電阻定律課件
一、教學(xué)目標(biāo)
（一）知識(shí)與技能
1．理解電阻的大小跟哪些因素有關(guān)，知道電阻定律。
2．了解材料的電阻率的概念、物理意義、單位及其與溫度的關(guān)系。
（二）過程與方法
1．經(jīng)歷決定導(dǎo)體電阻因素的實(shí)驗(yàn)探究過程，體驗(yàn)運(yùn)用控制變量法研究物理問題的思維方法。
2．通過對(duì)決定導(dǎo)體電阻因素的理論分析，體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理兩種研究方法有機(jī)結(jié)合。
3．通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，提高科學(xué)分析、提煉實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力。
4．通過對(duì)不同材料電阻率的介紹，加強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的意識(shí)和安全用電的常識(shí)。
�。ㄈ┣楦袘B(tài)度與價(jià)值觀
1．經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究等學(xué)習(xí)活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生對(duì)科學(xué)的好奇心和探索未知的激情。
2．經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究與理論推導(dǎo)兩個(gè)過程，領(lǐng)略科學(xué)研究的雙重性。
3．通過介紹電阻率跟溫度變化有關(guān)，體驗(yàn)物理學(xué)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的聯(lián)系。
二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)
1．教學(xué)重點(diǎn)：電阻定律的內(nèi)容及其應(yīng)用。
2．教學(xué)難點(diǎn)：電阻率的概念及其物理意義。
三、教學(xué)用具
電阻定律示教板及相關(guān)器材，日光燈燈絲、酒精燈和電池組、電鍵、導(dǎo)線。
四、教學(xué)流程
說明：
情景1：觀察桌面上兩只不同規(guī)格的白熾燈、滑動(dòng)變阻器。
活動(dòng)1：探究R與l、S之間的定量關(guān)系時(shí)，選用的實(shí)驗(yàn)方案。
活動(dòng)2：學(xué)生分組完成探究R與l、S之間的定量關(guān)系。
活動(dòng)3：理論探究R與l、S之間的定量關(guān)系，對(duì)照上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
階段小結(jié)：確定R與l、S之間的定量關(guān)系，寫出表達(dá)式。
活動(dòng)4：具體計(jì)算幾種材料的電阻率。
情景2：課本中《思考與討論》中對(duì)電路元件的微型化分析。
活動(dòng)5：演示實(shí)驗(yàn)—燈絲電阻率與溫度的關(guān)系。
活動(dòng)6：講解不同情況下電阻率與溫度的變化關(guān)系
活動(dòng)7：鞏固練習(xí)（用電阻定律解釋實(shí)際生活中的現(xiàn)象）
總結(jié)歸納：小結(jié)本節(jié)課（通過這節(jié)內(nèi)容的研究得到的啟發(fā)）
五、教學(xué)過程
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前面我們了解到電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟其電阻有關(guān)，要知道其產(chǎn)生的熱量就要知道其阻值。
問題1：給你電流表和電壓表如何測(cè)其電阻？（歐姆定律）
問題2：導(dǎo)體的電阻跟U、I有關(guān)嗎？與什么因素有關(guān)？（觀察桌面上兩只不同規(guī)格的白熾燈、滑動(dòng)變阻器）（如圖1所示）
過渡：導(dǎo)體的電阻由自身的因素決定的，與長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料等有關(guān)。這是同學(xué)們的結(jié)論，具體是一種什么樣的定量關(guān)系呢？這就是今天同學(xué)們要求解決的問題。
（二）探究決定導(dǎo)體電阻的因素
問題3：決定導(dǎo)體的電阻有多個(gè)因素，在實(shí)驗(yàn)探究中怎樣解決多個(gè)因素的問題？
�。ɑ仡櫻芯颗ｎD第二定律：a與F、m之間的關(guān)系。）
講解1：研究方法──控制變量法
這樣一來，這個(gè)問題就等于分別研究電阻與長(zhǎng)度、電阻與橫截面積、電阻與材料之間的關(guān)系了。具體為：
�。�1）研究電阻和長(zhǎng)度的關(guān)系時(shí)，就選用橫截面積和材料相同的導(dǎo)體。
�。�2）研究電阻和橫截面積的關(guān)系，就選用材料和長(zhǎng)度相同的導(dǎo)體。
�。�3）研究電阻與材料的關(guān)系是，就選用長(zhǎng)度和橫截面積相同的導(dǎo)體。
講解2：介紹實(shí)驗(yàn)器材（出示示教板），說明先探究R與l、S之間的定量關(guān)系。
問題4：電阻要用伏安法測(cè)量，要求學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)量電阻的電路。（投影電路圖2所示）
問題5：選用橫截面積和材料相同的導(dǎo)體，研究電阻和長(zhǎng)度的關(guān)系（即R與l）時(shí)，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案？（進(jìn)一步優(yōu)化方案）
講解3：在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，將兩個(gè)長(zhǎng)度不同的導(dǎo)體串聯(lián)起來，在I相同時(shí)，R∝U，即轉(zhuǎn)化為U與l的關(guān)系。同理，選用材料和長(zhǎng)度相同的導(dǎo)體，研究電阻和橫截面積的關(guān)系時(shí)，將兩個(gè)橫截面積不同的導(dǎo)體串聯(lián)起來，在I相同時(shí)，R∝U，即轉(zhuǎn)化為U與S的關(guān)系。
說明實(shí)驗(yàn)要求：電源電壓為直流4V，電壓表量程3V，電流表量程0．6A，導(dǎo)體電阻測(cè)量?jī)山M數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)記錄表。把學(xué)生分成兩大組，分別完成R與l、R與S的關(guān)系（如果時(shí)間有空余再做另一情況）。
探究一：保持導(dǎo)體的材料和面積不變，長(zhǎng)度不同
探究二：保持導(dǎo)體的材料和長(zhǎng)度不變，面積不同
投影結(jié)論：（1）同種材料，橫截面積S一定，電阻R隨長(zhǎng)度l成正比，即R∝l；（2）同種材料，長(zhǎng)度l一定，電阻R隨橫截面積S成反比，即R∝1/S。 問題6：根據(jù)你探究，說明兩種條件下R與l、R與S的關(guān)系
討論：請(qǐng)學(xué)生思考能否從理論的角度推導(dǎo)上述結(jié)論的正確性。（分串聯(lián)和并聯(lián)去考慮）
過渡：同種材料，當(dāng)S、l都改變時(shí)，又怎樣決定R呢？引導(dǎo)學(xué)生思考，式中ρ為常數(shù)，請(qǐng)學(xué)生計(jì)算上述幾種電阻中的ρ值，有何發(fā)現(xiàn)？（橫截面積S事先由教師測(cè)得，直接給出）（得出上述材料電阻中的ρ值相同，與它的S、l無關(guān)，請(qǐng)學(xué)生猜想是否與材料有關(guān)），請(qǐng)學(xué)生再測(cè)另兩種材料（鐵與銅）電阻的ρ值。（按照前面的方案測(cè)量）
問題7：請(qǐng)學(xué)生回答所測(cè)量的ρ值。
講解4：對(duì)于同種材料，ρ相同；對(duì)于不同材料，ρ不同，R∝ρ，它反映材料導(dǎo)電性能好壞，請(qǐng)學(xué)生查看書中的表格，在物理學(xué)中把ρ叫電阻率，ρ由材料決定（說明日常生活中各種情況下選擇材料的依據(jù)）。
提出：同種材料的導(dǎo)體其電阻與它的長(zhǎng)度成正比，跟它的橫截面積成反比；導(dǎo)體的電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān)。
即寫成表達(dá)式為：式中l(wèi)：長(zhǎng)度，S：橫截面積，ρ：電阻率，電阻率ρ的單位：Ω·m。
說明應(yīng)用（過渡）：對(duì)電路元件的微型化（出示圖片或查看書本），介紹其原理。進(jìn)一步思考：微型化后帶來的散熱問題（若筆記本電腦重點(diǎn)要解決的問題就是散熱），因?yàn)殡娮柰姾螅瑴囟纫�，溫度升高后其材料的ρ值要變化，從而影響其阻值�?/p>
�。ㄋ伎寂c討論：如圖3所示，R1和R2是材料相同、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R2的尺寸比R1小得多。通過兩導(dǎo)體的'電流方向如圖所示，這兩個(gè)導(dǎo)體的電阻有什么關(guān)系？）（R1=R2）
演示實(shí)驗(yàn)：如圖4所示，利用日光燈燈絲演示電阻隨溫度變化的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，該現(xiàn)象說明了什么？（回路中電阻的變化引起了電流的變化，從而改變了燈泡的亮度。而燈絲電阻的變化是由其電阻率變化引起的）
講解5：（1）金屬材料的電阻率隨溫度升高而增大。
�。�2）材料的電阻率有的隨溫度改變而變化大，可以利用制成溫度計(jì)（電阻溫度計(jì)）（如圖5所示），但也有些材料的電阻率幾乎不隨溫度改變而變化，用來制成標(biāo)準(zhǔn)電阻。
�。�3）溫度降低，電阻率就會(huì)變小，那么當(dāng)溫度不斷降低，電阻會(huì)變?yōu)榱�？向�(qū)W生提出超導(dǎo)體，有興趣的同學(xué)可以借閱課外相關(guān)資料。（介紹有些情況我們需要電阻率大的材料，有些情況需要電阻小的材料）
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內(nèi)容：在溫度不變時(shí)，同種材料導(dǎo)體的電阻與它的長(zhǎng)度成正比，跟它的橫截面積成反比。
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一只鳥站在一條通過500A電流的鋁質(zhì)裸導(dǎo)線上，如圖6所示，鳥兩爪間的距離是5cm，輸電線的橫截面積是185mm2。求鳥兩爪間的電壓。（取一位有效數(shù)字，鋁的電阻率取ρ=2．9×10-8Ω·m）
�。ù鸢福�4×10-3V）
點(diǎn)評(píng)：由于鳥兩爪間的電壓較低，故不受傷害。
五、教學(xué)過程
前面我們了解到電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟其電阻有關(guān)，要知道其產(chǎn)生的熱量就要知道其阻值。
問題1：給你電流表和電壓表如何測(cè)其電阻？（歐姆定律）
問題2：導(dǎo)體的電阻跟U、I有關(guān)嗎？與什么因素有關(guān)？（觀察桌面上兩只不同規(guī)格的白熾燈、滑動(dòng)變阻器）（如圖1所示）
過渡：導(dǎo)體的電阻由自身的因素決定的，與長(zhǎng)短、粗細(xì)、材料等有關(guān)。這是同學(xué)們的結(jié)論，具體是一種什么樣的定量關(guān)系呢？這就是今天同學(xué)們要求解決的問題。
六、課堂小結(jié)
今天我們用實(shí)驗(yàn)探究和理論探究的方法得出了電阻與長(zhǎng)度、橫截面積、材料之間的定量關(guān)系，并了解到金屬電阻率與溫度間的某些關(guān)系，我們將上述的結(jié)論用以實(shí)際的生活中解決一些特定問題，體會(huì)到物理學(xué)與現(xiàn)代生活的緊密聯(lián)系。
課外思考：水的電阻率是多少？如何測(cè)量？
七、教學(xué)反思：
本節(jié)課通過實(shí)驗(yàn)探索、數(shù)據(jù)分析，得到了電阻定律，知道電阻率是反映材料導(dǎo)電性能優(yōu)劣的物理量，并由實(shí)驗(yàn)感知電阻率與溫度有關(guān)。本節(jié)內(nèi)容從學(xué)生已有的知識(shí)出發(fā)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究和問題驅(qū)動(dòng)的方式，展開對(duì)決定導(dǎo)體電阻的因素進(jìn)行探討。注重學(xué)生經(jīng)歷探究的過程，注重對(duì)物理科學(xué)思維方法的滲透，目的就是培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì)，深入的理解物理概念和規(guī)律。
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