高中物理新課標(biāo)版人教版選修3-1優(yōu)秀教案：電阻定律

1、教學(xué)設(shè)計(jì)(二)教學(xué)目標(biāo)(一)知識(shí)與技能1理解電阻定律和電阻率，能利用電阻定律進(jìn)行有關(guān)的分析和計(jì)算。2了解電阻率與溫度的關(guān)系。(二)過(guò)程與方法用控制變量法，探究導(dǎo)體電阻的決定因素，培養(yǎng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)抽象概括出物理規(guī)律的能力。(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，體會(huì)學(xué)習(xí)的快樂(lè)。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：電阻定律及利用電阻定律分析、解決有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。難點(diǎn)：利用實(shí)驗(yàn)，抽象概括出電阻定律。教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)。教學(xué)手段實(shí)物投影儀、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、電鍵、導(dǎo)線若干、實(shí)驗(yàn)所需合金導(dǎo)線、日光燈燈絲、歐姆表、酒精燈、熱敏電阻、光敏電阻、手電筒。導(dǎo)入新課教師：同學(xué)們?cè)诔踔袑W(xué)過(guò)，電阻是導(dǎo)體本

2、身的一種性質(zhì)，導(dǎo)體電阻的大小決定于哪些因素？其定性關(guān)系是什么？學(xué)生：導(dǎo)體電阻的大小決定于導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料。同種材料制成的導(dǎo)體，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，橫截面積越小，電阻越大。教師：同學(xué)們?cè)诔踔幸呀?jīng)知道了導(dǎo)體的電阻與材料、長(zhǎng)度、橫截面積的定性關(guān)系，這節(jié)課讓我們用實(shí)驗(yàn)定量地研究這個(gè)問(wèn)題。推進(jìn)新課1電阻定律教師：(多媒體展示)介紹固定在膠木板上的四根合金導(dǎo)線L1、L2、L3、L4的特點(diǎn)。(1)L1、L2為橫截面積相同、材料相同而長(zhǎng)度不同的合金導(dǎo)線(鎳鉻絲)；(2)L2、L3為長(zhǎng)度相同，材料相同但橫截面積不同的合金導(dǎo)線(鎳鉻絲)；(3)L3、L4為長(zhǎng)度相同、橫截面積相同但材料不同的合金導(dǎo)線(L3為鎳鉻絲，

3、L4為康銅絲)。演示實(shí)驗(yàn)：按下圖連接成電路。(1)研究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度的關(guān)系教師：將與A、B連接的導(dǎo)線分別接在L1、L2兩端，調(diào)節(jié)變阻器R，保持導(dǎo)線兩端的電壓相同，并測(cè)出電流。比較通過(guò)L1、L2電流的不同，得出導(dǎo)線電阻與導(dǎo)線長(zhǎng)度的關(guān)系。學(xué)生：從實(shí)驗(yàn)知道，電流與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成反比，表明導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比。(2)研究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系教師：將與A、B連接的導(dǎo)線分別接在L2、L3兩端，調(diào)節(jié)變阻器R，保持導(dǎo)線兩端的電壓相同，并測(cè)出電流。比較通過(guò)L2、L3電流的不同，得出導(dǎo)線電阻與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系。學(xué)生：從實(shí)驗(yàn)知道，電流與導(dǎo)線的橫截面積成正比，表明導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的橫截面積成反比。

4、(3)研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系教師：將與A、B連接的導(dǎo)線分別接在L3、L4兩端，重做以上實(shí)驗(yàn)。學(xué)生：從實(shí)驗(yàn)知道，電流與導(dǎo)體的材料有關(guān)，表明導(dǎo)線的電阻與材料的性質(zhì)有關(guān)。師生共同活動(dòng)：小結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，得出電阻定律。電阻定律：(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度L成正比，跟它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(2)數(shù)學(xué)表達(dá)式：R教師指出：式中是比例常數(shù)，它與導(dǎo)體的材料有關(guān)，是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能的物理量，稱(chēng)為材料的電阻率。電阻率：(1)電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量。(2)單位：歐·米(·m)【投影1】幾種導(dǎo)體材料在20 時(shí)的電阻率材料/·m

5、材料/·m銀1.6×108鐵1.0×107銅1.7×108錳銅合金4.4×107鋁2.9×108鎳銅合金5.0×107鎢5.3×108鎳鉻合金1.0×106錳銅合金：85%銅，3%鎳，12%錳。鎳銅合金：54%銅，46%鎳。鎳鉻合金：67.5%鎳，15%鉻，16%鐵，1.5%錳。學(xué)生思考：(1)純凈金屬與合金哪種材料的電阻率大？(2)制造輸電電纜和線繞電阻時(shí)，怎樣選擇材料的電阻率？參考解答(1)從表中可以看出，合金的電阻率大。(2)制造輸電電纜時(shí)應(yīng)選用電阻率小的鋁或銅來(lái)制做。制造線繞電阻時(shí)應(yīng)選用電阻率大的

6、合金來(lái)制作。2電阻率與溫度的關(guān)系演示實(shí)驗(yàn)：將日光燈燈絲(額定功率為8 W)與演示用歐姆表調(diào)零后連接成下圖電路，觀察用酒精燈加熱燈絲前后，歐姆表示數(shù)的變化情況。學(xué)生總結(jié)：當(dāng)溫度升高時(shí)，歐姆表的示數(shù)變大，表明金屬燈絲的電阻增大，從而可以得出：金屬的電阻率隨著溫度的升高而增大。教師：介紹電阻溫度計(jì)的主要構(gòu)造、工作原理。如圖所示。金屬電阻溫度計(jì)學(xué)生思考：錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小，怎樣利用它們的這種性質(zhì)？參考解答：利用它們的這種性質(zhì)，常用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。課堂總結(jié)與點(diǎn)評(píng)通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題：1電阻定律R2電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量。材料的電阻率隨溫度的變化而改變；

7、某些材料的電阻率會(huì)隨溫度的升高而變大(如金屬材料)；某些材料的電阻率會(huì)隨溫度的升高而減小(如半導(dǎo)體材料、絕緣體等)；而某些材料的電阻率隨溫度變化極小(如康銅合金材料)。實(shí)例探究電阻定律的應(yīng)用【例1】一段均勻?qū)Ь€對(duì)折兩次后并聯(lián)在一起，測(cè)得其電阻為0.5 ，導(dǎo)線原來(lái)的電阻多大？若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長(zhǎng)為三倍，另一半不變，其電阻是原來(lái)的多少倍？答案：8 5倍解析：一段導(dǎo)線對(duì)折兩次后，變成四段相同的導(dǎo)線，并聯(lián)后的總電阻為0.5 ，設(shè)每段導(dǎo)線的電阻為R，則0.5 ，R2 ，所以導(dǎo)線原來(lái)的電阻為4R8 。若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長(zhǎng)為原來(lái)的3倍，則這一半的電阻變?yōu)? ×936 ，另一半的電阻為4

8、 ，所以拉長(zhǎng)后的總電阻為40 ，是原來(lái)的5倍。綜合應(yīng)用【例2】在相距40 km的A、B兩地架兩條輸電線，電阻共為800 ，如果在A、B間的某處發(fā)生短路，這時(shí)接在A處的電壓表示數(shù)為10 V，電流表的示數(shù)為40 mA，求發(fā)生短路處距A處有多遠(yuǎn)？如下圖所示。解析：設(shè)發(fā)生短路處距離A處有x米，據(jù)題意知，A、B兩地間的距離l40 km，電壓表的示數(shù)U10 V，電流表的示數(shù)I40 mA40×103 A，R總800 。根據(jù)歐姆定律I可得：A端到短路處的兩根輸電線的電阻Rx 250 根據(jù)電阻定律可知：RxA、B兩地輸電線的電阻為R總由/得解得xl×40 km12.5 km?！俺瑢?dǎo)”電阻被遺

9、忘的角落1911年荷蘭物理學(xué)家昂納斯發(fā)現(xiàn)，汞的電阻在4.2 K左右低溫時(shí)急劇下降，以致完全消失。1913年他在一篇論文中首次以“超導(dǎo)電性”一詞來(lái)表達(dá)這一現(xiàn)象?！俺瑢?dǎo)電性”現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)之后，引起各國(guó)科學(xué)家的關(guān)注，并寄予很大期望。通過(guò)研究人們發(fā)現(xiàn)：所有超導(dǎo)物質(zhì)，如鈦、鋅、鈁、汞等，當(dāng)溫度降至臨界溫度時(shí)，皆顯出某些共同特征：(1)電阻為零，一個(gè)超導(dǎo)體環(huán)移去電源之后，還能保持原有電流。有人做過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)環(huán)中的電流持續(xù)了兩年半而無(wú)顯著衰減。(2)完全執(zhí)磁性，這一現(xiàn)象由德國(guó)物理學(xué)家邁斯納發(fā)現(xiàn)，只要超導(dǎo)材料進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)，便可把磁感線排斥體外，其體內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度總是零。(邁斯納效應(yīng))電阻突然變?yōu)榱銜r(shí)的溫度稱(chēng)為臨界溫度，經(jīng)世界各國(guó)物理學(xué)家的共同努力，現(xiàn)在臨界溫度已提高到100 K以上。高溫超導(dǎo)材料的不斷問(wèn)世，為超導(dǎo)材料從實(shí)驗(yàn)室走向應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。其應(yīng)用是多方面的，現(xiàn)僅列舉如下：超導(dǎo)輸電線路：它可以把電力幾乎無(wú)損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前的銅或鋁導(dǎo)線輸電，大量的電能損耗在輸電線路上，光是我國(guó)，每年的電力損失即達(dá)1 000多億度。若改為超導(dǎo)輸電，節(jié)省電能相當(dāng)于新建數(shù)十個(gè)大型發(fā)電廠。超導(dǎo)磁懸浮列車(chē)：是一種安全、無(wú)公害、舒適、高速的新型交通工具