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文本内容:
2019-2020年人教版选修3-1第二章第6节导体的电阻教案2
一、教学目标
(一)知识与技能1.理解电阻的大小跟哪些因素有关,知道电阻定律2.了解材料的电阻率的概念、物理意义、单位及其与温度的关系
(二)过程与方法1.经历决定导体电阻因素的实验探究过程,体验运用控制变量法研究物理问题的思维方法2.通过对决定导体电阻因素的理论分析,体会实验探究和逻辑推理两种研究方法有机结合 3.通过对实验数据的分析,提高科学分析、提炼实验结果的能力4.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常识
(三)情感态度与价值观 1.经历实验探究等学习活动,发展学生对科学的好奇心和探索未知的激情2.经历实验探究与理论推导两个过程,领略科学研究的双重性3.通过介绍电阻率跟温度变化有关,体验物理学与现代科学技术的联系
二、教学重点与难点 1.教学重点电阻定律的内容及其应用2.教学难点电阻率的概念及其物理意义
三、教学用具电阻定律示教板及相关器材,日光灯灯丝、酒精灯和电池组、电键、导线
四、教学流程 说明情景1观察桌面上两只不同规格的白炽灯、滑动变阻器活动1探究R与l、S之间的定量关系时,选用的实验方案活动2学生分组完成探究R与l、S之间的定量关系活动3理论探究R与l、S之间的定量关系,对照上述实验结果阶段小结确定R与l、S之间的定量关系,写出表达式活动4具体计算几种材料的电阻率情景2课本中《思考与讨论》中对电路元件的微型化分析活动5演示实验—灯丝电阻率与温度的关系活动6讲解不同情况下电阻率与温度的变化关系活动7巩固练习(用电阻定律解释实际生活中的现象)总结归纳小结本节课(通过这节内容的研究得到的启发)
五、教学过程
(一)情景引入前面我们了解到电流通过导体产生的热量跟其电阻有关,要知道其产生的热量就要知道其阻值问题1给你电流表和电压表如何测其电阻?(欧姆定律)问题2导体的电阻跟U、I有关吗?与什么因素有关?(观察桌面上两只不同规格的白炽灯、滑动变阻器)(如图1所示)过渡导体的电阻由自身的因素决定的,与长短、粗细、材料等有关这是同学们的结论,具体是一种什么样的定量关系呢?这就是今天同学们要求解决的问题
(二)探究决定导体电阻的因素问题3决定导体的电阻有多个因素,在实验探究中怎样解决多个因素的问题?(回顾研究牛顿第二定律a与F、m之间的关系)讲解1研究方法──控制变量法这样一来,这个问题就等于分别研究电阻与长度、电阻与横截面积、电阻与材料之间的关系了具体为
(1)研究电阻和长度的关系时,就选用横截面积和材料相同的导体
(2)研究电阻和横截面积的关系,就选用材料和长度相同的导体
(3)研究电阻与材料的关系是,就选用长度和横截面积相同的导体讲解2介绍实验器材(出示示教板),说明先探究R与l、S之间的定量关系 问题4电阻要用伏安法测量,要求学生设计测量电阻的电路问题5选用横截面积和材料相同的导体,研究电阻和长度的关系(即R与l)时,如何设计实验方案?(进一步优化方案) 讲解3在学生回答的基础上,引导学生优化实验方案,将两个长度不同的导体串联起来,在I相同时,R∝U,即转化为U与l的关系同理,选用材料和长度相同的导体,研究电阻和横截面积的关系时,将两个横截面积不同的导体串联起来,在I相同时,R∝U,即转化为U与S的关系 说明实验要求电源电压为直流4V,电压表量程3V,电流表量程0.6A,导体电阻测量两组数据,完成实验记录表把学生分成两大组,分别完成R与l、R与S的关系(如果时间有空余再做另一情况) 探究一保持导体的材料和面积不变,长度不同材 料长度电压U/V电流I/A电阻R/Ω电阻平均值/Ω镍铬2l( ) 镍铬l( ) 探究二保持导体的材料和长度不变,面积不同材 料面积电压U/V电流I/A电阻R/Ω电阻平均值/Ω镍铬2S 镍铬S 问题6根据你探究,说明两种条件下R与l、R与S的关系结论
(1)同种材料,横截面积S一定,电阻R随长度l成正比,即R∝l;
(2)同种材料,长度l一定,电阻R随横截面积S成反比,即R∝1/S讨论请学生思考能否从理论的角度推导上述结论的正确性(分串联和并联去考虑)过渡同种材料,当S、l都改变时,又怎样决定R呢?引导学生思考,,即,式中ρ为常数,请学生计算上述几种电阻中的ρ值,有何发现?(横截面积S事先由教师测得,直接给出)(得出上述材料电阻中的ρ值相同,与它的S、l无关,请学生猜想是否与材料有关),请学生再测另两种材料(铁与铜)电阻的ρ值(按照前面的方案测量)问题7请学生回答所测量的ρ值讲解4对于同种材料,ρ相同;对于不同材料,ρ不同,R∝ρ,它反映材料导电性能好坏,请学生查看书中的表格,在物理学中把ρ叫电阻率,ρ由材料决定(说明日常生活中各种情况下选择材料的依据)提出同种材料的导体其电阻与它的长度成正比,跟它的横截面积成反比;导体的电阻与构成它的材料有关即写成表达式为,式中l长度,S横截面积,ρ电阻率,电阻率ρ的单位Ω·m 0℃(Ω·m)20℃(Ω·m)100℃(Ω·m)银1.48×10-81.6×10-82.07×10-8铜1.43×10-81.7×10-82.07×10-8铝2.67×10-82.9×10-83.80×10-8钨4.85×10-85.3×10-87.10×10-8铁0.89×10-71.0×10-71.44×10-7锰铜4.4×10-74.4×10-74.4×10-7镍铜5.0×10-75.0×10-75.0×10-7 说明应用(过渡)对电路元件的微型化(出示图片或查看书本),介绍其原理进一步思考微型化后带来的散热问题(若笔记本电脑重点要解决的问题就是散热),因为电阻通电后,温度要升高,温度升高后其材料的ρ值要变化,从而影响其阻值(思考与讨论如图3所示,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小得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?)(R1=R2) 演示实验如图4所示,利用日光灯灯丝演示电阻随温度变化的实验,学生观察实验现象,该现象说明了什么?(回路中电阻的变化引起了电流的变化,从而改变了灯泡的亮度而灯丝电阻的变化是由其电阻率变化引起的)讲解5
(1)金属材料的电阻率随温度升高而增大
(2)材料的电阻率有的随温度改变而变化大,可以利用制成温度计(电阻温度计)(如图5所示),但也有些材料的电阻率几乎不随温度改变而变化,用来制成标准电阻
(3)温度降低,电阻率就会变小,那么当温度不断降低,电阻会变为零?向学生提出超导体,有兴趣的同学可以借阅课外相关资料(介绍有些情况我们需要电阻率大的材料,有些情况需要电阻小的材料)
(三)电阻定律内容在温度不变时,同种材料导体的电阻与它的长度成正比,跟它的横截面积成反比
(四)巩固练习一只鸟站在一条通过500A电流的铝质裸导线上,如图6所示,鸟两爪间的距离是5cm,输电线的横截面积是185mm2求鸟两爪间的电压(取一位有效数字,铝的电阻率取ρ=2.9×10-8Ω·m)(答案4×10-3V) 点评由于鸟两爪间的电压较低,故不受伤害六.课堂小结 今天我们用实验探究和理论探究的方法得出了电阻与长度、横截面积、材料之间的定量关系,并了解到金属电阻率与温度间的某些关系,我们将上述的结论用以实际的生活中解决一些特定问题,体会到物理学与现代生活的紧密联系课外思考水的电阻率是多少?如何测量?教学反思本节课通过实验探索、数据分析,得到了电阻定律,知道电阻率是反映材料导电性能优劣的物理量,并由实验感知电阻率与温度有关本节内容从学生已有的知识出发,结合实验探究和问题驱动的方式,展开对决定导体电阻的因素进行探讨注重学生经历探究的过程,注重对物理科学思维方法的渗透,目的就是培养学生良好的思维品质,深入的理解物理概念和规律。