高中物理新課標版人教版選修3-1優(yōu)秀教案：電阻定律

1、 教學設計(二)教學目標(一)知識與技能1理解電阻定律和電阻率，能利用電阻定律進行有關(guān)的分析和計算。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，探究導體電阻的決定因素，培養(yǎng)學生利用實驗抽象概括出物理規(guī)律的能力。(三)情感、態(tài)度與價值觀通過實驗探究，體會學習的快樂。教學重點難點重點：電阻定律及利用電阻定律分析、解決有關(guān)的實際問題。難點：利用實驗，抽象概括出電阻定律。教學方法探究、講授、討論、練習。教學手段實物投影儀、電流表、電壓表、滑動變阻器、學生電源、電鍵、導線若干、實驗所需合金導線、日光燈燈絲、歐姆表、酒精燈、熱敏電阻、光敏電阻、手電筒。導入新課教師：同學們在初中學過，電阻是導體

2、本身的一種性質(zhì)，導體電阻的大小決定于哪些因素？其定性關(guān)系是什么？學生：導體電阻的大小決定于導體的長度、橫截面積和材料。同種材料制成的導體，長度越長，橫截面積越小，電阻越大。教師：同學們在初中已經(jīng)知道了導體的電阻與材料、長度、橫截面積的定性關(guān)系，這節(jié)課讓我們用實驗定量地研究這個問題。推進新課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線L1、L2、L3、L4的特點。(1)L1、L2為橫截面積相同、材料相同而長度不同的合金導線(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線(L3為鎳鉻絲

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

4、。(3)研究導體的電阻與導體材料的關(guān)系教師：將與A、B連接的導線分別接在L3、L4兩端，重做以上實驗。學生：從實驗知道，電流與導體的材料有關(guān)，表明導線的電阻與材料的性質(zhì)有關(guān)。師生共同活動：小結(jié)實驗結(jié)論，得出電阻定律。電阻定律：(1)內(nèi)容：同種材料的導體的電阻R跟它的長度L成正比，跟它的橫截面積S成反比；導體電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān)。(2)數(shù)學表達式：R教師指出：式中是比例常數(shù)，它與導體的材料有關(guān)，是一個反映材料導電性能的物理量，稱為材料的電阻率。電阻率：(1)電阻率是反映材料導電性能的物理量。(2)單位：歐米(m)【投影1】幾種導體材料在20 時的電阻率材料/m材料/m銀1.6108鐵1.010

5、7銅1.7108錳銅合金4.4107鋁2.9108鎳銅合金5.0107鎢5.3108鎳鉻合金1.0106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)制造輸電電纜時應選用電阻率小的鋁或銅來制做。制造線繞電阻時應選用電阻率大的合金來制作。2電阻率與溫度的關(guān)系演示實驗：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

6、示數(shù)的變化情況。學生總結(jié)：當溫度升高時，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：介紹電阻溫度計的主要構(gòu)造、工作原理。如圖所示。金屬電阻溫度計學生思考：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)，常用來制作標準電阻。課堂總結(jié)與點評通過本節(jié)課的學習，主要學習了以下幾個問題：1電阻定律R2電阻率是反映材料導電性能的物理量。材料的電阻率隨溫度的變化而改變；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(如半導體材料、絕緣體等)；而某些材料的電阻率隨溫度變

7、化極小(如康銅合金材料)。實例探究電阻定律的應用【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 ，導線原來的電阻多大？若把這根導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：一段導線對折兩次后，變成四段相同的導線，并聯(lián)后的總電阻為0.5 ，設每段導線的電阻為R，則0.5 ，R2 ，所以導線原來的電阻為4R8 。若把這根導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 ，所以拉長后的總電阻為40 ，是原來的5倍。綜合應用【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

8、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？如下圖所示。解析：設發(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 mA40103 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xl40 km12.5 km。“超導”電阻被遺忘的角落1911年荷蘭物理學家昂納斯發(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“超導電性”一詞來表達這一現(xiàn)象。“超導電性”現(xiàn)象被發(fā)

9、現(xiàn)之后，引起各國科學家的關(guān)注，并寄予很大期望。通過研究人們發(fā)現(xiàn)：所有超導物質(zhì)，如鈦、鋅、鈁、汞等，當溫度降至臨界溫度時，皆顯出某些共同特征：(1)電阻為零，一個超導體環(huán)移去電源之后，還能保持原有電流。有人做過實驗，發(fā)現(xiàn)超導環(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)象由德國物理學家邁斯納發(fā)現(xiàn)，只要超導材料進入超導狀態(tài)，便可把磁感線排斥體外，其體內(nèi)的磁感應強度總是零。(邁斯納效應)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。高溫超導材料的不斷問世，為超導材料從實驗室走向應用打下了基礎(chǔ)。其應用是多方面的，現(xiàn)僅列舉如下：超導輸電線路：它可以把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。據(jù)統(tǒng)計，目前的銅或鋁導線輸電，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1 000多億度。若改為超導輸電，節(jié)省電能相當于新建數(shù)十個大型發(fā)電廠。超導磁懸浮列車：是一種安全、無公害、舒適、高速的新型交通工具。乘磁懸浮