高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 导体的电阻教案

第十一章 电路及其应用

导体的电阻

教学设计

学习目标

一、知识与技能

1. 通过实验探究知道影响导体电阻的因素。

2. 理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系。

二、过程与方法

1、经历决定导体电阻的因素的探究过程，体验运用控制变量法研究物理问题的思维方法。体会实验探究和逻辑推理都是重要的科学研究方法。

2、理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系。通过对不同材料电阻率的介绍，加强学生理论联系实际的意识和安全用电的意识

三、情感态度与价值观

通过生产中的应用，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

重点难点

1、通过实验探究知道影响导体电阻的因素。（重点）

2、掌握导体电阻的计算公式。（重点）

3、理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系。（难点）

4、知道导体的伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件。（难点）

教学准备

课件

教学过程

一、导入新课：

【教师引入课程】为了减小输电线上电能的耗损，人们尽量把输电线做得粗一点，这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。

那么，它们之间的定量关系是怎样的呢？

二、讲授新课： 

1、电阻

【教师引导】回顾初中学过的欧姆定律的内容。选取一个导体，研究导体两端的电压随导体中的电流的变化情况。观察导体A、B的U-I图像。

【教师补充】从图中可以看出，同一个金属导体的U-I图像是一条过原点的直线。同一个导体，不管电流、电压如何变化，电压跟电流之比都是一个常量，这个结论可以写成。R是一个只跟导体本身性质有关而与通过的电流无关的物理量。图中不同导体U-I图像的倾斜程度不同，表明不同导体的R值不同。

【小结】电阻是反映导体对电流的阻碍作用的物理量，是导体两端的电压与导体中电流的比值。

2、影响导体电阻的因素

【教师提问】导体的电阻到底与导体的哪些因素有关？通过实验来研究导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料之间的关系。

【实验】研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系

【实验探究】（1）电阻丝横截面积、长度和电阻的测量

a．横截面积的测量：把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上，用刻度尺测出多匝的宽度，然后除以圈数，得到电阻丝的直径，进而计算出电阻丝的横截面积。

b．长度的测量：把电阻丝拉直，用刻度尺量出它的长度。

c．电阻的测量：连接适当电路，用电压表测量电阻丝两端的电压，用电流表测量通过电阻丝的电流I，由R＝计算得到R。

（2）实验探究

a．实验目的：探究电阻与导体材料、横截面积、长度的关系．

b．实验电路：

c．实验方法：控制变量法，其中a与b长度不同；a与c横截面积不同，a与d材料不同

探究过程：

(1)b与a只有长度不同，比较a、b的电阻之比与长度之比的关系。

(2)c与a只有横截面积不同，比较a、c的电阻之比与横截面积之比的关系。

(3)d与a只有材料不同，比较a、d的电阻是否相同。

【实验结论】导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，还跟导体的材料有关。

3、导体的电阻率

【教师引导】通过上述实验：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比，导体电阻还与构成它的材料有关。得出公式为R＝ρ。

【探究】如图所示，为一电阻率为ρ的长方体铜柱，各边尺寸标注如图，a、b、c、d为四个接线柱。

探讨1：ab端接入电路和cd端接入电路时铜柱的电阻相同吗？若不相同，哪种情况大些？

探讨2：试用题中所给符号表示ab端和cd端接入电路时的电阻。

【教师补充】导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，是由导体本身性质决定的，电阻率ρ表征了导体材料的某种特性。

【演示】电阻率与温度的关系

如图所示，将日光灯灯丝(额定功率为8 W)与演示用欧姆表(测电阻大小的仪器)连接成如图所示电路，用酒精灯加热灯丝后，发现欧姆表的示数变大了，该实验说明哪个物理量与温度有关？

金属丝的电阻率与温度有关，随温度的升高而增大。

【教师总结】电阻率ρ的相关因素

(1)与导体材料有关：纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。

(2)与导体的温度有关

①有些合金的电阻率几乎不受温度变化影响，常用来制作标准电阻。

②金属的电阻率随温度的升高而增大，可制作电阻温度计。

③当温度降低到特别低时导体电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象。

【教师补充】线性元件与非线性元件的电阻特点

（1）对于线性元件，R不变，，在I—U图像中，凸显的斜率表示导体电阻的倒数，图线斜率越大，电阻越小；斜率越小，电阻越大。而在U-I图像中，图像的斜率表示电阻。

（2）对于非线性元件，其在不同电压下的电阻是不同的，某一电压下电阻的倒数不是该点切线的斜率，而是该点与原点O的连线的斜率，即。

课堂练习

1、一根阻值为R的均匀电阻丝,长为L,横截面积为S,设温度不变,在下列哪些情况下其电阻值仍为R(   )

A.L不变,S增大一倍
B.S不变,L增大一倍
C.L和S都缩小为原来的一半
D.L和横截面的半径都增大一倍

答案：C

2、如图所示是“探究导体电阻与其影响因素”的装置图，为四条不同的金属导体.在长度、横截面积、材料三个因素方面，跟相比，分别只有一个因素不同：与的长度不同；与横截面积不同；与材料不同.用电压表分别测量两端的电压.则下列说法正确的是(　　)

A.根据两端的电压的关系可知导体电阻与导体长度有关

B.根据两端的电压的关系可知导体电阻与横截面积有关

C.根据两端的电压的关系可知导体电阻与材料有关

D.由实验结论可得出电压与导体的长度、横截面积、材料无关

答案：C

3、如右上图所示，某一导体的形状为长方体，其长、宽、高之比为a∶b∶c=5∶3∶2.在此长方体的上下、左右四个面上分别通过导线引出四个接线柱1、2、3、4.在1、2两端加上恒定的电压U，通过导体的电流为；在3、4两端加上恒定的电压U，通过导体的电流为，则为( )

A.9∶25               B.25∶9           C.25∶4           D.4∶25

答案：C

4、如图所示，图线Ⅰ和图线Ⅱ所表示的电阻值分别是(　　)

A．4 Ω和2 Ω

B．0.25 Ω和0.5 Ω

C．4 kΩ和2  kΩ

D．2.5×10－4 Ω和5.0×10－4 Ω

答案：C

5、某同学做三种导电元件的导电性实验，他根据所测量数据分别绘制了三种元件的图像如图所示，则下述判断正确的是 (　　)

A.只有乙图像是正确的

B.甲、丙图像是曲线，肯定误差太大

C.甲、丙为线性元件，乙为非线性元件

D.甲、乙、丙三个图像都可能是正确的，并不一定有较大误差

答案：D

6、如图所示的长方体是用电阻率为的均匀金属制成的，长度为，其横截面为正方形，边长为，若将它的端接入电路时的电阻为，则将它的两个侧面上的端接入电路时的电阻是(   )

A. B. C. D.

答案：B

板书设计

§11.2 导体的电阻

一、电阻

1．定义：导体两端的电压与导体中电流的比值。

2．定义式：R＝。

3．物理意义：反映导体对电流的阻碍作用的物理量。

4．导体的U­I图像的斜率反映导体电阻的大小。

二、影响导体电阻的因素

导体的电阻与长度、横截面积有定量关系，与电阻的材料也有关。

三、导体的电阻率

1．导体的电阻：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比，导体电阻还与构成它的材料有关。

2．电阻定律：R＝ρ。

3．电阻率ρ的相关因素

(1)与导体材料有关：纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。

(2)与导体的温度有关

①有些合金的电阻率几乎不受温度变化影响，常用来制作标准电阻。

②金属的电阻率随温度的升高而增大，可制作电阻温度计。

③当温度降低到特别低时导体电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象。

教学后记

引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。