初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 电阻的测量教学设计及反思

这是一份初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 电阻的测量教学设计及反思，共28页。教案主要包含了师生活动，提出问题，设计意图，实验思路，进行实验，实验数据，数据处理，分析讨论等内容，欢迎下载使用。
1．通过实验，知道伏安法测量电阻的原理，会用电流表与电压表间接测量电阻。
2．在利用伏安法测量电阻的过程中，发展科学推理能力。
3．合理设计实验方案、选择实验器材、确定测量数据的处理方式，增强实验设计能力和数据处理能力。在实验操作中规范使用电学实验器材，培养严谨细致、实事求是的科学态度。
教学重点
理解并掌握用伏安法测量电阻。
教学难点
设计电阻的测量实验方案，并对实验数据进行处理。
教学过程
新课导入
【师生活动】教师展示课件，提出电阻器的阻值测量问题，引导学生结合欧姆定律思考，进而引出伏安法测电阻的方法。
【提出问题】前面我们学习过电阻器，电阻器（电阻）是一种重要的电子元件，在科技产品中有着重要的应用（手机、电视机、电脑等都要用到电阻器）。
电阻器的阻值是有大小的，有的用数字直接标在上面，有的用色环表示。
现在有一电阻器，上面所标的阻值看不清楚，但是又想知道阻值的大小，你能想出测量的办法吗？
根据上节学过的欧姆定律，我们知道可以通过测量电阻器两端的电压和通过的电流，来间接地测量电阻器的电阻R=U/I。
这种测量电阻的方法，有时简称为伏安法。
【设计意图】通过实际问题情境，激发学生探究欲望，让学生运用已学欧姆定律知识推导电阻测量方法，实现知识的迁移与应用，理解伏安法测电阻的原理。
新知探究
一、用电流表和电压表测量电阻
【师生活动】教师提出测定值电阻阻值的相关问题，引导学生依据欧姆定律明确实验思路，探讨改变定值电阻两端电压的方案，随后讲解实验过程、数据处理及分析讨论的内容。
【提出问题】如何测定一个定值电阻的阻值大小？需要哪些实验器材？为了减小误差，应该采取什么方法？
【实验思路】由欧姆定律的变形公式R=U/I可知，用电流表测出通过待测电阻的电流I，用电压表测出待测电阻两端的电压U，把实验数据代入R=U/I，可求出待测电阻的阻值大小。
为了减小实验误差，实际测量中要改变待测电阻两端的电压，多次测量电压及电流，并分别算出相应的电阻值，最后求出待测电阻的平均值。
提问：你觉得应该怎样改变待测电阻两端的电压？
方案一：使用实验电源或干电池改变待测电阻两端的电压。
方案二：使用滑动变阻器改变待测电阻两端的电压。
在电路中串联一个滑动变阻器，移动滑片，可以改变待测电阻两端的电压和通过的电流。
如图所示，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变小，则电路中的电流变大，待测电阻两端的电压变大。
【进行实验】
（1）根据电路图连接实物电路，注意选择电压表和电流表的适当测量范围；
（2）闭合开关前，移动滑动变阻器的滑片到阻值最大处。闭合开关，改变滑动变阻器滑片的位置，多测几组电压、电流，记录数据。
（3）根据每组数据算出相应的电阻大小，然后求出待测电阻的平均值。
【实验数据】
【数据处理】
（1）将每次测量的电压值、电流值代入公式，分别求出待测电阻的阻值R1、R2、R3，计算出它们的平均值。
待测电阻器电阻的平均值：R平均 =（5 Ω + 5.1 Ω + 5.2 Ω）/ 3 = 5.1 Ω。
（2）用图像处理的方法求出电阻
画出待测电阻的I-U图像，发现I-U图像是一条过原点的斜线。
表明：当待测电阻两端的电压改变时，通过它的电流也随之改变，但电压与电流的比值不变，即电阻不变。
【分析讨论】
（1）电阻是导体自身的性质。当待测电阻两端的电压改变时，通过它的电流也随之改变，但电压与电流的比值不变，即电阻不变。同时证明了导体的电阻是由自身的性质所决定的，与电压和电流无关。
（2）对实验过程进行评估
①连接电路时，开关是否处于断开状态；
②闭合开关时，滑动变阻器滑片是否滑到最大阻值处；
③电流表、电压表的“+”“-”接线柱是否正确；
④是否通过“试触”进行测量范围选择。
【设计意图】通过实验探究，让学生掌握伏安法测电阻的实验原理、器材、操作及数据处理方法，理解多次测量求平均值减小误差的意义，同时培养学生的实验评估与反思能力。
二、用电流表和电压表测量小灯泡的电阻
【师生活动】教师提出小灯泡发光与不发光时，灯丝电阻是否相同及测量方法的问题，引导学生进行用电压表、电流表测小灯泡电阻的实验，包括实验操作、数据处理，并对比测定值电阻与测小灯泡电阻的实验。
【提出问题】有一个小灯泡，发光时的电阻与不发光时的电阻，这两种情况下灯丝的电阻相同吗？如何测量灯丝的阻值大小？
【实验目的】用电压表、电流表测小灯泡的电阻
【实验原理】R=U/I
【实验器材】电源、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、小灯泡。
【进行实验】
（1）按电路图连接实物电路。
（2）闭合开关，调节滑动变阻器的滑片至适当位置，记录电压表、电流表的示数。
（3）多次调节滑动变阻器的滑片，重复上述实验。
【数据处理】
（1）将每次测量的电压值、电流值代入公式R=U/I，分别计算出小灯泡的阻值R1、R2、R3。
发现三次的阻值并不相等，小灯泡两端的电压越高，阻值越大。原因是当小灯泡两端的电压变大时，灯丝温度升高。
（2）画出小灯泡的I－U图像，电流与电压不成正比，当小灯泡两端的电压变化时，通过的电流变化，小灯泡的阻值也随之发生变化。
【实验结论】当小灯泡两端的电压越大时，灯丝电阻越大。原因是当小灯泡两端的电压变大时，灯丝温度升高。
【提问拓展】
导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小不随电压和电流的变化而变化。小灯泡的电阻随着电压和电流的变化而变化，这与上述结论相矛盾。想一想，这是为什么呢？
教师引导学生思考：小灯泡的电阻可能会受哪些因素影响？
学生思考回答。
伏安法测定值电阻与测小灯泡电阻的实验比较：
【设计意图】通过实验探究，让学生掌握伏安法测小灯泡电阻的方法，理解灯丝电阻随温度变化的特性，同时通过对比实验，深化对不同导体电阻特性及实验数据处理方法差异的认识。
数字多用表
1．测量电阻
【师生活动】教师展示课件并提问电阻能否用仪器直接测量，引导学生观察数字多用表猜测电阻测量挡位，阅读说明书验证猜测，随后指导学生用数字多用表测量小灯泡通电前的电阻并与之前实验数据比较。
电流可以用电流表测量，电压可以用电压表测量，那么电阻的大小是否能用仪器直接测量呢？
可以直接用数字多用表来测量电阻。
如图所示的数字多用表，测电阻的挡位有：200 Ω、2 kΩ、20 kΩ、20 kΩ、2 MΩ等。
（1）把数字多用表上的黑笔插入标注字母“COM”的插孔中；
（2）再把红笔插入标注字母“VΩmA”的插孔中，选择适合的电阻测量范围；
（3）然后再把黑笔和红笔分别接在电阻的两端；
（4）等待屏幕出现稳定的数字，这个数字就是电阻的读数。
【设计意图】让学生了解直接测量电阻的仪器（数字多用表）及其使用方法，通过实际测量与之前实验数据对比，拓宽学生测量电阻的认知，提升实验操作与数据对比分析能力。
2．数字多用表的一些参数
【师生活动】教师展示数字多用表功能表格及实物图，引导学生认识其各测量功能对应的挡位。
【设计意图】让学生全面了解数字多用表的测量功能及挡位设置，为正确使用该仪器测量电学量奠定基础。
3．测量电压
【师生活动】教师指导学生选择合适挡位，用数字多用表测量干电池两端电压：
选择合适的挡位，用数字多用表测一下干电池两端的电压。
如图所示，该电池的电压为9.69 V。
【设计意图】让学生掌握数字多用表测量电压的操作方法，提升实际电学量测量的实践能力。
四、课堂练习
【师生活动】展示课堂练习，学生思考作答。
1．在“测量小灯泡的电阻”的实验中，某同学在连电路时，不小心将电流表和电压表换了位置，如图所示，可能出现的现象是（ ）
A．电压表烧坏
B．小灯泡烧坏
C．电流表烧坏
D．小灯泡不亮
【答案】D
【解析】电流表和电压表位置互换后，电压表串联接入电路，电压表示数为电源电压，电流表并联在小灯泡的两端，电流表内阻很小，相当于导线，小灯泡被短接，小灯泡不亮，由于电压表电阻很大，因此电路中电流就很小，几乎没有电流通过，所以电流表示数接近零，综上，小灯泡、电表都不会被烧坏，且小灯泡不亮。故选D。
2．如图是测定小灯泡电阻的实验电路，电路连接正确后闭合开关，发现小灯泡不亮，电流表指针稍有偏转，电压表指针几乎不动，产生这一现象的原因可能是（ ）
A．灯泡断路
B．滑动变阻器短路
C．灯丝电阻值过大
D．滑动变阻器连入电路阻值过大
【答案】D
【解析】在A选项中，如果小灯泡断路，电压表就串联入了电路中，由于电压表的电阻很大，电压表示数应接近于电源电压；在B选项中，如果滑动变阻器短路，电路中电流将会很大；在C选项中，小灯泡的灯丝电阻大约10 Ω，灯丝电阻值不可能过大；在D选项中，滑动变阻器连入电路阻值过大，电路中电流很小，电压表示数很小，故选D。
【设计意图】通过学生对课堂练习的作答与教师的讲解，进一步巩固学生对电阻的测量的理解与应用。
课堂小结
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值R平均/Ω
1
1.0
0.20
5.0
5.1
2
2.0
0.39
5.1
3
3.0
0.58
5.2
实验序号
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
1.0
0.15
6.7
2
2.0
0.23
8.7
3
3.0
0.26
11.5
项目
测定值电阻
测小灯泡电阻
实验原理
R=U/I
电路图
实验过程
多次测量
数据处理
分别计算出每次测量的电阻，然后求出平均值
分别计算每次测量的小灯泡电阻，然后寻求普遍规律
实验结论
电阻大小不变
电阻随电压的变化而变化