央馆虚拟实验教学应用案例:《测量电阻》(九年级物理)

-央馆虚拟实验教学应用案例展示-

随着中央电化教育馆中小学虚拟实验（以下简称“央馆虚拟实验”）教学试点工作的逐步深入，各实验区涌现出了不少优秀的教学案例。

成都市金牛实验中学的张瑞军老师，使用央馆虚拟实验资源设计了多个教学活动，让学生在实验探究的过程中，不仅学习了测量电阻的方法，还学习了如何运用列表法和图象法来分析实验数据得出结论。

成都市金牛区教育科学研究院物理教研员严果、物理学科带头人李冬为本堂课提供指导。

教学目标

1、知识与技能

（1）学习用伏安法测电阻。

（2）会使用电压表和电流表准确读数。

（3）能用U-I图象来研究导体电阻的变化规律。

（4）通过研究知道小灯泡的电阻特点。

2、过程与方法

（1）学会设计电路图，能根据电路图连接电路。

（2）经历伏安法测电阻的科学探究过程，学会测量未知电阻。

（3）了解减小误差的方法，学习处理和分析实验数据的方法。

3、情感态度与价值观

通过小组合作探究的方式，体验小组分工、协同完成实验和获得实验结论的过程，体验科学探究的成就感和喜悦感。

教学重点与难点

1、重点

伏安法测电阻的探究过程。

2、难点

（1）学习设计实验，分析及减小实验误差的方法。

（2）研究小灯泡的电阻特点，得到小灯泡的电阻大小和温度的关系。

实验资源

教学活动设计与实施

新课导入

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探究一：测量未知电阻

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学习绘制U-I图象

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探究二：研究小灯泡的电阻

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课堂小结

问题情境：用视频和图片展示组装声控LED时，由于缺少一个10Ω电阻，导致声控LED无法正常使用。

提出问题：如果此时实验室正好有个未知电阻，该如何测量这个未知电阻的阻值？

组织学生分组讨论测量未知电阻的实验方案，简要说明实验过程，绘制实验电路图及实验数据记录表格。

设计完成后，选择不同的两组学生方案上传到大屏，并由学生代表讲解自己的设计思路。引导其余学生对两组实验方案进行对比评估，思考哪种方案更好，并最终通过集体讨论确定本次实验的方案。

打开央馆虚拟实验VR仿真交互课件《测量未知电阻》，组织学生两人一组进行实验，其中一人操作，一人负责监督、检查、记录数据并保护实验操作同学的安全。

温馨提示：①拆接电路时开关都应处于断开状态;②电表接入时注意“正”进“负”出；③注意电表量程的选择;④滑动变阻器闭合开关前滑片应滑到最大阻值处。

实验完成后，将每组学生的实验记录表拍照上传至大屏。通过实验，学生们都测量出了虚拟实验中的未知电阻的阻值是10Ω。

物理中除了用列表法外，还可以用图象法来探究两个物理量之间的关系。请学生将刚刚探究未知电阻实验中测得的多组U、I数据在坐标轴上进行描点、连线，并观察最终图象的特点。

鼓励学生发言讨论，确定刚才测量的定值电阻的U-I图象是一条正比例图象。提出问题：是不是所有的电阻都是正比例图象呢？

请学生结合刚刚绘制U-I图象的方法，设计一个研究小灯泡U-I图象的实验方案。展示学生设计的实验电路图、实验步骤，在集体探讨中，让实验方案更加完善。

组织学生打开央馆虚拟实验VR仿真交互课件《研究小灯泡的电阻》，按电路图连接电路。移动滑片逐渐增大小灯泡两端电压，让灯丝由暗到亮，记录若干组电压、电流值。

最终，用表格中所测得数据绘制灯泡的U-I图象。

在大屏上展示三组学生绘制的小灯泡U-I图象，发现小灯泡的U-I图象是一条曲线。

提出问题1：欧姆定律告诉我们电流和电压成正比，为什么小灯泡的电流和电压不成正比呢？

组织学生讨论交流，得出电流与电压成正比必须是电阻一定，现在电流与电压不成正比，说明电阻可能发生了改变。

提出问题2：那小灯泡的电阻是发生改变了吗？

引导学生根据表格中测量到的多组电压、电流数据算出不同电压下小灯泡的电阻。

再次在大屏上展示学生的计算结果，发现实验中小灯泡的电阻值在逐渐增大。

提出问题3：电阻大小与电压、电流没有关系，为什么灯泡的电阻随着电压、电流的改变而改变呢？

引导学生结合课本知识及日常生活中的现象进行交流探讨，并最终得出：刚才实验中逐渐增大小灯泡两端电压时，小灯泡灯丝亮度由暗到亮，灯丝的温度逐渐升高，小灯泡的电阻逐渐增大。因此，可以初步推断：小灯泡电阻会随着温度升高而增大。

鼓励学生发言，回顾本堂课完成的两个实验，包括实验方法、实验原理及注意事项等。老师进行补充解释，其他学生在导学稿上总结记录。

最后，请学生结合本节课内容，在课后思考一个问题：为什么白炽灯在开灯的一瞬间容易烧坏？工作一段时间后却不容易烧坏？

教学反思

本堂课是融合了央馆虚拟实验资源的新型实验教学探究课。在教学过程中，学生通过多个活动，分小组配合，体验了“发现问题——提出问题——大胆猜想——设计实验方案——实验操作——观察现象——得到实验数据——分析实验数据——归纳实验结果”这一完整的实验探究过程，有效培养了学生的科学探究能力和物理核心素养。

央馆虚拟实验资源的应用是本堂课的亮点，有效提高了课堂效率，减少了器材损耗，让学生体验到了信息化技术的魅力。

在虚拟现实的理想环境中，学生自主探索，完成了“测量未知电阻”和“研究小灯泡的电阻”两个实验，学习了列表法和图象法两种不同处理数据的方法，提升了通过分析多组数据得出实验结论的能力。

专家点评

本堂课的课程设计和学生完成度都很好。

首先，课程设计上，除了“测量电阻”这一常规实验，授课老师还结合了U-I图象引导学生进行了“研究小灯泡电阻”的实验，让学生进一步探究了为什么小灯泡的U-I图象不是直线、小灯泡电阻特点等问题，实现了教学上的拔高和拓展。

其次，活动环节上，授课老师给予学生很多激励性评价，全体学生也表现出了强烈的兴趣和求知欲，整体课堂氛围相当活跃。

但本堂课也有需要改进的地方。实验教学强调“虚实结合”，建议授课老师要增加实物实验的教学内容，虚实对比、以虚促实。

此外，虚拟实验也应该发挥更大的优势和价值，例如：电阻会随着温度升高而增大，那虚拟实验中是否可以实时显示灯丝的温度、计算出当前电阻值；探究白炽灯为什么容易烧坏，是否可以利用虚拟实验创设情景，帮助学生进行情景化探究。

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