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文檔簡介
1、教學(xué)設(shè)計(jì)(二)教學(xué)目標(biāo)(一)知識與技能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)度與價值觀通過實(shí)驗(yàn)探究,體會學(xué)習(xí)的快樂。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)們在初中學(xué)過,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)體的長度、橫截面積和材料。同種材料制成的導(dǎo)體,長度越長,橫截面積越小,電阻越大。教師:同學(xué)們在初中已經(jīng)知道了導(dǎo)體的電阻與材料、長度、橫截面積的定性關(guān)系,這節(jié)課讓我們用實(shí)驗(yàn)定量地研究這個問題。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、材料相同而長度不同的合金導(dǎo)線(鎳鉻絲);(2)L2、L3為長度相同,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,并測出電流。比較通過L1、L2電流的不同,得出導(dǎo)線電阻與導(dǎo)線長度的關(guān)系。學(xué)生:從實(shí)驗(yàn)知道,電流與導(dǎo)線的長度成反比,表明導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的長度成正比。(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,并測出電流。比較通過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: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),是一個反映材料導(dǎo)電性能的物理量,稱為材料的電阻率。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,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)制造輸電電纜時應(yīng)選用電阻率小的鋁或銅來制做。制造線繞電阻時應(yīng)選用電阻率大的
6、合金來制作。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,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),常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。課堂總結(jié)與點(diǎn)評通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題: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隨溫度的升高而變大(如金屬材料);某些材料的電阻率會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€對折兩次后并聯(lián)在一起,測得其電阻為0.5 ,導(dǎo)線原來的電阻多大?若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長為三倍,另一半不變,其電阻是原來的多少倍?答案:8 5倍解析:一段導(dǎo)線對折兩次后,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)線原來的電阻為4R8 。若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長為原來的3倍,則這一半的電阻變?yōu)? ×936 ,另一半的電阻為4
8、 ,所以拉長后的總電阻為40 ,是原來的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,引起各國科學(xué)家的關(guān)注,并寄予很大期望。通過研究人們發(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,皆顯出某些共同特征:(1)電阻為零,一個超導(dǎo)體環(huán)移去電源之后,還能保持原有電流。有人做過實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)環(huán)中的電流持續(xù)了兩年半而無顯著衰減。(2)完全執(zhí)磁性,這一現(xiàn)象由德國物理學(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的溫度稱為臨界溫度,經(jīng)世界各國物理學(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,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)十個大型發(fā)電廠。超導(dǎo)磁懸浮列車:是一種安全、無公害、舒適、高速的新型交通工具
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