【教学设计】《电阻定律》（教科版）.docx

电阻定律 教材分析电阻是电路中的重要物理量，上节课已通过欧姆定律定义了导体的电阻，并知道导体电阻与电压和电流无关，只由导体本身决定，本节通过实验探究决定导体电阻的因素，让学生知道导体的电阻由材料、长度、横截面积及温度决定，其中反映材料特性的因素用电阻率这一物理量来衡量，接着介绍常见材料的电阻率及其应用。最后在导体基础上再引入绝缘体和半导体，拓宽学生的知识面，有条件可引导学生进行课外阅读，了解超导及其应用。 教学目标1深化对电阻的认识，理解电阻定律及电阻率的物理意义。2了解常见导体的电阻率，知道电阻率与温度有关。3通过问题教学，加强学生问题意识，培养学生的创新能力。4了解半导体特性及半导体材料的应用，了解超导及其应用。5让学生通过发现问题提出问题方法研究实验操作等一系列探索过程掌握获取知识的方法，发展思维能力。 教学重难点1.重点：电阻定律 课前准备1. 难点：理解电阻率的物理意义电阻定律多媒体课件、电源、电阻、电流表、电压表、开关、导线、刻度尺 教学环节【课堂引入】导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小取决于哪些因素呢？今天我们就来研究这一问题，学习第二节：电阻定律。【课堂学习】学习活动一：实验探究决定导体电阻的因素问题1：导体总有一定的长度和横截面积，构成导体的材料也可能不同，如何进行实验探究决定导体电阻的因素呢？问题2：假设导体的电阻与这几个因素都有关，用什么方法研究导体电阻与各个因素的关系呢？（学生讨论回答：控制变量法）问题3：实验过程中各个物理量如何测量？1、 长度的测量：把金属丝拉直，用刻度尺测出它的长度。2、 横截面积的测量：将金属丝紧密地并排绕制成一个线圈，用刻度尺测出宽度，除以圈数，便得出金属丝直径，进而算出横截面积。金属丝的直径也可用螺旋测微器直接测量。3、 导体电阻的测量：按如图所示连接电路，闭合开关，测出金属丝两端电压和通过的电流，根据欧姆定律算出电阻，移动滑动变阻器的滑片，多测几组数据，求出电阻的平均值。（本实验操作过程较繁，本节课中可由教师引导，学生完成一两组数据即可，教师应在课前进行实验，得到多组数据，有条件也可在本节课前安排一节学生分组探究实验）学习活动二：引出电阻定律问题1：由上述实验数据，你可以得出什么结论？（学生讨论发言，教师再总结）结论1：在导体两端电压不变时，用材料和横截面积相同，但长度不同的导体做实验，通过的电流与导体长度成反比。结论2：在导体两端电压不变时，用材料和长度相同，但横截面积不同的导体做实验，通过的电流与导体横截面积成正比。结论3：在导体两端电压不变时，用长度和横截面积都相同，但材料不同的导体做实验，通过的电流一般各不相同。问题2：根据以上结论能否总结出一个定量的公式？同材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻与构成它的材料有关。写成公式，则是。（学生在初中物理的基础上很容易总结出以上电阻定律，要教会学生将定量实验的结论写成公式的思想方法。）例题： 一个内阻可忽略的电池，对一个装满水银的U型玻璃管A中的水银供电，电流为0.1A若把全部水银倒满在另一个内径大一倍的U型管B中，那么该电池对B内水银供电时电流是多大？解析水银的总体积不变，将其倒入B管中，其横截面积变为原来的4倍，则其长度将变为原来的1/4，由电阻定律可知电阻变为原来的1/16，根据欧姆定律，在电源电压不变的情况下，电流将变为原来的16倍，即电流。学习活动三：理解电阻率问题1：上述公式中的从表面上看只是一个比例系数，实质它却是反映导体导电性能的重要物理量，它由哪些因素决定？这是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。材料的电阻率在数值上等于由这种材料制成的长为1m、横截面积为1m2的导体的电阻。电阻率的单位是欧姆米，符号m。注意点：(1)电阻率与导体的长度、横截面积无关，只取决于材料。(2)纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大，连接电路的导线一般用电阻率小的铝或铜来制作，必要时可在导线上镀银。(3)各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化，金属的电阻率随温度的升高而增大，灯丝在工作时的电阻增大就是因为材料的电阻率增大了。有些合金的电阻率几乎不随温度变化，可用来制作标准电阻。问题2：给你一条金属丝，如何测量该金属的电阻率？根据电阻定律，可得电阻率，因此，测出金属丝的横截面积S、长度l和电阻R，就可求得该种金属的电阻率。例题：家用电热驱蚊器中电热部分的主要元件是PTC，它是由钛酸钡等半导体材料制成的电阻器，其电阻率与温度t的个关系图象如图。电热驱蚊器的原理是：通电后电阻器开始发热，温度上升，使药片散发出驱蚊药，当电热器产生的热与向外散发的热平衡时，温度达到一个稳定值。由图象可以判定：通电后，PTC电阻器的功率变化情况是 ，稳定时的温度应取 区间的某一值。t/t1t2t0解析通电后应认为电压U不变，随着温度的升高，在t0t1范围内，电阻率随温度的升高而减小，因此电阻减小，电功率增大，驱蚊器温度持续上升；在t1t2范围内，电阻率随温度的升高而增大，因此电阻增大，电功率减小当电热器产生的热与向外散发的热平衡时，温度、电阻、电功率都稳定在某一值所以功率变化是先增大后减小，最后稳定在某一值，这时温度应在t1t2间学习活动四：了解导体、绝缘体和半导体问题1：电阻定律适合于任何均匀的柱体材料，只是不同材料的电阻率差别很大，按电阻率的大小不同材料一般可分为几种？电阻率大约为10-810-6m的材料一般称为导体；电阻率大约为1081018m的材料一般称为绝缘体；有些材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，称为半导体，其电阻率大约为10-5106m。制作导线一般用电阻率小的材料，如铜、铝等；良好的绝缘体有陶瓷、塑料、橡胶，常用于需要隔绝导电的地方；典型的半导体有锗、硅、砷化镓、锑化铟等，许多半导体材料的导电性能随外界条件的改变而发生灵敏的变化，可制成热敏电阻、光敏电阻等，用于自动控制设备中。问题2：导体和绝缘体有绝对的界限吗？可以相互转化吗？导体和绝缘体并没有绝对的界限，通常情况下不导电的物体，当条件改变时，就可能导电。如空气在低电压下不导电，在极高电压下，空气发生电离而导电。又如常温下，玻璃不导电，当玻璃被加热到炽红状态时，它就会导电，变成导体。【课堂小结】问题1：如何设计电路探究决定导体电阻的因素？问题2：导体电阻与哪些