高中物理人教必修三第11章第3節(jié)實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量教學(xué)設(shè)計(jì)

1、實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量教學(xué)設(shè)計(jì)課題 實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測(cè)量單元11學(xué)科物理年級(jí)高二教材分析本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修3第11章第3節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)分兩部分來講，第一部分主要講游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器的原理及讀數(shù)方法，第二部分主要講用伏安法測(cè)電阻,進(jìn)一步測(cè)定金屬的電阻率，本節(jié)是理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，是非常重要的一節(jié)實(shí)驗(yàn)課。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)一、教學(xué)目標(biāo)1.掌握螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法。2.會(huì)用伏安法測(cè)電阻，進(jìn)一步測(cè)定金屬的電阻率。二、核心素養(yǎng)物理觀念：讓學(xué)生體會(huì)實(shí)驗(yàn)與邏輯思維相結(jié)合的物理觀念，體驗(yàn)邏輯思維的力量。科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、操作能力、數(shù)據(jù)處理能力以及設(shè)計(jì)能力?？茖W(xué)

2、探究：通過實(shí)驗(yàn)操作掌握導(dǎo)體電阻率的測(cè)量過程?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的思維品質(zhì)。重點(diǎn)測(cè)定金屬的電阻率。難點(diǎn)螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的原理及讀數(shù)方法。教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，它的公式是什么？電阻率的公式是：如果要測(cè)量導(dǎo)體的電阻率就要測(cè)出導(dǎo)體的電阻、長(zhǎng)度和截面積。要想測(cè)出截面積就要測(cè)出金屬絲的直徑，為了準(zhǔn)確測(cè)量這些物理量，我們就來學(xué)習(xí)長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用?；貞涬娮杪实墓?為實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行做鋪墊講授新課實(shí)驗(yàn) 1長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用長(zhǎng)度是物理學(xué)中基本的物理量，長(zhǎng)度的測(cè)量是最基本的測(cè)量。常用的測(cè)量工具是刻度尺，測(cè)量

3、要求的不同，可以選用不同的測(cè)量工具。初中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度的方法和讀數(shù)規(guī)則?，F(xiàn)在我們進(jìn)一步學(xué)習(xí)使用另外兩種測(cè)量精度更高的工具游標(biāo)卡尺和螺旋測(cè)微器。（一）游標(biāo)卡尺1.游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)游標(biāo)卡尺的主要部分是主尺 A 和一條可以沿著主尺滑動(dòng)的游標(biāo)尺B。2.游標(biāo)卡尺測(cè)量原理游標(biāo)卡尺是利用主尺的單位刻度（1 mm）與游標(biāo)尺的單位刻度之間固定的微量差值來提高測(cè)量精度的。不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的游標(biāo)尺上刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm。常用的游標(biāo)卡尺有 10 分度、20 分度和 50 分度三種。 （1）10 分度游標(biāo)卡尺游標(biāo)尺上有 10個(gè)小的等分刻度，總長(zhǎng)9mm，每

4、小格與1 mm的差值0.1 mm，可精確到0.1mm（2）20 分度游標(biāo)卡尺游標(biāo)尺上有 20個(gè)小的等分刻度，總長(zhǎng)19mm，每小格與1 mm的差值0.05 mm，可精確到0.05mm（3）50分度游標(biāo)卡尺游標(biāo)尺上有 50個(gè)小的等分刻度，總長(zhǎng)49mm，每小格與1 mm的差值0.02 mm，可精確到0.02mm游標(biāo)卡尺游標(biāo)尺上刻度總長(zhǎng)度每小格與1 mm的差值精確度10分度9 mm0.1 mm0.1 mm20分度19 mm0.05 mm0.05 mm50分度49 mm0.02 mm0.02 mm下面我們以 10 分度游標(biāo)卡尺為例來學(xué)習(xí)它的讀數(shù)（1）10 分度游標(biāo)卡尺測(cè)距原理量爪并攏時(shí)主尺和游標(biāo)尺的零刻

5、度線對(duì)齊，它們的第1條刻度線相差 0.1 mm，第2條刻度線相差 0.2 mm第10刻度線相差 1 mm。當(dāng)量爪間所測(cè)量物體的長(zhǎng)度為 0.1 mm時(shí)，游標(biāo)尺向右應(yīng)移動(dòng) 0.1 mm，這時(shí)它的第1條刻度線恰好與主尺的 1 mm 刻度線對(duì)齊。當(dāng)游標(biāo)尺的第5條刻度線跟主尺的 5 mm 刻度線對(duì)齊時(shí)，說明兩量爪之間有0.5 mm 的寬度2. 10 分度游標(biāo)卡尺讀數(shù) （1）先讀主尺讀數(shù)：看游標(biāo)尺零線左邊主尺第一刻度的數(shù)值；（2）再看游標(biāo)尺上的第幾條刻度線與主尺上某一刻度線對(duì)齊，毫米小數(shù)部分(游標(biāo))精度游標(biāo)尺與主尺重合的游標(biāo)刻度數(shù)主尺讀數(shù)：4mm游標(biāo)尺讀數(shù)： 3 0.1 mm =0.3mm測(cè)量值=主尺讀數(shù)

6、+n精度(游標(biāo))測(cè)量值：20 mm +60.1mm=20.6mm答案：54.5mm思考討論：50分度和20 分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)又是怎樣的呢？50分度：測(cè)量值=主尺讀數(shù)+n0.0220 分度：測(cè)量值=主尺讀數(shù)+n0.053.游標(biāo)卡尺的使用當(dāng)外（內(nèi)）測(cè)量爪一側(cè)的兩個(gè)刃接觸時(shí)，游標(biāo)尺上的零刻度線與主尺上的零刻度線正好對(duì)齊。用游標(biāo)卡尺測(cè)量外徑用游標(biāo)卡尺測(cè)量?jī)?nèi)徑將被測(cè)物體夾（套）在這兩個(gè)刃之間，把主尺讀數(shù)和游標(biāo)尺讀數(shù)綜合起來，就是被測(cè)物體的長(zhǎng)度。用游標(biāo)卡尺測(cè)量深度（二）螺旋測(cè)微器1.螺旋測(cè)微器的結(jié)構(gòu)圖2.螺旋測(cè)微器的測(cè)距原理：當(dāng)旋鈕 D 旋轉(zhuǎn)一周，螺桿 F便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進(jìn)或后退一個(gè)螺距的距離。螺旋測(cè)

7、微器的固定刻度 B 的螺距是 0.5 mm，圓周上的可動(dòng)刻度 E有 50 個(gè)等分刻度。可動(dòng)刻度每旋轉(zhuǎn)一格，對(duì)應(yīng)測(cè)微螺桿 F 前進(jìn)或后退用螺旋測(cè)微器測(cè)量可準(zhǔn)確到 0.01 mm。3.螺旋測(cè)微器的讀數(shù)原理測(cè)量值(mm)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm)是否超過半刻度？是。L= 2 + 0.5 + 46.0 0.01mm= 2.960 mm是否超過半刻度？否。L= 2 + 15.0 0.01mm= 2.150 mm3.螺旋測(cè)微器的使用 用螺旋測(cè)微器測(cè)量物體的微小尺寸時(shí)，先使F與A接觸，E的左邊緣與B的零刻度線對(duì)正；將被測(cè)物體夾在F與A之間如圖所示。旋

8、轉(zhuǎn)D，當(dāng)F快靠近物體時(shí)，停止使用D，改用D，聽到 “喀喀”聲時(shí)停止；然后讀數(shù)。做一做：使用螺旋測(cè)微器測(cè)量以下物體的尺寸（1）測(cè)量A4紙的厚度；（2）測(cè)量頭發(fā)絲的直徑。實(shí)驗(yàn) 2金屬絲電阻率的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.學(xué)會(huì)使用伏安法測(cè)量電阻。2.測(cè)定金屬導(dǎo)體的電阻率。二、實(shí)驗(yàn)思路由金屬絲電阻率可知只要測(cè)出電阻絲的電阻 R、長(zhǎng)度 L 和直徑 d（S d2/ 4 ），就可以計(jì)算出該電阻絲所用材料的電阻率，即三、實(shí)驗(yàn)器材被測(cè)金屬絲一根，刻度尺、螺旋測(cè)微器一把，電壓表、電流表各一個(gè)，學(xué)生電源一個(gè)，開關(guān)一個(gè)，滑動(dòng)變阻器一只，導(dǎo)線若干。四、實(shí)驗(yàn)電路思考討論：電流表采用內(nèi)接法還是外接法？為什么？電流表外接法電壓表示數(shù)

9、 電流表示數(shù) 測(cè)量值偏小，適于測(cè)量小阻值電阻電流表內(nèi)接法電壓表示數(shù) 電流表示數(shù) 測(cè)量值偏大，適于測(cè)量大阻值電阻。由于電阻絲的電阻絲較小所以用電流表外接法，電路圖如圖所示：五、實(shí)驗(yàn)過程物理量的測(cè)量需要測(cè)量金屬電阻絲的電阻 R、長(zhǎng)度 L 和直徑 d 三個(gè)物理量。（1）電阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn)步驟：按實(shí)驗(yàn)電路圖連接實(shí)物電路。改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，讀取多組電壓、電流值。通過U-I 圖像求得電阻 R。電壓、電流表數(shù)值如下:次數(shù)1234U/V0.100.300.701.00I/A0.0200.0600.1600.220由圖可求出R的值:（2）電阻絲有效長(zhǎng)度的測(cè)量 電阻絲長(zhǎng)度的測(cè)量工具應(yīng)選用刻度尺。需要注意，在測(cè)

10、量電阻絲的長(zhǎng)度時(shí)，測(cè)量的并不是電阻絲的總長(zhǎng)度，而是接入電路的有效長(zhǎng)度L。反復(fù)測(cè)量多次，得到有效長(zhǎng)度的平均值。次數(shù)123平均長(zhǎng)度L/cm49.5250.0051.5550.36（3）電阻絲直徑的測(cè)量測(cè)量直徑的方案用刻度尺測(cè)量電阻絲的直徑采用累積的方法，即取一段新的電阻絲，在圓柱形物體上緊密纏繞。用分度值為1 mm的刻度尺測(cè)出總寬度，再除以圈數(shù)，這樣便可以提高電阻絲直徑的測(cè)量精度了。用游標(biāo)卡尺或螺旋測(cè)微器測(cè)量電阻絲的直徑1）在電阻絲的不同位置測(cè)量3次，求得直徑的平均值。用游標(biāo)卡尺測(cè)電阻絲的直徑需要注意的是：用游標(biāo)卡尺測(cè)量時(shí)，電阻絲應(yīng)該置于外測(cè)量爪的平面處。2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量時(shí)，當(dāng)接近電阻絲時(shí)，須

11、轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕。次數(shù)123平均直徑d/mm0.8800.8150.8000.832六、數(shù)據(jù)分析將三個(gè)測(cè)量值代入上述公式，計(jì)算得出導(dǎo)體的電阻率。七、誤差分析1、 測(cè)金屬絲直徑時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤差，通過變換不同的位置和角度測(cè)量，然后再求平均值方法，達(dá)到減小誤差的目的；2、 測(cè)金屬絲長(zhǎng)度時(shí)出現(xiàn)的誤差，一定要注意到測(cè)量的是連入電路中的電阻絲的長(zhǎng)度； 3、 電壓表、電流表讀數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)偶然誤差； 4、 電壓表、電流表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果都會(huì)產(chǎn)生影響；應(yīng)采用電流表外接法測(cè)電阻來較小誤差； 5、電流過大，通電時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)使電阻絲發(fā)熱導(dǎo)致電阻發(fā)生變化，產(chǎn)生誤差。課堂練習(xí)1.如圖所示，螺旋測(cè)微器的讀數(shù)為；游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為答案：6

12、.124mm；50.90mm2.現(xiàn)有一合金制成的圓柱體，為測(cè)量該合金的電阻率，現(xiàn)用伏安法測(cè)圓柱體兩端之間的電阻，用螺旋測(cè)微器測(cè)量該圓柱體的直徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)量該圓柱體的長(zhǎng)度螺旋測(cè)微器和游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖（a）和圖（b）所示。（1）由上圖讀得圓柱體的直徑為_mm，長(zhǎng)度為_cm。（2）若流經(jīng)圓柱體的電流為I，圓柱體兩端之間的電壓為U，圓柱體的直徑和長(zhǎng)度分別用D、L表示，則用測(cè)得的D、L、I、U表示的電阻率的關(guān)系式為=_答案：（1）1.847；4.240；（2）3測(cè)量金屬的電阻率實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于誤差的說法中正確的是（ ）A電流表采用外接法，將會(huì)使測(cè)真 B電流表采用外接法，由于電壓表的并聯(lián)引起了電阻絲分壓

13、的減小而引起測(cè)量誤差 C由= 可知，I、d、U、L中每一個(gè)物理量的測(cè)量都會(huì)引起的測(cè)量誤差 D由=可知對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確性影響最大的是直徑d的測(cè)量 答案： ACD拓展提高1.在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中：（1）某同學(xué)測(cè)量金屬線Rx的直徑時(shí)螺旋測(cè)微器如圖1所示，則該金屬線的直徑為d=_。（2）金屬線Rx的電阻大約是3，實(shí)驗(yàn)室提供的電流表A（量程2.5mA，內(nèi)阻約30）、電壓表V（量程3V，內(nèi)阻約3k）。則金屬線、電流表和電壓表的連接方式應(yīng)該采用甲乙兩圖中的答案： 1.721mm；乙2在測(cè)金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，回答下列問題。（1）測(cè)得某金屬絲的有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為d，兩端的電壓為U，通過它的電流為，可

14、以得到金屬絲的電阻率=_（用題中所給的物理量符號(hào)表示）。（2）若金屬絲的電阻約為5，電流表內(nèi)阻約為1，電壓表內(nèi)阻約為1k，則實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該將電流表_。（填“內(nèi)接”或“外接”）。答案： 外接3.螺旋測(cè)微器是常見的長(zhǎng)度測(cè)量工具，如圖所示，旋動(dòng)旋鈕一圈，旋鈕同時(shí)會(huì)隨測(cè)微螺桿沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進(jìn)或后退一個(gè)螺距的距離，已知旋鈕上的可動(dòng)刻度“0”刻線處A點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑為R=5.0mm，內(nèi)部螺紋的螺距x=0.5mm，若勻速旋動(dòng)旋鈕，則A點(diǎn)繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度和沿軸線水平移動(dòng)的速度大小之比為（）A10：1 B10：1 C20：1 D20：1答案：C學(xué)生結(jié)合老師的講解閱讀課文游標(biāo)卡尺的結(jié)構(gòu)以及游標(biāo)卡尺測(cè)量原理觀潮常用的

15、游標(biāo)卡尺閱讀課文理解10 分度游標(biāo)卡尺測(cè)距原理學(xué)生理解10 分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則并讀數(shù)學(xué)生思考討論閱讀課文說出游標(biāo)卡尺的使用方法閱讀課文說出螺旋測(cè)微器的結(jié)構(gòu)以及原理觀察螺旋測(cè)微器的數(shù)值并讀數(shù)閱讀課文螺旋測(cè)微器的使用并練習(xí)學(xué)生說出實(shí)驗(yàn)思路學(xué)生思考討論電流表采用內(nèi)接法還是外接法？為什么？學(xué)生閱讀電阻的測(cè)量的實(shí)驗(yàn)步驟并動(dòng)手操作，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)生說出電阻絲有效長(zhǎng)度的測(cè)量的方法學(xué)生計(jì)算電阻率學(xué)生練習(xí)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力了解游標(biāo)卡尺掌握無論 10 分度、20 分度還是50分度它的游標(biāo)尺上刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1 mm。為下面的10 分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)打下基礎(chǔ)熟練掌握讀數(shù)規(guī)則掌握50

16、分度和20 分度游標(biāo)卡尺讀數(shù)鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，為螺旋測(cè)微器的讀數(shù)打下基礎(chǔ)理解并掌握螺旋測(cè)微器的讀數(shù)規(guī)則鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手能力鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)電路的理解鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察能力鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，拓展學(xué)生的思路鍛煉學(xué)生的數(shù)據(jù)分析能力鞏固本節(jié)的知識(shí)課堂小結(jié)1.游標(biāo)卡尺讀數(shù)：測(cè)量值=主尺讀數(shù)+n精度(游標(biāo))2.用游標(biāo)卡尺可測(cè)量外徑、內(nèi)徑、深度。3.螺旋測(cè)微器的讀數(shù)測(cè)量值(mm)固定刻度數(shù)(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)可動(dòng)刻度數(shù)(估讀一位)0.01(mm)4.金屬絲電阻率的測(cè)量電阻絲有效長(zhǎng)度的測(cè)量：測(cè)量的并不是電阻絲的總長(zhǎng)度，而是接入電路的有效長(zhǎng)度L。梳理自己本節(jié)所學(xué)知識(shí)進(jìn)行交流根據(jù)學(xué)生表述，查漏補(bǔ)缺，并有針對(duì)性地進(jìn)行講