導(dǎo)體的電阻 教學(xué)設(shè)計 高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊+

教學(xué)設(shè)計

課程基本信息學(xué)科高中物理年級高二學(xué)期秋季課題導(dǎo)體的電阻教學(xué)目標(biāo)1.理解電阻的定義，體會物理概念及規(guī)律的建立過程。2.通過實驗探究，了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長度和橫截面積的定量關(guān)系，體會物理學(xué)中控制變量的研究方法。3.觀察實驗現(xiàn)象，對實驗數(shù)據(jù)進行分析思考，了解電阻率的物理意義及其與溫度的關(guān)系。通過查閱資料，初步了解超導(dǎo)現(xiàn)象及其應(yīng)用。4.能根據(jù)伏安特性曲線分析不同導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的區(qū)別，體會電阻率在科技、生活中的應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容教學(xué)重點：電阻的定義及電阻的決定因素教學(xué)難點：運用控制變量法，設(shè)計實驗方案研究金屬導(dǎo)體電阻與長度、橫截面積和材料的關(guān)系，分析數(shù)據(jù)得到電阻定律。教學(xué)過程任務(wù)一：理解電阻的定義問題情境：為了減小輸電線上電能的損耗，人們盡量把輸電線做得粗一點，這樣導(dǎo)電好（如圖1）；分壓接法測電阻（如圖2）。圖2圖1圖2圖1問題：為了減小輸電線上電能的損耗，人們盡量把輸電線做得粗一點，這樣導(dǎo)電好。電阻與哪些因素有關(guān)？在初中我們學(xué)過歐姆定律，導(dǎo)體的電阻會不會也與通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓有關(guān)？2.滑動變阻器的分壓接法與限流式接法的區(qū)別，與限流式接法相比又有何優(yōu)點。3.對于金屬導(dǎo)體，導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流遵循什么規(guī)律？4.你認(rèn)為如何定義導(dǎo)體的電阻較為恰當(dāng)？5.導(dǎo)體U-I圖像的斜率代表哪個物理量？設(shè)計意圖：問題1是讓學(xué)生猜想如何表征電阻以及電阻與哪些因素有關(guān)。問題2有一定的難度，可以師生合作探究分壓式接法的優(yōu)點。問題3、5是讓學(xué)生通過實驗總結(jié)出導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流遵循的物理規(guī)律以及U-I圖像斜率的物理含義。問題4，可以師生討論共同總結(jié)出電阻的定義。任務(wù)二：認(rèn)識影響導(dǎo)體電阻大小的因素問題情境：將滑動變阻器C端和B端接入電路，將滑動觸頭P向D端移動，接入電路的阻值如何變化？（如圖3）；將燈泡串聯(lián)接入電路，實驗發(fā)現(xiàn)燈絲較粗的燈泡較亮。（如圖4）；生活中導(dǎo)線大多是銅材料（如圖5）。圖3圖3圖5圖4圖5圖4問題：1.滑動變阻器改變阻值的原理是什么？說明導(dǎo)體的電阻與什么因素有關(guān)？2.燈泡的亮度由哪個物理量決定？這個現(xiàn)象說明電阻與什么因素有關(guān)？3.鐵的價格比銅的價格低，鐵也是導(dǎo)體，導(dǎo)線用銅芯而不是鐵芯。電阻與什么因素有關(guān)？設(shè)計意圖：問題1通過分析滑動變阻器改變阻值的原理使學(xué)生認(rèn)識到導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度有關(guān)。問題2中“220V100W”與“220V60W”的兩個白熾燈燈泡所通過的電流相同,觀察兩燈泡發(fā)光的亮暗,使學(xué)生認(rèn)識到燈絲有粗細,即橫截面積對燈絲的電阻有影響,問題3讓學(xué)生分析不同材質(zhì)的導(dǎo)線,使學(xué)生體會到不同材質(zhì)的導(dǎo)線導(dǎo)電性能可能是不一樣。任務(wù)三：實驗驗證導(dǎo)體電阻與長度、橫截面積和材料間的關(guān)系圖7圖6問題情境：圖6限流式接法電路圖,圖7對比電路圖,表1電壓記錄表。圖7圖6表一表一問題：1.實驗中需要測哪些物理量?需要哪些器材?2.你能設(shè)計出實驗電路圖嗎?請畫在草稿紙上。3.對圖7教材參考方案中的電路,實驗操作過程又是怎樣的?4.對圖7教材參考方案中的電路,方案有什么優(yōu)點?實驗需要測量什么量？記錄表格如何設(shè)計？5.通過實驗、歸納分析實驗數(shù)據(jù),你得到了怎樣的結(jié)論?設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計盡量多的實驗方案,定量研究導(dǎo)體的電阻與長度、橫截面積、材料的關(guān)系。通過小組討論,學(xué)生闡述實驗操作過程。然后,針對教材參考方案,說說方案的優(yōu)點,并進行分組操作,記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)。任務(wù)四：理解電阻定律、電阻率的物理意義表二問題情境：常見材料在20℃電阻率(表2),鎢絲和小燈泡串接在電路中(圖8)。表二圖8圖8問題：1.根據(jù)實驗結(jié)果，電阻R與長度l、橫截面積S之間的表達式是怎樣的？2.比例系數(shù)的物理意義？比例系數(shù)的單位是什么？。3.根據(jù)表二，你認(rèn)為電阻率的大小主要由什么決定？4.你觀察到什么現(xiàn)象？說明了什么？與溫度有什么關(guān)系？設(shè)計意圖：問題1、2可以通過同學(xué)討論交流得出,問題3、4則需要教師通過分析引導(dǎo)展開。在做圖8所示的演示實驗時，可以用打火機加熱燈絲，小燈泡的亮度有明顯的變化。任務(wù)五：導(dǎo)體的伏安特性曲線問題情境：以通過導(dǎo)體的電流I為縱軸，以導(dǎo)體兩端的電壓U為橫軸，繪制的I-U圖像稱為導(dǎo)體的伏安特性曲線。金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線（如圖9）；二級管的伏安特性曲線（如圖10）。圖10圖9圖10圖9問題：1.圖9是繪制金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線。圖像的斜率代表什么？2.導(dǎo)體a和導(dǎo)體b的伏安特性曲線如圖1所示，哪個導(dǎo)體的電阻大？3.二極管的伏安特性曲線有什么規(guī)律？4.線性元件與非線性元件的區(qū)別？設(shè)計意圖：問題1是讓學(xué)生依據(jù)U-I圖像斜率的物理含義，類比推導(dǎo)伏安特性曲線的斜率。問題2讓學(xué)生依據(jù)伏安特性曲線的斜率的物理意義判斷導(dǎo)體電阻的大小。問題3