資源簡介

教學(xué)設(shè)計(jì)
課程基本信息
學(xué)科 高中物理 年級(jí) 高二 學(xué)期 秋季
課題 導(dǎo)體的電阻（第二課時(shí) 影響導(dǎo)體電阻的因素、電阻率及應(yīng)用）
教學(xué)目標(biāo)
1.在實(shí)驗(yàn)中，研究金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長度、橫截面的定量關(guān)系，熟練掌握控制變量的研究方法。 2.在體驗(yàn)中，開展對電阻率的討論，培養(yǎng)質(zhì)疑論證，實(shí)證科學(xué)態(tài)度。 3.在對比中，理解電阻的兩個(gè)公式的區(qū)別與聯(lián)系，并能和電容器的電容形成橫向遷移。 4.在應(yīng)用中，體會(huì)理論聯(lián)系實(shí)際的美妙，形成科學(xué)推理分析解決問題的方法。
教學(xué)內(nèi)容
教學(xué)重點(diǎn)： 1.通過實(shí)驗(yàn)探究的方法開展定量研究問題，對實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
2.通過質(zhì)疑評(píng)價(jià)推進(jìn)電阻率研究的深入和實(shí)際的應(yīng)用。 教學(xué)難點(diǎn)： 引導(dǎo)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方案的進(jìn)階設(shè)計(jì)，最終觸發(fā)思維從理解到創(chuàng)新的發(fā)展。
教學(xué)過程
研究問題3：導(dǎo)體的電阻于決定于什么？ 問題（1）：導(dǎo)體的電阻與電流和電壓都無關(guān)，那么影響電阻大小的因素是什么呢？ 學(xué)生思考：導(dǎo)體的電阻與材料、長度、橫截面有關(guān)（初中學(xué)過） 教師引導(dǎo)：怎么電阻與它們之間的定量關(guān)系呢？---實(shí)驗(yàn)研究 問題（2）：電阻的大小與三個(gè)因素有關(guān)，問題比較復(fù)雜，我們在實(shí)驗(yàn)中用什么方法來研究，可以使問題簡化呢？ 學(xué)生活動(dòng)：控制變量法（具體說說，怎么控制？）通過表格中的四根金屬絲實(shí)例說明。 研究長度對電阻的影響，選用______；橫截面對電阻的影響，選用______；材料對電阻的影響，選用______ 問題（3）：如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)？請選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材畫出實(shí)驗(yàn)電路．以研究長度與電阻之間的關(guān)系為例 方案設(shè)計(jì)：合作討論，制定實(shí)驗(yàn)方案的實(shí)施過程，包括①實(shí)驗(yàn)操作的電路圖②實(shí)驗(yàn)過程中需要記錄什么物理量③如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。 交流展示： 同伴互評(píng)：方案是否可行？并說說設(shè)計(jì)的方案有什么不滿意的地方？ 學(xué)生甲：方案1（圖1）測出長度，伏安法測出電阻值，而且還可以多次測量去平均值了。 評(píng)價(jià)：很細(xì)致！但有些麻煩 學(xué)生乙：并聯(lián)電路：（圖2）利用電流之比是電阻的反比，可以不測出電阻的具體值。 評(píng)價(jià)：為我們方案設(shè)計(jì)打開了思路，原來可以不測出電阻的值，利用電流的反比得到不同長度下電阻的比值關(guān)系。 學(xué)生丙：串聯(lián)電路：（圖3）電壓之比與電阻成正比。 評(píng)價(jià)：操作更為便捷，比較更為直觀！ 學(xué)生實(shí)驗(yàn)： 提供電源直流4-6V，電壓表量程3V，電流表量程0.6A，把學(xué)生分成三組，允許學(xué)生可從三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案中任選一個(gè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)． 第一組探究：保持導(dǎo)體的材料和面積不變，長度不同 第二組探究：保持導(dǎo)體的材料和長度不變，橫截面積不同 第三組探究：保持導(dǎo)體的橫截面和長度不變，材料不同 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：保持導(dǎo)體的材料和橫截面積不變時(shí)，導(dǎo)體的電阻大小與電阻絲長度成正比．保持導(dǎo)體的材料和長度不變時(shí)，導(dǎo)體的電阻大小與電阻絲的橫截面積成反比，導(dǎo)體的電阻與材料有關(guān)。 表達(dá)式： 學(xué)生活動(dòng)：查閱資料和課本書籍，閱讀電阻率的相關(guān)內(nèi)容。 質(zhì)疑：溫度也會(huì)影響電阻的大小（初中已學(xué)），溫度到底影響的是什么？ 電阻率與溫度有關(guān) ① 有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化影響 ② 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大 演示實(shí)驗(yàn)：電阻率與溫度的關(guān)系。 研究問題4： R＝ρ與R＝的比較 教師提問：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了有關(guān)電阻的兩個(gè)表達(dá)式，這兩者之間是什么關(guān)系？ 學(xué)生討論： （1）R＝ρ是電阻定律的表達(dá)式，也是電阻的決定式，提供了測定電阻率的一種方法——ρ＝R （2）電阻的定義式，R與U、I無關(guān)，提供了測定電阻的一種方法——伏安法 （3）R＝ρ 對R＝補(bǔ)充說明了導(dǎo)體的電阻不是取決于U和I，而是取決于導(dǎo)體本身的材料、長度和橫截面積。 進(jìn)一步追問：這兩者之間的關(guān)系跟我們之前學(xué)過的哪個(gè)電子元件有異曲同工之妙？ 學(xué)生思考：電容器的電容（思維遷移） 【實(shí)際應(yīng)用】 應(yīng)用1：低溫下的奇跡---超導(dǎo) 教師陳述：1911年的時(shí)候1911年荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯在實(shí)驗(yàn)過程中驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降到零下-269.53℃，水銀的電阻忽然不見了，這個(gè)低溫下的奇跡被他命名為“超導(dǎo)”。我們來了解一下這一神奇現(xiàn)象。 視頻素材：超導(dǎo)現(xiàn)象（圖4、圖5） 提出問題：既然電阻為零，這對遠(yuǎn)距離輸電是無法抗拒的誘惑，哪為什么近100年來超導(dǎo)還沒有被廣泛應(yīng)用呢？ 學(xué)生思考：你認(rèn)為超導(dǎo)研究的主要困難在哪？轉(zhuǎn)變溫度 教師介紹：是的，所以世界各國的科學(xué)家都努力在尋找轉(zhuǎn)變溫度較高的超導(dǎo)材料。1986年為止，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的最高臨界溫度23.2K（-249.95℃），1986年，人類在超導(dǎo)領(lǐng)域取得了重大突破，一些銅的氧化物才來可在44K（-229.15℃）左右出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象。探索具有高臨界轉(zhuǎn)變溫度的超導(dǎo)體，成為無數(shù)科學(xué)家追逐的目標(biāo)。 我國的趙忠賢先生與其團(tuán)隊(duì)一起，將鐵基超導(dǎo)的Tc提高到了55K（-218.15℃）。正因?yàn)槲覈茖W(xué)家在這一領(lǐng)域取得的重大成就，我國的凝聚態(tài)物理在世界上獲得了廣泛的認(rèn)可，在超導(dǎo)方面終于走在了世界的最前沿。 視頻素材： 應(yīng)用2：奇妙的溫度計(jì)---電阻溫度計(jì) 教師陳述：如果說超導(dǎo)是極低溫度下的現(xiàn)象，那么在一般溫度下，1821年英國的戴維就發(fā)現(xiàn)了金屬的電阻隨溫度變化的規(guī)律，鉑金屬的電阻隨溫度的圖像。（圖6）這有什么用呢？ 學(xué)生思考：可以做成溫度計(jì)。 1876年，德國的西門子公司造成了世界上第一支鉑電阻溫度計(jì)。它的測溫范圍在-2000C-8000C。（圖7） 共同評(píng)價(jià)：測溫度轉(zhuǎn)化為測電阻 應(yīng)用3：神奇的體重計(jì) 學(xué)生活動(dòng)：試一試能測出體脂率的體重計(jì)（圖8） 學(xué)生思考：體重計(jì)是怎么能測出人體的脂肪含量的？ 思考線索： ①觀察體重計(jì)的外觀與普通體重計(jì)有何不同？有4塊金屬片 ②想要測出脂肪含量，要怎么操作？光腳上秤（圖9） ③人體含水量約為70%，水中有鈉離子、鉀離子等離子，離子容易導(dǎo)電，脂肪則不容易導(dǎo)電！ 共同評(píng)價(jià)：測非電學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量。 課堂小結(jié)： 備注： 1.超導(dǎo)材料的介紹視頻來自： 網(wǎng)絡(luò)視頻再編輯 2.中國對超導(dǎo)的研究視頻來自：cctv10 走進(jìn)科學(xué) 《神奇的材料》視頻再編輯。

展開更多......

收起↑