小燈泡電阻測量的教學嘗試

劉禮春

摘要：測量小燈泡的電阻知識，一方面能加深學生對歐姆定律的理解，另一方面能使學生進一步熟悉電流表與電壓表的使用方法，培養(yǎng)學生實驗操作技能，提高學生的操作能力。本文從引入課題、尋找方法、選定器材、設計電路、探討步驟、進行實驗、評估交流、問題討論等八個方面來啟發(fā)學生怎樣測小燈泡的電阻，既培養(yǎng)學生科學的思維，又促進學生實驗能力的提高。

關鍵詞：小燈泡；電阻；測量；教學嘗試

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2016）04-0285-02

初中物理中測量小燈泡電阻的知識是初中物理教學的重要內(nèi)容，是學生升入高一級學校繼續(xù)學習的基礎，是歷年中考的熱點。學生學習測量小燈泡的電阻知識，一方面能加深學生對歐姆定律的理解，另一方面能使學生進一步熟悉電流表與電壓表的使用方法，培養(yǎng)學生實驗操作技能，提高學生的操作能力。那么，怎樣駕馭本節(jié)內(nèi)容才有利于貫徹落施教學目標呢？筆者進行了一點嘗試，在此與同行交流。

1.引入課題

教師：在電器生產(chǎn)和維修時往往需要知道某個電阻元件的阻值大小，但是如果它的阻值大小不知道，你能否得到其阻值呢？今天這節(jié)課我們一起來解決這個課題。

（板書：測量小燈泡的電阻）

2.尋找方法

教師：做任何一件事都要講究方式方法，方法恰當，事半功倍，方法不當，事倍功半甚至是勞而無功。本節(jié)測量小燈泡的電阻也是一樣，方法很重要、很關鍵。那么測電阻應當采用什么方法呢？請同學們回顧一下上節(jié)學過的歐姆定律的內(nèi)容。

學生1：通過導體中的電流跟這段導體兩端電壓成正比，跟這段導體的電阻成反比。

教師：如何用數(shù)學表達式？

學生2：I=U/R。

教師：若將上式進行變形，可以變換成哪些情況？

學生3；U=IR或R=U/I。

教師：從式子R=U/I中你會想到什么？

學生4：已知電流I和電壓U就可以求出電阻。

教師：說得好，那么有沒有辦法得到電流和電壓呢？

學生5：用電流表測出電流，用電壓表測出電壓。

教師：通過上面的復習，同學們能否找到一種測小燈泡的電阻辦法？你的辦法是什么？

學生：能，辦法是：用電流表測出電流，用電壓表測出電壓，再利用R=U/I計算燈泡的電阻。

教師：對，剛才這位同學說的這種測量方法叫伏安法，它的原理是R=U/I。

（板書：1、方法：伏安法2、原理：用電流表測出電流，用電壓表測出電壓，再利用R=U/I計算燈泡的電阻。）

3.選定器材

教師：測量小燈泡的電阻僅明確了測量的方法是不夠的，要進行實際操作，還必須選定測量器材，因為沒有器材就好比巧婦難為無米之炊。同學們想想看，你認為應用什么器材呢？說說其中的道理。

學生：要有供電能的電源、控制電路通斷的開關、連接各電路元件的導線、待測電阻的小燈泡、測小燈泡電流的電流表、測量小燈泡電壓的電壓表、保護電路的滑動變阻器。

4.設計電路

教師：器材選取好了，接下來就應將它們連成電路，依照什么樣的電路圖進行連接呢？請同學們按你的理解把實驗電路圖設計在草稿紙上。

學生設計的電路圖，教師個別指導。

[投影]學生設計的電路圖，并進行分析可行性。

教師再將自己設計思路與學生交流：（邊講邊畫）要測量小燈泡的電阻因此第一步可以先畫小燈泡；要測電阻應分別把小燈泡的電壓和電流測出，由此第二步可以在小燈泡兩端并上一只電壓表，再把電流表與小燈泡串聯(lián)；為保護燈泡電流表等電路元件不燒壞，第三步應在電路中串聯(lián)一只滑動變阻器；為了便于電路通與斷，第四步應在電路中接入一個開關；最后接入供電的電源。

電路圖如下：

5.探討步驟

教師：電路圖設計好了之后接下來是動手操作了，但是，同學們操作前應想清楚要先做什么，后做什么，另外操作時還應當注意什么等，只有做到心中有數(shù)，才能有條不紊順利完成實驗操作。請大家討論一下本實驗要按什么程序操作？操作中應注意哪些問題？

學生相互討論，指名發(fā)表自己的想法，教師給予評價。

然后，投影教師擬定的實驗步驟及注意事項到屏幕布上供還不清楚的同學參考。

6.進行實驗

實驗要求：

（1）每三人為一組進行實驗

（2）三人要分工合作，其中一人負責操作，一人負責記錄及數(shù)據(jù)處理，一人負責填寫實驗報告

（3）不能大聲喧嘩要保持安靜

（4）不能東走西串。

教師巡視并給予個別指導。

7.評估交流

教師：下面我們一同來看看幾個小組的實驗報告，并對其進行評價。

投影李明組的實驗報告

教師：從這份實驗報告你認為如何？

學生：從李明組的實驗報告可以看出，報告完整但該組所選電流表的量程過大，測量的結(jié)果偏小。

教師：是的，在實驗中不知電流大小的情況下，可以先用大量程試觸，當指針偏轉(zhuǎn)很小時應用小量程測量，因為使用小量程測量測出的結(jié)果更精確。

投影何文霞組實驗報告

教師：你對何文霞組實驗報告又是如何看的？

學生：何文霞組采用電流表內(nèi)接法測量，由于電流表有分壓作用，這樣實驗的結(jié)果會偏大些。

教師：郭成林同學說得好，由于電流表的內(nèi)阻和小燈泡的電阻相比，盡管小燈泡的電阻大些，但差距并不太大，若采用電流表內(nèi)接法，正如郭成林同學說的電流表有分壓作用，這樣實驗的結(jié)果會偏大些。不過值得注意的是若待測電阻遠大于電流表的電阻很接近電壓表的電阻，采用這種接法反而誤差更小。（想想為什么？）何文霞組的同學能不受書本或老師的束縛，采用與之不同的接法，這是一種創(chuàng)新，是難人可貴的，值得大家學習。

教師：通過觀察實驗數(shù)據(jù)我們會發(fā)現(xiàn)三次實驗得到的電阻值是不相同的，你知道原因是什么嗎？

學生：電阻隨溫度發(fā)生變化。

教師：有人為了減小實驗誤差采用多次測量求取平均值，你認為這樣做妥當嗎？為什么？

學生：不可以，因為不溫度下的電阻不同，求平均值無意義。若不考慮溫度的影響則可以。

8.問題討論

教師：無論是以往的同學還是在座的同學當中，做本實驗時總有同學會遇到下面這些問題，這是什么原因呢？請大家思考一下，也可以相互討論。

[投影]

8.1馮茜同學小組實驗時閉合開關后發(fā)現(xiàn)電壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，燈泡不亮，老師看到后走過去只將燈泡動了一下，電路便正常了。你認為導致壓表有示數(shù)，電流表無示數(shù)，燈泡不亮原因是什么呢？

8.2丁涵小組實驗時，在剛接入最后一根導線時燈就亮了，你認為這是回事？

8.3紅紅小組實驗時合上開關發(fā)現(xiàn)燈很暗，兩表也有示數(shù)，調(diào)節(jié)滑動變阻器，情況未能改善，原因何在？

8.4芳芳同學實驗時，連接完電路后，閉合開關，調(diào)節(jié)滑動變阻器看到：當電流表示數(shù)變大，燈泡變亮時，電壓表的示數(shù)反而變??；而當電流表示數(shù)變小，燈泡變暗時，電壓表示數(shù)卻變大。請問這又是什么原因呢？

8.5張德志小組的實驗中碰到這樣的問題：連接完電路，閉合開關發(fā)現(xiàn)燈不亮，電壓表無示數(shù)，電流表有示數(shù)，原因可能是什么？

指名回答上述問題

問題1：答燈泡開路或燈泡松了或燈泡接觸不良或燈絲斷了。

問題2：答在連電路前開關未斷開。

問題3：答滑動變阻器接線錯誤，接在滑動變阻器上面的兩個接線柱上，滑動變阻器成了定值電阻。

問題4：答電壓表并聯(lián)接在滑動變阻器的兩端。

問題5：答燈泡被短路。

總之，經(jīng)過以上八個方面的教學，讓學生對伏安法測電阻有更清楚的認識，同時也有利于培養(yǎng)學生科學的思維，促進實驗能力的提高。