探究活动,进一步熟悉探究思路和科学方法。
2. 通过探究过程,理清分析思路及方法,学会归纳简单的科学规律。
(三) 情感态度与价值观
结合观察和实验,对学生进行物理实验的情感教育,培养仔细、认真及实事求是的科学态度。
四、 教学重难点
重点:使学生掌握引起测量误差的原因及减小误差的方法
难点:根据给出的具体数值考虑选用哪种接法来减小误差
五、 教学过程
(一) 创设情境,提出问题,引入新课
教师拿出一个电阻,出示其阻值,提出以下问题:
1. 用什么方法可以测出它的阻值?
2. 电路图怎么连接?
学生回答:
1. 伏安法测电阻:R=UI,用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出流过电阻的电流,再用欧姆定律求出电阻的阻值。
2. 電路连接如图所示:
【设计意图】根据初中所学知识,使学生马上联想到伏安法测电阻的电路图,如上图示一种(电流表外接法),没有想到第二种接法(电流表内接法),这给电流表内接法的引入埋下伏笔,使学生对原有知识的认识更进一步。
教师进一步提问:电路连接方式只有这一种吗?
学生由于想不到电流表内接法,教师进一步明确伏安法测电阻的电路有外接法和内接法两种。即
(外接法)
(内接法)
(二) 实验验证
演示:先用内接法测出结果,再用外接法测出结果
教师让学生认真观察,思考下面的问题:
1. 两种接法测得的结果一样吗?与真实值有什么关系?
2. 测出的结果对你有何启示?
3. 原因何在?
通过学生观察、比较,得出两次测得的结果不同,与真实值也不同。利用外接法测出的阻值比真实值偏小,利用内接法测出的阻值比真实值偏大,教师引导学生得出结论:外小内大。
【设计意图】通过教师演示得出的结论,有悖常规认知,学生产生质疑:怎么两次测得的结果都与真实值不同?可激发学生的探究意识,有利于培养探究精神,提高探究能力。
(三)探究原因,误差分析
教师引导学生分析产生误差的原因。在实验中电压表和电流表不能看作理想表,要考虑它们的内阻,此时要把电压表看作一个能测电压的大电阻;电流表看作一个能测电流的小电阻。
在此基础上教师启发学生思考:
1. 电压表、电流表作为电阻,它们在电路中有什么作用?
2. 画出电路中电流的流向
教师引导学生分析两种电路图
(1) 在电流表外接法中,电压表起分流作用,由此可知:电压表所测电压为Rx两端真实电压,即U测=U实,而电流表所测电流为两支路总电流,而并非Rx的真实电流,即I测>IR,则R测 (2) 在电流表内接法中,由于电流表串联在电路中起分压作用,使电压表所测电压为电流表和被测电阻Rx两端电压之和,则U测>U实,而电流表所测电流为Rx的真实电流,即I测=IR,则R测>R实。
【设计意图】学生对误差的产生感到困惑不解时,教师及时指出要考虑电表的内阻,再引导学生重新分析电路图,明确电流表和电压表在电路中发挥的作用,使学生对误差的由来一清二楚。对后面知识的引入和接受水到渠成,有利于培养学生严谨的治学态度,增强探究意识,使其对物理产生浓厚的兴趣。
(四) 归纳总结
教师提问:怎样减小误差,使测量值更接近真实值?
教师启发学生重温误差产生的原因,尝试分析:
在外接电路中由于电压表的分流作用,使测量值小于真实值。如果电压表的分流作用越小,那么测量值就越接近真实值,此时,要求所测电阻值越小越好,当所测电阻的阻值远远小于电压表内阻,即RxRV时,测量值最接近真实值,误差最小,此时所测电阻称为小电阻;在内接电路中由于电流表的分压作用,使测量值大于真实值,同理,如果电流表的分压作用越小,那么测量值就越接近真实值,则当所测电阻的阻值远远大于电流表内阻,即RxRA时,测量值最接近真实值,误差最小,此时所测电阻称为大电阻。由于大电阻采用内接法误差较小,测量值大于真实值;小电阻采用外接法误差较小,测量值小于真实值。归纳总结为:大内大,小外小。
教师进一步提问:如何界定一个电阻为大电阻还是小电阻?
教师启发学生:关键在于比较Rx与RV和RA的大小关系。当 < 时,Rx为小电阻;当 > 时,Rx为大电阻。
【设计意图】在探究新知路线不太清晰时,教师适时提供探究思路。为探究新知提供借鉴,拓宽思路,可以对学生进行有效的思维方法教育。
作者简介:
杨生芳,甘肃省临夏回族自治州,临夏县田家炳中学。
关键词:伏安法测电阻;内接;外接;误差
一、 教材分析
《欧姆定律》这一节的内容,是电路部分在电学实验中的重要应用,电阻的测量又是整个电学实验的核心。因此,应用伏安法测电阻时对电流表内外接法的选择、误差的分析,是学生必须掌握的内容。本节内容主要教会学生分析和处理问题的基本方法,逐步引导学生从一定的理论高度分析解决实际问题。
二、 学情分析
学生虽然学习了欧姆定律,但对于用伏安法测电阻的电路连接认识,只停留在电流表外接上,不知道电流表也可以内接,更不知道两种接法都会产生误差,以及误差产生的原因。所以,对事物全面、清晰的认识,是他们必须解决的问题。
三、 教学目标
(一) 知识与技能
1. 理解伏安法测电阻的原理。
2. 知道伏安法测电阻有内接和外接两种方法,两种方法测出的电阻都有误差。
3. 理解两种方法的误差原因,并能在实际中做出选择。
(二) 过程与方法
1. 通过探究活动,进一步熟悉探究思路和科学方法。
2. 通过探究过程,理清分析思路及方法,学会归纳简单的科学规律。
(三) 情感态度与价值观
结合观察和实验,对学生进行物理实验的情感教育,培养仔细、认真及实事求是的科学态度。
四、 教学重难点
重点:使学生掌握引起测量误差的原因及减小误差的方法
难点:根据给出的具体数值考虑选用哪种接法来减小误差
五、 教学过程
(一) 创设情境,提出问题,引入新课
教师拿出一个电阻,出示其阻值,提出以下问题:
1. 用什么方法可以测出它的阻值?
2. 电路图怎么连接?
学生回答:
1. 伏安法测电阻:R=UI,用电压表测出电阻两端的电压,用电流表测出流过电阻的电流,再用欧姆定律求出电阻的阻值。
2. 電路连接如图所示:
【设计意图】根据初中所学知识,使学生马上联想到伏安法测电阻的电路图,如上图示一种(电流表外接法),没有想到第二种接法(电流表内接法),这给电流表内接法的引入埋下伏笔,使学生对原有知识的认识更进一步。
教师进一步提问:电路连接方式只有这一种吗?
学生由于想不到电流表内接法,教师进一步明确伏安法测电阻的电路有外接法和内接法两种。即
(外接法)
(内接法)
(二) 实验验证
演示:先用内接法测出结果,再用外接法测出结果
教师让学生认真观察,思考下面的问题:
1. 两种接法测得的结果一样吗?与真实值有什么关系?
2. 测出的结果对你有何启示?
3. 原因何在?
通过学生观察、比较,得出两次测得的结果不同,与真实值也不同。利用外接法测出的阻值比真实值偏小,利用内接法测出的阻值比真实值偏大,教师引导学生得出结论:外小内大。
【设计意图】通过教师演示得出的结论,有悖常规认知,学生产生质疑:怎么两次测得的结果都与真实值不同?可激发学生的探究意识,有利于培养探究精神,提高探究能力。
(三)探究原因,误差分析
教师引导学生分析产生误差的原因。在实验中电压表和电流表不能看作理想表,要考虑它们的内阻,此时要把电压表看作一个能测电压的大电阻;电流表看作一个能测电流的小电阻。
在此基础上教师启发学生思考:
1. 电压表、电流表作为电阻,它们在电路中有什么作用?
2. 画出电路中电流的流向
教师引导学生分析两种电路图
(1) 在电流表外接法中,电压表起分流作用,由此可知:电压表所测电压为Rx两端真实电压,即U测=U实,而电流表所测电流为两支路总电流,而并非Rx的真实电流,即I测>IR,则R测
【设计意图】学生对误差的产生感到困惑不解时,教师及时指出要考虑电表的内阻,再引导学生重新分析电路图,明确电流表和电压表在电路中发挥的作用,使学生对误差的由来一清二楚。对后面知识的引入和接受水到渠成,有利于培养学生严谨的治学态度,增强探究意识,使其对物理产生浓厚的兴趣。
(四) 归纳总结
教师提问:怎样减小误差,使测量值更接近真实值?
教师启发学生重温误差产生的原因,尝试分析:
在外接电路中由于电压表的分流作用,使测量值小于真实值。如果电压表的分流作用越小,那么测量值就越接近真实值,此时,要求所测电阻值越小越好,当所测电阻的阻值远远小于电压表内阻,即RxRV时,测量值最接近真实值,误差最小,此时所测电阻称为小电阻;在内接电路中由于电流表的分压作用,使测量值大于真实值,同理,如果电流表的分压作用越小,那么测量值就越接近真实值,则当所测电阻的阻值远远大于电流表内阻,即RxRA时,测量值最接近真实值,误差最小,此时所测电阻称为大电阻。由于大电阻采用内接法误差较小,测量值大于真实值;小电阻采用外接法误差较小,测量值小于真实值。归纳总结为:大内大,小外小。
教师进一步提问:如何界定一个电阻为大电阻还是小电阻?
教师启发学生:关键在于比较Rx与RV和RA的大小关系。当 < 时,Rx为小电阻;当 > 时,Rx为大电阻。
【设计意图】在探究新知路线不太清晰时,教师适时提供探究思路。为探究新知提供借鉴,拓宽思路,可以对学生进行有效的思维方法教育。
作者简介:
杨生芳,甘肃省临夏回族自治州,临夏县田家炳中学。