11.3《 实验：测量导体的电阻率》课时教案（表格式）-2025--2026年人教版高中物理必修第三册

11.3《 实验：测量导体的电阻率》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 人教版（2019）高中物理必修第三册 授课类型 实验探究课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修第三册第十一章第三节，是电学实验的重要组成部分。教材通过引导学生设计并完成“测量金属丝的电阻率”实验，将欧姆定律、电阻定律与实验操作有机结合，体现了从理论到实践的科学探究过程。内容包括实验原理、器材选择、电路设计、数据处理与误差分析，具有较强的综合性与实践性，为后续学习电学测量技术打下基础。
学情分析
高二学生已掌握欧姆定律、电阻定律等基础知识，具备一定的电路连接与电表使用能力，但对实验设计的整体逻辑和系统性误差分析仍较薄弱。部分学生动手能力不足，易在电路连接、读数记录等环节出错。同时，学生对“电阻率”这一表征材料特性的物理量理解尚浅，需通过真实实验增强感性认识。因此，教学中应强化探究引导，注重合作学习与过程评价，帮助学生突破思维与操作障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 理解电阻定律的表达式 R = ρL/S，掌握电阻率 ρ 的物理意义，知道其是反映材料导电性能的固有属性。
2. 能结合实验数据，运用公式计算待测金属丝的电阻率，并能解释实验结果与标准值差异的原因。
科学思维
1. 能根据实验目的设计合理的电路图，判断电流表内外接法的适用条件，提升模型建构与逻辑推理能力。
2. 能通过多组数据绘制 U-I 图像，利用图像斜率求电阻，体会图像法在数据处理中的优势。
科学探究
1. 经历“提出问题—设计方案—实验操作—数据分析—得出结论”的完整探究过程，掌握测量电阻率的基本方法。
2. 能识别实验中的系统误差与偶然误差，提出减小误差的操作建议，提升实验设计与评估能力。
科学态度与责任
1. 在实验中养成严谨细致、实事求是的科学态度，尊重实验数据，不随意篡改结果。
2. 通过小组合作完成实验，增强团队协作意识，体会科学探究中的责任与担当。
教学重点、难点
重点
1. 掌握测量导体电阻率的实验原理与基本步骤。
2. 能正确连接电路，使用伏安法测量金属丝的电阻，计算电阻率。
难点
1. 根据待测电阻大小合理选择电流表的内外接法，理解其误差来源。
2. 准确实验数据的处理，特别是利用图像法求电阻，分析误差原因。
教学方法与准备
教学方法
实验探究法、合作学习法、讲授法、问题驱动法
教具准备
学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、待测金属丝（镍铬丝）、刻度尺、螺旋测微器、开关、导线若干、实验报告单
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入，提出问题
【5分钟】 一、创设真实情境，激发探究兴趣 （1）、展示生活实例，引发认知冲突
教师手持一段铜线和一段镍铬合金丝，提问：“这两根导线外观相似，若将它们分别接入同一电路，电流大小会一样吗？”学生可能回答“不一样”，教师追问：“为什么不一样？是什么因素决定了导体对电流的阻碍作用？”引导学生回顾电阻的决定因素：材料、长度、横截面积和温度。接着，教师进一步设问：“如果我们要比较不同材料的导电性能，仅用‘电阻’这个量合适吗？比如一根很长的铜丝和一根很短的铁丝，谁的电阻大？这能说明铜比铁导电差吗？”通过这一连串问题，引导学生意识到电阻受几何尺寸影响，不能直接反映材料本身的导电特性，从而引出“电阻率”这一物理量的必要性。
（2）、明确实验任务，构建探究主线
教师展示本节课的探究任务：“今天，我们将化身材料工程师，接受一项真实任务——为某电子元件选型提供数据支持。现有未知材料的金属丝，我们需要通过实验精确测量其电阻率，并判断其是否符合设计要求。这不仅是一次物理实验，更是一次解决实际工程问题的科学实践。”教师强调，本节课将围绕“如何测量？”“如何减小误差？”“如何分析数据？”三个核心问题展开，形成贯穿始终的探究主线，让学生带着明确目标进入实验。 1. 观察导线，思考并回答问题。
2. 回顾电阻的决定因素，理解电阻率的引入意义。
3. 明确实验任务，建立探究目标。
4. 进入“工程师”角色，激发探究热情。
评价任务 理解电阻率：☆☆☆
明确实验目标：☆☆☆
建立探究意识：☆☆☆
设计意图 通过生活实例引发认知冲突，使学生意识到“电阻”不能直接反映材料导电性，自然引出“电阻率”的概念，体现从生活走向物理的理念。以“材料工程师”的角色任务驱动，赋予实验真实意义，增强学生责任感与探究动机，为后续实验活动提供情感与认知基础。
原理探究，方案设计
【10分钟】 一、回顾理论基础，推导实验原理 （1）、引导学生推导测量公式
教师板书电阻定律公式：R = ρL/S。提问：“若要测量电阻率 ρ，我们需要测量哪些物理量？”学生回答：电阻 R、长度 L、横截面积 S。教师继续引导：“R 如何测量？L 和 S 又如何测量？”进而引出伏安法测电阻，使用刻度尺测长度，用螺旋测微器测直径进而计算横截面积。教师强调：“测量 L 和 S 是为了消除几何尺寸的影响，从而纯粹反映材料的导电性能。”随后，教师写出最终计算公式：ρ = (R·S)/L = (R·πd )/(4L)，并解释每个符号的含义，确保学生理解公式的物理意义与数学结构。
二、突破关键难点，选择电路方案 （2）、组织议题讨论：电流表内接还是外接？
教师提出议题：“在伏安法测电阻时，电流表有内接和外接两种方式，哪种更适合我们今天的实验？”教师画出两种电路图，引导学生分析误差来源。提问：“内接法中，电压表测的是谁的电压？电流表测的是谁的电流？测量值比真实值大还是小？”学生通过讨论得出：内接法中电压表测的是待测电阻与电流表的总电压，导致 R_测 > R_真，适用于 R_x >> R_A 的情况。同理，分析外接法：电流表测的是待测电阻与电压表的总电流，导致 R_测 < R_真，适用于 R_x << R_V 的情况。教师给出待测镍铬丝的估算电阻（约几欧姆），以及电表内阻（电流表约0.1Ω，电压表约3kΩ），引导学生计算比较，最终确定采用外接法以减小系统误差。
三、规范测量工具，演示操作要点 （3）、演示螺旋测微器的使用方法
教师拿出螺旋测微器，实物投影演示其结构与读数方法。强调：“螺旋测微器可精确到0.01mm，使用前需校零，测量时不可用力过猛，听到‘咔咔’声即停。”教师演示测量金属丝不同位置的直径三次，取平均值，强调多次测量求平均以减小偶然误差。同时提醒学生记录数据时注意有效数字。 1. 回忆电阻定律，参与推导测量公式。
2. 分析内外接法误差，参与讨论并选择合适电路。
3. 观察螺旋测微器演示，掌握读数方法。
4. 理解多次测量与有效数字的意义。
评价任务 推导公式：☆☆☆
选择电路：☆☆☆
掌握工具：☆☆☆
设计意图 通过问题链引导学生自主推导实验原理，强化物理观念的建构。采用议题式教学法，围绕“内外接法选择”展开深度讨论，培养学生科学思维与批判性分析能力。通过规范演示螺旋测微器使用，强调实验细节与科学态度，为后续动手操作奠定基础。
实验操作，数据采集
【15分钟】 一、分组合作，搭建实验电路 （1）、明确分工，规范操作流程
教师将学生分为四人小组，明确角色分工：一人负责电路连接，一人负责调节滑动变阻器，一人负责读取电压表和电流表数据，一人负责记录数据并监督操作规范。教师强调：“连接电路前必须断开开关，滑动变阻器滑片置于阻值最大端，检查无误后再通电。”教师巡视各组，指导学生按照设计的外接法电路图连接实物，重点检查电压表是否并联在待测金属丝两端，电流表是否串联在主电路中，正负接线柱是否正确。
二、控制变量，采集多组数据 （2）、指导数据测量与记录
教师要求学生通过调节滑动变阻器，改变金属丝两端的电压，从0V开始，每隔0.5V记录一组U、I值，共测量6组数据。提醒学生：“读数时视线要与表盘垂直，避免视差；每次读数后立即记录，防止遗忘。”教师提供实验记录表格模板，包含序号、U(V)、I(A)、R=U/I(Ω)等列。同时，教师提醒测量长度L时，应测量接入电路的有效长度，使用毫米刻度尺精确测量；测量直径d时，使用螺旋测微器在金属丝不同位置测量三次，取平均值。
三、关注过程，及时纠正错误 （3）、巡视指导，解决生成问题
教师在巡视过程中发现常见问题：如电压表接错位置、滑动变阻器接成定值电阻、读数未估读等，及时进行个别指导。例如，某组学生电压表示数始终为零，教师引导其检查导线连接是否松动，最终发现接线柱未拧紧。通过解决真实问题，帮助学生积累实验经验，提升问题解决能力。 1. 小组分工合作，连接实验电路。
2. 调节滑动变阻器，采集多组U、I数据。
3. 使用刻度尺和螺旋测微器测量L和d。
4. 规范记录数据，注意有效数字。
评价任务 电路连接：☆☆☆
数据采集：☆☆☆
操作规范：☆☆☆
设计意图 通过合作学习法，促进学生交流与协作，培养团队精神。明确分工与操作规范，确保实验安全与数据可靠性。通过采集多组数据，为后续图像法处理提供基础。教师巡视指导，及时纠正错误，体现“以学定教”的教学理念，关注课堂生成，提升教学实效。
数据分析，得出结论
【10分钟】 一、处理数据，绘制U-I图像 （1）、指导学生绘制图像并求斜率
教师引导：“我们测量了多组U和I，如何更直观地反映它们的关系？如何求出电阻R？”学生回答可用图像法。教师要求学生在坐标纸上以U为纵轴、I为横轴，描点作图。强调：“坐标轴要标注物理量和单位，选择合适的标度，使图像尽量布满坐标纸。”教师示范如何用直尺画出最接近所有点的直线（拟合直线），并解释：“这条直线的斜率k = ΔU/ΔI，根据欧姆定律，斜率即为电阻R。”学生计算斜率，得到金属丝的电阻值。
二、计算电阻率，进行误差分析 （2）、组织学生计算并讨论误差
教师引导学生代入公式 ρ = (R·πd )/(4L) 计算电阻率。假设测得 L = 0.500m，davg = 0.400mm，R = 2.50Ω，则计算得 ρ ≈ 1.26×10 Ω·m。教师提问：“查表可知镍铬合金的电阻率约为1.10×10 Ω·m，我们的测量值偏大，可能是什么原因？”引导学生从系统误差和偶然误差两方面分析：系统误差可能来自外接法（虽已选择但仍有微小影响）、电表精度；偶然误差来自长度和直径测量、读数误差等。鼓励学生提出改进建议，如使用更精密仪器、多次测量取平均等。 1. 在坐标纸上绘制U-I图像。
2. 计算图像斜率，得到电阻R。
3. 代入公式计算电阻率ρ。
4. 分析误差来源，提出改进建议。
评价任务 图像绘制：☆☆☆
计算准确：☆☆☆
分析误差：☆☆☆
设计意图 通过图像法处理数据，培养学生数据处理与科学思维能力，体会图像法的优越性。通过对比测量值与标准值，引导学生进行误差分析，提升科学探究中的评估能力。鼓励学生提出改进方案，体现“学以致用”的教学理念，培养批判性思维与创新意识。
课堂总结，升华主题
【5分钟】 一、结构化回顾，梳理知识脉络 （1）、引导学生总结实验流程
教师提问：“今天我们完成了测量导体电阻率的实验，谁能用几句话概括整个过程？”学生回答后，教师总结：“我们从提出问题出发，依据电阻定律设计实验方案，选择了合适的电路和测量工具，通过合作完成了数据采集，利用图像法处理数据，最终计算出电阻率并分析误差。这正是一个完整的科学探究过程。”
二、升华情感，树立科学精神 （2）、引用名言，激励学生追求真理
教师深情地说：“居里夫人曾说：‘我们生活的每一天都应像在攀登一座高山，每一步都充满挑战，但每一步也都离真理更近一点。’今天你们在实验中遇到的每一个问题，每一次读数的犹豫，每一次电路的调试，都是在向物理世界的真相迈进。电阻率不仅是一个数值，它背后是你们严谨的态度、协作的精神和对科学的敬畏。希望你们永远保持这份好奇与执着，做一名真正的探索者。” 1. 回顾实验步骤，梳理知识结构。
2. 理解科学探究的完整过程。
3. 感受科学精神，树立探究信念。
4. 倾听教师总结，内化学习体验。
评价任务 总结流程：☆☆☆
理解探究：☆☆☆
情感认同：☆☆☆
设计意图 采用结构化总结与升华式总结相结合的方式，既帮助学生系统回顾知识，又通过名人名言激发情感共鸣，将实验技能的掌握上升为科学精神的培育。强调探究过程的完整性与科学态度的重要性，实现知识、能力与价值观的统一。
作业设计
一、实验报告完善
1. 根据课堂实验数据，重新整理实验报告，包括实验目的、原理、器材、电路图、数据记录表、U-I图像、电阻与电阻率计算过程、误差分析及改进建议。
2. 思考题：若改用内接法测量，对实验结果会产生什么影响？请结合数据估算误差大小。
二、拓展探究任务
1. 查阅资料，比较铜、铁、镍铬合金的电阻率大小，并解释为什么电炉丝通常用镍铬合金制成？
2. 设计一个实验方案，测量一段铅笔芯的电阻率，写出实验原理、所需器材和主要步骤。
【答案解析】
一、实验报告完善
1. 实验报告应包含完整要素，数据真实，图像规范，计算准确。
2. 内接法会导致测量值偏大，因为电压表测的是待测电阻与电流表的总电压，若电流表内阻为0.1Ω，待测电阻约2.5Ω，则相对误差约为4%。
二、拓展探究任务
1. 镍铬合金电阻率远大于铜和铁，通电时发热功率大（P=I R），适合做电热元件。
2. 原理仍为ρ = (R·πd )/(4L)，器材需铅笔芯、导线夹、电压表、电流表等，注意铅笔芯易碎，测量时需小心。
板书设计
11.3 实验：测量导体的电阻率
【实验原理】
R = ρL/S → ρ = (R·S)/L = (R·πd )/(4L)
【实验器材】
电源、滑动变阻器、电压表、电流表、待测金属丝、刻度尺、螺旋测微器
【电路设计】
伏安法 → 外接法（Rx 小）
[文字图示：电源+开关+滑动变阻器串联，待测电阻与电压表并联，再与电流表串联]
【数据处理】
U-I 图像 → 斜率 k = R → 代入公式求 ρ
【误差分析】
系统误差：电路接法、电表精度
偶然误差：测量、读数
教学反思
成功之处
1. 以“材料工程师”任务驱动，有效激发学生探究兴趣，课堂参与度高。
2. 采用议题式教学突破“内外接法”难点，学生通过讨论真正理解误差来源。
3. 注重实验细节指导，如螺旋测微器使用、电路检查等，学生操作规范性明显提升。
不足之处
1. 部分小组数据采集速度较慢，导致后续分析时间紧张，需优化时间分配。
2. 个别学生对U-I图像拟合直线的方法掌握不熟练，需加强个别指导。
3. 误差分析环节深度不够，部分学生仅停留在表面，需设计更具体的引导问题。