导体的电阻说课稿教案.docx
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导体的电阻说课稿教案
电阻定律
教学设计
(一)
教学分析
电阻定律是新课标物理选修3—1的第二章《恒定电流》第六节的内容,它是《恒定电流》这一章的基本规律之一,本节内容安排在部分电路欧姆定律知识之后,起到了承上启下的作用,部分电路欧姆定律是研究导体两端电压、流过的电流等外界条件与导体电阻的数量关系而非决定关系;电阻定律是研究导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的决定关系。
学生在初中已经定性研究了导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的关系,本节在此基础上通过实验分析进行定量描述的研究,同时突出了“电阻率”这一物理概念,这部分知识与现代科技、现代生活、生产等有着密切联系。
因此,学好本节知识不仅在物理思想、物理方法上有教育意义,在培养学生分析问题的能力上面也有重要的意义。
教学目标
1.经历决定导体电阻的因素的探究过程,体验运用控制变量研究物理问题的思维方法。
体会实验探究和逻辑推理都是重要的科学研究方法。
2.深化对电阻的认识,了解电阻定律,能用电阻定律来进行有关计算。
3.理解电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系,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意识。
教学重点难点
本节的教学重点是实验探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系。
难点是对电阻率的理解,在介绍电阻率时,可先让学生通过自主阅读课本表格对电阻率有感性认识,明确电阻率是材料本身的属性,再通过演示实验,使学生知道电阻率和温度有关。
教学方法与手段
在学生科学猜想的基础上,通过已知的研究方法——控制变量法的应用,讨论设计实验方案,自主进行实验操作、分析数据、探究规律,过程中教师积极引导和评价。
通过电阻率的相关图表分析,锻炼学生分析信息、独立获取知识的能力。
教学媒体
“220V15W”“220V200W”灯泡各一只,日光灯丝一条,学生电源,酒精灯,电池组,滑动变阻器(20Ω),演示电流表,电键,导线,多媒体课件,投影仪。
学生实验20组:
电池组,一个电流表,一个电压表、2B铅笔4支(两支横截面积加倍的铅笔需提前固定)、HB铅笔一支、滑动变阻器一个(20Ω)、一个电键、导线若干。
知识准备
闭合电路欧姆定律、串并联电路的特点和性质,电阻定律,电阻率的物理意义等。
导入新课
[事件1]
教学任务:
创设情景,导入新课
师生活动:
通过学习欧姆定律,由I=
得,只要改变导体两端的电压U或导体的电阻R,就可以改变电路中的电流,但导体的电阻却并不是由U、I这两个因素决定的。
【演示】将15W和200W的两盏灯泡并联接入电路,观察两灯泡的亮度。
同学们观察两灯泡的照片,说出两者的不同之处:
功率不同,灯丝粗细不同(横截面积不同),两灯泡的电阻不同。
展示滑动变阻器图片:
移动滑动变阻器的滑片,可以改变电阻。
展示几段材料不同的导线:
电线常用铜而不用铁。
学生思考、讨论,可得:
导体的电阻与材料、横截面积、长度有关。
点出课题:
这节课我们就来探究导体的电阻和导体的长度、横截面积及材料之间的定量关系。
设计说明:
展示图片、实例,让学生先通过情景感受导体电阻与哪些因素有关,诱发学生探索欲望。
推进新课
[事件2]
教学任务:
设计探究实验
师生活动:
要研究导体电阻与长度、横截面积、材料间的关系,先要确定“控制变量法”为研究方法,学生思考,讨论。
可得出:
导体材料、横截面积相同情况下,研究电阻与导体长度关系;导体材料、长度相同情况下,研究电阻与横截面积的关系;导体长度、横截面积相同情况下,研究电阻与材料关系。
经过教师引导,学生按照所选择的器材设计实验方案大致有三种,如图:
方案一:
伏安法 方案二:
利用分压原理 方案三:
利用分流原理
现以分压原理的实验方案二为例(此法实验操作较简洁,计算简单)。
[事件3]
教学任务:
进行实验,探究导体的电阻和导体的长度、横截面积及材料之间的关系。
师生活动:
采用方案二进行实验探究,学生将实验电路原理图画在学案的对应位置,并根据电路图连接实物图。
在该过程中,教师要充分发挥学生的主体作用,让学生进行充分的讨论。
教师只是加以引导。
连接好实物图后,进行分工合作,这样既节约了时间,又可以达到相同的实验结果。
第一小组做探究1:
电阻与长度的关系;第二小组做探究2:
电阻与横截面积的关系;第三小组做探究3:
电阻与材料的关系;把数据采集后填入表格,并完成表格后面的实验结论,然后进行实验。
实验操作:
教师巡回指导
数据分析:
【数据记录表1】探究电阻与导体长度的关系
在导体横截面积、材料相同的情况下,导体的电阻与长度____________________。
引导学生分析数据:
学生能够看出,长度加倍,导体两端的电压加倍,即电阻加倍。
【数据记录表2】探究电阻与导体横截面积的关系
在导体长度、材料相同的情况下,导体的电阻与横截面积________________________。
引导学生分析数据:
学生能够看出,横截面积加倍,导体两端的电压减半,即电阻减半。
【数据记录表3】探究电阻与导体材料的关系
在导体长度、横截面积相同的情况下,导体的电阻与材料________________________。
引导学生分析数据:
学生能够看出,不同的材料,导体两端的电压不同,即电阻不同。
将三个组的探究结果进行整合,可以得到:
导体的电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体的电阻与构成它的材料有关。
设计说明:
课本中的设计图如下图,在实际操作中,将学生进行分工,分工合作每一组只完成一项,既节约了时间,又降低了学生实验操作中的难度,通过动手合作调动学生的学习主动性,培养他们的探究意识,激发学生学习的热情,体会探究的乐趣。
[事件4]
教学任务:
用逻辑推理来探究导体的电阻与导体的长度、横截面积及材料之间的关系。
师生活动:
①理论探究电阻R与长度l的关系
n个电阻串联
由串联知识:
R串=nR0
又因为l串=nl0
所以R∝l。
②理论探究电阻R与横截面积S的关系
n个电阻并联
由并联知识:
R并=
又因为S并=nS0,所以R∝
。
设计说明:
学生已经学过串、并联的电阻知识,因此推导上面的结论难度不大。
[事件5]
教学任务:
实验:
探究导体电阻与材料的关系。
师生活动:
实验
探究导体电阻与材料的关系
1.根据以上分析,以等式的形式写出用导体长度l,导体横截面积S表示导体电阻R的关系式,用一个与l、S无关的常量表示比例系数。
2.选择至少两种不同材料的导体(例如镍铬合金丝和康铜丝),测出它们的长度、横截面积和电阻,分别计算出上述等式中的比例系数。
3.分析上述比例系数的物理意义。
在得到导体电阻与导体的长度成正比,与其横截面积成反比的基础上,通过实验明确电阻率是材料本身的属性。
设计说明:
该实验可在学习过螺旋测微器的基础上进行实验,练习其使用和读数。
[事件6]
教学任务:
测定金属的电阻率实验。
师生活动:
1.测定金属的电阻率实验原理:
金属的电阻率可由电阻定律R=ρ
求得:
ρ=R
;由实验测出金属丝的长度、横截面积和电阻,即可求出金属的电阻率。
2.测定金属的电阻率实验方法
【目的和要求】通过实验学会测金属电阻率的方法,从而加深对伏安法测电阻的认识。
【仪器和器材】
金属丝,直流电流表(J040型或J0407—1型),直流电压表(J0408型或J0408—1型),滑动变阻器(J2354—1型),单刀开关(J2352型),外径千分尺,刻度尺,学生电源(J1202型或J1202—1型),导线若干。
【实验方法】
(1)用刻度尺测出金属丝的长度。
(2)金属丝横截面积的测定:
在金属丝上选择没有形变的点,用外径千分尺在不同的方位上测金属丝的直径四次(每测一次转45°,如果金属丝上有漆,则要用火烧去漆,轻轻抹去灰后再测量。
切忌把金属丝放在高温炉中长时间的烧,也不要用小刀刮漆,以避免丝径变小或不均匀)。
求出该点的金属丝直径d,在不同的点再测出金属丝的直径,求得金属丝直径的平均值后,计算出金属丝的横截面积。
(3)金属丝电阻的测定,按图连接电路。
金属丝R一定从它的端点接入电路。
滑动变阻器R0先调至阻值最大的位置,闭合开关,根据电阻丝的额定电流和电流表、电压表的指针位置,适当调节变阻器的阻值大小,使电流表和电压表指针在刻度盘的
~
的区间。
改变电压三次,读出三组V、I值,由欧姆定律R=U/I算出金属丝的电阻R,再由公式ρ=R
求得金属的电阻率。
(4)实验记录表格
实验次数
l(米)
d(米)
R(欧)
1
1
2
3
4
平均值
U1
I1
R1
2
1
2
3
4
平均值
U2
I2
R2
3
1
2
3
4
平均值
U3
I3
R3
平均值
金属丝的横截面积S=______米2,
金属丝的电阻率ρ=______,
查电阻率表,这种金属的名称是______。
【注意事项】
1.实验前可估计金属丝的电阻(一般为几欧姆),由此可确定电源电压及电流表和电压表的量程,均不宜太大。
2.由于金属丝的电阻远小于电压表内阻,应采用电流表外接法测电阻,滑动变阻器用限流接法接入电路。
【思考题】
1.请设法粗略地测出实验中所用滑动变阻器电阻丝的电阻率(不允许把电阻丝拆下来),实际做一做,把测量的方法和实验数据写出来。
(提示:
滑动变阻器电阻已知或可测,导线长度可根据电阻丝的圈数和圆筒直径算出,导线直径可用卡尺量出几十匝电阻丝密绕的宽度后算出。
)
2.有一合金丝,长L=10米,横截面积为5.1×10-7米2,要测其电阻率。
现备有量程3伏,内阻3千欧的电压表,量程0.6安,内阻0.1欧的电流表,两节干电池,0~100欧滑动变阻器,开关,导线等。
用伏安法测其电阻时,如电路选取正确,电压表示数为2.4伏,电流表示数为0.12安,所选取的是内接法还是外接法电路?
被测合金丝的阻值是多少欧?
(参考答案:
内接法,199欧)
[事件7]
教学任务:
归纳总结电阻定律。
师生活动:
1.内容:
同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体的电阻与构成它的材料有关。
2.数学表达式:
R=ρ
(决定式)
(注意区别:
R=
定义式)
适用条件:
粗细均匀的导体,浓度均匀的电解液。
3.电阻率ρ:
反映导体材料导电性能的物理量。
单位:
Ω·m
学生自主阅读课本表格,对电阻率有感性认识。
表2.6-1 几种导体材料在20℃的电阻率
材料 ρ(Ω·m)
材料 ρ(Ω·m)
银 1.6×10-8
铜 1.7×10-8
铝 2.9×10-8
钨 5.3×10-8
铁 1.0×10-7
锰铜合金* 4.4×10-7
镍铜合金** 5.0×10-7
镍铬合金*** 1.0×10-6
*锰铜合金:
85%铜,3%镍,12%锰
**镍铜合金:
54%铜,46%镍
***镍铬合金:
67.5镍,15%铬,16%铁,1.5%锰
讨论与交流:
表中电阻率除了与材料有关,还可能与哪个因素有关?
学生讨论,总结电阻率可能与温度有关,因为标题注有20℃。
[事件8]
教学任务:
演示实验:
电阻率与温度有关。
师生活动:
实验演示:
加热灯丝观察电流表示数,进而验证电阻与温度有关。
学生操作加热灯丝,引导学生观察电流表指针偏转。
利用导体电阻与温度有关,我们可以制成工业上的温度计;另外有些电阻几乎不受温度的影响,我们可以制成标准电阻。
设计说明:
电阻率作为一个新概念,要注意循序渐进的过程,设计好阶梯性问题,充分利用学生已有的知识,引导学生逐步理解这个概念。
课堂巩固与反馈
[事件9]
教学任务:
形成性测试:
学生独立完成。
时间:
2分钟。
1.关于公式R=
和公式R=ρ
,下列说法正确的是( )
A.两式对一切情况都适用
B.R=
仅适用于金属导体,R=ρ
适用于任何导体
C.导体的电阻R与U成正比,与I成反比
D.导体的电阻在温度一定时与导体长度成正比,与导体的横截面积成反比
2.一根阻值为R的均匀电阻丝,在下列哪些情况下阻值仍为R(设温度不变)…( )
A.当长度不变,横截面积增大一倍时
B.当横截面积不变,长度增大一倍时
C.当长度和横截面积都缩小一半时
D.当长度和横截面积都扩大一倍时
答案:
1.D 2.CD
[事件10]
教学任务:
同学自我小结本堂课学到知识和方法,由学生发言。
引导学生从知识、方法、情感三个侧面小结本节课的学习活动。
1.复习本节教材。
2.完成课本课后问题与练习。
3.拓展性学习:
上网查询有关超导的信息,写一篇相关小论文。
6 电阻定律
一、探究导体电阻与导体长度、横截面积和材料的关系
1.实验探究:
2.理论探究:
二、电阻定律
1.内容:
同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的横截面积S成反比;导体的电阻与构成它的材料有关。
2.数学表达式:
R=ρ
(决定式)
(区别:
R=
定义式)
适用条件:
粗细均匀的导体,浓度均匀的电解液
3.电阻率ρ:
反映导体材料导电性能的物理量。
单位:
Ω·m
初中学生就已经知道电阻与这些因素有关,如何定量分析就是这节课的课题。
重点是如何设计方案,课本的设计方案很巧妙,因此主要引导学生设计出最优方案,再进行实验。
实验的实施采用学生合作,时间短,效果也比较好。
另外课本也设计了几个与社会、生
活联系紧密的内容,如“思考与讨论”“说一说”部分,体现了物理来源于生活。
教学设计
(二)
教学目标
(一)知识与技能
1.理解电阻定律和电阻率,能利用电阻定律进行有关的分析和计算。
2.了解电阻率与温度的关系。
(二)过程与方法
用控制变量法,探究导体电阻的决定因素,培养学生利用实验抽象概括出物理规律的能力。
(三)情感、态度与价值观
通过实验探究,体会学习的快乐。
教学重点难点
重点:
电阻定律及利用电阻定律分析、解决有关的实际问题。
难点:
利用实验,抽象概括出电阻定律。
教学方法
探究、讲授、讨论、练习。
教学手段
实物投影仪、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、电键、导线若干、实验所需合金导线、日光灯灯丝、欧姆表、酒精灯、热敏电阻、光敏电阻、手电筒。
导入新课
教师:
同学们在初中学过,电阻是导体本身的一种性质,导体电阻的大小决定于哪些因素?
其定性关系是什么?
学生:
导体电阻的大小决定于导体的长度、横截面积和材料。
同种材料制成的导体,长度越长,横截面积越小,电阻越大。
教师:
同学们在初中已经知道了导体的电阻与材料、长度、横截面积的定性关系,这节课让我们用实验定量地研究这个问题。
推进新课
1.电阻定律
教师:
(多媒体展示)介绍固定在胶木板上的四根合金导线L1、L2、L3、L4的特点。
(1)L1、L2为横截面积相同、材料相同而长度不同的合金导线(镍铬丝);
(2)L2、L3为长度相同,材料相同但横截面积不同的合金导线(镍铬丝);
(3)L3、L4为长度相同、横截面积相同但材料不同的合金导线(L3为镍铬丝,L4为康铜丝)。
演示实验:
按下图连接成电路。
(1)研究导体电阻与导体长度的关系
教师:
将与A、B连接的导线分别接在L1、L2两端,调节变阻器R,保持导线两端的电压相同,并测出电流。
比较通过L1、L2电流的不同,得出导线电阻与导线长度的关系。
学生:
从实验知道,电流与导线的长度成反比,表明导线的电阻与导线的长度成正比。
(2)研究导体电阻与导体横截面积的关系
教师:
将与A、B连接的导线分别接在L2、L3两端,调节变阻器R,保持导线两端的电压相同,并测出电流。
比较通过L2、L3电流的不同,得出导线电阻与导体横截面积的关系。
学生:
从实验知道,电流与导线的横截面积成正比,表明导线的电阻与导线的横截面积成反比。
(3)研究导体的电阻与导体材料的关系
教师:
将与A、B连接的导线分别接在L3、L4两端,重做以上实验。
学生:
从实验知道,电流与导体的材料有关,表明导线的电阻与材料的性质有关。
师生共同活动:
小结实验结论,得出电阻定律。
电阻定律:
(1)内容:
同种材料的导体的电阻R跟它的长度L成正比,跟它的横截面积S成反比;导体电阻与构成它的材料有关。
(2)数学表达式:
R=ρ
教师指出:
式中ρ是比例常数,它与导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率。
电阻率ρ:
(1)电阻率是反映材料导电性能的物理量。
(2)单位:
欧·米(Ω·m)
【投影1】几种导体材料在20℃时的电阻率
材料
ρ/Ω·m
材料
ρ/Ω·m
银
1.6×10-8
铁
1.0×10-7
铜
1.7×10-8
锰铜合金
4.4×10-7
铝
2.9×10-8
镍铜合金
5.0×10-7
钨
5.3×10-8
镍铬合金
1.0×10-6
锰铜合金:
85%铜,3%镍,12%锰。
镍铜合金:
54%铜,46%镍。
镍铬合金:
67.5%镍,15%铬,16%铁,1.5%锰。
学生思考:
(1)纯净金属与合金哪种材料的电阻率大?
(2)制造输电电缆和线绕电阻时,怎样选择材料的电阻率?
[参考解答]
(1)从表中可以看出,合金的电阻率大。
(2)制造输电电缆时应选用电阻率小的铝或铜来制做。
制造线绕电阻时应选用电阻率大的合金来制作。
2.电阻率与温度的关系
演示实验:
将日光灯灯丝(额定功率为8W)与演示用欧姆表调零后连接成下图电路,观察用酒精灯加热灯丝前后,欧姆表示数的变化情况。
学生总结:
当温度升高时,欧姆表的示数变大,表明金属灯丝的电阻增大,从而可以得出:
金属的电阻率随着温度的升高而增大。
教师:
介绍电阻温度计的主要构造、工作原理。
如图所示。
金属电阻温度计
学生思考:
锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小,怎样利用它们的这种性质?
参考解答:
利用它们的这种性质,常用来制作标准电阻。
课堂总结与点评
通过本节课的学习,主要学习了以下几个问题:
1.电阻定律R=ρ
2.电阻率是反映材料导电性能的物理量。
材料的电阻率随温度的变化而改变;某些材料的电阻率会随温度的升高而变大(如金属材料);某些材料的电阻率会随温度的升高而减小(如半导体材料、绝缘体等);而某些材料的电阻率随温度变化极小(如康铜合金材料)。
实例探究
电阻定律的应用
【例1】一段均匀导线对折两次后并联在一起,测得其电阻为0.5Ω,导线原来的电阻多大?
若把这根导线的一半均匀拉长为三倍,另一半不变,其电阻是原来的多少倍?
答案:
8Ω 5倍
解析:
一段导线对折两次后,变成四段相同的导线,并联后的总电阻为0.5Ω,设每段导线的电阻为R,则
=0.5Ω,R=2Ω,所以导线原来的电阻为4R=8Ω。
若把这根导线的一半均匀拉长为原来的3倍,则这一半的电阻变为4Ω×9=36Ω,另一半的电阻为4Ω,所以拉长后的总电阻为40Ω,是原来的5倍。
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- 导体的电阻 说课稿 教案 导体 电阻