测量小灯泡的电阻案例研究.doc

初中物理“测量小灯泡的电阻”教学研究与案例
一、伏安法测电阻研究
（一） “伏安法测电阻”在电学知识中的地位
本节是初中电学的重要内容，是电学实验中的基础性实验；在初步掌握欧姆定律的基础上，通过测定小灯泡在不同状态下的电阻同小灯泡亮度的比较，从而对温度影响电阻进行探究，为欧姆定律的综合应用、为测定小灯泡的电功率打下基础。用电流表和电压表测电阻是电学中一种基本的测量方法。实验要求学生能综合使用常用的电学器材，提高自己的动手操作能力，加深对欧姆定律的理解，是一节集学生设计实验方案、选定实验器材、动手操作实验于一体的测定及探究实验课。
涉及的电学仪器：伏特表，安培表，滑动变阻器等；
涉及的定律：欧姆定律；
两大特点：① 综合性、基础性比较强，同后续实验及高中的实验联系密切； ②对学生的动手能力要求高，学习探究方法，培养科学探究的能力。
二、“伏安法测电阻”的教学策略
初中物理课程标准理念：
生活走向物理，从物理走向社会；
重科学探究，提倡学习方式多样化；
注意学科渗透，关心科技发展。

“探究性实验”教学策略综述：
探究性实验教学中，教师要为学生创设物理情景、启发学生提出问题、指导学生设计探究方案。要让学生自己通过了解实验器材、明确探究目的、设计实验方案、处理实验数据、归纳探究结论等途径进行探究性操作，自行发现并掌握相应的规律和结论。它的指导思想是在教师的指导下，以学生为主体，让学生自觉地、主动地探索，掌握认识和解决问题的方法和步骤，研究客观事物的属性，发现事物发展的起因和事物内部的联系，从中找出规律。
教学设计理念
1．在“伏安法测电阻”的实验过程中，通过创设问题的情景，充分调动学生的积极性，使学生去讨论、去猜想、设计实验方案并动手完成实验，通过探究让学生感受温度对电阻的影响。
2．通过探索规律，使学生获得研究、思维的方法，形成对科学研究亲近热爱、和谐相融的情感，培养乐于探索物理现象和日常生活中的物理学原理的科学精神。
教学原则：提高学生的学习能力和动手能力，培养学生的观察能力、分析能力和归纳能力，让学生在学习知识的过程也熟练掌握一些基本的科研态度、科研方法和科研步骤。
教学方法：设计实验，读数测量；处理数据、科学探究；归纳总结、形成结论。
下面从 6 个方面分析：
1．确定重点难点：
重点：实验方案的设计，形成原理电路图。
难点：学生实验方案的设计，实物连线，正确地实验操作。
2．创设物理情境
教学案例一： 在探究串联、并联电路电压规律的实验时，如右图明明同学把 标有“ 3.8V ”字样的小灯泡甲与一个标有“ 2.5V ”字样的小灯泡乙串联起来，发现小灯泡甲比乙要亮，这两个灯泡谁的电阻大一些呢？你能帮他解决这个问题吗？
教学案例二：
师：导体对电流有一定的阻碍作用，叫电阻。灯泡内的灯丝对电流有阻碍作用吗？
生：有，因为灯丝是钨丝，是金属导体，当然有一定的电阻。
师：怎样才能知道灯丝电阻的大小呢？
学生交流讨论，打开探究之门。
教学案例三：
【师】同学们面前的小灯泡是我们在实验室中做实验时常用到的，你们还知道在哪儿还用它呢？
【生】手电筒用的就是这种，还有有的玩具上也用这种灯泡。
【师】如果我们想知道这种灯泡的电阻是多大，怎么办？
【生】可以利用欧姆定律的变形公式 算出来。
【想想议议】
【师】要利用变形公式 求电阻，需要知道 U 、 I 值，怎么能知道灯泡两端的电压和电流呢？
【生】用电压表测电压值，用电流表测出电流的值。
【师】很好，请大家画出测量小灯泡的电压和电流的电路图，然后互相交流 。 看自己的想法有没有和别的同学不一样。
3. 实施探究活动
方式一： 自主学习
阅读教材，解决以下问题：
（ 1 ）根据欧姆定律 ___________ ,电阻 R= ___________ ，用电流表测出 ___________ ，用电压表测出 ___________ ，就可以间接的计算出小灯泡的电阻。
（ 2 ）画出电路图
（ 3 ）根据电路图我们是如何测量小灯泡的电阻的即：实验的原理：
（ 4 ）请同学们观察桌上的器材是否和我们电路上需要的相符，再观察一下小灯泡的铭牌。
想一想：①电表的量程如何选？
②实验的步骤？
③记录表格？
④结论？
实验操作：（ 1 ）根据电路图连接实物图；注意把实验数据和测量结果记录下来，填在设计的表格中。
（ 2 ）实验总结：灯丝的电阻随 ___________ 的升高而 ___________ 。
方式二：引导设计实验方案
提出问题：如何知道灯丝电阻的大小呢？
猜想：
1．可以根据生产厂家在灯泡上的标记来计算。
2．可以用一种表（如万用表）直接测量。
3．可以用电流表、电压表间接地测算出。
师：同意同学们的说法，建议用我们已掌握的技术来实验，即用电流表、电压表来间接测算出灯丝的电阻。
设计实验：
原理：（生）由欧姆定律 I ＝ U ／ R 可以推出 R ＝ U ／ I ，用电压表、电流表测出正在工作的灯丝的电压、电流，即可用 R ＝ U ／ I 算出其阻值。
学生设计电路图：
建议学生讨论以上所示电路图的合理性。
预计意见：
1．合理，能测算出灯丝的电阻。
2．可以测，但一组数据不一定准，建议多测几组。
3．灯丝电阻有可能受其他因素的影响，建议多测几组。
师：部分同学认为一组数据不足以说明问题，建议多测几组，可见同学们考虑得很全面，那怎样才能达到多测几组的实验目的呢？
生：（ 1 ）更换电池组的个数，改变灯泡两端的电压。
　　（ 2 ）加入滑动变阻器改变电路中电阻，进而改变通过灯丝的电流及其电压。
师：请同学们讨论哪一种方案较方便，并再设计电路。结论讨论意见，完善实验电路图。讨论滑动变阻器在电路中的作用。
生：（ 1 ）多次测量取平均值更准确。
　　（ 2 ）将滑动变阻器调到最大可以保护电路。
　　（ 3 ）可以调节电路中的电流为整数值便于计算。
难点突破：
师：同学思考，小灯泡的电阻有无可能受其他因素的影响，其阻值会不会是一个定值？（启发学生考虑实验过程中可能改变的物理量。）
师：在实验中，灯泡的电压和电流是会发生变化的，我们可以用电压表、电流表来监测。那么，除此之外还有什么因素会变？
生：联系以往做过的实验，我们知道灯泡的亮度会随电压变化而改变。
师：很好，那么在实验中我们还应关注灯泡的亮度，把它也作为我们的研究对象。
师：确定了实验方案，请同学们设计实验数据表格。
预计设计表格为：
次数
电压 U （ V ）
电流 I （ A ）
灯泡亮度
电阻 R （Ω）
1

2

3

（培养学生设计表格的能力，明确实验的目的和重点研究对象，掌握科学的实验方法）
学生实验探究：
4. 注重科学方法
分组实验，教师指导。可能出现下列情况：
A ． 小灯泡（待测电阻）不亮，或伏特表有示数，而安培表无示数。
B ． 滑动变阻器滑片位置改变，小灯泡亮度不变，或安培表、伏特表示数不变。
C ． 滑动变阻器滑片位置改变，小灯泡亮度改变，但是伏特表示数不变，或安培表改变、而伏特表示数不变。
D ． 电路接通安培表有示数，且滑动变阻器滑片位置改变，安培表示数随之改变，但是小灯泡始终不亮，伏特表示数几乎是零。
5. 指导总结规律
6. 进行教学评价
（一）把“会设计并完成实验”“会分析归纳数据 ”“ 会得出实验结论 ” 三个方面作为评价的主要方面，教师和学生对本节学习效果进行 “ 自评 ” 、 “ 互评 ” 与 “ 教师评 ” 。
（二）评价量规（以下各项共分为 5 分、 4 分、 3 分、 2 分、 1 分五个等级进行评价。）
会设计并完成实验
会在实验前调节各元器件，使实验能顺利进行
熟悉实验要用到的各种元件：电流表、电压表、滑动变阻器等
理解并熟悉实验原理图
能正确有条理的将各元件连成实物电路
能设计合理的实验记录表格
会分析归纳数据，并得出相应的实验结论
依据给定的实验器材对实验有创新性设计
三、学生常见问题分析与解决策略
问题一：如何选定安培表和伏特表的量程？
1．通常选择试触的方法。
2．对电路中的最大电压和最大电流进行估算。
问题二：实物连接常见的错误？
问题三：如何有效排查电路故障？
问题四：高中一些测电阻的方法？
1．电阻箱或定值电阻当电表用。

3． 替代法测电阻

方法二： 如图所示，测电压表 V 的内阻：
①将滑动变阻器的画片 P 滑到最右端，电阻箱 R 的阻值调到最大；

问题五：初中有哪些特殊的测电阻的方法？

问题六：滑动变阻器滑片位置变化和电压表电流表示数变化关系？
在本实验中，电压表测量的是小灯泡或定值电阻的电压，所以电压表的示数变化和电流表的示数大小变化一致，而由欧姆定律可以知道，回路中电流同滑动变阻器的接入电阻成倒数函数关系，所以，定性描述是：当滑动变阻器接入电阻变小时，两表示数都变大。

这节课从“教学环节的设计、师生角色的定位”两方面很好地体现了上面这一特点。
一是课堂教学环节设计了：“观察引入、提出问题，设计实验方案，交流实验方案，描述实验操作，拓展应用”，既符合一般探究性实验课的特点，又适应了初三复习课的要求，为学生独立思考、讨论交流、理性分析提供了充分的时间和空间。
二是教师和学生的角色定位很准确：
1．学生是学习的主人，提供了动手动脑学物理的机会。
利用常见的电学器材，运用学生熟悉的实验方法——伏安法测电阻，设计了能引起认知冲突的演示实验。通过学生积极思考、主动发言的课堂表现，能肯定地说张老师利用问题情景把学生推到了课堂主人的位置。
2．教师是课堂的主导，保证了动手动脑学物理的效果。
教师的主导体现在：
（ 1 ）问题的设计：简洁、层层递进。
实验后（系列实验）小结：看到了什么现象？为什么？在实际实验中如何选择滑动变阻器？
（ 2 ）学案的设计：既有学生的分工，更有学生之间的合作，表格式的处理，便于学生归纳总结，横向比对。
（ 3 ） PPT 的设计：问题提出有效鲜明和教师的指导作用明显。
最终，学生对多种不同方法测电阻，形成了自己的认识，对各种电学仪器有了更灵活的认识。学生也对欧姆定律的理解更加深入，更加准确。
案例展示

【教学反思】
本节课的主要内容是设计和讨论多种方法测电阻的方案；进而让学生深入理解欧姆定律。教师以曾经做过的实验创设情景，运用对比和探究的方法，让学生在动脑动手的过程中，深入理解欧姆定律在实际中的应用。教师注重调动学生的学习积极性，在教学中做到“讨论·实验·探究·创造·反思”五位一体，培养学生逻辑思维能力和归纳总结的能力。
本节课教学设计有鲜明的特色：
1．教师从提问伏安法测电阻的原理、电路图、测量量、计算式以及滑动变组器的作用入手，接着回顾并在实验台展示伏安法测电阻的实物连接图，然后动手操作进行伏安法测电阻的实验，通过设计滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻，从而导致电压表和电流表在滑动变阻器的滑片移动过程中，无明显变化的现象，建立了问题情景，引起了学生的认知冲突，激发了学生探究的兴趣和欲望，很顺利地过渡到仪器作用的讨论和只有安培表时的电阻测定方案讨论。俗话说万事开头难，主讲教师的这一课堂引入，可以说是找到了一个很好的切入点。实际上这一设计，也为高中物理伏安法测电阻中，滑动变阻器限流式和分压式的接法选择打下了一个很好的伏笔。
2. 对于要求学生完成的第一个实验方案设计任务：如果实验室只有电压表或只有电流表，你还有什么办法测量出一个未知电阻的阻值？还需要添加什么器材吗？教师给出了充分的引导，一系列的问题链帮助学生思考设计方案。同时在这里，主讲教师也给了学生足够的思考时间和讨论时间，让学生形成确实属于学生自己的设计方案，并且学生在教师的引导下，进行了详细的交流、讨论和展示，使得学生有了设计的范本和基础，为任务二，任务三 …… 打下了一个很好的基础，这个环节教师的处理张弛有度，强调得当。
3. 这节课还充分体现了由重知识传授转变为重学生发展的教学目标意识。导入新课教学环节中，通过实验引发认知冲突，很自然地引发学生思考，教师通过设疑引发思考，将学生的学习活动逐步引向深入，拓展了学生的思维空间。新课程关注学生的发展，重在培养学生的能力，使学生在掌握知识的同时，学习如何从实际需要出发思考问题，解决问题，这些对于学生的能力培养是十分必要的。
4．在本节课上多媒体素材跟课堂实际相结合，图片、flash 动画将更多的视觉冲击带入课堂，将抽象的内容形象化，使得课堂变得丰富多彩，提高学生对物理的学习兴趣，随时抓住学生的注意力。