高中物理粤教版 (2019)必修 第三册决定导体电阻大小的因素教案设计

这是一份高中物理粤教版 (2019)必修 第三册决定导体电阻大小的因素教案设计，共5页。教案主要包含了课前复习，提出问题，回答问题，课前任务优秀案例展示，观看优秀案例展示，教师总结并引出新课，布置分组任务，分组讨论并展示成果等内容，欢迎下载使用。
决定导体电阻大小的因素
教学目标
1.物理观念：
（1）体会科学探究与逻辑思维结合的物理观念，感受科学思维的逻辑性和严谨性。
（2）体会物理概念及规律的建立过程，理解电阻的定义。
2.科学思维：引导学生观察实验现象，对数据进行分析思考，培养由具体的实验数据抽象概括出物理规律的能力。
3.科学探究：
（1）设计实验探究影响导体电阻的因素，通过实验探究了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系，掌握控制变量法的应用。
（2）了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。通过查找资料、交流讨论，初步了解超导现象及其应用。
4.科学态度与责任：对超导现象的拓展学习，培养理论联系实际、学以致用的思维品质。
教学重点：
1.通过实验探究影响导体电阻的因素。
2.理解电阻定律的内容，能够利用电阻定律对实际问题进行分析和计算。
教学难点：根据实验探究的结果，抽象概括总结出电阻定律。
教学过程
教学环节：知识回顾
设计意图：通过对初中学习过的知识点进行复习，以熟悉的知识为入口快速进入状态。
师：【课前复习】同学们对电阻这个物理量并不陌生，在初中阶段我们就学习过：电阻是导体本身的一种特性，是用来描述导体对电流的阻碍作用的物理量。对欧姆定律的表达式I=U/R进行变形就可以得到电阻的定义式，R=U/I。然而导体的电阻R与通过导体的电流I、导体两端的电压U无关。在温度不变的情况下，导体电阻与导体的长度、横截面积、材料等因素有关。
【提出问题】我们会进一步思考，导体电阻与导体的长度、横截面积、材料有怎样的定性关系？那就需要我们通过实验来进行探究。影响导体电阻的因素很多，当我们探究一个物理量和多个物理量之间的关系时，我们应该采用怎样的科学研究方法？
生：【回答问题】控制变量法。当研究导体的电阻与长度的关系时，应保持横截面积和材料相同，改变长度；当研究导体的电阻与横截面积的关系时，应保持长度和材料相同，改变横截面积；当研究导体的电阻与材料的关系时，应保持长度和横截面积相同，改变材料。
师：【课前任务优秀案例展示】老师在课前已经布置好了任务，让大家利用老师准备的材料——一根铅笔芯、一捆铅笔芯、一捆康铜丝，以小组为单位，设计实验探究问题2. 其中，一根铅笔芯和一捆铅笔芯长度、材料相同，横截面积不同；一根铅笔芯和一捆康铜丝长度、横截面积相同，材料不同。现在给大家展示一下本次小组作业的优秀案例。
生：【观看优秀案例展示】
师：【教师总结并引出新课】通过同学们的探究，我们发现导体的电阻随长度的减小而减小，随横截面积的增大而减小，与材料有关。那么如何进一步研究它们之间的定量关系呢？这就需要我们进行更加精确的实验。
教学环节：实验
设计意图：培养学生独立设计实验进行科学探究的能力。首先要有宏观的实验探究方法定位，本实验采用的是控制变量法。其次实验的原理，实验电路图的设计以及实验操作过程中的细节都需要学生去亲自体验，在这个过程中才能慢慢形成物理观念以及科学思维的方法。从实验数据中拨丝抽茧提炼得到最本质的物理规律是一种重要的能力，高中阶段可以通过让学生处理简单的数据这一过程，逐步培养学生处理复杂数据的能力。学生也可以在小组合作的过程中培养合作、创新的精神。
师：【布置分组任务】我们依然应该采用控制变量法。接下来我们就可以开始设计实验方案了。桌面上有老师给大家准备的实验器材：学生电源、导线、开关、滑动变阻器、电流表、电压表、接有不同金属丝的接线板，金属丝的长度、横截面积以及材料的信息均已标注在接线板上。请同学们以小组为单位进行讨论，利用老师所提供的实验器材，设计出你们小组觉得可行的实验电路图，以及实验数据记录表，将实验电路图和实验数据记录表画在学习任务单上。
生：【分组讨论并展示成果】
师：【布置分组实验】请各小组根据你们小组选择的实验电路图，连接好实验装置，合作完成实验，看看你们能得到什么样的结论？在做实验的过程中，请大家务必注意一下几点：小心使用电源；闭合开关前，注意滑动变阻器滑片的位置；实验结束后，立即关闭电源！
生：【分组实验并展示成果】对于同种材料的导体，在横截面积保持不变时，导体的电阻与导体的长度成正比；在长度保持不变时，导体的电阻与导体的横截面积成反比。对于不同材料的导体。在导体的长度和横截面积保持不变时，导体的电阻与材料有关。
师：【总结并引出新知】其实同学们得到的实验结论就是今天的重点内容——电阻定律。
教学环节：电阻定律、电阻率
设计意图：对电阻定律的理解和掌握本节课的重点内容，锻炼学生对科学概念的理解记忆能力。学生在主动收集资料的过程中，可以加深对不同材料电阻率的感性的认识。同时对数据的观察和总结，可以培养学生提炼物理规律的本领。
师：大量实验均表明，在一定温度下，均匀导体的电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比；这就是电阻定律（law f resistance）。用公式表示为： 式中，比例常量 ρ 反映材料对导体电阻的影响，称为材料的电阻率。
电阻率是反应材料导电性能的物理量。可以利用电阻定律的变式来计算电阻率。一般来说，不同导体的电阻率是不同的。当导体的长度l、横截面积S一定时，电阻率 ρ 越大，电阻R越大，这说明该导体材料的导电性能越差。国际单位制中，电阻率的单位是欧姆米，简称欧米。
【提出问题】电阻率这一物理量又和哪些因素有关呢？看看教材中表3-2-2这个表格，表中列出了一些常见导体材料在20℃时的电阻率。你能从表中发现哪些规律？
生：【观察表格，回答问题】不同材料的电阻率不同，电阻率和材料有关；相对来说，金属单质的电阻率较小，合金的电阻率较大。
师：【提出问题】请同学们思考，为什么导线一般都是用铜、铝等材料制作？
生：【回答问题】因为铜、铝的电阻率非常小，相同长度、横截面积的铜、铝导线和其他材料的导线相比有更小的电阻，可以减小电能在导线上的损耗，必要时还可以在导线上镀上电阻率更小的银。
师：温度是另一个影响电阻率的因素。实验表明，材料的电阻率随温度的变化而改变，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大，这个特性可以被利用来制作电阻温度计。精密的电阻温度计是用铂做的，只要测量铂丝电阻随温度变化的曲线，我们就可以通过测量铂丝的电阻，进而得到铂丝所处环境的温度。
同学么可以设想一下，如果金属的温度非常低，电阻是否有可能减小为0？科学家们发现，这完全是有可能的，并把这种现象叫作超导现象。如果可以用超导材料传导电流，那么电路中的电流不再会有任何损耗。根据这一特点，超导材料在发电、输电等方面都会有非常广泛的应用前景。因此科学家还在不断地研究，寻找能够在更高温度下实现超导的导体材料。
【布置课后任务】在这里给大家布置一份课后任务：请同学们查阅资料，了解我国科学家研究超导体的历程及其对科学技术的贡献，并撰写一篇研究报告。
还有些合金（如锰铜、镍铜）的电阻率几乎不受温度变化的影响，我们可以将它们制作成标准电阻、定值电阻。
教学环节：电阻定律的应用
设计意图：解决具体应用情景中的问题，可以加深学生对电阻定律的理解，学会利用电阻顶利率去解决具体的问题，学会求解电阻率的方法。
师：【布置分组任务】电阻定律在生活中还有很多应用，老师给大家准备了几个实际生活中的情景以及一些问题，请同学们以小组为单位共同讨论，一分钟之后请各小组展示自己的讨论成果。
【提出问题】1.为什么滑动变阻器能够改变接入电路电阻的大小？
2.哪个灯泡更亮一些？如何解释这一现象？
3.灯泡的灯丝什么时候最容易烧断？
4.脂肪测量仪是如何判断人体脂肪所占比例的？
生：【分组讨论并回答问题】1.移动滑动变阻器的滑片可以改变滑动变阻器接入电路中电阻线的长度，进而改变它接入电路中的电阻.
2.灯泡的亮度取决于实际功率。长度、材料相同的灯丝，越粗，即横截面积越大，其电阻越小，在电压相同的情况下其实际功率越大，所以灯丝粗的灯泡更亮一些.
3.刚通电时灯丝最容易烧断. 因为刚通电时灯丝的温度最低，电阻率最小，电阻最小，在电压相同的条件下通过灯丝的电流最大，由焦耳定律可知，灯丝易在极短的时间内积累大量的热量，从而产生瞬间的高温，这时最容易烧断.
4.脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断人体脂肪所占比例. 人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电. 肥胖的人脂肪所占比例更多，因此肥胖的人电阻更大一些.
教学环节：例题讲解
设计意图：通过对教材例题的计算，巩固本节课的知识点。
师：【阅读题目，提炼关键信息】
生：【完成题目，展示计算结果】
教学环节：总结
师：在课程的最后，让我们一起对本节课的内容进行一个小结。首先，我们通过实验定量研究了导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料之间的关系，体会了物理学中控制变量的研究方法。之后，通过观察实验现象，对实验数据进行分析思考，我们总结出了实验结论，也就是电阻定律。电阻定律表达式中比例常量ρ就是电阻率，它是反应材料导电性能的物理量，与材料和温度有关。电阻定律在科技、生活中有很多应用，我们感受到了理论知识与现实生活的紧密联系，要学会利用所学的知识去解决生活、社会中的实际问题，提升科技强国的社会责任感。同学们，本节课的内容你学会了吗？