教科版选修3-12 电阻定律教学设计

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【课 题】15.2:电阻定律 电阻率 【课 型】高二新授课
【授课日期】 年 月 日 星期
【授课班级】高二（ ）第 节
【主 备 人】倪锡华
【教学目标】（1）理解电阻定律和电阻率，能用电阻定律进行有关的计算；
（2）知道半导体、超导体及其应用。
【教学重点】 （1）电阻定律；（2）半导体和超导体。
【教学难点】（1）滑线变阻器的工作原理及其接线方法；
（2）半导体的导电性能受温度、光照和微量杂质等的影响；
（3）超导体的性质和转变温度。
主备教案
自备教案
一、复习提问：
1、导体的电阻与哪些因素有关？
2、我们有没有听说过半导体和超导体？你们知道它们有什么重要用途吗？
二、导入新课：
在初中我们已学过导体的电阻和导体的材料性质、长度、横截面积有关，侄是底是个什么关系呢？先通过实验来研究这个问题。
三、教学过程：
（一）电阻定律：
1、实验：按图示电路连接电路，做下面的实验。图中A、B之间接入待研究的合金导线。
实验1：把材料、横截面积相同，但长度不同的合金导线，先后接入电路中。调节变阻器，保持导线两端电压相同，并测出电流。实验表明：电流与导线的长度成反比，这表示导线的电阻与导线的长度成正比。
实验2：把材料、长度相同。但横截面积不同的合金导线，先后接入电路中。调节变阻器，保持导线两端的电压相同，并测出电流。实验表明，电流与导线的横截面积成正比，这表示导线的电阻与导线的横截面积成反比。把长度和横截面积相同，但不同材料的导线，先后接入电路中，重做上面的实验。这表明，材料不同，导线的电阻也不同。
2、结论：（电阻定律）导体的电阻R跟它的长度L成正比，跟 它的横截面积成反比。
（二）、电阻定律
公式：
电阻率：式中的比例系数跟 导体的材料有关。是一个反映材料导电性质的物理量，称为材料的电阻率。
横截面积和长度都相同的不同材料制成的导体越大，电阻越大。 当L=1m，s=1m2时，的数值等于R值。
可见材料的电阻率在数值上等于这各材料制成长为1m、横截面积为1m2的导体的电阻。
单位：欧姆。的单位是m
分析常见的几种导体材料在200C时的电阻率，并得出以下结论：
纯金属的电阻率小，合金的电阻率大；
材料的电阻率随温度而变化。
金属电阻率随温度的升高而增大；（为什么？）
电解质溶液的电阻率随温度的升高而降低。（为什么？）
半导休的电阻率随温度的升高而降；
绝缘体的电阻率随温度的升高而降低。
（三）半导体：
说明：导体：导电的物体叫导体。绝缘体：不导电的物体叫绝缘体。导体和绝缘体间没有绝对的界限：只是在绝缘体两端加电压时，绝缘体里通过的电流很小罢了。（它人电阻率很大）
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫半导体。半导体的电阻率约为10-5·m～106·m之间。
常见的半导体材料：锗、硅、砷化镓、锑化铟等等。
半导体的性质：半导体的导电性能受外界因素的影响较大。如温度、光照、掺杂（在半导体中加入少量微量元素）都可以使半体的导电性能发生显著变化。这种性能是导体和绝缘体所没有的。
应用：用半导体材料可做：
热敏电阻；
光敏电阻；
气敏电阻；
晶体管等各种电子元件；
成电路。（把晶体裁管和电阻、电容等元件制作在一个很小的半体晶片上，并且把它们按电子线路的要求连起来，使之成为具有一定功能的电路叫集成电路）。超大规模集成电路：在面积比小拇指甲还小的一块半导体材料上可集成上百万个电子元件，开辟了微电子技术的新时代）。计算机上的中央处理器（CPU）存贮器都是由大规模集成电路制成的。）
（四）超导体：
超导现象：有些物质当温度降到绝对零度附近，电阻率会突然减小到无法测量的程度（可认为它们的电阻突然变为零）。这种现象叫超导现象。
超导体：能够发生超导现象的物质称为超导体。
超导体的转变温度TC：（双叫临界温度）：
材料由正常态转变为超导态的温度。几种材料的转变温度：铅：7.0K；水银：4.2K；铝：1.2K；镉：0.6K.
超导体的性质：
（1）超导体的电阻率几乎为零，所以超导体的电阻也几乎为零。若能在超导体中激发出电流，不需电源，电流可持续几十天之久而不减小。并且发热功率很小。
（2）超导体对电流有记忆作用。
应用：
（1）远距离输电；
（2）电制成功率强大的超导体电磁铁和超导体发电机；
（3）计算机若能实现超导化，个人计算机将具有超级计算机的功能。
当前超导研究：
超导材料的转变温度很低，要维持这样低的温度在技术上是困难的。目前世界上的科学家正在积极地从事高温超导体的研究，我国在超导研究领域走在世界前例。1989年，我国科学家发现了转变温度为TC=130K的超导材料。
四、例题
例题1：滑动变阻器的结构如图2所示。A、B是绕在绝缘筒上的电阻丝的两 个端点，C、D是金属杆上的两个端点。电阻丝上能够与滑片P接触的地方，绝缘漆已刮去，使滑片P能把金属杆与电阻丝连接起来。
A
B
C
D
P
图2
图3
C
D
A
B
P
（1）把A和C接入电路中，当滑片P由B向A移动时，接入电路的电阻将由大变小。这是为什么？
生：导体的电阻与长度成正比。
（2）你是否可设计出另外几种方案。使滑片P移动时，接入电路的电阻由大变小？分析：由学生讨论完成
例题2:有一用半导体材料制成的电炉，下面能较正确反映通
过电炉的电流强度I与电炉两端电压U之间变化关系的图线
是图中的（ ）
Ｉ Ｉ Ｉ Ｉ
U
U
Ｕ
Ｕ
０ ０ ０ 0

A B C D
[提示]：该题是实际问题处理，了解半导体材料的特征
[答案]：C
[讨论]：若电炉的材料为金属导体，又应选哪一个？
例题3: 电压恒定的电源与一根玻璃管中的水银柱组成电路
，水银柱中通过的电流为0.1A，今将这些水银倒入另一根玻
璃管中，管中的内径是原管的内径的2倍，重新与该电源组成
电路，则流过水银柱的电流为多少A？[学生板演]
五．布置作业：课课练
V
A
图1