11.3《实验：导体电阻率的测量》 教学设计-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

11.3 实验：导体电阻率的测量 教学设计
一、教材分析
本节教学内容出自2019版人教版高中物理必修第三册第十一章第3节。2004版人教版高中物理书中并没有单独列出一节来介绍导体电阻率的测量，只是在选修3-1的附录中提及了游标卡尺和螺旋测微器的使用，但考试大纲中关于游标卡尺和螺旋测微器的使用，还有导体电阻率的测量是必考实验之一。新教材作出这样的调整，对教学有了更好的指导作用，更有逻辑性。
初中已经学习了刻度尺的使用方法和读数规则，精确到mm，估读到毫米的下一位，但如果要提高测量的精度，则需要更精密的测量工具，由此引出游标卡尺和螺旋测微器的使用。接着实验2结合电路知识，顺理成章地完成金属丝电阻率的测量。
二、学情分析
学生在初中已经学过毫米刻度尺的使用和读数规则，也对累积法测量微小量有一点初步认识，逻辑思维和运算能力也比初中有所提升，通过教师演示实验，逐步递推，可以顺利引导学生理解两种测量工具的原理和使用方法。
结合两种测量工具的使用方法和电阻定律，引导学生设计电路实验测量金属丝的电阻率，培养学生的科学思维素养、科学探究素养和推理论证能力、实验探究能力。
三、教学目标
（一）物理观念
认识游标卡尺和螺旋测微器，知道游标卡尺和螺旋测微器可以提高测量的精度。
（二）科学思维
理解游标卡尺和螺旋测微器的测量原理，并能准确读数。
（三）科学探究
1. 基于游标卡尺和螺旋测微器的原理，熟练使用游标卡尺和螺旋测微器测量微小长度。
2. 结合电阻定律和测量工具的使用原理，设计测量导体电阻率的实验，进行正确的实验操作和数据处理。
（四）科学态度与责任
学生分组合作，使用测量工具、连接电路、处理数据，最终完成实验，形成合作意识和严谨认真的科学态度。
四、教学重点
1. 游标卡尺和螺旋测微器的读数方法；
2. 设计实验测量金属丝的电阻率。
五、教学难点
游标卡尺和螺旋测微器的读数方法。
六、教学流程
七、教学过程
环节 教学活动 学生活动 设计意图
温故知新，导入新课 思考：由电阻定律R=ρl/S，可以计算出导体的电阻，反之，怎样测量一根金属丝的电阻率呢？金属丝的直径很小，如果用刻度尺测量，误差很大，怎么办？带着这个问题，我我们进入这节课的学习。 由电阻定律R＝ρ，得ρ＝，只要测得R、S、l即可。R可以采用伏安法；l可以采用刻度尺；S可以先测直径，再计算出来。 温故知新，引出这节课的第一个问题：怎样测微小量。
学习使用游标卡尺 问题1：要测量一支铅笔的长度，应该用什么工具？问题2：毫米刻度尺的精度是多少？问题3：如果要测量铅笔芯的直径，用毫米刻度尺合适吗？我们需要更精确的测量仪器。 毫米刻度尺1毫米不合适 由现实问题自然引出我们需要更精确的测量仪器，激发学生的学习兴趣。
介绍游标卡尺游标卡尺是怎么工作的呢？我们先举例说明。两只铅笔，一只长为9cm，另一只长为10cm。两只并排比较，相差1cm。2只10cm的铅笔和2只9cm的铅笔并排比较，相差2cm。3只10cm的铅笔和2只9cm的铅笔并排比较，相差3cm。N只10cm的铅笔和N只9cm的铅笔并排比较，相差N cm。常见游标卡尺介绍。10分度的游标卡尺，游标尺一共10格，共9mm，每格0.9mm。20分度的游标卡尺，游标尺一共20格，共19mm，每格0.95mm。50分度的游标卡尺，游标尺一共50格，共49mm，每格0.98mm。归纳一下游标卡尺的读数规则仔细观察三种游标卡尺，填写下表 学习、思考学生根据老师的展示，依次给出答案。0.1mm第7根刻度线与主尺7mm刻度线重合。2.6mm27.7mm测量值=游标零刻度线左边的主尺示数（主尺整毫米数） + N× 0.1mm（精度） N：游标零刻度线右侧第N条线和主尺刻线对齐 学生初学游标卡尺，没能很好地理解体会游标卡尺的放大原理，利用铅笔类比，直观地让学生体会游标卡尺的原理。有利于培养学生的科学思维素养、推理论证能力、科学探究能力。在类比理解之后，再介绍三种游标卡尺，学生能很快理解原理和三种卡尺的区别。通过读数练习能加深学生对游标卡尺的理解，巩固所学。学生自我归纳，老师适当引导，有利于培养学生的归纳能力、抽象思维。
注意：主尺整刻线若为厘米，先化成毫米再相加 注意：主尺刻线要和游标尺 0刻线进行比较，不能把游标尺的左边缘当做0刻线；读数要和尺子的精确度保持一致.游标卡尺的使用方法，请观看视频 5.85mm42.12mm20.7mm10.0mm观看视频 通过进一步的读数练习和特例训练，让学生加深对游标卡尺原理的理解，灵活应用读数规则来正确读数。通过观看实操视频，让学生的思维落地，形成真正的实验操作能力。正常教学时则要让学生利用游标卡尺亲自去测量身边的物体。
学习使用螺旋测微器 认识螺旋测微器观看视频，学习螺旋测微器的使用方法。 学习、思考3.540mm6.977mm 理解了游标卡尺的工作原理后，螺旋测微器原理的理解则变得简单了一些，此时直接介绍螺旋测微器的原理和使用方法，能快速让学生领会知识。接着进行读数训练，可以及时巩固所学。
测量金属丝的电阻率 根据电阻定律和基本的电路知识，请同学们设计一个测量金属丝电阻率的实验电路。如前所述，电阻可以用伏安法测得，电阻丝长度可以用刻度尺测得，电阻丝的横截面积呢？为减少偶然误差，我们需要做什么？实验操作练习实验时，用螺旋测微器测量金属丝的直径和用米尺测量金属丝的长度示数如图1所示，电流表、电压表的读数如图2所示.则金属丝两端的电压U＝_______，电流I＝________，金属丝的长度l＝_______，直径d＝____________.(3)该金属丝的电阻率是_________.(保留两位有效数字) 可以用累积法测金属丝的直径，也可以用游标卡尺或螺旋测微器测量电阻丝的直径，然后计算出电阻丝的横截面积。无论是测R、l还是S，都要多次测量求平均值。 引导学生设计实验电路，培养实验探究能力。提出偶然误差的处理，培养学生严谨的实验素养。通过实验实操练习，培养学生的实验能力，发现学生的实际问题，及时纠正。通过实例，诊断学生的学习，培养学生利用所学知识综合解决问题的能力，培养科学思维和实验探究能力。
课堂小结 学生自我总结，教师引导归纳。 培养学生的归纳能力，再次回顾课堂所学，提炼重要内容，发现不足，以期后续巩固。
八、板书设计
温故知新，导入新课
学习使用游标卡尺
学习使用螺旋测微器
测量金属丝的电阻率
课堂小结
11.3 实验：导体电阻率的测量
一、游标卡尺
1. 常见游标卡尺
10分度：
10格9mm，每格0.9mm，精度0.1mm
20分度：
20格19mm，每格0.95mm，精度0.05mm
50分度：
50格49mm，每格0.98mm，精度0.02mm
2. 读数规则
测量值 = 主尺整毫米数 + N × 精度
二、螺旋测微器
1. 原理：
（1）螺纹旋出（旋进）1圈，读数增加（减少）0.5mm。
（2）螺纹旋转一格，读数改变0.01mm。
2. 读数规则
测量值=固定刻度 + 半刻度（0或0.5）+可动刻度×0.01mm（估读到0.001mm）
三、金属丝电阻率的测量
1. 原理：
2. 电路设计：