作为优秀的教学工作者,在教学时能够胸有成竹,高中教师要准备好教案,这是老师职责的一部分。教案可以让学生更好的吸收课堂上所讲的知识点,帮助高中教师更好的完成实现教学目标。那么怎么才能写出优秀的高中教案呢?下面是由小编为大家整理的“第4讲实验测定金属的电阻率”,希望对您的工作和生活有所帮助。
第4讲实验测定金属的电阻率
1.在“测定金属的电阻率”的实验中,用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图7-4-8所示,用米尺测出金属丝的长度L,金属丝的电阻大约为5Ω,先用伏安法测出金属丝的电阻Rx,然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率.
图7-4-8
(1)从图7-4-8中读出金属丝的直径为________mm.
(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材:
A.电压表0~3V,内阻10kΩ
B.电压表0~15V,内阻50kΩ
C.电流表0~0.6A,内阻0.05Ω
D.电流表0~3A,内阻0.01Ω
E.滑动变阻器,0~10Ω
F.滑动变阻器,0~100Ω
①要求较准确地测出其阻值,电压表应选________,电流表应选________,滑动变阻器应选________________________________________________________________________.
(填序号)
②实验中实物接线如图7-4-9所示,请指出该同学实物接线中的两处明显错误.
图7-4-9
错误1________________________________________________________________________
错误2________________________________________________________________________
解析:(1)金属丝的直径为d=0.5mm+17.9×0.01mm=0.679mm.
(2)电流表和电压表指针偏转大时测量误差小,所以电压表选A,电流表选C,滑动变阻器限流式控制电路时,其阻值为待测电阻的2~5倍为好,所以选E.本题难度中等.
答案:(1)0.679(0.677~0.681mm均可)
(2)①ACE②错误1:导线连接在滑动变阻器的滑片上错误2:采用了电流表内接法
2.一位电工师傅为测量某电线厂生产的铜芯电线的电阻率,他截取了一段长为L的电线,并测得其直径为D,用多用电表测其电阻发现阻值小于1Ω.为提高测量的精度,他从
图7-4-10器材中挑选了一些元件,设计了一个电路,重新测量这段导线(下图中用Rx表示)的电阻
图7-4-10
A.电源E:电动势为3.0V,内阻不计
B.电压表V1:量程为0~3.0V,内阻约为2kΩ
C.电压表V2:量程为0~15.0V,内阻约为6kΩ
D.电流表A1:量程为0~0.6A,内阻约为1Ω
E.电流表A2:量程为0~3.0A,内阻约为0.1Ω
F.滑动变阻器R1:最大阻值5Ω,额定电流2.0A
G.滑动变阻器R2:最大阻值1kΩ,额定电流1.0A
H.开关S一个,导线若干
(1)实验时电压表选________;电流表选________;滑动变阻器选________(填元件符号).
(2)请设计合理的测量电路,把电路图画在作图框中,在图中表明元件符号.
(3)在实物图中用笔画线替代导线连接元件.
(4)某次测量时,电压表示数为U,电流表示数为I,则该铜芯电线材料的电阻率的表达式为ρ=________.
答案:(1)BEF(2)见下图(3)见下图(4)πUD24IL
3.在“测定金属的电阻率”的实验中,需要用刻度尺测出被测金属丝的长度l,用螺旋测微器测出金属丝的直径d,用电流表和电压表测出金属丝的电阻Rx.用电流表和电压表测金属丝的电阻时,由于电压表、电流表内阻的影响,不论使用电流表内接法还是电流表外接法,都会产生系统误差.按如图7-4-11所示的电路进行测量,可以消除由于电表内阻造成的系统误差.利用该电路进行实验的主要操作过程是:
第一步:先将R2的滑动触头调到最左端,单刀双掷开关S2向1闭合,闭合开关S1,调节滑动变阻器R1和R2,使电压表和电流表的示数尽量大些(不超过量程),读出此时电压表和电流表的示数U1、I1.
第二步:保持两滑动变阻器的滑动触头位置不变,将单刀双掷开关S2向2闭合,读出此时电压表和电流表的示数U2、I2.
请写出由以上记录数据计算被测电阻的表达式Rx=________.
图7-4-11
解析:第一步对应的等效电路如图(甲)所示.则Rx+RA+R1=U1I1
(甲)(乙)
第二步对应的等效电路如图(乙)所示.则RA+R1=U2I2,由以上两式求得:Rx=U1I1-U2I2.
答案:U1I1-U2I2
4.某研究性学习小组设计了如图7-4-12图(1)所示的电路,用来研究稀盐水溶液的电阻率与浓度的关系.图中E为直流电源,K为开关,K1为单刀双掷开关,V为电压表,A为多量程电流表,R为滑动变阻器,Rx为待测稀盐水溶液液柱.
图7-4-12
(1)实验时,闭合K之前应将R的滑片P置于________(填“C”或“D”)端;当用电流表外接法测量Rx的阻值时,K1应置于位置________(填“1”或“2”).
(2)在一定条件下,用电流表内、外接法得到Rx的电阻率随浓度变化的两条曲线如图(2)所示(不计由于通电导致的化学变化).实验中Rx的通电面积为20cm2,长度为20cm,用内接法测得Rx的阻值是3500Ω,则其电阻率为________Ωm.由图中对应曲线________(填“1”或“2”)可得此时溶液浓度约为________%(结果保留两位有效数字).
解析:对于分压式电路,闭合电键K前要使测量电路电压最小,所以滑动变阻器滑片P应该置于D.电键K1置于1时,电压表直接接在待测电阻两端,属于电流表外接法.由电阻定律Rx=ρL/S可得电阻率ρ=RxS/L=35Ωm.因为内接法测得的电阻较大,电阻率也较大.由图中曲线1可知电阻率为35Ωm对应的溶液浓度约为0.012.
答案:(1)D1(2)3510.011至0.014间的数据皆可
湖北省英山县第一中学汪玉龙陈守富
【教学过程】
一、提出研究课题
布置实验预习时,提出以下研究课题:
1.回忆测定金属电阻率的原理是什么?需要测定哪些物理量,需要哪些器材,需要注意哪些问题。
2.现在要测定自来水的电阻率,能否借鉴测定金属电阻率的方法?如果能,考虑可采用哪些方法,需要哪些器材;如果不能,则困难在哪里,能否想办法解决。
3.考虑本实验过程中可能会发生哪些故障,应注意哪些问题,各实验器材、仪表的使用方法是否熟练掌握。
二、讨论实验方案
提出研究课题后,学生相互探讨,提出测自来水电阻率的主要困难在于它不像金属丝一样有固定形状,继而讨论解决的办法。学生一致认为用直玻璃管盛入自来水,使之成为水柱,即可解决问题。经进一步的讨论,学生提出多种实验方案,经教师适当地加以引导和归纳,得到较典型的两种实验方案。
方案一:伏安法
把自来水盛在长直玻璃管中,两端用橡皮塞堵住,并插入硬电极,将其接入电路,用伏安法测出水柱两端的电压U和通过的电流I,则据欧姆定律R=U/I可求出水柱电阻。用米尺测出水柱的实际长度l,用游标卡尺测出玻璃管的内径r,通过S=πr2算出S的大小,由公式R=ρl/S即可求出ρ值的大小。电路如图1所示,由于自来水电阻值很大,故电路采用内接法。
方案二:万用电表直接测量法
玻璃管中水柱的电阻也可用万用电表欧姆挡直接测出,其他步骤和方案一相同,电路如图2所示。
三、探索实验方法
由学生自由地选择方案,确定实验器材,分组实验。学生大致按以下实验步骤进行操作:
①用游标卡尺测出玻璃管的内径r;
②将玻璃管盛水,两端用橡皮塞堵住,用米尺测出水柱的实际长度l;
③在橡皮塞上插入硬电极,按事先设计的方案连接好电路,测出水柱的电阻R或一组U、I的值;
④改变水柱的实际长度,重做上述实验三次。
以上各步中所测得的数据均应填入事先设计的表格中,算出每组所测出的电阻率,取平均值。
学生在实验过程中出现了以下一些问题:
①选择方案一的实验组中绝大部分选择安培表作为电路中电流表使用,结果指针几乎不动,经研究讨论后,才陆续将安培表换作毫安表,实验结果较好。
②算出结果后,各实验小组相互比较所测得的电阻率的数值,发现差别较大,其中最大的为84.36Ω·m,最小的为68.23Ω·m。教师提问:为什么会有如此大的差别?能否找出原因?学生仔细观察分析后,整理下列四种可能原因:一是偶然误差;二是各组所用仪表不准或不一致;三是各组所用自来水本身有差别;四是各组所采用的电极形状大小与水柱接触面不同,电极插入水中的深度不同。进一步分析得出,最后一种原因可能是主要原因。教师建议:换用不同形状、大小的电极再做实验,并讨论采用怎样的电极最为合理。
③几乎没有人注意到温度对电阻率的影响而主动提出对自来水温度的测定,教师建议:请同学们换用热水重做几组实验,看测量结果和冷水是否相同。这说明大家的实验步骤中忽略了什么?
四、撰写实验报告
实验结束后,教师指导学生撰写实验报告,实验报告包括以下几点:
①所设计实验的原理、实验条件;
②实验所用的器材及简单电路图;
③所设计实验的详细操作步骤;
④列出实验数据记录表格,算出实验结果,得出实验结论。
五、布置课外实验
①若用金属管或橡胶管进行装水实验,对实验结果是否有影响?
②若在自来水中分别加入食盐、酒精或洗衣粉,其电阻率有变化吗?
③瓶装矿泉水、纯净水、蒸馏水、可口可乐等饮料的电阻率又是多少?
请同学们利用课外时间做一做。
教学目标
(一)知识目标
l、深化对电阻的认识,掌握电阻定律及电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系
2、知道半导体、超导体及其应用.
说明:电阻跟导体的材料、横截面积、长度之间的关系,初中已经定性地讲过.这里,要通过实验,在复习的基础上,引人电阻率的概念,得出电阻定律.
(二)能力目标
1、通过从猜想~研究方法~实验操作等一系列探索过程,使学生掌握如何获取知识,发展思维能力.
(三)情感目标
1、通过对各种材料电阻率的介绍,加强学生安全用电的意识.
2、通过我国对超导现象的研究介绍,激发学生爱国和奋发学习的精神.
教学建议
本节需要解决的重点问题是对于电阻定律的理解、掌握和应用电阻定律解决有关问题,由于前面学生有了部分电路欧姆定律的知识,常常会以为导体的电阻与导体两端的电压和电流有关,于是对于电阻理解会存在认识上的错误.因此在课堂上老师和学生一起探索(老师动手,学生观察),最后用科学的方法推导定律、得出结论,这样就可以加深学生对知识点的理解渗透.
注意强调电阻和电阻率都是由导体本身的性质决定,但是二者反映的物理问题不同,电阻反映的是导体对电流的阻碍作用,而电阻率反映的是导体导电性能的好坏.电阻大的导体其制作材料的电阻率并不一定大.
关于电阻定律的单位,可以让学生导出,这样可以调动学生的积极性
铜、铁、铝的电阻率讲课时要重点说明.
关于导体教学,最好以讲课、实验和阅读相结合的方式进行,可以安排一个演示实验,就是金属的电阻率和温度的关系,这个实验做起来很简单,现象也很明显,学生可以很直观的得出金属的电阻率随温度的升高而增大的关系.电阻率和温度有关,因此在电阻定律其那面要加上“温度不变”的条件.
关于电阻温度计、半导体和超导现象,可以事先组织学生查阅资料,自学以后在课堂上利用适当的时间进行交流讲演或者是直接在课堂上组织学生阅读自学.之后教师可以通过介绍我国关于超导的研究和发展情况,以提高学生的学习兴趣,激发他们努力学习,报销祖国的爱国热情.
教学设计方案
电阻定律
一、教学目标
1、掌握电阻定律及电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系
2、能用电阻定律解决有关电路的问题.
3、知道半导体、超导体及其应用.
二、重点、难点
电阻定律是本节的重点内容;电阻率对学生来说比较抽象,是教学中的难点.
三、教具
电压表,电流表,直流电源,滑动变阻器,酒精灯,电阻丝(一根),自制电阻丝示教板.
说明:电阻丝示教板上,有电阻丝A,电阻丝B,其中B对折,其长度是A的两倍,电阻丝C是与A相同且等长的两根电阻丝并联而成.
四、主要教学过程
(一)提出问题,引入新课
1、为了改变电路中的电流,应该如何操作?
根据欧姆定律可知,只要增加导体两端的电压或降低倒导体的电阻即可.
2、给定一个导体,如何测量它的电阻?(学生自己设计电路)
从上述问题可以看出,导体的电阻与两端的电压以及通过导体的电流无关,那么导体的电阻与导体的哪些因素有关呢?
(二)新课教学
1、探索定律——电阻定律
(1)影响电阻的因素可能有哪些呢:(材料、长度、横截面积、温度……)
(2)解决办法——控制变量法
(3)演示实验(思路)
A、引导学生设计实验电路图(教师投影打出)
B、出示电阻定律示教板、说明板上的几种金属材料
C、引导学生连接电路,并说明注意事项
D、依次对三种金属材料的电阻进行测量
E、对数据进行分析
a)定性观察——R与材料、长度、横接面积有关
b)定理推导
教学设计方案
电阻定律
一、教学目标
1、掌握电阻定律及电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系
2、能用电阻定律解决有关电路的问题.
3、知道半导体、超导体及其应用.
二、重点、难点
电阻定律是本节的重点内容;电阻率对学生来说比较抽象,是教学中的难点.
三、教具
电压表,电流表,直流电源,滑动变阻器,酒精灯,电阻丝(一根),自制电阻丝示教板.
说明:电阻丝示教板上,有电阻丝A,电阻丝B,其中B对折,其长度是A的两倍,电阻丝C是与A相同且等长的两根电阻丝并联而成.
四、主要教学过程
(一)提出问题,引入新课
1、为了改变电路中的电流,应该如何操作?
根据欧姆定律可知,只要增加导体两端的电压或降低倒导体的电阻即可.
2、给定一个导体,如何测量它的电阻?(学生自己设计电路)
从上述问题可以看出,导体的电阻与两端的电压以及通过导体的电流无关,那么导体的电阻与导体的哪些因素有关呢?
(二)新课教学
1、探索定律——电阻定律
(1)影响电阻的因素可能有哪些呢:(材料、长度、横截面积、温度……)
(2)解决办法——控制变量法
(3)演示实验(思路)
A、引导学生设计实验电路图(教师投影打出)
B、出示电阻定律示教板、说明板上的几种金属材料
C、引导学生连接电路,并说明注意事项
D、依次对三种金属材料的电阻进行测量
E、对数据进行分析
a)定性观察——R与材料、长度、横接面积有关
b)定理推导
(3)实施过程
按如图(b)所示电路,依次将A、B、C三段电阻丝分别接入电路中,利用测出三段电阻丝电阻,并加以比较.
应指出:B电阻丝长度是A的2倍,测出电阻也约为A的2倍.
说明:
①,C电阻丝与A等长,为了改变横截面积,C的两根电阻丝并排连入电路中,相当于横截面积增加1倍,测出电阻比A电阻小,约为A电阻的一半.
②可以写成,其中对同一材料导体.不变,不同材料导体.不同.反映了材料导电性质,称作电阻率,用表示.
③电阻率,这提供了一种测量的方法.
当㎡,m时,在数值上等于.
强调:的大小由导体材料决定.
的大小与温度有关,一般随温度升高而增大.
实验3:把单独一根电阻丝接入前图所示电路中,测出电阻来,用酒精灯加热.再看电压表、电流表读数,可以计算出电阻,从而判断电阻增大了.
④总结:电阻定律
导体电阻跟它长度成正比,跟它的横截面积成反比.
(三)复习巩固
导体两端电压不变,导体电阻率,长,横截面积,问经过秒后,通过导体任一截面的电量.
若、不变,导体材料也不变,要让通过导体横截面的电量加倍,可采用什么办法?
若、及导体体积都不变,导体材料给定,要让通过导体截面的电量加倍,可采用什么办法?
探究活动
1、讨论:如何测定液体的电阻率?
2、实验设计:测定水的电阻率。
3、数据处理:选定某种金属导体,描绘起电阻率与温度之间的关系曲线。
文章来源:http://m.jab88.com/j/71716.html
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