【教學(xué)設(shè)計(jì)】《電阻定律》（教科版）.docx

電阻定律 教材分析電阻是電路中的重要物理量，上節(jié)課已通過歐姆定律定義了導(dǎo)體的電阻，并知道導(dǎo)體電阻與電壓和電流無關(guān)，只由導(dǎo)體本身決定，本節(jié)通過實(shí)驗(yàn)探究決定導(dǎo)體電阻的因素，讓學(xué)生知道導(dǎo)體的電阻由材料、長度、橫截面積及溫度決定，其中反映材料特性的因素用電阻率這一物理量來衡量，接著介紹常見材料的電阻率及其應(yīng)用。最后在導(dǎo)體基礎(chǔ)上再引入絕緣體和半導(dǎo)體，拓寬學(xué)生的知識面，有條件可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行課外閱讀，了解超導(dǎo)及其應(yīng)用。 教學(xué)目標(biāo)1深化對電阻的認(rèn)識，理解電阻定律及電阻率的物理意義。2了解常見導(dǎo)體的電阻率，知道電阻率與溫度有關(guān)。3通過問題教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生問題意識，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。4了解半導(dǎo)體特性及半導(dǎo)體材料的應(yīng)用，了解超導(dǎo)及其應(yīng)用。5讓學(xué)生通過發(fā)現(xiàn)問題提出問題方法研究實(shí)驗(yàn)操作等一系列探索過程掌握獲取知識的方法，發(fā)展思維能力。 教學(xué)重難點(diǎn)1.重點(diǎn)：電阻定律 課前準(zhǔn)備1. 難點(diǎn)：理解電阻率的物理意義電阻定律多媒體課件、電源、電阻、電流表、電壓表、開關(guān)、導(dǎo)線、刻度尺 教學(xué)環(huán)節(jié)【課堂引入】導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小取決于哪些因素呢？今天我們就來研究這一問題，學(xué)習(xí)第二節(jié)：電阻定律。【課堂學(xué)習(xí)】學(xué)習(xí)活動一：實(shí)驗(yàn)探究決定導(dǎo)體電阻的因素問題1：導(dǎo)體總有一定的長度和橫截面積，構(gòu)成導(dǎo)體的材料也可能不同，如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究決定導(dǎo)體電阻的因素呢？問題2：假設(shè)導(dǎo)體的電阻與這幾個因素都有關(guān)，用什么方法研究導(dǎo)體電阻與各個因素的關(guān)系呢？（學(xué)生討論回答：控制變量法）問題3：實(shí)驗(yàn)過程中各個物理量如何測量？1、 長度的測量：把金屬絲拉直，用刻度尺測出它的長度。2、 橫截面積的測量：將金屬絲緊密地并排繞制成一個線圈，用刻度尺測出寬度，除以圈數(shù)，便得出金屬絲直徑，進(jìn)而算出橫截面積。金屬絲的直徑也可用螺旋測微器直接測量。3、 導(dǎo)體電阻的測量：按如圖所示連接電路，閉合開關(guān)，測出金屬絲兩端電壓和通過的電流，根據(jù)歐姆定律算出電阻，移動滑動變阻器的滑片，多測幾組數(shù)據(jù)，求出電阻的平均值。（本實(shí)驗(yàn)操作過程較繁，本節(jié)課中可由教師引導(dǎo)，學(xué)生完成一兩組數(shù)據(jù)即可，教師應(yīng)在課前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到多組數(shù)據(jù)，有條件也可在本節(jié)課前安排一節(jié)學(xué)生分組探究實(shí)驗(yàn)）學(xué)習(xí)活動二：引出電阻定律問題1：由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你可以得出什么結(jié)論？（學(xué)生討論發(fā)言，教師再總結(jié)）結(jié)論1：在導(dǎo)體兩端電壓不變時，用材料和橫截面積相同，但長度不同的導(dǎo)體做實(shí)驗(yàn)，通過的電流與導(dǎo)體長度成反比。結(jié)論2：在導(dǎo)體兩端電壓不變時，用材料和長度相同，但橫截面積不同的導(dǎo)體做實(shí)驗(yàn)，通過的電流與導(dǎo)體橫截面積成正比。結(jié)論3：在導(dǎo)體兩端電壓不變時，用長度和橫截面積都相同，但材料不同的導(dǎo)體做實(shí)驗(yàn)，通過的電流一般各不相同。問題2：根據(jù)以上結(jié)論能否總結(jié)出一個定量的公式？同材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān)。寫成公式，則是。（學(xué)生在初中物理的基礎(chǔ)上很容易總結(jié)出以上電阻定律，要教會學(xué)生將定量實(shí)驗(yàn)的結(jié)論寫成公式的思想方法。）例題： 一個內(nèi)阻可忽略的電池，對一個裝滿水銀的U型玻璃管A中的水銀供電，電流為0.1A若把全部水銀倒?jié)M在另一個內(nèi)徑大一倍的U型管B中，那么該電池對B內(nèi)水銀供電時電流是多大？解析水銀的總體積不變，將其倒入B管中，其橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍，則其長度將變?yōu)樵瓉淼?/4，由電阻定律可知電阻變?yōu)樵瓉淼?/16，根據(jù)歐姆定律，在電源電壓不變的情況下，電流將變?yōu)樵瓉淼?6倍，即電流。學(xué)習(xí)活動三：理解電阻率問題1：上述公式中的從表面上看只是一個比例系數(shù)，實(shí)質(zhì)它卻是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的重要物理量，它由哪些因素決定？這是一個反映材料導(dǎo)電性能的物理量，稱為材料的電阻率。材料的電阻率在數(shù)值上等于由這種材料制成的長為1m、橫截面積為1m2的導(dǎo)體的電阻。電阻率的單位是歐姆米，符號m。注意點(diǎn)：(1)電阻率與導(dǎo)體的長度、橫截面積無關(guān)，只取決于材料。(2)純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較大，連接電路的導(dǎo)線一般用電阻率小的鋁或銅來制作，必要時可在導(dǎo)線上鍍銀。(3)各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而變化，金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，燈絲在工作時的電阻增大就是因?yàn)椴牧系碾娮杪试龃罅恕Ｓ行┖辖鸬碾娮杪蕩缀醪浑S溫度變化，可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。問題2：給你一條金屬絲，如何測量該金屬的電阻率？根據(jù)電阻定律，可得電阻率，因此，測出金屬絲的橫截面積S、長度l和電阻R，就可求得該種金屬的電阻率。例題：家用電熱驅(qū)蚊器中電熱部分的主要元件是PTC，它是由鈦酸鋇等半導(dǎo)體材料制成的電阻器，其電阻率與溫度t的個關(guān)系圖象如圖。電熱驅(qū)蚊器的原理是：通電后電阻器開始發(fā)熱，溫度上升，使藥片散發(fā)出驅(qū)蚊藥，當(dāng)電熱器產(chǎn)生的熱與向外散發(fā)的熱平衡時，溫度達(dá)到一個穩(wěn)定值。由圖象可以判定：通電后，PTC電阻器的功率變化情況是 ，穩(wěn)定時的溫度應(yīng)取 區(qū)間的某一值。t/t1t2t0解析通電后應(yīng)認(rèn)為電壓U不變，隨著溫度的升高，在t0t1范圍內(nèi)，電阻率隨溫度的升高而減小，因此電阻減小，電功率增大，驅(qū)蚊器溫度持續(xù)上升；在t1t2范圍內(nèi)，電阻率隨溫度的升高而增大，因此電阻增大，電功率減小當(dāng)電熱器產(chǎn)生的熱與向外散發(fā)的熱平衡時，溫度、電阻、電功率都穩(wěn)定在某一值所以功率變化是先增大后減小，最后穩(wěn)定在某一值，這時溫度應(yīng)在t1t2間學(xué)習(xí)活動四：了解導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體問題1：電阻定律適合于任何均勻的柱體材料，只是不同材料的電阻率差別很大，按電阻率的大小不同材料一般可分為幾種？電阻率大約為10-810-6m的材料一般稱為導(dǎo)體；電阻率大約為1081018m的材料一般稱為絕緣體；有些材料的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，稱為半導(dǎo)體，其電阻率大約為10-5106m。制作導(dǎo)線一般用電阻率小的材料，如銅、鋁等；良好的絕緣體有陶瓷、塑料、橡膠，常用于需要隔絕導(dǎo)電的地方；典型的半導(dǎo)體有鍺、硅、砷化鎵、銻化銦等，許多半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能隨外界條件的改變而發(fā)生靈敏的變化，可制成熱敏電阻、光敏電阻等，用于自動控制設(shè)備中。問題2：導(dǎo)體和絕緣體有絕對的界限嗎？可以相互轉(zhuǎn)化嗎？導(dǎo)體和絕緣體并沒有絕對的界限，通常情況下不導(dǎo)電的物體，當(dāng)條件改變時，就可能導(dǎo)電。如空氣在低電壓下不導(dǎo)電，在極高電壓下，空氣發(fā)生電離而導(dǎo)電。又如常溫下，玻璃不導(dǎo)電，當(dāng)玻璃被加熱到熾紅狀態(tài)時，它就會導(dǎo)電，變成導(dǎo)體。【課堂小結(jié)】問題1：如何設(shè)計(jì)電路探究決定導(dǎo)體電阻的因素？問題2：導(dǎo)體電阻與哪些