《电阻定律》教学设计

《电阻定律》教学设计

一、教学目标

  　　（一）知识与技能   　　1．理解电阻的大小跟哪些因素有关，知道电阻定律。   　　2．了解材料的电阻率的概念、物理意义、单位及其与温度的关系。   　　（二）过程与方法   　　1．经历决定导体电阻因素的实验探究过程，体验运用控制变量法研究物理问题的思维方法。   　　2．通过对决定导体电阻因素的理论分析，体会实验探究和逻辑推理两种研究方法有机结合。   　　3．通过对实验数据的分析，提高科学分析、提炼实验结果的能力。   　　4．通过对不同材料电阻率的介绍，加强学生理论联系实际的意识和安全用电的常识。   　　（三）情感态度与价值观   　　1．经历实验探究等学习活动，发展学生对科学的好奇心和探索未知的激情。   　　2．经历实验探究与理论推导两个过程，领略科学研究的双重性。   　　3．通过介绍电阻率跟温度变化有关，体验物理学与现代科学技术的联系。   　　二、教学重点与难点   　　1．教学重点：电阻定律的内容及其应用。   　　2．教学难点：电阻率的概念及其物理意义。   　　三、教学用具   　　电阻定律示教板及相关器材，日光灯灯丝、酒精灯和电池组、电键、导线。   　　四、教学流程     　　说明：   　　情景1：观察桌面上两只不同规格的白炽灯、滑动变阻器。   　　活动1：探究R与l、S之间的定量关系时，选用的实验方案。   　　活动2：学生分组完成探究R与l、S之间的定量关系。   　　活动3：理论探究R与l、S之间的定量关系，对照上述实验结果。   　　阶段小结：确定R与l、S之间的定量关系，写出表达式。   　　活动4：具体计算几种材料的电阻率。   　　情景2：课本中《思考与讨论》中对电路元件的微型化分析。   　　活动5：演示实验—灯丝电阻率与温度的关系。   　　活动6：讲解不同情况下电阻率与温度的变化关系   　　活动7：巩固练习（用电阻定律解释实际生活中的现象）   　　总结归纳：小结本节课（通过这节内容的研究得到的启发）   　　五、教学过程   　　（一）情景引入   　　前面我们了解到电流通过导体产生的热量跟其电阻有关，要知道其产生的热量就要知道其阻值。   　　问题1：给你电流表和电压表如何测其电阻？（欧姆定律）   　　问题2：导体的电阻跟U、I有关吗？与什么因素有关？（观察桌面上两只不同规格的白炽灯、滑动变阻器）（如图1所示）     　　过渡：导体的电阻由自身的因素决定的，与长短、粗细、材料等有关。这是同学们的结论，具体是一种什么样的定量关系呢？这就是今天同学们要求解决的问题。   　　（二）探究决定导体电阻的因素   　　问题3：决定导体的电阻有多个因素，在实验探究中怎样解决多个因素的问题？   　　（回顾研究牛顿第二定律：a与F、m之间的关系。）   　　讲解1：研究方法──控制变量法   　　这样一来，这个问题就等于分别研究电阻与长度、电阻与横截面积、电阻与材料之间的关系了。具体为：   　　（1）研究电阻和长度的关系时，就选用横截面积和材料相同的导体。   　　（2）研究电阻和横截面积的关系，就选用材料和长度相同的导体。

www.ff70.com   　　（3）研究电阻与材料的关系是，就选用长度和横截面积相同的导体。   　　讲解2：介绍实验器材（出示示教板），说明先探究R与l、S之间的定量关系。   　　问题4：电阻要用伏安法测量，要求学生设计测量电阻的电路。（投影电路图2所示）     　　问题5：选用横截面积和材料相同的导体，研究电阻和长度的关系（即R与l）时，如何设计实验方案？（进一步优化方案）   　　讲解3：在学生回答的基础上，引导学生优化实验方案，将两个长度不同的导体串联起来，在I相同时，R∝U，即转化为U与l的关系。同理，选用材料和长度相同的导体，研究电阻和横截面积的关系时，将两个横截面积不同的导体串联起来，在I相同时，R∝U，即转化为U与S的关系。   　　说明实验要求：电源电压为直流4V，电压表量程3V，电流表量程0．6A，导体电阻测量两组数据，完成实验记录表。把学生分成两大组，分别完成R与l、R与S的关系（如果时间有空余再做另一情况）。   　　探究一：保持导体的材料和面积不变，长度不同  

材 料	长度	电压U/V	电流I/A	电阻R/Ω	电阻平均值/Ω
镍铬	2l（       ）
镍铬	l（       ）

  　　探究二：保持导体的材料和长度不变，面积不同  

材 料	面积	电压U/V	电流I/A	电阻R/Ω	电阻平均值/Ω
镍铬	2S
镍铬	S

www.ff70.com   　　问题6：根据你探究，说明两种条件下R与l、R与S的关系   　　投影结论：（1）同种材料，横截面积S一定，电阻R随长度l成正比，即R∝l；（2）同种材料，长度l一定，电阻R随横截面积S成反比，即R∝1/S。   　　讨论：请学生思考能否从理论的角度推导上述结论的正确性。（分串联和并联去考虑）   　　过渡：同种材料，当S、l都改变时，又怎样决定R呢？引导学生思考，，即，式中ρ为常数，请学生计算上述几种电阻中的ρ值，有何发现？（横截面积S事先由教师测得，直接给出）（得出上述材料电阻中的ρ值相同，与它的S、l无关，请学生猜想是否与材料有关），请学生再测另两种材料（铁与铜）电阻的ρ值。（按照前面的方案测量）   　　问题7：请学生回答所测量的ρ值。 　　讲解4：对于同种材料，ρ相同；对于不同材料，ρ不同，R∝ρ，它反映材料导电性能好坏，请学生查看书中的表格，在物理学中把ρ叫电阻率，ρ由材料决定（说明日常生活中各种情况下选择材料的依据）。   　　提出：同种材料的导体其电阻与它的长度成正比，跟它的横截面积成反比；导体的电阻与构成它的材料有关。   　　即写成表达式为：，式中l：长度，S：横截面积，ρ：电阻率，电阻率ρ的单位：Ω·m。  

	0℃（Ω·ｍ）	20℃（Ω·ｍ）	100℃（Ω·ｍ）
银	1．48×10-8	1．6×10-8	2．07×10-8
铜	1．43×10-8	1．7×10-8	2．07×10-8
铝	2．67×10-8	2．9×10-8	3．80×10-8
钨	4．85×10-8	5．3×10-8	7．10×10-8
铁	0．89×10-7	1．0×10-7	1．44×10-7
锰铜	4．4×10-7	4．4×10-7	4．4×10-7
镍铜	5．0×10-7	5．0×10-7	5．0×10-7

www.ff70.com   　　说明应用（过渡）：对电路元件的微型化（出示图片或查看书本），介绍其原理。进一步思考：微型化后带来的散热问题（若笔记本电脑重点要解决的问题就是散热），因为电阻通电后，温度要升高，温度升高后其材料的ρ值要变化，从而影响其阻值。     　　（思考与讨论：如图3所示，R₁和R₂是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但R₂的尺寸比R₁小得多。通过两导体的电流方向如图所示，这两个导体的电阻有什么关系？）（R₁= R₂）     　　演示实验：如图4所示，利用日光灯灯丝演示电阻随温度变化的实验，学生观察实验现象，该现象说明了什么？（回路中电阻的变化引起了电流的变化，从而改变了灯泡的亮度。而灯丝电阻的变化是由其电阻率变化引起的）   　　讲解5：（1）金属材料的电阻率随温度升高而增大。     　　（2）材料的电阻率有的随温度改变而变化大，可以利用制成温度计（电阻温度计）（如图5所示），但也有些材料的电阻率几乎不随温度改变而变化，用来制成标准电阻。   　　（3）温度降低，电阻率就会变小，那么当温度不断降低，电阻会变为零？向学生提出超导体，有兴趣的同学可以借阅课外相关资料。（介绍有些情况我们需要电阻率大的材料，有些情况需要电阻小的材料）   　　（三）电阻定律   　　内容：在温度不变时，同种材料导体的电阻与它的长度成正比，跟它的横截面积成反比。   　　（四）巩固练习   　　一只鸟站在一条通过500A电流的铝质裸导线上，如图6所示，鸟两爪间的距离是5cm，输电线的横截面积是185mm²。求鸟两爪间的电压。（取一位有效数字，铝的电阻率取ρ=2．9×10^-8Ω·m）     　　（答案：4×10^-3V）   　　点评：由于鸟两爪间的电压较低，故不受伤害。   　　（五）课堂小结   　　今天我们用实验探究和理论探究的方法得出了电阻与长度、横截面积、材料之间的定量关系，并了解到金属电阻率与温度间的某些关系，我们将上述的结论用以实际的生活中解决一些特定问题，体会到物理学与现代生活的紧密联系。   　　课外思考：水的电阻率是多少？如何测量？   　　教学反思：   　　本节课通过实验探索、数据分析，得到了电阻定律，知道电阻率是反映材料导电性能优劣的物理量，并由实验感知电阻率与温度有关。本节内容从学生已有的知识出发，结合实验探究和问题驱动的方式，展开对决定导体电阻的因素进行探讨。注重学生经历探究的过程，注重对物理科学思维方法的渗透，目的就是培养学生良好的思维品质，深入的理解物理概念和规律。

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