11.2导体的电阻（教学设计）高二物理（人教版2019）

第2节导体的电阻教学设计备课人学科物理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：R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UI图。分析图像并作答：①UI图像是一条过原点的直线；②同一导体，UI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：I决定式：I【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=UI，R不变时，U与I【提问】以下图像的斜率有何含义？IU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？→R=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：I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UI图像中，斜率反映了导体电阻的大小。在导体的IU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R=nR1，L=nL1有思考并回答：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R=R0n，S=nS0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：R=ρ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：R=ρ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：R单位：欧姆（Ω