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2019-2020年人教版選修3-1 第二章 第6節(jié) 導體的電阻 教案2 一、教學目標 （一）知識與技能 1．理解電阻的大小跟哪些因素有關，知道電阻定律。 2．了解材料的電阻率的概念、物理意義、單位及其與溫度的關系。 （二）過程與方法 1．經(jīng)歷決定導體電阻因素的實驗探究過程，體驗運用控制變量法研究物理問題的思維方法。 2．通過對決定導體電阻因素的理論分析，體會實驗探究和邏輯推理兩種研究方法有機結(jié)合。 3．通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，提高科學分析、提煉實驗結(jié)果的能力。 4．通過對不同材料電阻率的介紹，加強學生理論聯(lián)系實際的意識和安全用電的常識。 （三）情感態(tài)度與價值觀 1．經(jīng)歷實驗探究等學習活動，發(fā)展學生對科學的好奇心和探索未知的激情。 2．經(jīng)歷實驗探究與理論推導兩個過程，領略科學研究的雙重性。 3．通過介紹電阻率跟溫度變化有關，體驗物理學與現(xiàn)代科學技術(shù)的聯(lián)系。 二、教學重點與難點 1．教學重點：電阻定律的內(nèi)容及其應用。 2．教學難點：電阻率的概念及其物理意義。 三、教學用具 電阻定律示教板及相關器材，日光燈燈絲、酒精燈和電池組、電鍵、導線。 四、教學流程 說明： 情景1：觀察桌面上兩只不同規(guī)格的白熾燈、滑動變阻器。 活動1：探究R與l、S之間的定量關系時，選用的實驗方案。 活動2：學生分組完成探究R與l、S之間的定量關系。 活動3：理論探究R與l、S之間的定量關系，對照上述實驗結(jié)果。 階段小結(jié)：確定R與l、S之間的定量關系，寫出表達式。 活動4：具體計算幾種材料的電阻率。 情景2：課本中《思考與討論》中對電路元件的微型化分析。 活動5：演示實驗—燈絲電阻率與溫度的關系。 活動6：講解不同情況下電阻率與溫度的變化關系 活動7：鞏固練習（用電阻定律解釋實際生活中的現(xiàn)象） 總結(jié)歸納：小結(jié)本節(jié)課（通過這節(jié)內(nèi)容的研究得到的啟發(fā)） 五、教學過程 （一）情景引入 前面我們了解到電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟其電阻有關，要知道其產(chǎn)生的熱量就要知道其阻值。 問題1：給你電流表和電壓表如何測其電阻？（歐姆定律） 問題2：導體的電阻跟U、I有關嗎？與什么因素有關？（觀察桌面上兩只不同規(guī)格的白熾燈、滑動變阻器）（如圖1所示） 過渡：導體的電阻由自身的因素決定的，與長短、粗細、材料等有關。這是同學們的結(jié)論，具體是一種什么樣的定量關系呢？這就是今天同學們要求解決的問題。 （二）探究決定導體電阻的因素 問題3：決定導體的電阻有多個因素，在實驗探究中怎樣解決多個因素的問題？ （回顧研究牛頓第二定律：a與F、m之間的關系。） 講解1：研究方法──控制變量法 這樣一來，這個問題就等于分別研究電阻與長度、電阻與橫截面積、電阻與材料之間的關系了。具體為： （1）研究電阻和長度的關系時，就選用橫截面積和材料相同的導體。 （2）研究電阻和橫截面積的關系，就選用材料和長度相同的導體。 （3）研究電阻與材料的關系是，就選用長度和橫截面積相同的導體。 講解2：介紹實驗器材（出示示教板），說明先探究R與l、S之間的定量關系。 問題4：電阻要用伏安法測量，要求學生設計測量電阻的電路。 問題5：選用橫截面積和材料相同的導體，研究電阻和長度的關系（即R與l）時，如何設計實驗方案？（進一步優(yōu)化方案） 講解3：在學生回答的基礎上，引導學生優(yōu)化實驗方案，將兩個長度不同的導體串聯(lián)起來，在I相同時，R∝U，即轉(zhuǎn)化為U與l的關系。同理，選用材料和長度相同的導體，研究電阻和橫截面積的關系時，將兩個橫截面積不同的導體串聯(lián)起來，在I相同時，R∝U，即轉(zhuǎn)化為U與S的關系。 說明實驗要求：電源電壓為直流4V，電壓表量程3V，電流表量程0．6A，導體電阻測量兩組數(shù)據(jù)，完成實驗記錄表。把學生分成兩大組，分別完成R與l、R與S的關系（如果時間有空余再做另一情況）。 　探究一：保持導體的材料和面積不變，長度不同 材 料 長度 電壓U/V 電流I/A 電阻R/Ω 電阻平均值/Ω 鎳鉻 2l（ ） 鎳鉻 l（ ） 　　探究二：保持導體的材料和長度不變，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 問題6：根據(jù)你探究，說明兩種條件下R與l、R與S的關系 結(jié)論：（1）同種材料，橫截面積S一定，電阻R隨長度l成正比，即R∝l；（2）同種材料，長度l一定，電阻R隨橫截面積S成反比，即R∝1/S。 討論：請學生思考能否從理論的角度推導上述結(jié)論的正確性。（分串聯(lián)和并聯(lián)去考慮） 過渡：同種材料，當S、l都改變時，又怎樣決定R呢？引導學生思考，，即，式中ρ為常數(shù)，請學生計算上述幾種電阻中的ρ值，有何發(fā)現(xiàn)？（橫截面積S事先由教師測得，直接給出）（得出上述材料電阻中的ρ值相同，與它的S、l無關，請學生猜想是否與材料有關），請學生再測另兩種材料（鐵與銅）電阻的ρ值。（按照前面的方案測量） 問題7：請學生回答所測量的ρ值。 講解4：對于同種材料，ρ相同；對于不同材料，ρ不同，R∝ρ，它反映材料導電性能好壞，請學生查看書中的表格，在物理學中把ρ叫電阻率，ρ由材料決定（說明日常生活中各種情況下選擇材料的依據(jù)）。 提出：同種材料的導體其電阻與它的長度成正比，跟它的橫截面積成反比；導體的電阻與構(gòu)成它的材料有關。 即寫成表達式為：，式中l(wèi)：長度，S：橫截面積，ρ：電阻率，電阻率ρ的單位：Ωm。 0℃（Ωｍ） 20℃（Ωｍ） 100℃（Ωｍ） 銀 1．4810-8 1．610-8 2．0710-8 銅 1．4310-8 1．710-8 2．0710-8 鋁 2．6710-8 2．910-8 3．8010-8 鎢 4．8510-8 5．310-8 7．1010-8 鐵 0．8910-7 1．010-7 1．4410-7 錳銅 4．410-7 4．410-7 4．410-7 鎳銅 5．010-7 5．010-7 5．010-7 說明應用（過渡）：對電路元件的微型化（出示圖片或查看書本），介紹其原理。進一步思考：微型化后帶來的散熱問題（若筆記本電腦重點要解決的問題就是散熱），因為電阻通電后，溫度要升高，溫度升高后其材料的ρ值要變化，從而影響其阻值。 （思考與討論：如圖3所示，R1和R2是材料相同、厚度相同、表面為正方形的導體，但R2的尺寸比R1小得多。通過兩導體的電流方向如圖所示，這兩個導體的電阻有什么關系？）（R1= R2） 演示實驗：如圖4所示，利用日光燈燈絲演示電阻隨溫度變化的實驗，學生觀察實驗現(xiàn)象，該現(xiàn)象說明了什么？（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（電阻溫度計）（如圖5所示），但也有些材料的電阻率幾乎不隨溫度改變而變化，用來制成標準電阻。 （3）溫度降低，電阻率就會變小，那么當溫度不斷降低，電阻會變?yōu)榱悖肯驅(qū)W生提出超導體，有興趣的同學可以借閱課外相關資料。（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，同種材料導體的電阻與它的長度成正比，跟它的橫截面積成反比。 （四）鞏固練習 一只鳥站在一條通過500A電流的鋁質(zhì)裸導線上，如圖6所示，鳥兩爪間的距離是5cm，輸電線的橫截面積是185mm2。求鳥兩爪間的電壓。（取一位有效數(shù)字，鋁的電阻率取ρ=2．910-8Ωm） （答案：410-3V） 點評：由于鳥兩爪間的電壓較低，故不受傷害。 六．課堂小結(jié) 　今天我們用實驗探究和理論探究的方法得出了電阻與長度、橫截面積、材料之間的定量關系，并了解到金屬電阻率與溫度間的某些關系，我們將上述的結(jié)論用以實際的生活中解決一些特定問題，體會到物理學與現(xiàn)代生活的緊密聯(lián)系。 課外思考：水的電阻率是多少？如何測量？ 教學反思： 本節(jié)課通過實驗探索、數(shù)據(jù)分析，得到了電阻定律，知道電阻率是反映材料導電性能優(yōu)劣的物理量，并由實驗感知電阻率與溫度有關。本節(jié)內(nèi)容從學生已有的知識出發(fā)，結(jié)合實驗探究和問題驅(qū)動的方式，展開對決定導體電阻的因素進行探討。注重學生經(jīng)歷探究的過程，注重對物理科學思維方法的滲透，目的就是培養(yǎng)學生良好的思維品質(zhì)，深入的理解物理概念和規(guī)律。