伏安法测电阻课堂教学实录及反思

1、“伏安法测电阻”课堂教学实录及反思杨海龙威海一中“伏安法测电阻”课堂教学实录及反思 “伏安法测电阻”在人民教育出版社出版的普通高中课程标准教科书物理选修3-1中没有明确的内容，在2010年新课标高考考试大纲的物理实验中也没有要求，但我认为它仍是高中物理电学实验的重点基础知识之一。因此，我还是专门拿出1课时的时间，先从理论上对其进行研讨，然后再在其它电学实验课上（如描绘小灯泡的伏安特性曲线和测金属丝的电阻率）让学生设计实验电路并分组实验进行测量和数据处理。目的是通过对这个实验的学习、研究和操作，使学生运用部分电路的欧姆定律认识电路设计的初步原理，在电路设计过程中进一步理解串联电路的分压原理和电流

2、表在实际电路中的分压作用，以及并联电路的分流原理和电压表在实际电路中的分流作用。通过对电路原理的分析讨论，能从理论与实践的结合上理解伏安法测电阻时，电流表采用不同连接方法所产生的系统误差，明白选择实验电路的依据。这样做对于培养学生思维的发散性、综合分析能力和实验能力大有益处。本文拟对第一课时的课堂教学过程以课堂实录的形式呈示，以期与同行共同切磋。一、课堂教学过程教师首先把电源、电压表、电流表、待测电阻、滑动变阻器、开关、导线等仪器和器材呈示在学生面前。VA图1师：测电阻阻值的大小有很多方法，今天我们研究如何用眼前的这些电学仪器和器材测电阻，请同学们以小组为单位讨论电路的设计，限时2分钟。设计完

3、之后，请一位同学把你们组设计的电路图画在黑板上。然后，请这组的其他同学简要叙述实验过程（4人一组开始讨论并电路设计）。师：请×××到黑板上画电路图（学生画出的电路图如图1所示）。 AV图2师：请×××说明用你设计的电路怎样测量和计算电阻的阻值。生：用电压表和电流表测出电阻R两端的电压U和通过电阻的电流I，则电阻的阻值大小R=。师：这种方法由于使用了电压表曾经叫伏特表和电流表曾经叫安培表，所以叫伏安法测电阻，R=就是伏安法测电阻的实验原理。请同学们思考并讨论：我用虚线框标明的这部分电路（即图2），可否改成另外的连接方式？限时2分钟。（少

4、数学生想到了别的连接方法）RXAV图3师：请×××到黑板上画你设计的电路图（该生画出如图3所示的电路图）师：现在画图2的同学为甲组同学，画图3的同学为乙组同学，请你们互相找出对方所设计电路的不足之处。甲组代表：因为电流表有内阻，在图3的电路中电流表两端有电压，所以电压表测出的电压是电流表和待测电阻消耗的电压之和，比待测电阻两端的电压值大，利用R=计算，这样测得的电阻值比真实值偏大，就产生了实验误差。师：这位同学分析的非常正确，既然图3实验测得的电阻值不等于真实值，请同学们根据电压表的示数U=UR+UA，再利用欧姆定律计算一下，图3实验测得的电阻值R测实际等于什么？

5、生：等于电流表与待测电阻的阻值之和（即R测=）。师：甲组同学们分析得非常好，思考问题非常严谨，这的确是图3电路存在的问题。现在请乙组同学回答图2电路的不足之处。乙组代表：在图2的电路中，因为电压表中有电流通过，所以电流表测得的电流是待测电阻与电压表中的电流之和，比流过待测电阻的电流值大，利用R=计算，这样测得的电阻值比真实值偏小，也产生了实验误差。师：这位同学分析的非常正确，请同学们根据并联电路的特点分析一下，电压表的示数等不等于电压表与待测电阻并联的总电压？生：等于。师：电流表的示数等不等于电压表与待测电阻并联的总电流？生：等于。师：现在给你们1分钟时间讨论，根据欧姆定律进行计算，这样实验测

6、得的电阻值R测实际等于什么？生：等于电压表与待测电阻并联的阻值(即R测=)。师：我们把图2的连接方法叫电流表外接法，把图3的连接方法叫电流表内接法，既然这两种电路待测电阻的测量值都不等于真实值，那我们该怎么办呢？譬如已经知道了电流表或者电压表的内阻了。生甲：如果我们知道了电流表的内阻是多少，就用电流表内接法测电阻，然后根据R测=算出待测电阻的阻值；如果我们知道了电压表的内阻是多少，就用电流表外接法测电阻，然后根据R测=算出待测电阻的阻值。师：这位同学太聪明了，想的方法的确可行，不过一般情况下我们不知道电流表或电压表的内阻是多少，我们希望利用欧姆定律直接计算就能得到待测电阻比较准确的测量值，那我

7、们该怎么办呢？生乙：用电流表外接法测得的电压除以电流表内接法测得的电流，就是电阻的测量值。师：这两次实验待测电阻两端的电压相同吗？生乙：不同。师：这两次实验通过待测电阻的电流相同吗？生乙：不同。师：既然两次实验待测电阻两端的电压不同，通过待测电阻的电流也不同，那能用一次实验的电压除以另一次实验的电流求阻值吗？生乙：哦，不能。师：虽然这位同学想的方法不可用，但是这位同学积极思考大胆发言是值得表扬的。师：伏安法测电阻只有这两种电路，而这两种接法测量值都不等于真实值，这是由实验电路本身引起的实验误差。看来用伏安法测电阻引起测量误差是不可避免的了，那就请同学们从引起误差的原因入手进行分析，讨论一下什么

8、情况下用电流表外接法测量电阻误差小，什么情况下用电流表内接法测量电阻误差小，限时2分钟。学生没讨论出来，教师进行引导。师：电流表外接法引起误差的直接原因是什么？生：电压表的分流作用。师：要想使实验误差小，就必须让电压表的分流作用尽可能小，也就是流过电压表的电流与流过待测电阻的电流相比可以忽略不计，那么实验误差就很小。电压表的电阻与待测电阻的阻值之间满足什么关系电压表的分流作用就可以很小呢？生：待测电阻的阻值远小于电压表的阻值（即<<）。师：也就是说待测电阻是阻值大的电阻还是阻值小的电阻？生：阻值小的电阻。总结：当测阻值小的电阻即<<时，用电流表外接法测量电阻误差小。师：

9、请注意，这里所谓“小”不是指的绝对数值，而是相对于电压表内阻而言的。请同学们根据刚才的分析方法，讨论一下什么情况下用电流表内接法测量电阻误差较小，限时1分钟。生：电流表内接法引起误差的直接原因是电流表的分压作用，要想使实验误差小，就必须让电流表的分压作用小，当待测电阻的阻值远大于电流表的电阻（即>>）时，电流表两端的电压与待测电阻两端的电压相比可以忽略不计，实验误差很小。师：也就是说待测电阻是阻值大的电阻还是阻值小的电阻？生：阻值大的电阻。总结：当测阻值大的电阻即>>时，用电流表内接法测量电阻误差小。巧妙记忆法是“内”字去掉两边是“大”字，所以测阻值大的电阻用电流表内接

10、法。师：请注意，这里所谓 “大”，也不是绝对数值，而是相对于电流表内阻而言的。如果预先知道待测电阻的阻值大约为10，电流表的内阻约为1，电压表的内阻约为1000，那么待测电阻是阻值小的电阻还是阻值大的电阻？应该用电流表内接法测电阻还是用电流表外接法测电阻呢？生：是阻值小的电阻，应该用外接法。师：为什么是阻值小的电阻？生：因为电压表电阻是待测电阻阻值的100倍，而待测电阻的阻值是电流表电阻的10倍，100倍大于10倍，说明满足<<，所以待测电阻是阻值小的电阻。师：同学们分析得非常正确，因为<，即，所以待测电阻是阻值小的电阻，用电流表外接法测电阻误差小。如果哪位同学开方熟练可用公

11、式进行分析，如果哪位同学开方不熟练可用公式<进行分析。师：在上述例子中，如果待测电阻的阻值大约为100，那么待测电阻是阻值小的电阻还是阻值大的电阻？应该用电流表内接法测电阻还是用电流表外接法测电阻呢？生：是阻值大的电阻，应该用外接法。师：为什么是阻值大的电阻？生：因为电压表电阻是待测电阻阻值的10倍，而待测电阻的阻值是电流表电阻的100倍，100倍大于10倍，说明满足，所以待测电阻是阻值大的电阻。师：同学们分析得非常正确，因为，即，所以待测电阻是阻值大的电阻，用电流表内接法测电阻误差小。师：如果，即，那用电流表内接法测电阻误差小还是用电流表外接法测电阻误差小？生：两种情况的误差一样大。师

12、：非常正确，不过出题一般不会出现这种情况。RXMNAV图4师：若Rx、RA、RV的大小关系事先一无所知，请你们讨论一下怎样判断用内接法还是外接法测电阻误差小，限时2分钟。学生没讨论出来，教师引导学生分析。师：我们可用试触法确定用内接法还是外接法测电阻误差小。如图4所示，电流表事先已经接好，拿连接电压表接线柱的导线的一端去分别试触M、N两点，电流表示数分别为0.04A和0.03A，电压表示数分别为2.9V和3V。哪个表的示数变化明显？有的学生回答电流表示数变化明显，理由是；有的学生回答电压表示数变化明显，理由是。师：电流表的示数变化了多少毫安？生：10mA。师：既然那是大还是大？生：单位不同，无

13、法比较。师：那应该是哪个表的示数变化明显？为什么？生：电流表示数变化明显，因为。师：说明接M点时电压表分流作用引起的误差大还是接N点时电流表分压作用引起的误差大？生：说明接M点时电压表分流作用引起的误差大。师：既然接M点时电压表分流作用引起的误差大，说明待测电阻是阻值大的电阻还是阻值小的电阻？生：阻值大的电阻。师：为了减小实验误差，应该采用电流表内接法还是外接法？生：应该采用电流表内接法。总结：如果电流表的示数变化比电压表的明显（即），说明待测电阻是阻值大的电阻（即，或），这时采用电流表内接法测电阻误差小；反之，如果电压表的示数变化比电流表的明显（即），说明待测电阻是阻值小的电阻（即<，

14、或），这时采用电流表外接法测电阻误差小。课堂小结：1.当<即时，待测电阻为阻值小的电阻，用电流表外接法测电阻误差较小，此时由于电压表的分流作用，导致电阻的测量值小于真实值，这时R测=；当即时，待测电阻为阻值大的电阻，用电流表内接法测电阻误差较小，此时由于电流表的分压作用，导致电阻的测量值大于真实值，这时R测=。2若Rx、RA、RV的大小关系事先一无所知，可借助试触法确定用内接法还是外接法测电阻。如果电流表的示数变化比电压表的明显（即），说明待测电阻是阻值大的电阻（即，或），这时采用电流表内接法测电阻误差较小；反之，如果电压表的示数变化比电流表的明显（即），说明待测电阻是阻值小的电阻（即&

15、lt;，或），这时采用电流表外接法测电阻误差较小。课堂练习：如图3所示，电流表事先已经接好，拿电压表的一个接线柱去分别试触M、N两点，电流表示数分别为0.04A和0.03A，电压表示数分别为2.9V和3V。则待测电阻的真实值应为（ ）A比100略大一些 B比100略小一些 C比72.5略大一些 D比72.5略小一些答案：B分析：因为，说明待测电阻是阻值大的电阻，所以采用电流表内接法测电阻，这时待测电阻的测量值为100，而电流表内接法测电阻时测量值大于真实值，故B选项正确。二、课后反思1.本节课的结论是教师引导学生分析出来的，而不是教师灌输给学生的，体现了学生的主体地位，提高了学生分析问题的能力。2.