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导体的电阻教学设计


1 教材分析 中国论文网 http://www.xzbu.com/9/view-7010875.htm 《导体的电阻》研究的是影响导体电阻的决定因素,它是电学的基本规律之 一. 从部分电路的欧姆定律知道, 可以用导体两端的电压与流过导体的电流的比 值来表示导体的电阻大小, 但导体两端电压、流过导体的电流等外界条件并不能 决定导体的电阻大小; 本节教材是研究导体的长度、横截面积和材

料等自身因素 与电阻的决定关系.在初中,学生已经学习了导体材料、长度、横截面积等自身 因素与电阻的定性关系, 之前学习的欧姆定律和串并联电路的特点又为本节的学 习打下了基础.本节教材内容以探究决定电阻的因素为载体,提供了实验探究和 理论推导两种方案,充分体现了探究式学习在物理教学中的地位和作用.教学中 既要研究电阻与其影响因素的定量关系,更重要的是突出探究过程.教学容量较 大. 2 学情分析 学生在先前的学习中已经知道影响导体电阻的因素, 但不知道它们的定量关 系; 并且学生已有了连接电路的经验和知道可以通过控制变量法来研究多个物理 量之间的关系.所以可以改演示实验为学生实验,通过学生自主探究和分组合作 交流,来得出电阻与其影响因素的定量关系.可采取实验探究重方法,理论探究 重思维,课堂教学重过程.通过师生共同交流归纳结论来突出教学的重点;引导 学生建立物理模型来化解学生进行理论分析的难点; 充分运用学生已有知识来分 解实验探究的难点. 3 教学目标

3.1 知识与技能 (1)通过实验探究和理论推导,得出导体电阻与决定因素的关系,并总结 表达式. (2)能叙述电阻率的意义,了解电阻率和温度的变化关系. 3.2 过程与方法 (1)会运用控制变量法设计实验并熟练使用滑动电阻器、电流表、电压表 等常用电学实验器材,培养实验设计和实验操作能力. (2)通过分析、处理实验数据培养获取知识的能力、逻辑思维能力和分析 问题、解决问题的能力. 3.3 情感、态度与价值观 (1)通过实验探究,培养热爱科学、探索未知的积极情感. (2)通过分组实验,培养团结协作精神. (3)培养理论联系实际、学以致用的思维品质. 4 教学重点和难点 重点:导体电阻的探究;难点:电阻率的理解. 5 教学过程 5.1 导入新课 5.1.1 看一看,猜一猜:一大一小的两块同材料、同厚度、表面为正方形的 导体(图 1) ,哪一块电阻大? 大部分学生:大的那块电阻大. 师:真是这样吗?或许是,但也未必.如想找到答案,还是先学好下面的知 识吧!

5.1.2 看一看,亮一亮:两个 25 W 的白炽灯,其中有一个是灯丝断后又搭 接回去的,哪一个更亮? 5.1.3 看一看,算一算:60 W 与 100 W 的两个白炽灯(图 2) ,哪一个电阻 更大? 通过对上述的观察和计算得出:导体的电阻与导体的长度和粗细有关,长度 越长,横截面积越小电阻越大. 5.1.4 看一看,想一想: 电线常用铜丝(图 3)制造,为什么不用更便宜的铁丝? 原因:同样规格的导线,铜制的导电性能更好,电阻更小,说明导体的电阻 还跟材料有关. 通过刚才的几个实例, 我们知道了导体的电阻与长度、 横截面积、 材料有关 那么,导体的电阻与这些因素的定量关系如何呢? 【设计意图】 通过第 1 引入课题, 故意对学生的答案未做评判, 卖了个关子, 设了个悬念, 可以激起学生寻找正确答案的强烈欲望; 通过第 2、 3 的一亮一算, 既有视觉冲击,又有脑部刺激,能引起学生的学习兴趣,提高课堂效率. 5.2 讲授新课 5.2.1 研究课题 导体的电阻 R 与其长度 L、横截面积 S、材料的定量关系 问:如何研究多个物理量之间关系? 5.2.2 研究方法:控制变量法 (1)取材料、横截面积 S 相同,电阻 R 与长度 L 的关系 (2)取材料、长度 L 相同,电阻 R 与横截面积 S 的关系

(3)取长度 L、横截面积 S 相同,电阻 R 与材料的关系 5.2.3 实验探究 导体的长度可以用刻度尺测量,那导体的横截面积怎么测量呢? 方法之一:可通过如图 4 方法测出直径,从而算出横截面积. 那么导体的电阻怎么测? 答:可用伏安法 (1)实验设计方案 实验电路图如图 5,我们要测量多根电阻丝的电阻,需每次都分别接入电路 中去测量,测出电压和电流值,算出电阻,然后进行比较. 这种设计方案要测出电阻,电压表、电流表都需要读数,既麻烦又费时,是 否有既快捷又方便的实验方案,可以得到电阻与长度、横截面积、材料的关系 呢? 启发思考并引导. (2)实验设计方案优化 如图 6,将各段导体串联起来,流过它们的电流相等,因此,只需分别测出 各段导体两端的电压,则电压关系即可反映电阻关系(体现了转化思想).实验 过程就得到大大的简化. (3)实验设计方案再优化 考虑到后续测量(电阻率)的需要,我们可以在上电路中串联一个电流表, 同时读出电流值,以备后用. 为了测量方便,老师特设计了一块接线板,把 a、b、c、d 四段导体固定到 了接线板上,每根导体两端都有接线柱,导体的材料、长度、直径如图 7 所示.

【设计思路】 实验设计方案从伏安法到优化再优化,解决了从需要比较较 复杂的电阻到只需比较较简单的电压,大大简化了操作和运算过程.串联一个电 流表, 可以把课本中的探究导体电阻与长度、横截面积的定量关系与测电阻率两 个实验整合在一起, 更加高效.学生会从中体会到, 实验设计方案要追求更科学、 更简单、 更合理; 自制的接线板, 可以使操作更方便; 把演示实验改为学生实验, 让全体同学都参与到自主探究的过程中,体验探究过程中的艰辛和快乐,通过自 主探究得出的结论,学生会更有成就感,同时可以激发求知欲,使学习更有动 力. 组实验. 教师巡视,并提醒:①按电路图正确连线;②电表的正负接线柱和量程不要 接错;③电压表无需与接线板中接线柱接牢,只需两端触接就行;④电表读数需 估读一位. (4)实验数据 (5)数据分析 引导学生分析数据,由于通过各段导体的电流相等,所以,导体的电阻之比 等于电压之比.问:大家可以得出什么样的结论? 电压与导体的长度成正比,表明导线的电阻与导体的长度成正比. 电压与导体的横截面积成反比,表明导线的电阻与导体的横截面积成反比. 电压与导体的材料有关,表明导线的电阻与材料的性质有关. 5.2.4 理论探究 物理探究大多需要通过实验,但是有时候也可以通过已有的定律、公式来进 行理论推理探究, 同学们想想看,能不能通过已经学习的知识来推导一下导体的 每组同学的实验桌上,都给大家配齐了所需实验器材,下面我们进行分

电阻和长度、横截面积的关系呢? (1)推导导体电阻与长度的关系: 我们可以把一条长度为 L,电阻为 R 的导体截分成 n 等份(图 8) ,利用串 联电路的知识,探究此时导体电阻与长度关系. 得出结论:在横截面积、材料相同的条件下,导体的电阻与长度成正比. (2)推导导体电阻与横截面积的关系: 我们可以把一条截面积 S,电阻为 R 的导体切分成 n 等分(图 9).利用并 联电路的知识探究此时导体电阻与横截面积关系. 得出结论:在长度、材料相同的条件下,导体的电阻与横截面积成反比. 5.2.5 导体的电阻 综合实验探究和理论分析可得出: 同种材料的导体,其电阻 R 与导体的长度 L 成正比,与导体的横截面积 S 成反比. 演示实验:把白炽灯的玻璃敲掉,按照图 10 连接成电路.合上开关后,小灯 泡正常发光,然后用打火机加热白炽灯钨丝,你看到了什么现象? 答:立即看见小灯泡变暗. 火焰离开钨丝呢?小灯泡马上恢复到原来的亮度. 此实验说明:钨丝的电阻率随温度的升高而变大. 从而可以得出:金属的电阻率随着温度的升高而增大. 小灯泡的伏安特性曲线怎么解释, 是不是所有的电阻率都随温度的升高需增 大呢?见表 4. 提问:同学们在表格中发现了什么?

①不同材料的电阻率是不同的,纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大. ②金属材料的电阻率随温度的升高而增加, 有些材料的电阻率几乎不受温度 的影响. 思考: 导线为什么一般都用铜丝?电炉丝用什么材料好?电阻温度计的工作 原理是什么? 最后,我们用导体电阻的决定式来算一算,刚开始引入新课时,让大家猜的 一大一小两正方形导体的电阻: 计算结果咋样?答:R1=R2 启示:有时候经验并不一定可靠哦! 应用方向: 微型化 【设计思路】 增加电阻率与温度有关的实验,是让学生能更直观的感受到 温度对电阻率的影响; 列出不同温度下各种材料的电阻率,可以培养学生的读图 读表能力,提高归纳、总结能力;最后的两正方形导体的电阻计算,揭晓了开场 埋下的悬念,起到了前后呼应的作用.


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