搜索
讲稿教学内容第1页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等4.3电阻元件伏安特性测量课堂说课《大学物理实验》课程是海军生长军官本科各专业的一门必修实践课，共60学时，可以开设68个实验项目。其中基础实验8项，基本实验和综合实验各20项，设计和自主性实验各10项。不同的实验项目，学时不同、设备套数不同、教学要求不同。每名学生要求完成5个基础，10个基本，4个综合，1个设计和1个自主实验，还包括4个学时的实验绪论和2个学时的课程考核。所有实验项目都根据学生各自的专业特点，通过大学物理实验预约预习系统在军网上自主选择。最终的成绩评定方式采用平时实验成绩70%、期末课程考核20%、创新成绩10%三部分综合评定。教材：《大学物理实验》，2009年6月由国防工业出版社出版。电阻元件伏安特性测量是一个基础性实验，共2个学时，在大学一年级下学期开设，其中讲解30分钟，操作60分钟。学生在高中已经学过电阻的概念，学过欧姆定律，也做过伏安法测电阻实验。实验开设目的：一是弥补由于生源地域不同而导致的个体实验能力差异；二是作为入门实验引导学生熟悉大学物理实验设计的基本思路；三是与中学的定性方法进行比较定量的测出电阻元件伏安特性曲线。教学中首先从一些基本常识和基本技能入手，包括电阻阻值的色环标识幻灯片1板书：电阻元件伏安特性测量共3min幻灯片2，1’20”讲述幻灯片3，40”幻灯片4，50”讲稿教学内容第2页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等方法和数字万用表的使用方法，为实验设计做好铺垫。其次重点引导学生分析实验设备和实验条件，从减小实验系统误差的角度出发，科学的选择实验方法，设计实验电路。并与中学的实验方法进行比较，提升学生的分析和解决问题的思维深度。最后强调实验数据作图的基本规范，培养学生严谨的实验作风。重点要强调的就是四个一：一个常识、一个技能、一个思路和一个规范。正课一、电阻阻值色环标识方法（一）电阻的分类简介引入为什么要学习电阻，再介绍8种电阻器。5种线性电阻，3种非线性电阻。碳膜电阻是利用真空喷涂方法在瓷棒上喷涂一层碳膜，外边再涂上环氧树脂进行密封。它的特点是阻值误差较大，但价钱便宜。金属膜电阻同样是利用真空喷涂方法，只是将碳膜换成了金属膜，同时在瓷棒两端也镀上贵金属。显然它比碳膜电阻要贵，但是它的精度更高。这两种电阻都是喷膜，有时候也统称为薄膜电阻。绕线电阻是用高阻合金线在绝缘骨架上缠绕而成，外面再涂上耐热的绝缘层或绝缘漆。水泥电阻实际上是一种方形的绕线电阻，外面涂上耐热、耐湿、耐腐蚀的材料进行保护，然后整体放在一个瓷框内，用特殊的水泥填充。（板书）一、电阻阻值色环标识方法7min幻灯片5，3’教鞭指点讲稿教学内容第3页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等这两种电阻不论怎么封装，都是用电阻丝绕成的，所以都有电感效应，也就都不适合在高频电路中使用。贴片电阻是一种金属玻璃铀电阻，它的本体是由钌系列玻璃铀材料经过高温烧结而成，特点是体积小、精度高，高频性能好。以上这5种电阻都是线性电阻，它们的制作方法不同，使用领域也不同。还有几种非线性电阻。比如热敏电阻是一种对温度极为敏感的非线性电阻，可以用来制作热敏电阻温度计。光敏电阻是对光线强弱极为敏感的一种非线性电阻，可用来制作可见光、红外光、紫外光的光强传感器。压敏电阻是对电压变化极为敏感的一种非线性电阻。当电阻上的电压在某一范围时，它的阻值是无穷大，电路相当于断路；当电压略高于上限时，它的阻值就会迅速下降，使电阻处于导通状态；所以可以用来做电阻开关。这几种非线性电阻的阻值都会随着外界条件的变化而变化，可以把一些非电量转化成电学量进行测量，所以可以用作各种传感器。（二）电阻阻值色环表示方法电阻的最主要参数就是阻值大小，阻值的标识方法通常有直标法、文字符号法、数码法和色环法四种。色环法是指在电阻封装的外表面上涂上一定颜色的环，来代表这个电阻的阻值。板书：钌是一种类似于白金的多价稀有金属，灰色幻灯片6，2’40”设问？与阿拉伯数字比较8和0，5和2讲稿教学内容第4页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等常用的色环有四色环和五色环，五环法比四环法表示更精确，六环法只在特殊场合使用。色环法简单地说就是一种颜色与阻值的对应关系。所以首先要了解有几种颜色，每种颜色代表什么意思。颜色含义：黑、棕，红橙黄绿蓝紫，灰白、金银。前面十种颜色代表10个阿拉伯数码，也就是0~9，后面的金色和银色代表误差。怎么记呢？讲解口诀。颜色分布含义：以四环法为例。四个环间距是不等的，一般误差环距离其它环要远一些。找到误差环以后，把误差环放在自己的右手，从左边开始，第一环代表阻值的第一位有效数字，第二环代表阻值的第二位有效数字，第三环代表乘以10的多少次方，也就是10的幂次，刚才说了最右边一个环代表阻值的误差。举例：电阻，红色，黄色，棕色，金色，所以阻值是24×101欧姆，误差是5%。如果是五色环，不同点就是前3环代表有效数字，第四环代表乘以10的幂次，同理最后一环代表误差，只是它的误差不仅仅是金银这样两种颜色，还包括其它6种。（三）电阻阻值计算器现在网上有很多色环电阻阻值计算器，可以通过阻值查色环：输入数值，软件会自动列出颜色分布；点选颜色分布，软件会解析阻值。结合幻灯片讲解棕1红2橙上3，4黄5绿6是蓝，7紫8灰9雪白，黑色是0要牢记。板书：24×101幻灯片7，1’指示图板讲稿教学内容第5页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等二、数字万用表使用方法万用表包括数字万用表和模拟万用表，实验室用的是3位半的数字万用表，其它的万用表与这个大同小异。外观：显示屏、电源开关、功能转盘、测量插孔等。重点要了解三个方面内容：是什么，能干什么，怎么用。测量插孔：用来连接两支表笔，一般是一红一黑。共有四个插孔，有的表是3个插孔，但其中总有一个是标着COM，通用接口。不论测电压、电流，还是电阻，总有一个表笔要插在这个插孔，一般接黑表笔。右上角插孔标的是VΩHz表示什么呀？测电压、电阻和频率时红表笔都要接在这个插孔。左上角标有10A的插孔，表示这是一个大电流档，只有测几个安培的电流时红表笔才接在这儿。中间靠左侧标有mA的插孔，表示测小电流时红表笔要接在这儿。功能转盘：手柄上黄色的点指向不同的区域，也就代表执行不同的功能。右侧是电压，包括交流、直流，交流最大到700V，指的是有效值；直流最大到1000V。七点方向是电流档，同样包含交流、直流。注意这里有两个位置标有10A，扳到这个档就表示要测大电流，红表笔必须接在10A插孔的位置。十点方向有一个二极管符号还有一个小喇叭符号，可以用来检测电路的板书：二、数字万用表的使用4’30”幻灯片8，3’操作演示大家拿起桌面上的表一起来看提问：ComponentObjectModel讲稿教学内容第6页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等通断、判断元件的好坏。当电路导通时喇叭会响，这也是常用的一个功能。左侧是电容档。正上方表示的就是电阻档。要说明的是每个档位所显示的数值，都是该档能够测量的最大值，也就是量程。如果超过量程，万用表会自动保护。演示如何测量电压、电流和电阻。电压测量：测量实验室插座电压是多少。先打开电源，将红黑表笔接到对应插孔，转动手柄指向需要的档位。再将两个表笔尖端插入到插座插孔中，读出电表显示的数值。注意：220V电压是很危险的，所以注意身体的其他部位不要触及金属部分，尤其是笔尖。电流测量：做法的不同点只是手柄转到的档位不同，并且要把两个表笔串接到电路中去，也要防止大电流对自己的伤害。电阻测量：测量电阻和测量电压的方法相同，只是档位不同。三、]实验设计（一）实验仪器设备包括一个直流可调稳压电源（最高输出15伏），还有两块MS8265万用表和一些导线。待测元件是碳膜电阻和一个1.5瓦的小灯泡。稳压电源：实验中不再使用中学的干电池、闸刀开关、滑线变阻器，而是把这三样东西集中在一起用直流稳压电源代替，调节电压输出旋钮实际上就是调节一个小的滑线变阻器（电位器）。幻灯片9，40”幻灯片10，15”幻灯片11，5”板书：三、实验设计7’10”幻灯片12，50”讲稿教学内容第7页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等万用表：用一块万用表的电流档代替中学电路中的安培表，用另一块万用表的电压档代替伏特表。（二）实验分析1、了解待测元件的参数。比如它的电阻，额定电压、额定功率、最大电流。举例：碳膜电阻，100欧姆，功率是2w。小灯泡的额定电压和额定功率，12V，1.5w，可以算出正常工作时阻值大概是多少。2、电压确定：检查电源，直流还是交流，最大输出电压是多少。目的是为了确定万用表电压档的量程。还要注意，电源输出电压不能超过灯泡的额定电压，否则灯泡会烧掉。3、电流确定：有了电阻阻值的估计和电源电压的最大值的判断，大致确定电路中通过元件的最大电流，确定万用表电流档的量程举例：小灯泡12V，1.5w，正常工作时电流多大。4、确定万用表功能量程：按照不能超量程的基本原则，确定哪块表测电流，哪块表测电压，把万用表转到相应的档位。5测量万用表档位内阻：用一块表去测量另一块表的电压档内阻，另一块表的电流档内阻。（三）电路设计连接方法：伏安法测电阻有两种基本连接电路，一种是安培表内接法，一种是安培表外接法幻灯片13，2’40”提示：自行分析碳膜电阻阻值。颜色是棕黑棕101答案：100欧姆板书：1.5/12=0.125A幻灯片14，2’35”讲稿教学内容第8页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等设计依据：一个基本原则，要求测量结果的系统误差最小。误差公式：第一种，内接法：=100%AxRER内第二种，外接法：=100%xxVRERR外误差曲线：以待测电阻作为横轴，以系统误差作为纵轴，假设安培表内阻和伏特表内阻确定，得到这两种接法的系统误差曲线。从曲线中可以看出，内接法系统误差随着待测电阻增大而减小，外接法系统误差随着待测电阻增大而逐渐增大。两条曲线交点，代表内接法和外接法的系统误差相同，而这个交点的横坐标就是AVRR。理论说明：根据系统误差最小的基本原则，可以得出只要xR大于AVRR，采用内接法要好，而xR小于AVRR，采用外接法要好。（四）实验要求1、先估计待测电阻阻值大小；2、判断电源输出电压范围；3、估算电路中实际通过的最大电流；4、确定万用表作用，并选择合适的电压档或电流档；5、用万用表测量所选择电压档的内阻和电流档的内阻；6、根据前述系统误差最小原理选择合适的连接方法；板书公式公式的推导过程见教材自行推导该点坐标幻灯片15，1’讲稿教学内容第9页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等7、测量碳膜电阻和小灯泡的伏安特性数据；8、根据测量数据在坐标纸上绘制伏安特性曲线。四、实验数据作图规范（一）作图规范1、作图和列表都应真实反映测量结果，不应扩大或缩小测量精度；2、根据需要选择合适的坐标纸；这里我们选择直角坐标纸就可以。3、坐标轴的标注要反映待测物理量的名称及单位；4、坐标轴的分度要反映测量仪器的精度；原则就是凡是准确的数在坐标轴上都要能找到，凡是估读的数必须在两个坐标线之间。5、数据点要用＋×⊙△□等标注。点的大小应该是3倍精度大小。6、同一数据系列采用同一符号，不同数据系列采用不同符号标注；7、标注图名、图例、环境条件、作图人等信息；8、校准曲线连成折线，其余一般连接成平滑曲线。（二）作图示例小灯泡伏安特性曲线图，重点了解坐标轴怎么分度？一个小格代表多少？数据点怎么描？曲线怎么连结？五、总结知识：常见电阻的分类和碳膜电阻的色环标识方法。基本技能：数字万用表的使用方法。要求见实验报告纸板书：四、作图规范4min幻灯片16，3’40”幻灯片17，30”幻灯片18，40”讲稿教学内容第10页共11页目的、要求、方法、手段、时间分配、板书预案等能力素质：实验分析能力、实验设计能力、数据作图能力。情感态度与价值观：什么是大学、什么是大学生、什么是大学的思维方式。六、课后作业1、完成实验