人教出版初三物理实验教案.doc

/* 探究电流表、电压表的电阻 一、提出问题： 电流表的使用说明上有这么一段文字：禁止不经过用电器，将电流表的两个接线柱直接连到电源的两极上，否则会烧坏电表，这是什么原因呢？ 在使用电压表时，我们可以用电压表的两个接线柱直接连接电源两极（这样就可以测电压），明显与电流表的使用不同，这又是什么原因？ 二、猜想与假设： 　　这可能是因为电流表的电阻很小，而电压表的电阻很大。 三、制定计划与设计实验： 怎样探究电表的电阻呢？联想到课本在引入电阻概念时，是用图1所示电路在M、N两点之间，先后接入长度和粗细相同的锰铜线和镍铬线。观察电流表指针的偏转情况，可以发现，这两种导体对电流的阻碍作用不同。通过的电流较大时，说明这个导体对电流的阻碍作用较小，即电阻小。反之，说明导体的电阻大。 图1中，若用灯泡代替电流表，将待研究的电流表、电压表先后接入电路中的M、N间（图2）用灯泡亮度就可以反映电流表、电压表的电阻大小。考虑到电流表的电阻可能很小，用它与接入电路中的一段铜导线（铜导线电阻可以认为为0）进行比较，即在图2的M，N间先后接入导线和电流表，若灯泡亮度不变，说明电流表与铜导线的电阻差不多，可以认为为0。 　　四、进行实验与收集证据： 　　按图示进行实验，将观察结果填入表格中。 M、N间分别接入 灯泡亮度情况 铜导线 亮 电流表 亮度不变 电压表 不亮 五、分析与论证： 　　图1中M、N两点间接入导线时灯泡较亮，换成电流表亮度不变，说明电流表的电阻相当于导线，电阻为0。换成电压表灯泡不亮，说明电压表电阻很大。 　　六、评估： 　　要知道通过灯泡或电阻的电流，我们可以把电流表串联接入电路中，如果电流表电阻较大，必然会使两次通过灯泡或电阻的电流有较大变化，使测量结果不能真实反映灯泡或电阻的工作情况。这从反面说明电流表的电阻必须很小，从而证实上述结论正确。 　　要用电压表测量用电器两端的工作电压，必须把电压表并联在用电器两端，若电压表电阻较小，必然会改变原来的电路结构，这也从反面说明电压表电阻极大。 上述实验过程也有一个明显缺陷，即通过灯泡亮度比较电流表与导线的电阻时，这种仅靠亮度变化做出不太可靠。建议改用如图3进行，这里电路中的电流表起到检测电流的作用，用电流是否变化及变化的情况反映待实验的电流表、电压表的电阻情况，这样较准确科学。 　　与图1实验一样，图2中的实验也是反映电流表、电压表电阻的大致情况，要想精确测量其电阻，可参照伏安法测电阻进行，但这里要对测量仪表的精度有更高要求。 　　在实验中，还发现一个有趣的现象，在把电压表接入图1中M、N之间时，（如图4），除观察灯泡不亮外，还发现电压表指针有较大幅度偏转，指示值几乎等于电源电压。这又是为什么呢？ 　　小灯泡断路，电流表无示数可以理解，但电压表为什么示数较大呢？实际的电压表是有电阻的，只不过电阻值较大（我们做实验用的电压表阻值选0～3V量程时约3 KΩ，选0～15V量程时约12 KΩ）。因为电压表与小灯泡并联，小灯泡断路以后，电流经过电压表仍可形成通路。此时电压表与滑动变阻器、电流表串联，因电流表电阻极小，滑动变阻器的阻值与电压表相比也可以忽略，所以电压表两端的电压近似等于电源电压。但电流表指针为什么不偏转呢？可以计算此时电路中的电流约为。若电流表选0～0．6A量程接入，则使电流表指针偏转1小格的电流应是0．02A。可以计算一下，上述电流能使电流表指针偏转的角度为：，即这个电流只能使电流表指针偏转1小格的1/40。由于偏转角度太小，我们看起来电流表无示数。 《测量小灯泡的电功率》教学设计 一、教学目标 （一）知识与技能目标 1．会测算小灯泡的实际功率和额定功率，进一步练习使用电流表、电压表和滑动变阻器。 2．通过实验，体验小灯泡的电功率随它的两端电压的变化而变化的规律，知道用电器不同电压下工作实际功率的变化特点。 （二）过程与方法 3．能够根据测量小灯泡的电功率的原理，设计符合测量需要的实验方案。会根据记录的实验数据，利用比较的方法，分析和判断实际功率与额定功率的区别。 （三）情感、态度及价值观目标 4．通过实验，初步认识用电器正常工作与不正常工作对用电器的影响，培养学生科学使用用电器的安全意识。 二、教学重难点 本节是在学习“伏安法测电阻”之后的又一个综合性电学实验，也是在学习“第二节 电功率”后，已初步理解电功率的基础上，利用电功率计算的原理，通过实验定量测量，观察小灯泡工作状态变化，分析比较小灯泡实际电功率与额定电功率的区别，进一步加深学生对用电器实际功率与额定功率的理解。 本节课的重点：会利用电功率计算公式作为实验原理，用伏安法测量小灯泡不同电压下的实际功率与额定功率的方法和步骤，区分额定功率和实际功率。 本节课的难点：学生能够根据测量小灯泡电功率的实验原理，设计出符合实验目的的实验方案、实验步骤，并得出实验结论。 三、教学策略 本节课，主要是根据P=UI，明确实验中需要测量的物理量是用电器的电流和电压，根据需要测量的物理量，设计出符合要求的实验电路图，再根据电路图选择符合需要的实验器材与仪器，再根据实验步骤进行小灯泡实际功率的测量。实验探究过程中，应突出实验探究过程及实验过程中应思考的问题，并通过实验数据的分析与推理，进一步加深学生对实际功率的理解，知道实际功率与额定功率的区别，使学生了解电流、电流是如何影响用电器的实际功率的。因此，本节课设计主要分三个流程： 流程一是引导学生根据实验原理制定和设计实验方案，知道根据实验方案如何选择符合实验需要的实验器材。 流程二是根据实验方案，进行实验与证据收集。具体包括实验步骤确定，实验中小灯泡工作状态的观察以及实验测量数据的记录。 流程三是交流与合作，对小灯泡三次不同电压下测量的实际功率进行比较，讨论为什么不求电功率的平均值？本次实验与“伏安法测小灯泡电阻”进行比较，有哪些异同点。 四、教学准备 分组实验：学生电源（或干电池3节），2．5V（或3．8V）小灯泡1只，发光亮度与小灯泡正常发光相当的二极管1个，开关1只，电流表1个，电压表1个，滑动变阻器1个，导线若干。 五、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 （5分钟） 出示课前学情诊断评价试题。 1．电功率是描述 的物理量，计算电功率的公式有 和 。 2．到目前所学的电学知识为止，我们学了哪些物理量？哪些可以直接测量？哪些不能？ 3．画出伏安法测小灯泡电阻的电路图。实验原理是： 。 教师及时公布诊断评价试题答案，了解学生错误情况，并指导学生自主矫正。 快速阅读 自主答题 对照答案 自主纠错。 诊断学生在新课学习前，是否具备或已经掌握与新课学习所必要的和密切相关物理知识，为新课学习做好前提性诊断和及时补偿矫正。 新课教学 （35分钟） 【提出问题】 问题1：如何测量一个额定电压为2．5v小灯泡的额定功率？说出你的实验方法，所要测的物理量，需要的实验器材，并请画出电路图。 围绕老师问题，通过对比伏安法测电阻的实验，按要求回答问题。 利用已学伏安法测电阻和电功率知识，引导学生思考如何进行测量小灯泡电功率电路设计。 问题2：如果要测量低于或高于额定电压下的小灯泡实际功率，还需要什么电路元件可以帮助改变小灯泡两端电压？ 按要求回答：滑动变阻器。 引导学生掌握利用滑动变阻器改变小灯泡两端电压，为实验探究小灯泡不同电压下的实际功率奠定基础。 【设计实验】 1．实验原理： 。 2．实验目的： 。 3．实验电路图： 4．实验表格： 提示：在连接电路中，应注意哪些？ 学生自主设计实验。 回答：开关置于断开的状态；电流表、电压表的选择合适的量程和正负接线柱；滑动变阻器滑片置于阻值最大端。根据小灯泡的额定电压，选择合适的干电池个数。 考查学生自主设计实验方案的能力 引导学生注意电学实验操作中，要注意电路安全及电路元件的保护。 【进行实验】 问题3：电路连好了，接下来怎么做呢？ 分别测量以下三种情况下的实际功率。 1．使小灯泡在额定电压下发光，并记录电流表、电压表数值。 2．使小灯泡两端电压是额定电压的1．2倍，并观察小灯泡亮度，并记录电流表、电压表数值。 3．使小灯泡两端电压低于额定电压0．2倍，并观察小灯泡亮度，并记录电流表、电压表数值。 按要求规范操作，准确记录实验数据，观察小灯泡的亮度变化。 根据实验原理，进行实验探究。 【分析论证】 根据实验记录数据，分别计算小灯泡的额定功率是多少？当小灯泡两端电压低于或高于额定电压时，它的实际功率是多少？ 比较小灯泡的发光情况与实际功率的变化关系。 根据实验测量的数据进行实际计算。 体会不同电压下小灯泡实际功率与额定功率的区别，认识到实际功率是变化的，额定功率是不变的。 【交流评估】 1．实验中，一位同学连接好电路，在闭合开关时发现小电灯不亮，电流表无示数，但电压表有示数。试分析电路中可能出现的故障。 2．另一位同学连接好电路后，闭合开关时发现小灯泡特别亮。这说明他在闭合开关前没有 。 积极思考。 回答问题。 比较测量伏安法测电阻电路。 能根据实验中产生的现象，准确地找出电路连接时产生的故障。 引导学生学会知识的迁移。 拓展试验： 安排学生，分组测量二极管在与小灯泡亮度相当情况下，二极管两端的电压和电流值，并计算实际功率。比较亮度相当时，二极管的实际功率与小灯泡实际功率的差异。 分组测量二极管与小灯泡亮度相当情况下的电流、电压值，并计算实际功率。 体会二极管在与小灯泡亮度相当时，实际功率偏小，有利于节约能源。 课堂小结 5分钟 【课堂小结】 1．这节课同学们有哪些收获呢？ 2．同学们调节变阻器的过程中，小灯泡的电压不在2．5V时，它此时的功率还等于它的额定功率吗？灯泡的亮度将如何变化呢？电压能太大吗？ 3．实验中对小灯泡的实际功率进行了三次测量，是否可以将三次测量的功率求平均值？ 【巩固练习】 学生按要求主动回答问题。 体会1．小灯泡实际功率随灯泡两端电压增加而变大；小灯泡的额定功率始终保持不变。 体会2．用小灯泡两端电压高于或低于其额定电压，小灯泡不能正常工作。用电器应在额定电压下工作。 进一步领会和理解小灯泡实际功率与额定功率不同。 进一步理解本次实验探究目的。 作业布置 完成课后《动手动脑学物理》第1、2、4题。 按要求完成 巩固知识