ChenTI - XueXi Design

课题

导体的电阻

教学内容分析

在上一节对电流有了新的认识的基础上，本节要引导学生对电阻概念进行更深入的探讨。从电阻的定义，到对欧姆定律的理解，对影响导体电阻大小的因素的定量分析，对电阻率的介绍，再到由此引出的线性元件和非线性元件、导体、绝缘体和半导体的区分，这些内容为后续的学习奠定了基础。

学情分析

学生在初中阶段已经对电阻的基础知识有一定的了解，但对阻碍作用的认识并不深刻，对影响电阻大小的因素只限于定性的了解。本节课的教学要让学生通过探究实验定量认识影响电阻大小的因素，进而了解电阻定律，并由此对电阻率有一定的了解。同时，本节的实验让学生在原有的基础上对探究实验的方法进行了练习，培养了学生实事求是的科学态度和刻苦探索的科学精神。

教学目标

1.体会物理概念及规律的建立过程，理解电阻的定义。

2.通过实验探究，了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系，体会物理学中控制变量的研究方法。

3.引导学生观察实验现象，对数据进行分析思考，了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。通过查找资料、交流讨论，初步了解超导现象及其应用。

4.设计实验探究影响导体电阻的因素，同时学习电流表的内外接、滑动变阻器分压及限流接法对电路的影响。

5.能由伏安特性曲线分析不同导体的导电性能的区别，体会电阻率在科技、生活中的应用。

教学

重难点

教学重点：

电阻的定义及电阻的决定因素。

教学难点：

电阻的定义及电阻的决定因素。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

新课导入

【提问】在导体的两端加上电压，导体中会有电流。不同的导体，因它们的材料、长度、横截面积等不同，会对电流产生不同的阻碍作用。我们能不能求出导体对物体阻碍作用的大小呢？

在初中物理知识的基础上思考。

在以往物理知识的基础上提出问题，引发学生思考。

环节一

实验探究

【提问】导体中的电流跟导体两端的电压有何关系？怎样设计电路进行探究？

【讲述】介绍分压电路。

测量电路：测导体B的电流、电压。

控制电路：(分压电路)可以提供从零开始连续变化的电压。

【例】对照分压电路电路图连接实物。

指导学生进行实验操作。

【提问】怎样处理数据？

【提问】能得出怎样的结论？

这一定值被称为电阻。

【讲述】电阻反映导体对电流的阻碍作用，是导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值。

定义式为：

注意：R只与导体本身性质有关。

单位：国际单位：欧姆（Ω）

换算关系：1kΩ＝10³Ω，1MΩ＝10⁶Ω

【播放视频】探究电流与电压的关系。

思考探究方法。

观察电路图，思考电路的工作过程、测量原理。

进行连线练习。

连接电路，进行实验操作并记录数据。

做U-I图。

分析图像并作答：

①U-I图像是一条过原点的直线；

②同一导体，。

对初中所学物理知识进行复习。

观看视频，关注实验中的细节问题。

提出问题，引导学生设计实验。

介绍分压电路，一方面使学生了解到滑动变阻器的另一种使用方法，另一方面也为后续的进一步实验做准备。

先进行连线联系，再实际操作，加强学生的识图、实验能力。

实际动手实验，练习学生的实操能力，和各种元件的操作、读数能力。

练习用图像法处理、分析数据。

通过实验，结合初中的电学知识，复习电阻的定义、定义式、单位、换算。

通过视频再次强调实验操作中的细节要求。

环节二

欧姆定律

【提问】初中所学的欧姆定律的内容、表达式、适用条件是什么？

注意区分关于电流的另外两个公式：

定义式：

决定式：

【讲述】对欧姆定律的理解：

①欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的，定律中的电压U、电流I必须是相对于同一个导体或同一段电路而言的。

②应用公式时，应注意公式中的三个物理量I、U、R是对应于同一纯电阻电路中同一时刻的值。

③对，R不变时，U与I成正比，。

【提问】以下图像的斜率有何含义？

I-U图被称为导体的伏安特性曲线。

【提问】上述图像可以是曲线吗？若是曲线又反映了什么特点？

【讲述】符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。

不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，这种电学元件叫做非线性元件。

【提问】由上述实验表明了什么？

→只是提供了一种测电阻的方法：伏安法。

复习并回答：

内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。

表达式：

适用条件：适用于金属、电解液等纯电阻导电。气体导电、半导体导电及含电动机、电解槽等电器不适用。

在原有知识的基础上理解。

思考并回答：

在导体的U-I图像中，斜率反映了导体电阻的大小。

在导体的I-U图像中，斜率反映了导体电阻的大小的倒数。

思考并回答：曲线表示导体的电阻值发生了改变。

分析图像，理解线性元件与非线性元件的区别。

回顾实验并回答：

电阻R的大小由导体本身决定，与电压和电流无关。

复习初中所学的欧姆定律，为后续的全电路欧姆定律做铺垫。

在前面实验的基础上，加强学生对欧姆定律的理解。

由实验数据的图像引出伏安特性曲线，并进一步介绍线性元件好非线性元件，为后续的学习做铺垫。

介绍伏安特性曲线，以便学生能分析解决有一些实际情境的问题。

环节三

影响导体

电阻的因素

【提问】影响导体电阻的因素有哪些？

【提问】怎样设计实验定量研究这些因素对电阻大小的影响？

a和b：长度l不同，横截面积S，材料相同。

a和c：横截面积S不同，长度、材料相同。

a和d：材料不同，长度、横截面积相同。

指导学生进行实验操作和分析数据。

【提问】由此实验可以得出哪些结论？

【播放视频】探究影响导体电阻大小的因素。

【提问】怎样从已有的理论知识出发，分析上述因素对电阻大小的影响？

【提示】从串联的角度去考虑导体的电阻R与长度L的关系。

【提示】从并联的角度去考虑导体的电阻R与横截面积S的关系。

【提问】结合上述两个结论，可怎样进行进一步的推导？

复习并回答：

导体的材料、长度、横截面积、温度。

思考并回答：

用控制变量法，即

同种材料，S一定，改变l，测R。

同种材料，l一定，改变S，测R。

不同材料，l一定，S一定，测R。

连接电路，进行实验并记录数据。

从实验数据比较分析电压之比、与长度之比、横截面积之比及材料之间的关系。

思考并回答：

①同种材料，S一定，R与L成正比。

②同种材料，L一定，R与S成反比。

③不同材料，R不同。

观看视频，关注实验中的细节问题。

思考。

思考并回答：

一条长导线可以看做n个长度为L₁、电阻为R₁的短导线串联而成，由，有，即。

思考并回答：

一条粗导线可以看做n个横截面积为S₀、电阻为R₀的细导线并联而成，由，有，即。

思考并回答，理解表达式里ρ的含义。

回顾初中学习过的知识，并在初中定性分析的基础上进行定量的探究。

让学生在进行定量探究的同时再次练习探究实验的思路、方法。

引导学生在实验结论的基础上，再结合理论推导，得到电阻定律。

环节四

导体的

电阻率

【讲述】电阻定律：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；导体电阻还与构成它的材料有关。

电阻的决定式：

比例系数ρ叫做这种材料的电阻率，不同种材料的导体ρ一般不同；

在长度、横截面积一定的条件下，ρ越大，导体的电阻越大。

【展示】几种导体材料在20℃时的电阻率。

【提问】表格的题目中为什么要指明温度？

【演示实验】电阻率与温度的关系。

实验现象：用酒精灯给灯丝加热，发现小灯泡变暗。

实验结论：温度升高，灯丝的电阻率变大了。

【播放视频】电阻率与温度的关系。

【讲述】金属的电阻率随温度的升高而增大。可用于制造金属电阻温度计。

【播放视频】金属电阻温度计。

【讲述】有些合金（锰铜合金和镍铜合金），电阻率几乎不受温度变化的影响。可用于制造标准电阻。

【讲述】超导现象：当温度降低到某一数值时，某些材料的电阻突然减小到零，这种现象叫做超导现象。

1987年，华裔美国籍科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继研制出钇—钡—铜—氧系材料，超导转变温度提高到90K（－183.15℃）。

【讲述】ρ<10^–6Ω·m的物体叫做导体。ρ>10^–5Ω·m的物体叫做绝缘体。导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。

半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制，如改变温度、光照、掺入微量杂质等。

【提问】电阻的两个计算式有何区别？

【提问】电阻和电阻率有何区别？

【提问】如图，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小很多。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？你认为这种关系对电路元件的微型化有什么意义？

【随堂练习】

在上述实验的基础上理解电阻定律。

在上述实验的基础上理解电阻率ρ的概念。

思考并回答：

温度对导体的电阻也有影响。

观察实验，思考并理解结论。

观看视频。

观看视频，理解金属材料的电阻率特点。

理解合金材料的电阻率特点。

思考超导现象。

通过电阻率的概念，对导体、绝缘体、半导体有更深入的认识。

思考并完成表格。

思考并完成表格。

思考并回答：

由此可知导体的电阻与表面积无关，只与导体的厚度有关。这样在制造电路元件时，可以将其表面积做得很小，而不增大电阻，有利于电路元件的微型化。

练习巩固本节知识点。

介绍电阻定律，使学生对影响电阻大小的因素有更深入的理解。

通过介绍电阻率的概念进一步阐释电阻定律的含义。

进一步提问，并结合实验，使学生对电阻定律之外温度对电阻的影响有所了解。

介绍不同材料的电阻率与温度之间的关系及其应用，使学生对温度对电阻的影响有进一步的认知。

介绍超导现象及我国在超导方面的研究成果，使学生在了解超导的同时产生民族自豪感。

通过对电阻率的进一步介绍，使学生对导体、绝缘体、半导体等有更准确的认知。

概念辨析，帮助学生进一步了解不同的概念、公式的联系、区别、适用范围等。

应用电阻定律解决实际问题，帮助学生对其有更熟练的掌握。

课堂总结

一、电阻：探究实验、定义、定义式、单位

二、欧姆定律：

1、欧姆定律的内容、表达式、理解

2、伏安特性曲线

3、线性元件、非线性元件

三、电阻定律：

1、探究影响导体电阻的因素实验

2、电阻定律的内容、表达式

3、电阻率的含义、单位、与温度的关系、不同电阻率材料的用途

4、导体、绝缘体、半导体

板书设计

§11.2导体的电阻

1、探究：导体中的电流与导体两端电压的关系

电路图：

2、电阻（R）：导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值。

定义式：

单位：欧姆（Ω）

换算关系：1kΩ＝10³Ω，1MΩ＝10⁶Ω

注意：R只与导体本身性质有关。

3、欧姆定律：

①内容：

②适用范围：适用于金属、电解液等纯电阻导电

4、伏安特性曲线：I-U图

5、线性元件与非线性元件

6、探究：影响导体电阻的因素实验

7、电阻定律：

8、电阻率（ρ）：

①金属的电阻率随温度的升高而增大。应用：金属电阻温度计

②合金的电阻率几乎不受温度变化的影响。应用：标准电阻。

作业设计

1、梳理本节知识点。

2、教材P61“练习与应用”。

教学反思与评价