第十七章 第3节《电阻的测量》“教学评”一体化核心素养教案（人教版2024）

第十七章 第3节《电阻的测量》“教学评”一体化核心素养教案（人教版2024）
一、教学目标
（一）物理观念
深入理解伏安法测电阻的原理，明确电阻、电压和电流之间的定量关系在测量电阻中的应用。
（2）认识到电阻测量在电学实验和实际生产生活中的重要性，如电子设备制造、电路故障排查等领域。
了解电阻测量的其他方法及其原理，拓宽对电阻测量手段的认知，构建更全面的电学测量观念。
（2）理解测量过程中误差产生的原因及减小误差的方法，培养严谨的科学测量态度。
（二）科学思维
通过设计伏安法测电阻的实验方案，培养逻辑思维能力，从实验原理出发，合理选择实验器材，规划实验步骤。
（2）运用等效替代、转换等思维方法，理解并掌握电阻测量的不同方法，提升思维的灵活性和创新性。
能对实验数据进行分析处理，通过计算、绘制图像等方式得出测量结果，并对结果进行误差分析，培养批判性思维和数据分析能力。
（2）在解决电阻测量相关问题时，能够根据具体情况选择合适的测量方法，培养综合运用知识和科学决策的能力。
（三）科学探究
1.（1）经历伏安法测电阻的完整实验探究过程，包括提出问题、猜想与假设、设计实验、进行实验、收集证据、分析与论证、评估、交流与合作等环节，提升科学探究能力。
（2）学会根据实验目的和要求，自主设计实验电路，选择合适的实验器材，培养实验设计和规划能力。
2.（1）在实验操作过程中，熟练且正确地使用电流表、电压表、滑动变阻器等电学仪器，规范操作流程，准确记录实验数据，提高实验操作技能。
（2）能够对实验结果进行评估和反思，分析实验中存在的问题并提出改进措施，培养严谨的科学态度和不断探索的精神。
（四）科学态度与责任
在实验探究中，秉持实事求是的科学态度，如实记录和分析实验数据，不篡改、不伪造数据，尊重实验事实。
（2）培养勇于面对实验失败和困难的精神，积极主动地寻找解决问题的方法，不轻易放弃，树立正确的科学探究观。
认识到物理实验对推动科学发展和技术进步的重要作用，增强将物理知识应用于实际的意识和责任感。
（2）关注电阻测量技术在现代科技中的发展，培养对科学技术的好奇心和求知欲，激发探索科学奥秘的热情。
二、教学重难点
（一）重点
理解伏安法测电阻的原理，掌握运用欧姆定律 测量电阻的方法。
（2）学会正确选择和使用电流表、电压表、滑动变阻器等实验器材，规范连接实验电路。
能够根据实验数据计算电阻值，并通过多次测量求平均值的方法减小测量误差。
（2）了解电阻测量的其他方法，如替代法、欧姆表法等，知道它们的原理和适用场景。
（二）难点
设计合理的实验方案，包括实验电路的优化、滑动变阻器的作用及调节方法，以确保测量的准确性。
（2）理解实验过程中误差产生的原因，如电表内阻对测量结果的影响，能够采取有效措施减小误差。
灵活运用所学知识，根据不同的实验条件和要求，选择合适的电阻测量方法，并能对测量结果进行科学分析和评估。
（2）培养学生在实验探究过程中的创新思维和实践能力，鼓励学生提出独特的实验改进方案。
三、教学方法
实验探究法：通过学生自主设计和实施实验，探究伏安法测电阻的方法和技巧，培养学生的探究能力和实践操作能力。
讲授法：讲解电阻测量的原理、实验方法、误差分析等重要知识，确保学生理解关键概念和方法。
讨论法：组织学生对实验方案、数据处理、误差分析等问题进行讨论，激发学生的思维活力，促进学生之间的交流与合作。
对比归纳法：对比不同电阻测量方法的原理、优缺点及适用范围，引导学生归纳总结，加深对电阻测量的理解。
四、教学道具素材
实验器材：电源、电流表、电压表、滑动变阻器、待测电阻、开关、导线若干、电阻箱。
多媒体课件：包含伏安法测电阻的实验电路图、实验操作视频、误差分析动画、不同电阻测量方法的介绍资料、练习题及答案等，辅助教学。
五、教学过程
情境导入（5分钟）
1.展示现象
展示一段电子设备维修的视频，维修人员使用仪器测量电路板上电阻的阻值，以判断电路是否正常。
拿出一个未知阻值的电阻，提问学生：“我们知道电阻是导体的一种重要属性，那么如何准确测量这个电阻的阻值呢？”
2.提出问题
引导学生思考：在前面学习了欧姆定律，知道电阻与电压、电流之间存在定量关系，能否利用这种关系来测量电阻呢？从而引出本节课的主题——电阻的测量。
3.学生活动
观看视频，思考老师提出的问题，联想到已学的电学知识。
小组内交流讨论，初步探讨测量电阻的可能方法。
4.设计意图：通过实际生活中的电阻测量场景，引发学生的兴趣和好奇心，自然地引出电阻测量的问题，激发学生的探究欲望。
5.及时评价：对积极参与讨论的学生给予肯定，鼓励学生大胆发言，对学生提出的想法进行简要点评，引导学生进一步思考。
伏安法测电阻原理讲解（10分钟）
原理推导
回顾欧姆定律的内容 ，引导学生思考：如果我们能够测量出导体两端的电压 和通过导体的电流 ，就可以根据公式 计算出导体的电阻 。
在黑板上进行公式推导，强调这就是伏安法测电阻的原理。
实验器材选择
讲解为了实现伏安法测电阻，需要选择哪些实验器材。明确电流表用于测量通过电阻的电流，电压表用于测量电阻两端的电压，电源为电路提供电能，开关控制电路的通断，导线用于连接各元件。
提出问题：“为了改变电阻两端的电压和通过的电流，还需要什么器材？”引导学生回答出滑动变阻器，并讲解滑动变阻器在实验中的作用是改变电路中的电阻，从而改变电流和电压，实现多次测量。
学生活动
认真听讲，跟随老师的思路理解伏安法测电阻的原理。
思考并回答关于实验器材选择的问题，理解各器材在实验中的作用。
设计意图：通过回顾欧姆定律推导伏安法测电阻的原理，让学生明白知识的连贯性和应用方法。明确实验器材的选择及作用，为后续实验设计和操作做好准备。
及时评价：提问学生伏安法测电阻的原理和各器材的作用，对回答正确的学生给予表扬，对理解不清晰的学生进行再次讲解。
实验方案设计与讨论（15分钟）
设计引导
引导学生分组设计伏安法测电阻的实验方案，思考实验电路如何连接，实验步骤怎样安排，如何记录数据等问题。
提示学生注意电流表、电压表的量程选择，滑动变阻器的连接方式和调节方法，以及实验操作的规范性和安全性。
小组讨论
学生分组进行讨论，绘制实验电路图，制定实验步骤，设计实验数据记录表格。
实验次数 电压 电流 电阻 平均电阻 平均
1
2
3
教师巡视各小组讨论情况，适时给予指导和启发，如帮助学生解决电路设计中遇到的问题，提醒学生注意实验步骤的合理性。
方案展示与评价
每个小组派代表展示本小组设计的实验方案，包括实验电路图、实验步骤和数据记录表格。 其他小组进行评价，提出优点和不足之处，共同讨论完善实验方案。教师进行总结点评，强调实验设计中的关键要点，如电流表、电压表的正负极连接，滑动变阻器“一上一下”的连接方式等。
学生活动
积极参与小组讨论，充分发表自己的观点，共同完成实验方案的设计。 认真倾听其他小组的展示和评价，学习他人的优点，对自己小组的方案进行反思和改进。
设计意图：通过小组讨论设计实验方案，培养学生的团队协作能力、创新思维和实验设计能力。在方案展示与评价过程中，让学生相互学习，完善方案，加深对实验的理解。
及时评价：对各小组的讨论情况和设计方案进行全面评价，肯定小组讨论中的积极表现和创新之处，对存在的问题进行详细分析和指导，鼓励学生不断完善实验方案。
实验操作与数据收集（15分钟）
操作示范
教师在讲台上进行实验操作示范，按照设计好的实验电路连接器材，连接过程中强调操作规范，如连接电路时开关要断开，电表量程选择要合适，滑动变阻器滑片移到阻值最大处等。
闭合开关前，再次检查电路连接是否正确。闭合开关后，调节滑动变阻器，观察电流表和电压表的示数变化，记录一组数据。
学生实验
学生分组进行实验，按照实验方案连接电路，进行实验操作。在实验过程中，认真记录不同电压下电流表和电压表的示数，填入设计好的数据记录表格。
教师巡视各小组实验情况，及时纠正学生的错误操作，如电表指针反偏、滑动变阻器调节不当等问题，确保实验安全、顺利进行。
数据收集与整理
学生完成多次测量后，整理实验数据，计算每次测量的电阻值，并求平均值。
鼓励学生对实验数据进行初步分析，观察电阻值的变化情况，思考可能的原因。
学生活动
认真观看教师的操作示范，学习正确的实验操作方法。
小组协作完成实验操作，规范操作仪器，准确记录数据，并进行数据整理和初步分析。
设计意图：通过教师示范和学生亲自动手实验，让学生掌握实验操作技能，提高学生的动手能力和实验素养。收集和整理数据为后续分析论证做好准备。
及时评价：对实验操作规范、数据记录准确的小组给予表扬，对实验过程中出现问题的小组，帮助他们分析原因，鼓励他们积极改进，培养学生严谨的科学态度。
数据分析与误差讨论（10分钟）
数据分析
引导学生对实验数据进行深入分析，计算每次测量的电阻值，观察电阻值是否相同。提问学生：“为什么多次测量的电阻值不完全相同？”
讲解通过多次测量求平均值的方法可以减小误差，计算出待测电阻的平均值作为测量结果。
误差讨论
组织学生讨论实验中误差产生的原因，如电表本身的精度问题、读数误差、导线电阻的影响、温度对电阻的影响等。
引导学生思考如何减小误差，如选择精度更高的电表、正确读数、尽量减小导线电阻、控制实验温度等。
利用多媒体动画展示电表内阻对测量结果的影响，帮助学生理解误差产生的原理。
学生活动
认真分析实验数据，计算电阻平均值，思考误差产生的原因。
积极参与小组讨论，发表自己对误差原因和减小误差方法的看法，倾听他人的观点，共同总结误差相关知识。
设计意图：通过数据分析和误差讨论，培养学生的数据分析能力和科学思维，让学生理解误差存在的必然性及减小误差的方法，培养严谨的科学态度。
及时评价：对学生的数据分析和讨论情况进行评价，肯定学生对误差原因的正确分析，对存在的误解进行纠正，引导学生全面理解误差相关知识。
电阻测量其他方法介绍（5分钟）
方法介绍
讲解电阻测量的其他方法，如替代法：用一个电阻箱替代待测电阻，通过调节电阻箱使电路中的电流或电压与接入待测电阻时相同，此时电阻箱的阻值即为待测电阻的阻值。
简单介绍欧姆表法：欧姆表是一种可以直接测量电阻阻值的仪器，其原理基于闭合电路欧姆定律。
对比不同测量方法的优缺点和适用范围，如伏安法测量精度较高，但需要较多仪器；替代法操作相对简单，但对电阻箱精度要求较高；欧姆表法测量方便快捷，但精度相对较低。
学生活动
认真听讲，了解电阻测量的其他方法及其原理。
思考不同测量方法在实际应用中的选择，对比它们的优缺点。
设计意图：拓宽学生对电阻测量方法的认知，让学生了解不同测量方法的特点，培养学生根据实际情况选择合适测量方法的能力。
及时评价：提问学生不同测量方法的原理和优缺点，对回答正确的学生给予肯定，对理解不清晰的学生进行补充讲解。
课堂小结（5分钟）
知识总结
引导学生回顾本节课所学内容，包括伏安法测电阻的原理、实验方案设计、实验操作过程、数据分析处理以及电阻测量的其他方法。
强调重点知识，如伏安法测电阻的原理公式 ，实验中各器材的作用，多次测量求平均值减小误差的方法等。
方法归纳
总结实验探究过程中运用的科学方法，如实验设计中的控制变量法，数据分析中的多次测量求平均值法等，鼓励学生在今后的学习中运用这些方法解决问题。
回顾在解决电阻测量问题时，从原理出发，选择合适器材和方法的思路，培养学生科学探究和解决问题的能力。
学生活动
跟随教师引导，回顾本节课重点知识和方法。
思考自己在知识和方法上的收获与不足，与同学分享学习心得。
设计意图：帮助学生梳理知识体系，巩固重点知识，总结学习方法，培养学生的反思和总结能力。
及时评价：对学生的回顾和分享进行补充和完善，鼓励学生在今后学习中不断进步，针对学生提出的不足，给予指导和建议。
布置作业（5分钟）
基础性作业
完成教材课后习题中关于伏安法测电阻的计算和实验分析题目，巩固课堂所学知识。
整理本次实验的实验报告，包括实验目的、原理、器材、步骤、数据记录与处理、误差分析等内容。
拓展性作业
尝试用替代法测量一个未知电阻的阻值，记录实验过程和结果，分析替代法测量的优缺点。
查阅资料，了解更多关于电阻测量的先进技术和方法，写一篇简短的科普文章介绍其原理和应用。
六、教学反思
成功之处：通过情境导入激发了学生对电阻测量的兴趣和探究欲望，使学生积极投入到实验探究中。在教学过程中，注重引导学生自主设计实验方案、进行实验操作和分析数据，培养了学生的科学探究能力和团队协作精神。对误差分析和其他测量方法的介绍，拓宽了学生的知识面，培养了学生的科学思维和严谨态度。
不足之处：部分学生在实验操作过程中仍存在一些不规范的行为，如电表读数不准确、滑动变阻器调节不熟练等，导致实验数据误差较大。在讨论误差原因和减小误差方法时，部分学生理解不够深入，未能充分认识到一些因素对测量结果的影响。此外，在介绍电阻测量其他方法时，由于时间有限，讲解不够详细，学生对这些方法的理解和掌握程度有待提高。
改进措施：在今后的教学中，加强对实验操作规范的训练，在实验前让学生充分熟悉仪器的使用方法，增加学生动手练习的机会。对于误差分析，通过更多实例和实验演示，帮助学生深入理解误差产生的原因和减小误差的方法。在介绍电阻测量其他方法时，合理安排时间，采用更直观的方式进行讲解，如通过视频演示、实际操作等，让学生更好地掌握这些方法。