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2019-2020年人教版選修3-1 第二章 第6節(jié) 導(dǎo)體的電阻 教案2 一、教學(xué)目標(biāo) （一）知識與技能 1．理解電阻的大小跟哪些因素有關(guān)，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(guān)系。 （二）過程與方法 1．經(jīng)歷決定導(dǎo)體電阻因素的實(shí)驗(yàn)探究過程，體驗(yàn)運(yùn)用控制變量法研究物理問題的思維方法。 2．通過對決定導(dǎo)體電阻因素的理論分析，體會實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理兩種研究方法有機(jī)結(jié)合。 3．通過對實(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．通過對不同材料電阻率的介紹，加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)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(shí)驗(yàn)探究等學(xué)習(xí)活動，發(fā)展學(xué)生對科學(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)兩個過程，領(lǐng)略科學(xué)研究的雙重性。 3．通過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 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(guān)系時，選用的實(shí)驗(yàn)方案。 活動2：學(xué)生分組完成探究R與l、S之間的定量關(guān)系。 活動3：理論探究R與l、S之間的定量關(guān)系，對照上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 階段小結(jié)：確定R與l、S之間的定量關(guān)系，寫出表達(dá)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(shí)驗(yàn)—燈絲電阻率與溫度的關(guān)系。 活動6：講解不同情況下電阻率與溫度的變化關(guān)系 活動7：鞏固練習(xí)（用電阻定律解釋實(shí)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(xué)過程 （一）情景引入 前面我們了解到電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟其電阻有關(guān)，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(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、滑動變阻器）（如圖1所示） 過渡：導(dǎo)體的電阻由自身的因素決定的，與長短、粗細(xì)、材料等有關(guān)。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)們要求解決的問題。 （二）探究決定導(dǎo)體電阻的因素 問題3：決定導(dǎo)體的電阻有多個因素，在實(shí)驗(yàn)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(guān)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(guān)系了。具體為： （1）研究電阻和長度的關(guān)系時，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，就選用材料和長度相同的導(dǎo)體。 （3）研究電阻與材料的關(guān)系是，就選用長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），說明先探究R與l、S之間的定量關(guān)系。 問題4：電阻要用伏安法測量，要求學(xué)生設(shè)計測量電阻的電路。 問題5：選用橫截面積和材料相同的導(dǎo)體，研究電阻和長度的關(guān)系（即R與l）時，如何設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案？（進(jìn)一步優(yōu)化方案） 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，將兩個長度不同的導(dǎo)體串聯(lián)起來，在I相同時，R∝U，即轉(zhuǎn)化為U與l的關(guān)系。同理，選用材料和長度相同的導(dǎo)體，研究電阻和橫截面積的關(guān)系時，將兩個橫截面積不同的導(dǎo)體串聯(lián)起來，在I相同時，R∝U，即轉(zhuǎn)化為U與S的關(guān)系。 說明實(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)體電阻測量兩組數(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(dǎo)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(guān)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(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） 過渡：同種材料，當(dāng)S、l都改變時，又怎樣決定R呢？引導(dǎo)學(xué)生思考，，即，式中ρ為常數(shù)，請學(xué)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(guān)，請學(xué)生猜想是否與材料有關(guān)），請學(xué)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(xué)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(dǎo)電性能好壞，請學(xué)生查看書中的表格，在物理學(xué)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(dǎo)體其電阻與它的長度成正比，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)。 即寫成表達(dá)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(yīng)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(jìn)一步思考：微型化后帶來的散熱問題（若筆記本電腦重點(diǎn)要解決的問題就是散熱），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(dǎo)體，但R2的尺寸比R1小得多。通過兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示，這兩個導(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(biāo)準(zhǔn)電阻。 （3）溫度降低，電阻率就會變小，那么當(dāng)溫度不斷降低，電阻會變?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，同種材料導(dǎo)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(xí) 一只鳥站在一條通過500A電流的鋁質(zhì)裸導(dǎo)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(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題，體會到物理學(xué)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(xué)反思： 本節(jié)課通過實(shí)驗(yàn)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(dǎo)電性能優(yōu)劣的物理量，并由實(shí)驗(yàn)感知電阻率與溫度有關(guān)。本節(jié)內(nèi)容從學(xué)生已有的知識出發(fā)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究和問題驅(qū)動的方式，展開對決定導(dǎo)體電阻的因素進(jìn)行探討。注重學(xué)生經(jīng)歷探究的過程，注重對物理科學(xué)思維方法的滲透，目的就是培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)，深入的理解物理概念和規(guī)律。