《电学实验》高三一轮复习教学设计

附件：教学设计课程基本信息课题专题十九《电学实验》课型复习课学科

物理年级

高三学段

高中版本章节人教版必修3第11、12章教学目标

学生能够阐述滑动变阻器两种接法（限流、分压）的原理、特点及适用条件，能依据实验要求选择恰当的接法。深入理解电流表内接法和外接法的原理，准确分析两种接法产生误差的原因，并能判断实验中应采用的接法。熟练掌握运用实验数据求解电源电动势和内阻的方法，会运用图像法处理数据。教学重难点

重点：

1，滑动变阻器接法：理解限流接法和分压接法的工作原理，明确二者在电路中的调节作用及适用范围。2.

电流表接法：掌握电流表内接法和外接法的原理，能够依据待测电阻与电流表、电压表内阻的关系，合理选择电流表的接法，以减小实验误差。3.数据处理：学会运用伏安法测量电源电动势和内阻的数据处理方法，特别是利用U-I图像的截距和斜率求解电源的电动势和内阻。难点：1.

误差分析：深入分析滑动变阻器两种接法、电流表两种接法以及测量电源电动势和内阻实验中产生误差的原因，并能够定量分析误差的大小。2.

仪器选择：根据实验目的、实验要求和给定的实验器材，综合考虑各种因素，合理选择实验仪器和实验电路。学情分析学生在之前的学习中，已经掌握了部分电学基本概念和规律，如电阻、电流、电压的概念，欧姆定律、串并联电路的特点等，这为学习本实验奠定了一定的知识基础。然而，学生对这些知识的理解和运用还不够深入，缺乏将理论知识应用到实际实验中的能力。经过高中阶段物理课程的学习，学生已经具备了一定的观察能力、分析能力和逻辑思维能力，但在实验设计、操作技能和数据处理方面的能力还有待提高。部分学生在实验过程中可能会出现操作不规范、仪器使用不当等问题，在分析实验数据和误差时，可能缺乏深入思考和科学探究的能力。高中学生好奇心强，对物理实验充满兴趣，具有一定的自主学习意识和团队合作精神。但在学习过程中，部分学生可能存在畏难情绪，遇到复杂的实验问题时，缺乏主动探究的勇气和毅力。教学准备多媒体辅助教学教学过程教学任务教学内容设计意图创新设计（含AI应用）

第一阶段：（一）情境导入：冲突激趣，引发探究（5分钟）

展示生活中常见的各种电源，如干电池、锂电池等，提出问题：“我们在使用电源时，如何知道电源的电动势和内阻呢？”引发学生思考，引出本节课的主题——测量电源电动势和内阻。知识回顾：简要回顾电源电动势和内阻的概念，以及闭合电路欧姆定律的内容，为后续讲解实验原理做好铺垫。

PPT图片第二阶段：新课教学

一测量电路和控制电路的选择1．测量电路的接法——电流表的内接法、外接法(1)两个接法比较项目内接法外接法电路图误差原因电流表分压，U测＝Ux＋UA电压表分流，I测＝Ix＋IV电阻测量值R测＝eq\f(U测,I测)＝Rx＋RA>Rx，测量值大于真实值R测＝eq\f(U测,I测)＝eq\f(RxRV,Rx＋RV)<Rx，测量值小于真实值适用条件RA≪RxRV≫Rx适用于测量大电阻小电阻(2)两种电路的选择①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若Rx较小，宜采用电流表外接法；若Rx较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。②临界值计算法：Rx<eq\r(RVRA)时，用电流表外接法；Rx>eq\r(RVRA)时，用电流表内接法。二．控制电路的接法——滑动变阻器的限流式、分压式接法(1)两种接法的比较(不考虑电源内阻)项目限流式接法分压式接法两种接法电路图负载Rx上电压调节范围eq\f(RxE,Rx＋R0)≤U≤E(R0为滑动变阻器最大阻值)0≤U≤E负载Rx上电流调节范围eq\f(E,Rx＋R0)≤I≤eq\f(E,Rx)(R0为滑动变阻器最大阻值)0≤I≤eq\f(E,Rx)闭合S前滑片P位置b端a端(2)滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况①要求电压表能从零开始读数；②当待测电阻Rx≫R0(滑动变阻器的最大阻值)时；③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。(3)滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且要求电压不从零开始变化，通常情况下，由于限流式接法结构简单、耗能少，优先使用限流式接法。例题1学生实验小组要测量量程为3V的电压表V的内阻RV。可选用的器材有：多用电表，电源E(电动势5V)，电压表V1(量程5V，内阻约3kΩ)，定值电阻R0(阻值为800Ω)，滑动变阻器R1(最大阻值50Ω)，滑动变阻器R2(最大阻值5kΩ)，开关S，导线若干。完成下列填空：(1)利用多用电表粗测待测电压表的内阻。首先应__CAB___(把下列实验步骤前的字母按正确操作顺序排列)。A．将红、黑表笔短接B．调节欧姆调零旋钮，使指针指向零欧姆C．将多用电表选择开关置于欧姆挡“×10”位置再将多用电表的红、黑表笔分别与待测电压表的____________(选填“正极、负极”或“负极、正极”)相连，欧姆表的指针位置如图(a)中虚线Ⅰ所示。为了减少测量误差，应将选择开关旋转到欧姆挡________(选填“×1”“×100”或“×1k”)位置，重新调节后，测量得到指针位置如图(a)中实线Ⅱ所示，则粗测得到的该电压表内阻为________kΩ(结果保留1位小数)。(2)为了提高测量精度，他们设计了如图(b)所示的电路，其中滑动变阻器应选________(选填“R1”或“R2”)，闭合开关S前，滑动变阻器的滑片应置于________(选填“a”或“b”)端。(3)闭合开关S，滑动变阻器滑片滑到某一位置时，电压表V1、待测电压表的示数分别为U1、U，则待测电压表内阻RV＝________(用U1、U和R0表示)。(4)测量得到U1＝4.20V，U＝2.78V，则待测电压表内阻RV＝__________kΩ(结果保留3位有效数字)。三．测量电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律：E＝U外＋U内。如果测量器材有电压表和电流表，可用U－I法，即E＝U＋Ir。原理图如图甲所示，实物连接图如图乙所示。电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等。方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小(1)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U4＝E－I4r))；(2)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(U2＝E－I2r,U5＝E－I5r))；(3)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(U3＝E－I3r,U6＝E－I6r))。根据以上三组方程分别求出E、r，再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。方法二：用作图法处理数据，如图所示。(1)图线与纵轴交点为E；(2)图线的斜率的绝对值表示r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))。结论：E测<E真，r测<r真。(2)若采用丙图所示的电路，由于电流表的分压作用，电流越大，电流表分压越多，对应U真与U测的差越大。其U－I图像如图丁所示。结论：E测＝E真，r测>r真。创新点1“安阻法”测定电源电动势和内阻1．实验原理闭合电路的欧姆定律E＝IR＋Ir，电路图如图所示。2．实验器材电池、电流表、电阻箱、开关、导线、坐标纸和刻度尺。3．数据处理(1)计算法：由eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(E＝I1R1＋I1r,E＝I2R2＋I2r))解方程组求得E、r。(2)图像法：由E＝I(R＋r)可得①eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r,E)，可作eq\f(1,I)－R图像(如图甲所示)，eq\f(1,I)－R图线的斜率k＝eq\f(1,E)，纵轴截距为eq\f(r,E)。②R＝E·eq\f(1,I)－r，可作R－eq\f(1,I)图像(如图乙所示)，R－eq\f(1,I)图线的斜率k＝E，纵轴截距为－r。4．误差分析(1)误差来源：此电路相当于电流表相对于电源的内接法，电流表有电阻，导致内阻测量不准确。(2)结论：E测＝E真，r测＞r真(r测＝r真＋rA)。创新点2“伏阻法”测定电源电动势和内阻例题2一学生小组测量某金属丝(阻值约十几欧姆)的电阻率。现有实验器材：螺旋测微器、米尺、电源E、电压表(内阻非常大)、定值电阻R0(阻值10.0Ω)、滑动变阻器R、待测金属丝、单刀双掷开关K、开关S、导线若干。图(a)是学生设计的实验电路原理图。完成下列填空：(1)实验时，先将滑动变阻器R接入电路的电阻调至最大，闭合S。(2)将K与1端相连，适当减小滑动变阻器R接入电路的电阻，此时电压表读数记为U1，然后将K与2端相连，此时电压表读数记为U2。由此得到流过待测金属丝的电流I＝________，金属丝的电阻r＝________。(结果均用R0、U1、U2表示)(3)继续微调R，重复(2)的测量过程，得到多组测量数据，见下表：U1(mV)0.570.710.851.141.43U2(mV)0.971.211.451.942.43(4)利用上述数据，得到金属丝的电阻r＝14.2Ω。(5)用米尺测得金属丝长度L＝50.00cm。用螺旋测微器测量金属丝不同位置的直径，某次测量的示数如图(b)所示，该读数为d＝________mm。多次测量后，得到直径的平均值恰好与d相等。(6)由以上数据可得，待测金属丝所用材料的电阻率ρ＝________×10－7Ω·m(保留2位有效数字)。例题3一同学探究阻值约为的待测电阻在范围内的伏安特性。可用器材有：电压表V（量程为，内阻很大），电流表A（量程为，内阻为），电源E（电动势约为，内阻不计），滑动变阻器R（最大阻值可选或），定值电阻（阻值可选或），开关S，导线若干。（1）要求通过的电流可在范围内连续可调，在答题卡上将图（a）所示的器材符号连线，画出实验电路的原理图；（2）实验时，图（a）中的R应选最大阻值为________（填“”或“”）的滑动变阻器，应选阻值为______（填“”或“”）的定值电阻；（3）测量多组数据可得的伏安特性曲线。若在某次测量中，电压表、电流表的示数分别如图（b）和图（c）所示，则此时两端的电压为______V，流过的电流为_____，此组数据得到的的阻值为_______（保留3位有效数字）。三、课堂小结引导学生回顾本节课的主要内容，包括实验原理、实验电路设计、实验操作、数据处理和误差分析等。通过课堂小结，帮助学生梳理知识体系，加深对实验内容的理解和掌握。四、分层作业：1.

要求学生完成实验报告，包括实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤、实验数据处理、实验误差分析和实验结论等内容。2.

思考问题：如果实验中只有一个电流表或一个电压表，如何测量电源电动势和内阻？

五、板书设计：方法一：列方程组求解电动势和内阻的大小(1)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U4＝E－I4r))；(2)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(U2＝E－I2r,U5＝E－I5r))；(3)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(U3＝E－I3r,U6＝E－I6r))。根据以上三组方程分别求出E、r，再取其平均值作为电源的电动势E和内阻r。方法二：用作图法处理数据，如图所示。(1)图线与纵轴交点为E；(2)图线的斜率的绝对值表示r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))。教学反思一、课堂亮点1.聚焦高频考点，针对性强：围绕“伏安法测电阻”“测电源电动势和内阻”“多用电表使用”三大核心实验，整合高考真题题型（误差分析、电路设计、数据处理），避免复习泛化，契合高三学生冲刺需求。2.注重实操落地，突破难点：通过“错题重现+现场画图”的方式，强化学生对“内外接法选择”“滑动变阻器分压/限流接法判断”的理解，对比不同实验的电路差异，帮助学生建立“实验原理→电路设计→误差分析”的逻辑链。3.互动形式高效：采用“小组抢答误差原因”“一对一纠错电路草图”等方式，调动学生参与度，及时暴露知识漏洞（如忽略电表内阻影响、实验步骤顺序错误），并当场答疑，提升复习即时性。二、存在问题1.学生基础分化处理不足：部分基础薄弱学生对“电流表改装”“半偏法测电阻”等拓展实验掌握不扎实，而课堂进度侧重核心考点，未能充分兼顾分层需求。2.数据处理实操训练欠缺：课堂以理论分析和错题讲解为主，学生动手处理实验数据（如逐差法、图像法求斜率）的机会较少，导致部分学生对“图像截距、斜率的物理意义”理解流于表面。3.综合实验迁移能力薄弱：面对“结合传感器的创新实验”“多实验原理融合的题目”，学生容易陷入思维定式，无法灵活运用所学知识设计方案，暴露知识迁移能力的短板。三、改进方向1.分层设计复习内容：为基础薄弱学生提供“实验原理清单+基础电路模板”，课后布置针对性基础题；为能力