導(dǎo)體的電阻教學(xué)設(shè)計(jì)

1、選修3-1 第二章 恒定電流導(dǎo)體的電阻教學(xué)設(shè)計(jì)祁東育賢中學(xué)周東云一、教學(xué)目標(biāo) （一）知識(shí)與技能1、知道在與一個(gè)物理量的相關(guān)因素較多時(shí)，能用控制變量法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)；2、理解電阻的大小跟哪些因素有關(guān)，知道電阻定律；3、了解材料的電阻率的概念、物理意義、單位及其與溫度的關(guān)系；4、知道金屬導(dǎo)體的電阻與溫度之間的關(guān)系和超導(dǎo)現(xiàn)象。（二）過(guò)程與方法1、經(jīng)歷決定導(dǎo)體電阻因素的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，體驗(yàn)運(yùn)用控制變量法研究物理問(wèn)題的思維方法；2、通過(guò)對(duì)決定導(dǎo)體電阻因素的理論分析，體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理兩種研究方法有機(jī)結(jié)合；3、通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，提高科學(xué)分析、提煉實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；4、通過(guò)對(duì)不同材料電阻率的

2、介紹，加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)和安全用電的常識(shí)。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究等學(xué)習(xí)活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生對(duì)科學(xué)的好奇心和探索未知的激情； 2、經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究與理論推導(dǎo)兩個(gè)過(guò)程，領(lǐng)略科學(xué)研究的雙重性； 3、通過(guò)介紹電阻率跟溫度變化有關(guān)，體驗(yàn)物理學(xué)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的聯(lián)系。 二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 1、教學(xué)重點(diǎn)：電阻定律的內(nèi)容及其應(yīng)用； 2、教學(xué)難點(diǎn)：電阻率的概念及其物理意義。 三、教學(xué)用具 電阻定律示教板及相關(guān)器材，日光燈燈絲、酒精燈和電池組、電鍵、導(dǎo)線。 四、教學(xué)流程 五、教學(xué)過(guò)程 （一） 情景引入問(wèn)

3、題1：給你電流表和電壓表如何測(cè)其電阻？（歐姆定律） 問(wèn)題2：導(dǎo)體的電阻跟U、I有關(guān)嗎？與什么因素有關(guān)？（觀察桌面上兩只不同規(guī)格的白熾燈）（如圖1所示）  學(xué)生觀察圖后答：導(dǎo)體的電阻由自身的因素決定的，與長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料等有關(guān)。過(guò)渡：這是同學(xué)們的結(jié)論，具體是一種什么樣的定量關(guān)系呢？這就是今天同學(xué)們要求解決的問(wèn)題。 （二） 探究決定導(dǎo)體電阻的因素 問(wèn)題3：決定導(dǎo)體的電阻有多個(gè)因素，在實(shí)驗(yàn)探究中怎樣解決多個(gè)因素的問(wèn)題？ 講解1：研究方法控制變量法 這樣一來(lái)，這個(gè)問(wèn)題就等于分別研究電阻與長(zhǎng)度、電阻與橫截面積、電阻與材料之間的關(guān)系了。

4、具體為：  （1）研究電阻和長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí)，就選用橫截面積和材料相同的導(dǎo)體。 （2）研究電阻和橫截面積的關(guān)系，就選用材料和長(zhǎng)度相同的導(dǎo)體。 （3）研究電阻與材料的關(guān)系是，就選用長(zhǎng)度和橫截面積相同的導(dǎo)體。 講解2：介紹實(shí)驗(yàn)器材（出示示教板），說(shuō)明先探究R與L、S之間的定量關(guān)系。 問(wèn)題4：電阻要用伏安法測(cè)量，要求學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)量電阻的電路。（投影電路圖2所示）  問(wèn)題5：選用橫截面積和材料相同的導(dǎo)體，研究電阻和長(zhǎng)度的關(guān)系（即R與L）時(shí)，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？ 講解3：在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，將兩個(gè)長(zhǎng)度不同的導(dǎo)體

5、串聯(lián)起來(lái)，在I相同時(shí)，RU，即轉(zhuǎn)化為U與L的關(guān)系。同理，選用材料和長(zhǎng)度相同的導(dǎo)體，研究電阻和橫截面積的關(guān)系時(shí)，將兩個(gè)橫截面積不同的導(dǎo)體串聯(lián)起來(lái)，在I相同時(shí)，RU，即轉(zhuǎn)化為U與S的關(guān)系。 說(shuō)明實(shí)驗(yàn)要求：電源電壓為直流4V，電壓表量程3V，電流表量程0.6A，導(dǎo)體電阻測(cè)量?jī)山M數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)記錄表。把學(xué)生分成兩大組，分別完成R與L、R與S的關(guān)系（如果時(shí)間有空余再做另一情況）。 探究一：保持導(dǎo)體的材料和面積不變，長(zhǎng)度不同 材  料長(zhǎng)度電壓U/V電流I/A電阻R/電阻平均值/鎳鉻2L（       ）&#

6、160;      鎳鉻L（       ）        探究二：保持導(dǎo)體的材料和長(zhǎng)度不變，面積不同材  料面積電壓U/V電流I/A電阻R/電阻平均值/鎳鉻2S       鎳鉻S         問(wèn)題6：根據(jù)你探究，說(shuō)明兩種條件下R與L

7、、R與S的關(guān)系 投影結(jié)論：（1）同種材料，橫截面積S一定，電阻R隨長(zhǎng)度L成正比，即RL；（2）同種材料，長(zhǎng)度L一定，電阻R隨橫截面積S成反比，即R1/S。 討論：請(qǐng)學(xué)生思考能否從理論的角度推導(dǎo)上述結(jié)論的正確性。（分串聯(lián)和并聯(lián)去考慮） 問(wèn)題7：同種材料，當(dāng)S、L都改變時(shí)，又怎樣決定R呢？引導(dǎo)學(xué)生思考，即，式中為常數(shù)，請(qǐng)學(xué)生計(jì)算上述幾種電阻中的值，有何發(fā)現(xiàn)？（橫截面積S事先由教師測(cè)得，直接給出）（得出上述材料電阻中的值相同，與它的S、L無(wú)關(guān)，請(qǐng)學(xué)生猜想是否與材料有關(guān)），請(qǐng)學(xué)生再測(cè)另兩種材料（鐵與銅）電阻的值。 講解4：對(duì)于同種材料，相同；對(duì)于不同材料，不同，

8、R，它反映材料導(dǎo)電性能好壞，請(qǐng)學(xué)生查看書(shū)中的表格，在物理學(xué)中把叫電阻率，由材料決定。 結(jié)論：同種材料的導(dǎo)體其電阻與它的長(zhǎng)度成正比，跟它的橫截面積成反比；導(dǎo)體的電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān)。 即寫(xiě)成表達(dá)式為：，式中L：長(zhǎng)度，S：橫截面積，：電阻率，電阻率的單位：·m。  0（·）20（·）100（·）銀148×10-816×10-8207×10-8銅143×10-817×10-8207×10-8鋁267×10-829×10-8380×

9、10-8鎢485×10-853×10-8710×10-8鐵089×10-710×10-7144×10-7錳銅44×10-744×10-744×10-7鎳銅50×10-750×10-750×10-7 生活應(yīng)用：對(duì)電路元件的微型化（出示圖片或查看書(shū)本），介紹其原理。進(jìn)一步思考：微型化后帶來(lái)的散熱問(wèn)題（若筆記本電腦重點(diǎn)要解決的問(wèn)題就是散熱），因?yàn)殡娮柰姾?，溫度要升高，溫度升高后其材料的值要變化，從而影響其阻值?#160; （思考與討論：如圖3所示，R1和R2

10、是材料相同、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R2的尺寸比R1小得多。通過(guò)兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示，這兩個(gè)導(dǎo)體的電阻有什么關(guān)系？）（R1= R2）  演示實(shí)驗(yàn)：如圖4所示，利用日光燈燈絲演示電阻隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，該現(xiàn)象說(shuō)明了什么？（回路中電阻的變化引起了電流的變化，從而改變了燈泡的亮度。而燈絲電阻的變化是由其電阻率變化引起的） 講解5：（1）金屬材料的電阻率隨溫度升高而增大。（2）材料的電阻率有的隨溫度改變而變化大，可以利用制成溫度計(jì)（電阻溫度計(jì)），但也有些材料的電阻率幾乎不隨溫度改變而變化，用來(lái)制成標(biāo)準(zhǔn)電阻。 （3）溫度降低，電阻率就會(huì)

11、變小，那么當(dāng)溫度不斷降低，電阻會(huì)變?yōu)榱?？向?qū)W生提出超導(dǎo)體，有興趣的同學(xué)可以借閱課外相關(guān)資料。（介紹有些情況我們需要電阻率大的材料，有些情況需要電阻小的材料） （三）電阻定律 內(nèi)容：在溫度不變時(shí)，同種材料導(dǎo)體的電阻與它的長(zhǎng)度成正比，跟它的橫截面積成反比。 （四）鞏固練習(xí) 一只鳥(niǎo)站在一條通過(guò)500A電流的鋁質(zhì)裸導(dǎo)線上，鳥(niǎo)兩爪間的距離是5cm，輸電線的橫截面積是185mm2。求鳥(niǎo)兩爪間的電壓。（取一位有效數(shù)字，鋁的電阻率取=29×10-8·m）（答案：4×10-3V） 點(diǎn)評(píng)：由于鳥(niǎo)兩爪間的電壓較低，故不受傷害。 （五）課堂小結(jié) 今天我們用實(shí)驗(yàn)探究和理論探究的方法得出了電阻與長(zhǎng)度、橫截面積、材料之間的定量關(guān)系，并了解到金屬電阻率與溫度間的某些關(guān)系，我們將上述的結(jié)論用以實(shí)際的生活中解決一些特定問(wèn)題，體會(huì)到物理學(xué)與現(xiàn)代生活的緊密聯(lián)系。