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《導(dǎo)體的電阻》教學(xué)設(shè)計(jì)
作者:楊勛召
單位:陜西省戶縣第三高級(jí)中學(xué)
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課題年級(jí):高二
教材版本:人教版選修3-1
一、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識(shí)與技能
1.知道電阻的大小跟哪些因素有關(guān),及其具體關(guān)系。
2.了解材料的電阻率的概念、物理意義、單位及其影響因素
(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。
2、
(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
低壓直流電源,滑動(dòng)變阻器,電壓表,電流表,導(dǎo)線若干,電鍵,不同材料、不同粗細(xì)的金屬絲若干,刻度尺,實(shí)物圖影儀,功率不同的燈泡,酒精燈等。
四、教學(xué)方法和流程
1、教法:學(xué)生自主學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)探究,討論、交流學(xué)習(xí)成果;教師積極引導(dǎo)和評(píng)價(jià),過(guò)程中體現(xiàn)師
3、生互動(dòng):控制變量分析、邏輯推理、歸納總結(jié)得出結(jié)論。
創(chuàng)設(shè)情境:分析電阻的影響因素
探究導(dǎo)體的電阻和長(zhǎng)度L、橫截面積S、材料的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)探究
理論探究
探究電阻和長(zhǎng)度L、橫截面積S的關(guān)系。
探究方法:控制變量法
伏安法測(cè)電阻
R與L成正比,與S成反比
電阻定律的內(nèi)容、表達(dá)式及物理意義
電阻率ρ的意義及影響因素
應(yīng)用
2、教學(xué)流程
3、手段:實(shí)驗(yàn)探究和多媒體課件ppt
五、教學(xué)過(guò)程
(一)情景和復(fù)習(xí)引入
知識(shí)回顧:
1、歐姆定律的內(nèi)容是什么?歐姆是用什么方法研究這一規(guī)律的?
2、由歐姆定律I=U/R可
4、知 R=U/I ,有人這樣說(shuō):“R與U成正比,R與I成反比。”對(duì)嗎?
3:給你電流表和電壓表如何測(cè)其電阻?
創(chuàng)設(shè)情境:既然導(dǎo)體的電阻跟U、I無(wú)關(guān),那么與什么因素有關(guān)?
觀看ppt展示圖片:
觀察后思考:你知道導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體的哪些因素有關(guān)?
過(guò)渡: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)。這是同學(xué)們的結(jié)論,具體是什么樣的關(guān)系呢?這就是今天我們要求解決的問(wèn)題。
(二)探究決定導(dǎo)體電阻的因素
思考:決定導(dǎo)體電阻的因素有長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料,在探究中怎樣解決長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料和電阻關(guān)系問(wèn)題?
1、在探究過(guò)程中的兩種方法:方法一:實(shí)驗(yàn)探究
方法二:理論推導(dǎo)
2、實(shí)驗(yàn)探究
5、
問(wèn)題:電阻的大小與三個(gè)因素有關(guān),問(wèn)題比較復(fù)雜,我們?cè)谠囼?yàn)中用什么方法來(lái)研究,可以使問(wèn)題簡(jiǎn)化呢?
學(xué)生回答:控制變量法并進(jìn)行具體說(shuō)明。
①研究電阻和長(zhǎng)度的關(guān)系,可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,可選用材料和長(zhǎng)度相同的導(dǎo)體。
③研究電阻與材料的關(guān)系,可選用長(zhǎng)度和橫截面積相同的導(dǎo)體。
(1)探究一:保持導(dǎo)體的材料和橫截面積一定,研究電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系
請(qǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路,選擇實(shí)驗(yàn)器材,教師進(jìn)行適當(dāng)引導(dǎo),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案要從實(shí)驗(yàn)?zāi)康某霭l(fā)。
PPT課件投影以下問(wèn)題做為提示:
思考:1、用什么方法側(cè)電阻?如何測(cè)量導(dǎo)體電阻?
2、要測(cè)量哪些物理量?用
6、什么器材?
3、請(qǐng)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖
學(xué)生分小組進(jìn)行討論,請(qǐng)學(xué)生匯報(bào)討論結(jié)果。請(qǐng)學(xué)生到黑板上畫(huà)實(shí)驗(yàn)電路。
方案一
肯定學(xué)生的想法,進(jìn)一步引導(dǎo)、深化,還有沒(méi)有更簡(jiǎn)便的實(shí)驗(yàn)方案呢?(提示:不要電阻的具體的值,只要知道電阻的比例。)
方案二
方案三
學(xué)生進(jìn)一步討論。畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路。(投影學(xué)生所畫(huà)的電路圖)
(2)探究二:保持導(dǎo)體的材料和長(zhǎng)度一定,研究電阻與橫截面積的關(guān)系
(3)學(xué)生實(shí)驗(yàn)
提供電源直流4V,電壓表量程3V,電流表量程0.6A,把學(xué)生分成兩組,學(xué)生可從三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案種任選一個(gè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
第一組探究: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
7、/A
電阻R/Ω
電阻平均值/Ω
鎳鉻
2L
?
?
?
?
?
?
?
鎳鉻
L
?
?
?
?
?
?
?
第二組探究: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/Ω
電阻平均值/Ω
鎳鉻
2S
?
?
?
?
?
?
?
鎳鉻
S
?
?
?
?
?
?
?
友情提示:
1、要多次測(cè)量;
2、測(cè)量完一組數(shù)據(jù)要立刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān);
3、選擇合適的電表的量程,注意正負(fù)接線柱;
4、電路連接注意先串后并;
5、要注意實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄,請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)好數(shù)據(jù)記錄表格并做好
8、記錄。
(4) 數(shù)據(jù)分析
投影學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),討論分析數(shù)據(jù),得出結(jié)論。
學(xué)生只要概括出規(guī)律,讓學(xué)生交流在實(shí)驗(yàn)中的做法、收獲,給予肯定和鼓勵(lì),保持學(xué)生的激情。
結(jié)論:同種材料的導(dǎo)體,電阻與長(zhǎng)度成正比,電阻與橫截面積成反比
過(guò)度:除了實(shí)驗(yàn)探究的方法,我們還可以用我們學(xué)過(guò)的電阻串、并聯(lián)知識(shí)來(lái)推理導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積的關(guān)系。
3、理論探究
以幾根相同的粗鐵絲作為教具幫助學(xué)生推導(dǎo)出結(jié)論:同種材料的導(dǎo)體,電阻與長(zhǎng)度成正比,電阻與橫截面積成反比。
(三)電阻定律
1、內(nèi)容:在溫度不變時(shí),相同材料的導(dǎo)體電阻R與它的長(zhǎng)度L成正比,跟它的橫截面積S成反比.
2、表達(dá)式 其中ρ為比
9、例常量
思考:ρ比例常量表示什么意義呢?
選擇兩種不同的材料的導(dǎo)體(鎳鉻合金絲和錳銅絲)來(lái)計(jì)算比例系數(shù).
學(xué)生選擇器材,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,畫(huà)實(shí)驗(yàn)電路圖。
分組實(shí)驗(yàn):一半同學(xué)測(cè)錳銅的比例系數(shù),一半同學(xué)測(cè)鎳鉻合金的比例系數(shù)。
L(m)
S(cm2)
R(Ω)
錳銅
L
2S
錳銅
2L
S
鎳鉻合金
L
2S
鎳鉻合金
2L
S
結(jié)論:比例系數(shù)的大小與材料有關(guān)。這一比例系數(shù)ρ叫做這種材料的電阻率。
3、電阻率——ρ
(1)物理意義:ρ與導(dǎo)體的材料有關(guān),是-個(gè)反映材料導(dǎo)電性能的物理量。
(2)計(jì)算公式:
(3)單位:
10、歐·米(Ω·m)
圖影課本表2.6-1,從表中你能發(fā)現(xiàn)什么問(wèn)題?
(4)電阻率與材料和溫度有關(guān)
完成課本思考與討論:這兩個(gè)導(dǎo)體的電阻有什么關(guān)系?(R1=R2)這對(duì)電路元件的微型化有什么意義?
介紹電路元件的微型化原理。思考:微型化后帶來(lái)的問(wèn)題是什么?(主要問(wèn)題就是散熱,因?yàn)殡娮柰姾螅瑴囟纫?,溫度升高后其材料的ρ值要變化,從而影響其阻值。?
演示實(shí)驗(yàn):利用酒精燈燒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?
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)如圖課本2.6-5所示),但也有些
11、材料的電阻率幾乎不隨溫度改變而變化,可制成標(biāo)準(zhǔn)電阻。
(四)課堂練習(xí)
例1:一粗細(xì)均勻的鎳鉻絲,截面直徑為d,電阻為R。把它拉制成直徑為d/10的均勻細(xì)絲后,它的電阻變?yōu)椋? )
A.R/1000 B.R/100 C.100R D.10000R
例2、一段均勻?qū)Ь€對(duì)折兩次后并聯(lián)在一起,測(cè)得其電阻為0.5 Ω,導(dǎo)線原來(lái)的電阻多大?若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長(zhǎng)為三倍,另一半不變,其電阻是原來(lái)的多少倍?(提示導(dǎo)線體積始終不變)
(五)總結(jié)、擴(kuò)展
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
12、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。
同時(shí)要學(xué)會(huì):①科學(xué)研究的一般程序:
②實(shí)驗(yàn)方法:控制變量法、多次測(cè)量減小誤差、數(shù)據(jù)處理(列表法、作圖法)。
③數(shù)學(xué)方法:用數(shù)學(xué)公式來(lái)表示物理規(guī)律(簡(jiǎn)單、明了)。
6、 教學(xué)反思
本節(jié)課從學(xué)生的已有認(rèn)知出發(fā),運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究式教學(xué)法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索、數(shù)據(jù)分析展開(kāi)對(duì)導(dǎo)體影響因素的探討,得到了影響導(dǎo)體電阻的因素和具體關(guān)系,注重學(xué)生經(jīng)歷探究的過(guò)程,注重對(duì)物理科學(xué)思維方法的滲透。所以,在教學(xué)過(guò)程中倡導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、探究性、合作性,讓學(xué)生體驗(yàn)和感悟科學(xué)探究的過(guò)程和方法,激發(fā)他們持久的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望,并在探究過(guò)程中培養(yǎng)了學(xué)生的能力,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,使學(xué)生逐步養(yǎng)成敢于質(zhì)疑、善于交流、樂(lè)于合作、勇于實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。
專心---專注---專業(yè)