資源簡介

教學設計
課程基本信息
學科 高中物理 年級 高二 學期 秋季
課題 導體的電阻
教學目標
1.理解電阻的定義，體會物理概念及規律的建立過程。 2.通過實驗探究，了解金屬導體的電阻與材料、長度和橫截面積的定量關系，體會物理學中控制變量的研究方法。 3.觀察實驗現象，對實驗數據進行分析思考，了解電阻率的物理意義及其與溫度的關系。通過查閱資料，初步了解超導現象及其應用。 4.能根據伏安特性曲線分析不同導體的導電性能的區別，體會電阻率在科技、生活中的應用。
教學內容
教學重點： 電阻的定義及電阻的決定因素 教學難點： 運用控制變量法，設計實驗方案研究金屬導體電阻與長度、橫截面積和材料的關系，分析數據得到電阻定律。
教學過程
任務一：理解電阻的定義 問題情境：為了減小輸電線上電能的損耗，人們盡量把輸電線做得粗一點，這樣導電好（如 圖1）；分壓接法測電阻（如圖2）。 問題： 為了減小輸電線上電能的損耗，人們盡量把輸電線做得粗一點，這樣導電好。電阻與哪些 因素有關？在初中我們學過歐姆定律，導體的電阻會不會也與通過導體的電流和導體兩端的電壓有關？ 2.滑動變阻器的分壓接法與限流式接法的區別，與限流式接法相比又有何優點。 3.對于金屬導體，導體兩端的電壓與通過導體的電流遵循什么規律？ 4.你認為如何定義導體的電阻較為恰當？ 5.導體U-I圖像的斜率代表哪個物理量？ 設計意圖： 問題1是讓學生猜想如何表征電阻以及電阻與哪些因素有關。問題2有一定的難度，可以師生合作探究分壓式接法的優點。問題3、5是讓學生通過實驗總結出導體兩端的電壓與通過導體的電流遵循的物理規律以及U-I圖像斜率的物理含義。問題4，可以師生討論共同總結出電阻的定義。 任務二：認識影響導體電阻大小的因素 問題情境：將滑動變阻器C端和B端接入電路，將滑動觸頭P向D端移動，接入電路的阻值 如何變化？（如圖3）；將燈泡串聯接入電路，實驗發現燈絲較粗的燈泡較亮。（如圖4）； 生活中導線大多是銅材料（如圖5）。 問題： 1.滑動變阻器改變阻值的原理是什么？說明導體的電阻與什么因素有關？ 2.燈泡的亮度由哪個物理量決定？這個現象說明電阻與什么因素有關？ 3.鐵的價格比銅的價格低，鐵也是導體，導線用銅芯而不是鐵芯。電阻與什么因素有關？ 設計意圖： 問題1通過分析滑動變阻器改變阻值的原理使學生認識到導體的電阻與導體的長度有關。問題2中“220V 100 W”與“220V 60 W”的兩個白熾燈燈泡所通過的電流相同,觀察兩燈泡發光的亮暗,使學生認識到燈絲有粗細,即橫截面積對燈絲的電阻有影響,問題3讓學生分析不同材質的導線,使學生體會到不同材質的導線導電性能可能是不一樣。 任務三：實驗驗證導體電阻與長度、橫截面積和材料間的關系 問題情境：圖6限流式接法電路圖,圖7對比電路圖,表1電壓記錄表。 問題： 1.實驗中需要測哪些物理量 需要哪些器材 2.你能設計出實驗電路圖嗎 請畫在草稿紙上。 3.對圖7教材參考方案中的電路,實驗操作過程又是怎樣的 4.對圖7教材參考方案中的電路,方案有什么優點 實驗需要測量什么量？記錄表格如何設計？ 5.通過實驗、歸納分析實驗數據,你得到了怎樣的結論 設計意圖： 引導學生設計盡量多的實驗方案,定量研究導體的電阻與長度、橫截面積、材料的關系。通過小組討論,學生闡述實驗操作過程。然后,針對教材參考方案,說說方案的優點,并進行分組操作,記錄相應數據。 任務四：理解電阻定律、電阻率的物理意義 問題情境：常見材料在20℃電阻率(表2),鎢絲和小燈泡串接在電路中(圖8)。 問題： 1.根據實驗結果，電阻R與長度l、橫截面積S之間的表達式是怎樣的？ 2.比例系數 的物理意義？比例系數 的單位是什么？。 3.根據表二，你認為電阻率 的大小主要由什么決定？ 4.你觀察到什么現象？說明了什么？與溫度有什么關系？ 設計意圖： 問題1、2可以通過同學討論交流得出,問題3、4則需要教師通過分析引導展開。在做圖8所示的演示實驗時，可以用打火機加熱燈絲，小燈泡的亮度有明顯的變化。 任務五：導體的伏安特性曲線 問題情境：以通過導體的電流I為縱軸，以導體兩端的電壓U為橫軸，繪制的I-U圖像稱為導體的伏安特性曲線。金屬導體的伏安特性曲線（如圖9）；二級管的伏安特性曲線（如圖10）。 問題： 1.圖9是繪制金屬導體的伏安特性曲線。圖像的斜率代表什么？ 2.導體a和導體b的伏安特性曲線如圖1所示，哪個導體的電阻大？ 3.二極管的伏安特性曲線有什么規律？ 4.線性元件與非線性元件的區別？ 設計意圖： 問題1是讓學生依據U-I圖像斜率的物理含義，類比推導伏安特性曲線的斜率。問題2讓學生依據伏安特性曲線的斜率的物理意義判斷導體電阻的大小。問題3是讓學生通過實驗圖像總結出半導體二級管伏安特性曲線遵循的物理規律。問題4，可以師生討論共同總結出性元件與非線性元件的區別。
備注：教學設計應至少含教學目標、教學內容、教學過程等三個部分，如有其它內容，可自行補充增加。

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