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2019-2020年九年級物理上冊 第五節(jié) 測量小燈泡的電阻教案 蘇科版 ●教學(xué)目標 一、知識目標 1.能夠應(yīng)用歐姆定律學(xué)習(xí)一種測量電阻的方法. 2.進一步掌握電壓表、電流表的使用方法及規(guī)則. 3.通過使用滑動變阻器，進一步理解滑動變阻器在電路中的作用，鞏固滑動變阻器的正確使用方法. 二、能力目標 1.通過教師與學(xué)生的雙邊活動，進一步培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，以及對信息的綜合分析能力. 2.通過學(xué)生根據(jù)實驗課題選擇儀器、設(shè)計實驗、制訂實驗操作方案等，培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰? 三、德育目標 1.通過學(xué)生自己的設(shè)計、操作、結(jié)論的分析，培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度和周密、嚴謹?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驗過程中，培養(yǎng)同學(xué)之間相互協(xié)作的團隊精神. ●教學(xué)重點 利用電流表、電壓表測小燈泡的電阻. ●教學(xué)難點 自行設(shè)計科學(xué)的、完整的實驗操作方案. ●教學(xué)方法 實驗法、探究法、討論法. ●教具準備 (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）、開關(guān)、滑動變阻器、導(dǎo)線若干、投影儀. ●課時安排 1 課時 ●教學(xué)過程 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單的計算，現(xiàn)在請同學(xué)們看這樣的題目. 投影題目： 用電壓表測出一段導(dǎo)體兩端的電壓是7.2 V，用電流表測出通過這段導(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.教師對學(xué)生的演算可以不做過多的講評，直接關(guān)注其變形公式） ［師］歐姆定律I=可變形為R=，可不可以說導(dǎo)體的電阻R與導(dǎo)體兩端電壓成正比，而與通過導(dǎo)體的電流成反比？也就是說，加在導(dǎo)體兩端的電壓越高，導(dǎo)體的電阻R就會越大；通過導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體的電阻就會越小？ （學(xué)生通過對“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，電流的大小都沒有關(guān)系. ［師］肯定同學(xué)的回答.強調(diào)：對于變形公式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=可以作為電阻的計算式，由一段導(dǎo)體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流來計算這段導(dǎo)體的電阻. 二、進行新課 ［師］同學(xué)們面前的小燈泡是我們在實驗室中做實驗時常用到的，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. ［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］用電壓表測電壓值，用電流表測出電流的值. ［師］很好，請大家畫出測量小燈泡的電壓和電流的電路圖，然后互相交流.看自己的想法有沒有和別的同學(xué)不一樣. 請一位同學(xué)將自己設(shè)計的電路圖畫在黑板上.教師巡視，這時可能會發(fā)現(xiàn)，不論同學(xué)們燈泡、電表擺放的位置如何，大致會出現(xiàn)兩種情況，一種只畫出電流表、電壓表、燈泡，另一種較完整，接進了滑動變阻器. ［投影這兩種電路，學(xué)生觀察比較］ ［生］只要能測出電燈兩端的電壓和通過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出小燈泡中的電流和燈兩端的電壓就可以計算燈泡電阻.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：前一個電路只能測一個電流值和電壓值,而后一個電路中，利用滑動變阻器通過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，燈泡兩端的電壓也會改變.因此，就可以測出幾組不同的電流值和對應(yīng)的電壓值. ［生］小燈泡的電阻值是不變的，測出一次計算就可以了.為什么非要測幾組不同的值，這樣做有什么意義呢？ （引導(dǎo)學(xué)生分析） ［師］幾個要好的同學(xué)共同去做一件事情或者做一個決定的時候，是不是要征求大家的意見？如果一個同學(xué)偏左，另一個同學(xué)偏右，最后大家折中一下取一個大家都滿意的結(jié)論. 在實驗中測量幾組數(shù)值的意義也在于此.多測幾組不同的電流和相應(yīng)電壓的數(shù)據(jù)，就可以得到多個電阻的測量值，從而可以通過取平均值的方法，去掉測量過程中可能出現(xiàn)的偶然誤差，提高物理量的測量精確度.“多次測量求平均值”，這是我們在物理實驗中經(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，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（以進行多次測量）. ［師］現(xiàn)在同學(xué)們可以根據(jù)自己的設(shè)想，選擇實驗器材，看老師給你準備的器材夠不夠，然后自己連接電路，設(shè)計好實驗步驟及實驗數(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，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、滑動變阻器的最大阻值和允許通過的最大電流等. ［師］很好，希望大家將這些內(nèi)容也體現(xiàn)在你的實驗報告中.其他同學(xué)還有什么補充內(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、電壓表的正負接線柱，連接時不能接反了. … ［師］老師還要提醒同學(xué)們注意一個問題：就是導(dǎo)線和開關(guān)，在連接電路的過程中開關(guān)要始終處于斷開狀態(tài).使用的導(dǎo)線如果導(dǎo)線芯是多股細銅線，連接時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)計實驗步驟，有人起草實驗記錄表格. （學(xué)生活動，教師巡視） 指導(dǎo)同學(xué)們完成各自獨立的任務(wù)后，組內(nèi)同學(xué)可以互相交流、檢查，集中大家的智慧，改進實驗電路連接，完善實驗步驟. ［師］合上開關(guān)前，滑動變阻器滑片應(yīng)該在什么位置上？ ［生］滑片應(yīng)該在滑動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)過思考后回答）變阻器滑片先在阻值最大的位置上，當閉合開關(guān)時電路中的電流最小. （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，那么它改變電阻時只能從大往小變. ［生］電路中的電流就會先從最小慢慢隨著滑動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大而損壞電路. ［師］從這個意義上講，滑動變阻器在電路中有什么作用呢？ ［生］可以限制電路中的電流，起到保護電路的作用. ［師］同學(xué)們能根據(jù)學(xué)過的知識分析問題非常好，那么現(xiàn)在請大家來關(guān)注小燈泡.小燈泡上標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)該不超過燈泡的額定電壓，這樣才不會損壞小燈泡. ［師］電壓表測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)們有沒有什么考慮？ ［生］（學(xué)生討論后回答）電壓表能測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)們對電源電壓的選擇有沒有什么考慮呢？ ［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不到額定電壓. ［師］同學(xué)們還有什么問題嗎？如果沒有什么問題，就請同學(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定.大家再仔細檢查，調(diào)整，確保位置正確. 請大家合上開關(guān)，并迅速打開，在合上開關(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了，出了刻度線以外. … ［師］大家一起來幫助他們分析原因.為什么會出現(xiàn)這些現(xiàn)象? ［生］指針反偏是因為電表的正、負接線柱接反了. ［生］電流表偏轉(zhuǎn)過激是因為電流表的量程太小了，要改接大量程. ［師］如果改接大量程還偏轉(zhuǎn)過激怎么辦？ ［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)過的歐姆定律來想辦法） ［生］是不是可以適當減小電源的電壓.因為電阻一定的情況下，電壓變小，電流也會變小.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.因為電壓一定的情況下，電阻增大，電流也會減小. 教師熱情鼓勵同學(xué)們的精彩表現(xiàn). ［師］選擇有代表性的兩個小組介紹他們設(shè)計的操作步驟. 第一組：合上開關(guān)，移動滑動變阻器的觸頭，使滑動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.測量兩組數(shù)，最后將滑片移到小燈泡兩端電壓等于其額定電壓時的位置，讀出電流表示數(shù). 第二組：合上開關(guān)，移動滑動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)滑動變阻器滑片，使小燈泡兩端電壓逐漸降低，測出燈泡兩端的電壓和對應(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.當高于額定電壓值時，根據(jù)歐姆定律，流過小燈泡的電流就會比正常發(fā)光時的電流值大，這時對小燈泡的使用壽命有很大的影響，嚴重時會燒壞小燈泡.因此從設(shè)備安全的角度考慮，測量時要使電壓逐次降低，而不是升高. ［師］要調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片到小燈泡額定電壓值的位置，滑動變阻的電阻是增大還是減??？ ［生］電燈兩端電壓是額定值時，是電燈電壓的最大值.這時滑動變阻器的阻值應(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，滑動變阻器的阻值應(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，所以滑動變阻器的阻值應(yīng)該變大. ［師］所以，同學(xué)們在改變滑動變阻器的阻值大小時，一定要首先弄清楚滑動變阻器阻值變大時，滑片向哪個方向移動，變阻器阻值變小時，滑片應(yīng)向哪個方向移動，才不至于在操作過程中出現(xiàn)錯誤.另外電流表、電壓表讀數(shù)時，要看清接的是哪兩個接線柱、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，如實填寫實驗數(shù)據(jù)，并對記錄的數(shù)據(jù)進行分析計算.求出小燈泡的電阻，并相互交流. ［師］通過大家的測量、計算，你有什么發(fā)現(xiàn)嗎？ ［生］小燈泡兩端的電壓值不同時，電路中的電流也不同，但由計算出的電阻值基本不變，最后一次測出的數(shù)據(jù)，計算結(jié)果稍微大一點. ［師］這樣的結(jié)果說明了什么問題? ［生］電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，和導(dǎo)體中電流及導(dǎo)體兩端的電壓無關(guān). ［師］補充一點，測量時間過長，燈亮得太久，燈泡的電阻會略有增大. 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. 題目：測量小燈泡的電阻. 實驗原理：根據(jù)歐姆定律I=，推出R=，計算燈泡電阻R. 實驗電路： 實驗器材：小燈泡：額定電壓______ V. 滑動變阻器：最大阻值______，允許通過的最大電流______；電源：______ V；開關(guān)、導(dǎo)線若干. 實驗步驟： 1.按電路圖連接實物電路.連接電路時，開關(guān)應(yīng)斷開.大致估計電流表、電壓表測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，則要選擇量程較大的接線柱接入. 2.檢查電路無誤后，將滑動變阻器滑片調(diào)至滑動變阻器阻值最大的位置. 3.合上開關(guān)，并迅速打開開關(guān)（——試觸），在開關(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.合上開關(guān)，移動滑動變阻器的滑片.改變被測小燈泡兩端的電壓，測出通過小燈泡的電流和小燈泡兩端的電壓，分別記下三組對應(yīng)的電流和電壓的數(shù)值，將測量的電流和對應(yīng)的電壓值，填入數(shù)據(jù)表格對應(yīng)的空格內(nèi). 注意：在移動滑動變阻器的滑片測量時，應(yīng)先將滑片移在小燈泡額定電壓值的位置上，先測出額定電壓對應(yīng)的電流值，再使小燈泡兩端的電壓逐次降低，測出對應(yīng)的電壓和電流值（弄清楚如何移動滑動變阻器滑片可以使其電阻值增大或減?。?在讀取電流表、電壓表數(shù)值時，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，眼睛正對刻線，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.作為所測小燈泡的阻值. 數(shù)據(jù)表格及記錄： 實驗次數(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： 評估與交流： 四、動手動腦學(xué)物理 1.錯誤1：變阻器的接線柱接錯，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”兩個接線柱. 錯誤2：電壓表“+”“-”接線柱接反，合上開關(guān)時，電壓表指針可能“反打”. （糾正圖略） 2.第一次測量：42.86 Ω 第二次測量：42.31 Ω 第三次測量：45.45 Ω 電阻的平均值：43.54 Ω 3.略 4.甲、乙兩個電路測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，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際電阻偏大. 電流表外接時，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)大于流過小燈泡的電流.由算出的電阻值比實際的電阻偏小. 五、板書設(shè)計 略