用DIS实验探究“电阻定律”，本文主要内容关键词为：电阻论文,定律论文,DIS论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、实验器材
(1)自制的电阻定律学生实验板（8弦古筝）
在自制的学生实验板（约120Cm×45cm）上，一共有8根铁铬铝合金丝，长都为1m，它们的线径分别为0.25mm、0.30mm、0.40mm、0.45mm、0.50mm、0.55mm、0.70mm、0.90mm。利用8根金属丝对应8组数据，可以绘制出比较准确、完整的图线，从而根据图像得出
就更具有说服力。
在0.90mm金属丝的下方固定着一根自制的透明标尺，以此来测量金属丝的长度，从而可以研究导体电阻与长度的定量关系。
(2)每小组（3人1组）都配备一套数字实验系统
如图1所示，每套系统包括测量电路，8弦古筝实验板，DISLab数据采集器，手提电脑。
图1
二、探究过程
探究“导体电阻与横截面积的关系”
(1)设计方案
①实验思路
导体电阻与长度、横截面积、材料、温度都有关系，那么，应该怎么研究导体电阻与横截面积的关系呢?采用控制变量法，只改变横截面积，而确保其他因素都不变。所以实验要选定多根金属丝，它们的长度、材料、温度都相同，但粗细不同。故教师为每个实验小组都准备了一架8弦“古筝”。在每块面板上，一共有8根铁铬铝合金丝，长都为1m，它们的线径分别为0.25 mm、0.30mm、0.40mm、0.45mm、0.50 mm、0.55 mm、0.70 mm、0.90 mm。
图2
实验需要测量电阻和横截面积，它们应该如何测量呢?伏安法测金属丝的电阻，利用电压表和电流表测出其电压U和电流I，然后根据
计算得出；因为线径D已知，横截面积就可以根据
计算得出。
②实验电路
如图2所示，图中的电流表和电压表实际上分别是电流传感器和电压传感器。
③实验表格
需要设计一张表格来记录实验数据，那么在表格中应填入哪些数据呢?如表1所示有：线径D，电压U、电流I，电阻R，横截面积S。表格中每根金属丝的横截面积S事先根据其线径D的数据已经计算得到。另外，只要将采集到的8组U、I数据填入表格中，设定好的Excel程序就会自动计算出每根金属丝的电阻及。
表1 研究导体电阻R与横截面积S的关系
(2)采集数据
每个实验小组，成员间相互合作，利用DISLab数据采集系统来获取这8根金属丝所对应的8组U、I数据，然后将这些数据导入到编制好的Excel表格中，电脑就自动地计算得出每根金属丝的电阻R，如表2所示。
表2 研究导体电阻R与横截面积S的关系
(3)分析论证
师：实验数据已经得到，这当中一定蕴涵着某种规律，那么如何来分析和处理这么多的实验数据呢?
生：利用Excel绘制R与S的关系图线（学生绘制得到图线，如图3所示）。
图3
师：根据图线可以得出什么结论呢?
生：根据图线得出，R与S可能成反比。
师：答得很对!根据这条曲线，我们还不能断定R与S成反比，现在只是猜测。那么，有没有什么更好的方法来说明呢?能不能把图像调整修改一下呢?
生：将横坐标S改成
，绘制出的图线将可能变成直线。因为如果R与S成反比，那么R与就应正比。
（教师绘制出R与的关系图线确实是几乎经过原点的直线，如图4所示，此时学生感到非常惊喜。）
图4
实验结论：导体电阻R与横截面积S成反比。
探究“导体电阻与长度的关系”
(1)设计方案
①实验思路
为了探究“导体电阻与长度的关系”，需采用控制变量法，只改变长度，而确保其他因素都不变。用毫米刻度尺来测量金属丝的长度L，然后用伏安法来测金属丝的电阻R。
②实验电路
实验应该怎么设计呢?（此问题应让学生充分思考，尽量让学生回答，学生会有多种想法）
方案1：如图5所示，受到前面的影响，这个方案学生较易想到，教师要肯定此方案是可行的，并指出还有更好的方法。
图5
图6
图7
方案2：只用一根电阻丝，通过移动接触点来改变导体长度，可以有两种这样的设计，如图6、图7所示。这是创新设计，教师要作适当的点评，表扬学生这是一种聪明的设计。并对实物连线要做相应的
③实验表格
如表3所示，实验需要采集6组长度不同的数据，长度分别为10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm。通过数据采集系统获得6组U、I数据并填入表格中，最后要求学生们绘制出R与L的关系图线。
表3 研究导体电阻R与长度L的关系
(2)采集数据
每个实验小组，成员间相互合作，通过移动接触点来选取长度分别为10 cm、20 cm、30 cm、40 cm、50cm、60cm的导体，然后利用DISLab数据采集系统获取6组U、I数据并填入表格中，再将这些数据导入到编制好的Excel表格中，电脑就自动地计算得出每根金属丝的电阻R，如表4所示。
表4 研究导体电阻R与长度L的关系
(3)分析论证
学生利用Excel绘制得到R与L的关系图线。由图8可知，R与L的关系图线是一条经过坐标原点的正比例直线，从而可以得出导体电阻R与长度L成正比关系。
图8