人教版高二物理选修31第二章第六节26导体的电阻教案.docx
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人教版高二物理选修31第二章第六节26导体的电阻教案
教学设计
《导体的电阻》
新课标物理选修3-1
第二章《恒定电流》第六节
《导体的电阻》教学设计
1、设计思想
体验科学探究过程、尝试应用科学的方法研究物理问题是新课程标准的重要内容。
新教材包含了很多教学探究的内容,《导体的电阻》一节就给我们提供了很好机会和素材。
设计开放的教学过程,激发学生的探究热情,引导学生积极参与电阻定律的探究,在研究中培养创新意识和实践能力,是本节课教学成功的关键。
本课利用魔术“吹气亮灯”，激发学生的求知欲。
让学生猜想电阻到底由导体的哪些因素来决定？
从而引出电阻与导体的长度、横截面积和材料有什么关系?
教材从两条途径进行了研究:
一是实验探究，二是理论推导。
为了使学生自主探究过程中，能够顺利进行实验探究,教学中采取提前渗透，重点点拨，在学生已完成的实验探究结论的基础上，教师进行补充完善的方法。
本课重点在实验探究，理论探究课后学生自主解决的策略，对教材的两条途径进行整合。
通过实验研究导体电阻与长度和横截面积的关系，感受实验的魅力；然后引导学生分析实验数据得出电阻率与电阻的关系；进而引导学生得出电阻定律，作业根据串并联电路的特点证明电阻与长度和横截面积的关系，体验逻辑思维的力量；解释魔术呼应引课，讲解电阻受温度的影响。
本课能够充分发挥学生数据处理、自主学习、探究学习和合作学习的能力,课堂上要鼓励学生勇于发现,追求真理,激发他们的创新活力。
教者既是学生探究活动的组织者,又是学生探究活动的参与者和引导者。
整个课堂教学按照“设问—猜想—探究—处理数据—归纳—反思”展开。
2、教材分析
电阻定律是新课标物理选修3-1的第二章《恒定电流》的第六节内容。
它是《恒定电流》这一章节的基本规律之一,它反映了导体的电阻与导体的长度、横截面积及电阻率的定量关系。
由于在初中时学生只知道定性结论,故本节内容属于发展和提高的范畴,也是本章教学的重点内容之一。
本节内容的课程标准是通过实验探究决定导线电阻的因素,知道并理解电阻定律。
本节课的教学重点：
电阻定律的得出和理解。
实验的成功与否直接影响着对电阻定律的认识。
本节课的教学难点：
设计实验探究导体电阻与导体材料、长度和横截面积的关系。
新课程标准提倡自主学习,合作探究,经历过程,体验方法,而本节内容为我们提供了一个很好的贯彻新课程理念的机会。
在本节课中,要让学生深刻体会研究一个物理量与多个物理量之间的关系的方法——控制变量法。
在得到电阻定律之后,还要强调电阻率是表征导体本身材料性质的物理量,但是和温度有关。
总之，本节教学要突出实验探究与理论探究相结合的过程,让学生参与从提出问题、分析问题到解决问题的全过程,培养学生解决实际问题的能力。
3、教学目标
3.1知识与技能目标
（1）知道电阻定律内容,理解电阻率的物理意义；
（2）能根据实验要求及器材,设计实验方案,正确连接电路,会使用电流表和电压表；
（3）学会根据探究目标整理和分析数据,得出相应的结论。
3.2过程与方法目标
（1）熟悉科学探究的环节,体验电阻定律的实验探究过程,理解研究物理问题的方法；
（2）强化对探究过程的评价意识,养成对探究过程形成书面报告的习惯；
（3）培养学生获取、处理信息的能力和探究活动中主动合作、交流的能力。
3.3情感、态度与价值观目标
（1）使学生认识到探究活动是研究物理规律的科学方法,激发学生主动探究的热情；
（2）强化学生的创新情感和意识,追求最佳方案的研究态度；
（3）形成科学的世界观,以科学态度和科学精神进行物理学习和研究；
（4）体会与他人合作交流的意义,能主动对自己和他人的研究进行客观的评价。
4、器材、媒体准备
学生自主实验探究仪器（实验器材：
干电池2节、电键一个、滑动变阻器（最大阻值10Ω）1个、电压表1个、电流表1个、被测电阻丝一根、刻度尺一根、导线若干）
自制实验仪器（实验器材:
学生电源、小灯泡、灯泡灯丝、电流表、电压表、滑动变阻器、电池组、电键、导线若干、钨锑合金、镍铬合金）、导案、学案。
媒体:
实物投影仪、PPT、摄像头。
5、教学过程
5.1魔术引入,提出问题
教师：
同学们，这节课上课之前我给大家表演一个魔术“吹气亮灯”。
接下来就是见证奇迹的时刻。
（利用小灯泡和日光灯灯丝串联，调节滑动变阻器，使小灯泡灯丝微红，向日光灯灯丝吹气，可以观察到小灯泡变得更亮）
学生：
（惊讶）老师你是怎么做到的？
教师：
我们讲完这节课你们就知道我怎么做到的了。
今天我们讲“导体的电阻”（板书课题）
（学生初中已经学习了影响导体电阻的几个因素,在此基础之上教师提问）
教师:
导体的电阻是其本身的一种性质,它是由哪些因素决定的呢?
学生:
导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料、温度有关。
教师:
那么导体的电阻与上面的这些因素有怎样具体的定量关系呢?
（留1—2分钟时间让学生思考,学生也可以在小组内部进行讨论。
）
教师:
我们请想好的同学来陈述一下自己所预测或猜想的导体的电阻与这几个因素的可能关系是什么?
学生甲（猜想1）:
导体的电阻可能与导体的长度成正比,与横截面积成反比。
温度越高,电阻越大。
学生乙（猜想2）:
导体电阻可能与长度的二次方成正比,甚至是三次方的关系。
学生丙（猜想3）:
横截面为圆形的导体的电阻可能与横截面的直径成正比。
教师:
其他同学还有什么补充意见的吗?
教师:
看来大家的预测不尽相同,到底哪种猜想正确,还是有其它什么关系呢?
我们如何来判别呢?
学生:
可以通过实验来验证我们的猜想是否正确。
教师:
在物理学中,研究物理规律通常有两种途径:
一是通过实验探究,另一种是通过逻辑推理来研究。
我们先采用实验探究的方法来验证我们的猜想。
如何去探究一个物理量和几个物理量的关系呢?
学生（齐答）:
控制变量法。
5.2实验探究,得出规律
学生分组自主探究：
根据教师提供的实验器材，学生自主设计电路，探究R与L、S、材料、温度等之间的关系。
教师：
指导并归纳总结学生的探究结果，并提出自制教学仪器以优化方案，解决学生待处理的相关问题。
（课前教师已经测量好1号保险丝（a）、2号保险丝（b）和3号镍铬丝（c）的单位长度用刻度尺，直径大小采用千分尺均多次测量求平均值的方法得到：
L=50.00cm，D1=0.662mm，D2=1.174mm，D3=0.472mm，电路如下图所示）
5.2.1解释如何转换变量
教师：
因为串联电路的电流I相同，R与U成正比，所以我们转换变量利用求解U与L，S之间的关系来确定R与L，S之间的关系；由于S与导体直径D2成正比，所以转而求解U与D2之间的关系。
5.2.2寻求R与L之间的关系（备用方案）
教师:
我们大家一起来用实验探究刚才所提出的假设是否成立。
学生（齐答）：
好。
教师：
那请大家对照学案上的电路图跟我一起看实物图。
这是我设计并制作的一个实验装置。
四节干电池、开关、滑动变阻器、镍铬丝金属3号电阻、铅锑合金2号保险丝，铅锑合金1号保险丝，电流表（量程0-0.6A），这些用电器都采用串联方式连接；电压表（量程0-3V和0-15V）并联到相应的电阻上用于测量电阻电压。
教师：
首先我利用刻度尺和千分尺反复测量求平均值的方法，测得了导体电阻的单位长度为L=50.00cm和1号保险丝的直径D1=0.662mm，2号保险丝的直径D2=1.174mm，3号镍铬丝电阻的直径D3=0.472mm。
接下来我要请两位同学上台来协助我完成实验。
学生活动1：
（代表上台）安排一个学生操作实验，另一个学生读取数据。
教师：
我们先来研究导体电阻R与自身长度之间的关系。
根据控制变量法我们保证电阻的材料和导体的横截面积保持不变。
我选用了铅锑合金制成的1号保险丝。
（协助学生完成实验）
（用PPT展示电路图，与学生共同分析如何在该电路中做到对应L与U的测量。
）
教师:
我们先把电压表的正负极分别接在a1与a0接线柱，把滑动变阻器阻值调制最大，闭合开关。
调节滑动变阻器至适当位置，读出电压表读数。
学生活动2:
在学案（表一）中记录电压表的读数。
（同理，用电压表分别测量a2与a0，a3与a0，a4与a0，a5与a0之间的电压，为控制温度对电阻的影响，因在每次测量之后断开开关。
）
5.2.3寻求R与S之间的关系（备用方案）
教师：
我们接下来研究导体电阻R与横截面积S之间的关系。
根据控制变量法我们保证电阻的材料和导体的长度保持不变，改变导体横截面积。
我选用了铅锑合金制成的2号保险丝。
（协助学生完成实验）
学生活动3:
（记录表二的数据）
（教师实验测量b0与b2之间的电压值）
5.2.4寻求R与材料之间的关系
教师：
实验最后我们测量不同材料，不同横截面积，长度相同的镍铬合金3号电阻。
学生活动4：
（记录表三的数据）
5.2.5数据处理得出R与L，S和材料之间的关系
教师：
请同学们按照学案的要求分析刚才得到的这三组数据。
从表一开始，画出U—L的图像，并分析U，L的关系，从而得出R与L之间的关系，得出结论的同学请举手示意。
（走下讲台，指导并观察学生）
学生活动5：
（计算处理表一的数据，并作图）
学生：
U与L成正比，从而得出R与L成正比。
（教师展示学生作图结果，并鼓掌表示肯定）
教师：
这个同学表述的很好，那请大家继续分析表二当中的数据，并把表一中2L所对应的数值与之比较。
看能否得出电阻R与横截面积S之间的关系。
做好的同学请举手。
我相信你们能做好。
学生活动6：
（计算处理表二的数据，并与表一做对比）
学生：
电压U与S成反比，故R与S成反比。
（教师对学生表示肯定）
教师：
这个同学也说的很好，即然R与L成正比，又与S成反比，那么R就应该正比与L比S。
也就是说，
那么常数K与什么物理量有关？
请大家根据已测的数据计算1号保险丝，2号保险丝和3号镍铬合金电阻的k值。
因为
，K值计算时，Π=3.14，L选1m,电压、电流与L相对应，所有物理量均采用国际单位。
1、请第一大组的同学，计算表一“铅锑合金”1号保险丝的常数K；2、请第二、三大组的同学，计算表二“铅锑合金”2号保险丝的常数K；3、请第四大组的同学，计算表三“镍铬合金”3号电阻的常数K。
学生活动7：
（分组计算常数K）（教师巡视、指导学生进行，并收集数据进行整理）
教师：
请同学来试着分析一下这些数据能给我们什么样的信息？
学生：
材料相同的电阻，K值基本相同；材料不同的电阻，K值不同；说明K值与电阻的材料有关。
教师：
这位同学分析的很好，我们把这个常数K叫做电阻率，一般用字母ρ
表示。
金属电阻率由金属导体的材料和温度等因素共同决定。
5.3归纳总结
5.3.1总结电阻定律
教师：
导体的电阻R跟它的长度L成正比，跟它的横截面积S成反比，还跟导体的材料有关系，这个规律就叫电阻定律。
公式：
。
5.3.2解释引课魔术
教师：
向电阻丝吹气，加快了电阻丝的散热而降温，所以电路中的电流变大，小灯泡变得更亮了。
这是温度对电阻影响的体现。
对于不同金属导体随温度的变化不同我们可以对其加以利用，比如锰铜合金电阻率几乎不收温度的影响，常用来制作标准电阻；还有金属电阻温度计也是利用了电阻率的这一性质而制成的。
5.3.3作业
1．根据逻辑推理的方法，利用串并联电路的特点，证明R与L，S之间的关系，
2.回答课本中的“思考与讨论”。
6、板书设计
1.电阻定律
①内容:
同种材料的导体,其电阻R与它的长度成正比,与它的横截面积S成反比;导体的电阻与构成它的材料有关。
②数学表达:
R=ρL/S。
2.电阻率
①物理意义:
反映了材料导电性能好坏的物理量。
②金属导体的电阻率随温度升高而增大。
7、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。
附1：
“学案”
自主探究“电阻R与可能有关物理量之间的定量关系”
一、提出问题：
导体电阻（R）与那些物理量有关？
它们存在什么样的关系？
二、猜想与假设：
三、设计实验探究方案：
实验器材：
干电池2节、电键一个、滑动变阻器（最大阻值10Ω）1个、电压表1个、电流表1个、被测电阻丝一根、刻度尺一根、导线若干。
实验原理：
电路设计：
四、采集实验数据：
数据处理：
五、实验结论：
六、反思与评价：
附2：
《电阻定律》导案
说明：
（自制实验仪器）
1、
。
2、
。
3、因为
，K值计算时，Π=3.14，L选1m,电压、电流与L相对应，所有物理量均采用国际单位。
1、请第一大组的同学，计算表一“铅锑合金”1号保险丝的常数K；2、请第二、三大组的同学，计算表二“铅锑合金”2号保险丝的常数K；3、请第四大组的同学，计算表三“镍铬合金”3号电阻的常数K。
（表一“材料和横截面积不变时，U与L的关系”，请做出U-L的函数图像）
1号保险丝
直径D1=0.662mm
电流（A）
长度L=50.00cm
L
2L
3L
4L
5L
电压U（v）
结论：
3号镍铬丝
直径D3=0.472mm
长度L=50.00cm
2L
电压U（v）
电流（A）
（表二“材料和长度不变时，U与S的关系”）（表三“材料对电阻的影响”）
2号保险丝
直径D2=1.047mm
长度L=50.00cm
2L
电压U（v）
电流（A）
结论：
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