子主题一探究决定导体电阻大小的因素解读.docx
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子主题一探究决定导体电阻大小的因素解读
子主题一探究决定导体电阻大小的因素
◇了解食盐水溶液的基本导电特点，知道食盐水中两电极间的电阻随水的温度，电极位置，食盐水的浓度而变化；
◇熟悉量取一定量水（液体）的实验技能；初步学会用天平称量一定量的食盐（粉末状物体）的实验技能。
◇体验测量溶液中两个电极之间电阻的过程；
◇感悟控制变量的方法在实验中的作用；
◇掌握通过图像研究问题的方法。
◇在探究溶液导电的活动中体验探索未知事物的乐趣；
◇以严谨、认真的科学态度探究溶液导电性与浓度、温度的关系；
◇在小组活动过程中，培养交流合作的意识。
在本探究活动的实验中我们用食盐水中的两个碳棒电极之间的电阻来反映食盐水的导电性。
活动的重点有两点：
1.通过实验事实了解溶液中两电极间的电阻随浓度的增加而减小。
2．食盐水的导电性受诸多因素影响，其中比较大的影响因素包括：
浓度，电极位置，温度等。
难点有两点：
1．要选用合适的电源和溶液，否则实验现象不明显。
2．电极的制作和固定。
建议：
1．食盐水中两电极间的电阻还是比较大的，建议在实验中选择200毫升水。
测量浓度与电阻关系时，建议食盐以4克或5克为单位逐渐增加。
测电阻与温度的关系时，建议浓度为200毫升水配10克左右的食盐。
电池建议选用4节以上1.5V的干电池，电压表选15V量程。
此外，由于水本身存在电容，因此测完一次数据后，应该给水放一次电。
放电方法是，将浸在水中的两电极直接用导线短接。
如果不放电，也不会对实验产生太大的影响。
2．本实验中需要两个惰性电极，建议使用废电池中的碳棒做电极。
从电池中直接拆出来的碳棒杂质较多，应先对其表面进行清理。
在实际实验中，由于电池中碳棒的纯度问题，两个碳棒浸入食盐水后相当于一个原电池，可能会产生少许电动势，但不影响实验结果。
在实验过程中，当通电后，碳棒上会电解出氢和氧，产生气泡，如果气泡过多，建议简单清理一下气泡，但这个现象同样不会对实验产生太大影响。
《探究决定导体电阻大小的因素》活动建议方案
活动一：
怎样测量食盐水中两电极间的电阻？
用电压表和电流表测量食盐水中两电极间的电阻。
1．通过实验和播放多媒体资源设置情景引出问题
（1）教师使用多媒体图片或视频复习有关“影响导体电阻大小的因素”的知识；
（2）教师做演示实验，展示食盐水能够导电。
（3）教师提问：
我们已经知道酸碱盐的水溶液——比如：
食盐水溶液能够导电，你能设计一个实验方案测量一下食盐水中两个碳棒电极之间的的电阻吗？
演示实验参考：
实验器材：
小灯泡、电池、开关、导线、烧杯、食盐、水、碳棒（可从废电池中获取）。
实验电路：
实验操作：
烧杯中装清水，将连入电路的两根碳棒放入烧杯中，两碳棒不要接触；闭合开关，灯泡不发光，断开电路。
将食盐加入水中，搅拌使之溶化；闭合开关，灯泡发光。
2．学生设计并进行实验
（1）学生划分小组，以组为单位设计实验。
参考电路图：
（2）各组展示设计方案，教师组织学生进行讨论和交流。
学生在设计时容易出现的问题是：
设计方案中的电极位置不固定。
教师可以用滑动变阻器作类比说明：
如果电极位置不固定的话，相当于滑动变组器的滑片位置不固定，两电极间的电阻会随电极的位置而变化。
（3）学生动手组装电路，进行测量，并记录数据。
在测量过程中，教师引导学生改变电极位置。
学生通过实验数据体验到电极位置的变化会引起电阻的变化。
当电极间的距离和浸入食盐水的深度有变化时，可以看到电阻值也有明显的变化。
教师可以提示学生，这类似固体导体中导体长度和横截面积与电阻的关系。
测量食盐水两电极间的电阻实验参考：
测量食盐水两电极间的电阻
实验器材：
盛水的容器、食用盐、电流表、电压表、电池、导线、石墨电极（可用废电池的碳棒）。
1．改变电极间的距离：
实验装置：
实验现象：
电极间的距离越近，电路中的电流越大，说明食盐水中电极间的电阻越小。
解释：
电极间的距离越近，相当于导体的长度越小，所以当导体截面积不变时，长度越小电阻越小。
2．改变浸入食盐水的深度：
实验装置：
实验现象：
电极浸入食盐水的深度越小，电路中的电流越小，说明食盐水中电极间的电阻越大。
解释：
电极浸入食盐水的深度越小，相当于导体的截面积越小，所以当导体长度不变时，截面积越小电阻越大。
小组合作探究。
学生自我评价，教师对学生进行评价。
1课时。
活动二：
探究盐水中两电极间的电阻与浓度的关系
初步了解酸碱盐溶液的导电原理，通过实验探究食盐水中两电极间的电阻随浓度的变化规律。
1．设置情景，提出问题
（1）教师演示动画，展现食盐水的导电微观解释。
（2）教师提问：
请同学根据动画猜想一下，如果食盐水的浓度发生变化（水一定，而溶解盐增加或减少）时。
食盐水中两个碳棒之间的的电阻会发生怎样的变化？
2．引导学生进行猜想
（1）学生提出猜想；
（2）设计一个验证猜想的实验方案；
教师提示：
为了排除由于电极的位置变化而引起的电阻变化，这个实验中应该注意控制什么变量？
（固定电极）
（3）设计记录实验数据的记录表；
教师提示：
设计实验数据记录表，要能有序记录实验数据，便于交流，便于根据实验数据分析自变量和因变量之间的关系。
实验数据记录表的结构应由表头和空格组成。
表头中的物理量应包括哪些物理量，哪些是自变量，哪些是因变量？
（4）各组之间交流。
实验数据表参考:
探究盐水中两电极间的电阻与浓度的关系数据表
实验次数
1
2
3
4
5
6
食盐量
电流/A
电压/V
电阻/
3．学生实验，测量不同浓度的食盐水中两电极间的电阻
（1）学生实验、记录数据。
建议做5～6组不同浓度下的数据。
例如，可量取200毫升水，加入4克食盐，测量电流和电压。
然后再加入4克食盐（相当于总共8克食盐），测一组数据，以次类推。
每次加入食盐后需要搅拌，使食盐溶解。
探究实验参考:
实验器材：
电流表、电压表、电池、开关、导线、塑料盒、食盐、水、碳棒（可从废电池中获取）一支筷子，小勺。
（也可准备烧杯、天平）
实验电路：
实验步骤：
（1）在塑料盒中倒入一定量的水，（如用烧杯量取200毫升水），加入一小匙（如用天平称出4克）食盐，用筷子搅拌，使食盐溶解；
（2）连接电路，将两根碳棒浸入盐水中，并将碳棒位置固定，或作出碳棒位置的标记；
（3）闭合开关，读出电流和电压值，记录在数据表格中；
（4）在食盐水中再加入一小匙食盐，用筷子搅拌，使食盐溶解，闭合开关，读出电流和电压值，记录在数据表格中；
（5）按照步骤（4）再做几次实验。
实验结论：
食盐水的浓度越大，电阻越小。
说明：
1．食盐水的电阻还是比较大的，建议在实验中选择200毫升水。
测量浓度与电阻关系时，建议食盐以4克或5克为单位逐渐增加。
电池建议选用4节以上1.5V的干电池，电压表选15V量程。
2．由于水本身存在电容，因此测完一次数据后，应该给水放一次电。
放电方法是，将浸在水中的两电极直接用导线短接。
如果不放电，也不会对实验产生太大的影响。
3．本实验中需要2个惰性电极，建议使用废电池中的碳棒做电极。
从电池中直接拆出来的碳棒杂质较多，应先对其表面进行清理。
在实际实验中，由于电池中碳棒的纯度问题，两个碳棒浸入食盐水后相当于一个原电池，可能会产生少许电动势，但不影响实验结果。
在实验过程中，当通电后，碳棒上会电解出氢和氧，产生气泡，如果气泡过多，建议简单清理一下气泡，但这个现象同样不会对实验产生太大影响。
（2）分析所得到的电阻和浓度的关系，得出定性结论。
学生计算出电阻后，画出电阻和浓度关系的图像，浓度为横坐标，电阻为纵坐标。
接着再画一组图像，以浓度为横坐标，电阻的倒数为纵坐标（即1/R）。
食盐水中两电极间的电阻受诸多因素影响，其中比较的影响因素包括：
浓度，电极位置，温度等。
在实验过程中，以上因素都应该考虑进去。
因此不同组学生所得的电阻值有差异是正常的。
4．溶液中两电极间的电阻随浓度增加而减小的结果通过实验并不难得出，但学生不容易理解其原因。
教师通过类比的方法向学生介绍其基本原理：
电解质溶液中依靠正负离子导电。
食盐溶入水中后，即产生正负离子。
当浓度增加时，食盐水中的离子数量增加，提高了食盐水的导电性。
我们知道，电阻是描述导体对电流阻碍作用的物理量，电阻越小，表示导电性能越好。
通过实验我们不难发现，食盐水的浓度越大时，导电性能越好，这就是由于可导电的离子数量引起的。
5．交流和分享
（1）各小组整理自己的实验探究现象和分析论证的结果，然后再全班进行汇报交流。
（2）学生课后完成探究报告。
小组合作探究。
学生自我评价，教师对学生进行评价。
1课时。
活动三：
探究盐水中两电极间的电阻与温度的关系
初步了解温度对电阻的作用的原理。
通过实验探究食盐水中两电极之间的电阻随温度变化的定性规律。
1．通过视频引出问题
（1）教师播放视频，玻璃在酒精灯的加热下逐渐由绝缘体变成导体。
教师说明:
在温度升高的情况下，玻璃由绝缘体变成了导体，灯泡的亮度逐渐变亮反应出玻璃的电阻随着温度的升高逐渐减小。
（2）教师做实验测小灯泡的电阻，在灯泡不发光，发微光和正常发光时各测一次。
向学生展示三次测得的结果：
小灯泡的电阻随温度的升高而增加。
（3）教师提出问题：
在上面2个实验中，随着温度的上升，有的物质导电性增强，有的物质导电性减弱。
我们已经学过：
酸碱盐的水溶液也是一种导体，那么酸碱盐的水溶液的导电性会随温度产生怎样的变化呢？
（教师可以提示学生：
你觉得酸碱盐的水溶液的电学性质更接近玻璃还是灯丝？
或者与两者都不同？
）
2．学生设计并进行实验
（1）教师组织学生划分小组，以组为单位设计实验，验证自己的猜想。
（2）各组展示设计方案，教师组织学生进行的讨论和交流。
学生容易出现的问题是：
设计方案中的电极位置不固定。
教师可以用滑动变阻器作类比说明：
如果电极位置不固定的话，相当于滑动变阻器的滑片位置不固定，两电极间的电阻会随电极的位置而变化。
如果学生未把浓度作为一个控制变量，教师应提示学生水的质量和溶解在其中的盐的质量应该作为不变量加以控制。
（3）学生动手组装电路，进行测量，并记录数据，分别用等量冷水（10摄氏度左右）、温水（50摄氏左右）和热水（90摄氏度左右）各做一次，如果有条件，也可以在不同温度下多做几次。
在测量过程中，先测水温，然后量取一定量的水和盐进行试验。
（注意：
温差越大，测得的效果越好，但应避免学生被过热的水烫伤）
（4）分析所得到的电阻和温度的关系，得出结论。
学生发现：
食盐水的水温越高，两电极间的电阻越小。
实验数据表参考:
探究盐水中两电极间的电阻与温度的关系数据表
实验次数
1
2
3
4
5
6
食盐量
电流/A
电压/V
电阻/
探究实验参考:
实验器材：
电流表、电压表、温度计、电池、开关、导线、塑料盒、食盐、水、烧杯（或量筒）、碳棒（可从废电池中获取）一支筷子，小勺。
（也可准备烧杯、天平）
实验电路：
实验方案：
分别用等量冷水、和热水（90摄氏度左右）各做一次，如果有条件，也可以在不同温度下多做几次。
在测量过程中，先测水温，然后量取一定量的水和盐进行试验。
实验步骤：
（1）在塑料盒中倒入一定量的冷水，（可用烧杯量取200毫升10摄氏度左右的冷水），加入2小匙（如用天平称出10克）食盐，用筷子搅拌，使食盐溶解；
（2）连接电路，将两根碳棒浸入盐水中，并将碳棒位置固定，或作出碳棒位置的标记；
（3）闭合开关，读出电流和电压值，记录在数据表格中。
（4）换用等量的温水（50摄氏左右），在食盐水中仍加入2小匙食盐，用筷子搅拌，使食盐溶解，闭合开关，读出电流和电压值，记录在数据表格中。
（5）换用等量的热水（90摄氏度左右），在食盐水中仍加入2小匙食盐，用筷子搅拌，使食盐溶解，闭合开关，读出电流和电压值，记录在数据表格中。
实验结论：
食盐水的水温越高，两电极间的电阻越小。
说明：
1．实验用的盐水温差越大，测得的效果越好，但应避免学生被过热的水烫伤
2．如果有条件，也可以在不同温度下多做几次。
3．由于水本身存在电容，因此测完一次数据后，应该给水放一次电。
放电方法是，将浸在水中的两电极直接用导线短接。
如果不放电，也不会对实验产生太大的影响。
4．在实验过程中，当通电后，碳棒上会电解出氢和氧，产生气泡，如果气泡过多，建议简单清理一下气泡，但这个现象同样不会对实验产生太大影响。
3．交流和分享
（1）各小组整理自己的实验探究现象和分析论证的结果，然后再全班进行汇报交流。
（2）学生课后完成探究报告。
学生课后完成探究报告。
小组合作探究。
学生自我评价，教师对学生进行评价。
1课时。
物理评价内容和标准
评价项目
评价内容
达成情况评价
优秀
良好
合格
知识技能
知识
能正确理解基本概念，理解含义，正确应用于口头和书面表述中；能运用知识较准确地解释相关现象。
能正确理解基本概念，理解含义。
能运用知识解释相关现象。
能正确理解基本概念。
探究报告
格式符合要求，内容完整，能真实地反映实验的过程和采用的实验方法；记录数据真实、可靠；有对误差的分析和对实验反思、评价。
格式符合要求，内容完整，反映探究过程和结果。
有探究报告。
过程方法
提出和发现问题的能力
能从日常生活、自然现象或实验现象的观察中发现与物理学有关的问题，能提出具有探究价值的问题，并从物理学的角度明确描述探究问题。
能根据设置的问题情境提出具有探究价值的问题，并能明确地描述要探究的问题。
记录了学习小组最后提出的问题。
收集信息能力
能根据探究问题设计实验，运用科学方法正确；观察实验现象，收集相关证据；能正确进行实验操作，测量并记录完整的数据。
能较准确的鉴别数据的有效性。
能设计针对探究问题的实验，恰当运用科学方法，参与实验操作，收集到较完整的实验证据、数据。
观察了实验操作过程和现象，记录了小组的实验数据，但不够完整。
处理信息的能力
能用科学术语、图表、图像描述实验结果，根据实验现象和数据进行分析、归纳，得出实验结论；能从对分析与论证的反思中发现和提出问题。
能根据实验现象和数据，进行分析、归纳，得出实验结论，能简单的描述自己分析、论证的过程。
记录了实验数据的处理的结果和实验结论。
能给所要探究的问题提供证据。
交流信息的能力
参与各环节的交流活动，能通过口头、书面或表演，全面准确展示探究活动的过程和成果；明确地表达对证据的分析和探究结果；能较合理的回答他人的质疑；能对他人的观点和事实做出评估。
参与各环节的交流活动，能通过口头、书面或表演，较准确地表述探究过程和结论，能表明自己的观点和对他人观点看法。
参与小组交流过程，能表明自己对他人观点的看法。
情感态度
科学态度
对探究活动感兴趣，喜欢学习科学和动手做实验，对观察到的现象渴望获得解释；求精、严谨，实事求是，尊重自然规律维护客观事实、客观数据的权威性。
对探究活动有兴趣，喜欢动手做实验，认真观察实验现象，如实记录实验数据，不弄虚作假。
实验中能如实记录实验数据和实验现象。
参与态度
积极参与了探究的全过程，在活动的各环节中都精力集中，在小组中积极出谋划策，想办法解决问题，主动承担了较多的工作。
积极参与了探究的全过程，关注活动的各环节，主动承担并完成部分工作。
参与了部分探究过程，完成分配给自己的工作。
合作精神
有团队意识，与小组其他成员分工合作，善于沟通，与整个小组共享成果，坚持原则又尊重他人意见，勇于承认、放弃或修改自己的错误。
有团队意识，与小组其他成员分工合作，积极沟通，尊重他人的意见。
有团队意识，与小组其他成员分工合作。
1．教师对学生的评价
体现对三维目标的评价，重点评价探究报告、探究能力及活动过程中的参与态度及合作表现。
对三维目标各方面分别作评价，不进行综合评价。
《探究决定导体电阻大小的因素》教师评价表
评价项目
评价重点
第 组
学生1
学生2
学生3
学生4
学生5
知识技能
探究报告
过程方法
提出探究问题的能力
收集信息能力
处理信息的能力
交流信息的能力
情感态度
科学态度
参与态度
合作精神
*根据学生的表现，依据评价标准按优秀、良好、合格、未完成四个评语对各小组学生进行评价。
*分别对各方面作评价，不进行综合评价。
《探究决定导体电阻大小的因素》教师评价表
2．学生的自我评价
采用探究活动的终结性评价：
在相对完整的科学探究活动结束后对整个探究目标实现程度做出的结论性的评价。
《探究决定导体电阻大小的因素》探究活动自我评价表
姓名：
_______________ 同组同学有：
__________________________________
评价项目
学习目标
评价重点
达成情况评价
优秀
良好
合格
未完成
知识技能
了解食盐水溶液的基本导电特点，知道食盐水中两电极间的电阻随水的温度，电极位置，食盐水的浓度而变化；
知识
探究报告
过程方法
体验测量溶液中两个电极之间电阻的过程；
提出和发现探究问题的能力
感悟控制变量的方法在实验中的作用；
收集信息能力
掌握通过图象研究问题的方法。
处理信息的能力
情感态度
在探究溶液导电的活动中体验探索未知事物的乐趣；
参与态度
以严谨、认真的科学态度探究溶液导电性与浓度、温度的关系；
科学态度
在小组活动过程中，培养交流合作的意识。
合作精神
感言：
*对子主题的各项学习目标达成情况作评价，在符合自己表现的评价空格中画√。
*感言栏内可以书写自己的感受、收获、进步。
《探究决定导体电阻大小的因素》自我评价表
探究所要用到的工具包括：
滑动变阻器、盛水的容器、食用盐、热水、冷水、温度计、天平、电流表、电压表、电池、导线、石墨电极（可用废电池的碳棒）、小灯泡等。
直流伏特表（电压表）
用途：
1）伏特表是测量直流低值电压的一种仪器
2）常用电压表——伏特表符号：
3）通常采用（0—3V）（0—15V）两个量程。
2.5级。
结构：
外形见图1，指针在标尺左端置零。
标尺上有两种刻度，分别是0—3V，0—15V。
调零器在读数窗正下方。
接线柱分别标有“—”、“3”、“15”标记，其中“—”接线柱为公共端。
表头是磁电式。
电路见图2
用法：
1）调零（把指针调到零刻度）后，把电压表与被测电路并联接入电路（只能与被测部分并联），“—”接线柱接电压低端，即电流流出端。
“3”或“15”接线柱接靠近电源正极端电压高端，即电流流入端。
2）3V量程用“—”和“3”两接线柱，标尺每小格0.lV，每大格lV；15V量程用“—”和“15”两接线柱，标尺每小格0.5V，每大格5V。
3）估计被测电压，选择适当量程。
可用15V量程试触，即将“15”接线柱引线触被测电路电压高端。
指针偏转小于3V则改用3V量程；指针偏转在3—15V之间则可将“15”端引线接入电路；指针反转说明接反；指针偏转超过满度则应把被测电压降到15以内或改用大量程表。
原理：
电压表内有一个磁铁和一个线圈，当电流通过线圈时，通电螺线管在磁铁作用下会旋转，这就是电流表、电压表的表头部分。
表头所能通过的电流很小，两端所能承受的电压也很小，为了能测量实际电路中的电压，需要给这个表头串联一个比较大的电阻，这就是电压表的基本构造。
这样，两端加上比较大的电压，根据串联电阻的分压规律，大部分电压加在串联的大电阻上了，表头上按比例只分到很小的电压。
直流安培计（电流表）
电流表：
（直流安培计）
用途：
1）安培表是测量直流电路中的电流强度。
2）常用电流表——安培表符号：
3）通常采用（0～0.6A）（0～3A）两个量程。
2.5级。
结构：
外形见右图，指针在标尺左端置零。
标尺上有两种刻度，分别是0～0.6，0～3。
调零器在读数窗正下方。
接线柱分别标有“—”、“0.6”、“3”标记，其中“—”接线柱为公共端。
表头是磁电式（电路见图2）。
用法：
1）调零（把指针调到零刻度）后，把电压表与被测电路并联接入电路（只能与被测部分并联），“—”接线柱接电压低端，即电流流出端。
“3”或“15”接线柱接靠近电源正极端电压高端，即电流流入端。
2）0.6A量程用“—”和“0.6”两接线柱，标尺每小格0.02A，每大格0.2A；3A量程用“—”和“3”两接线柱，标尺每小格0.1A，每大格1A。
3）估计被测电流的大小，选择适当量程。
可用3A量程试触，即将“3”接线柱引线触被测电路电流流入端。
指针偏转小于0.6A则
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