11.2導(dǎo)體的電阻（教學(xué)設(shè)計(jì)）高二物理（人教版2019）

第2節(jié)導(dǎo)體的電阻教學(xué)設(shè)計(jì)備課人學(xué)科物理課題導(dǎo)體的電阻教學(xué)內(nèi)容分析在上一節(jié)對(duì)電流有了新的認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，本節(jié)要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電阻概念進(jìn)行更深入的探討。從電阻的定義，到對(duì)歐姆定律的理解，對(duì)影響導(dǎo)體電阻大小的因素的定量分析，對(duì)電阻率的介紹，再到由此引出的線性元件和非線性元件、導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體的區(qū)分，這些內(nèi)容為后續(xù)的學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)。學(xué)情分析學(xué)生在初中階段已經(jīng)對(duì)電阻的基礎(chǔ)知識(shí)有一定的了解，但對(duì)阻礙作用的認(rèn)識(shí)并不深刻，對(duì)影響電阻大小的因素只限于定性的了解。本節(jié)課的教學(xué)要讓學(xué)生通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)定量認(rèn)識(shí)影響電阻大小的因素，進(jìn)而了解電阻定律，并由此對(duì)電阻率有一定的了解。同時(shí)，本節(jié)的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生在原有的基礎(chǔ)上對(duì)探究實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行了練習(xí)，培養(yǎng)了學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和刻苦探索的科學(xué)精神。教學(xué)目標(biāo)1.體會(huì)物理概念及規(guī)律的建立過(guò)程，理解電阻的定義。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長(zhǎng)度和橫截面積的定量關(guān)系，體會(huì)物理學(xué)中控制變量的研究方法。3.引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析思考，了解電阻率的物理意義及其與溫度的關(guān)系。通過(guò)查找資料、交流討論，初步了解超導(dǎo)現(xiàn)象及其應(yīng)用。4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究影響導(dǎo)體電阻的因素，同時(shí)學(xué)習(xí)電流表的內(nèi)外接、滑動(dòng)變阻器分壓及限流接法對(duì)電路的影響。5.能由伏安特性曲線分析不同導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的區(qū)別，體會(huì)電阻率在科技、生活中的應(yīng)用。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：電阻的定義及電阻的決定因素。教學(xué)難點(diǎn)：電阻的定義及電阻的決定因素。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖新課導(dǎo)入【提問(wèn)】在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體中會(huì)有電流。不同的導(dǎo)體，因它們的材料、長(zhǎng)度、橫截面積等不同，會(huì)對(duì)電流產(chǎn)生不同的阻礙作用。我們能不能求出導(dǎo)體對(duì)物體阻礙作用的大小呢？在初中物理知識(shí)的基礎(chǔ)上思考。在以往物理知識(shí)的基礎(chǔ)上提出問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考。環(huán)節(jié)一實(shí)驗(yàn)探究【提問(wèn)】導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓有何關(guān)系？怎樣設(shè)計(jì)電路進(jìn)行探究？【講述】介紹分壓電路。測(cè)量電路：測(cè)導(dǎo)體B的電流、電壓。控制電路：(分壓電路)可以提供從零開(kāi)始連續(xù)變化的電壓?！纠繉?duì)照分壓電路電路圖連接實(shí)物。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作?！咎釂?wèn)】怎樣處理數(shù)據(jù)？【提問(wèn)】能得出怎樣的結(jié)論？這一定值被稱為電阻?！局v述】電阻反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，是導(dǎo)體兩端的電壓U與通過(guò)導(dǎo)體的電流I的比值。定義式為：R注意：R只與導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)。單位：國(guó)際單位：歐姆（Ω）換算關(guān)系：1kΩ＝103Ω，1MΩ＝106Ω【播放視頻】探究電流與電壓的關(guān)系。思考探究方法。觀察電路圖，思考電路的工作過(guò)程、測(cè)量原理。進(jìn)行連線練習(xí)。連接電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作并記錄數(shù)據(jù)。做UI圖。分析圖像并作答：①UI圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線；②同一導(dǎo)體，UI對(duì)初中所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)。觀看視頻，關(guān)注實(shí)驗(yàn)中的細(xì)節(jié)問(wèn)題。提出問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。介紹分壓電路，一方面使學(xué)生了解到滑動(dòng)變阻器的另一種使用方法，另一方面也為后續(xù)的進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。先進(jìn)行連線聯(lián)系，再實(shí)際操作，加強(qiáng)學(xué)生的識(shí)圖、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。?shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，練習(xí)學(xué)生的實(shí)操能力，和各種元件的操作、讀數(shù)能力。練習(xí)用圖像法處理、分析數(shù)據(jù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合初中的電學(xué)知識(shí)，復(fù)習(xí)電阻的定義、定義式、單位、換算。通過(guò)視頻再次強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)操作中的細(xì)節(jié)要求。環(huán)節(jié)二歐姆定律【提問(wèn)】初中所學(xué)的歐姆定律的內(nèi)容、表達(dá)式、適用條件是什么？注意區(qū)分關(guān)于電流的另外兩個(gè)公式：定義式：I決定式：I【講述】對(duì)歐姆定律的理解：①歐姆定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的，定律中的電壓U、電流I必須是相對(duì)于同一個(gè)導(dǎo)體或同一段電路而言的。②應(yīng)用公式時(shí)，應(yīng)注意公式中的三個(gè)物理量I、U、R是對(duì)應(yīng)于同一純電阻電路中同一時(shí)刻的值。③對(duì)R=UI，R不變時(shí)，U與I【提問(wèn)】以下圖像的斜率有何含義？IU圖被稱為導(dǎo)體的伏安特性曲線?！咎釂?wèn)】上述圖像可以是曲線嗎？若是曲線又反映了什么特點(diǎn)？【講述】符合歐姆定律的導(dǎo)體的伏安特性曲線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫做線性元件。不符合歐姆定律的導(dǎo)體和器件，電流和電壓不成正比，伏安特性曲線不是直線，這種電學(xué)元件叫做非線性元件?！咎釂?wèn)】由上述實(shí)驗(yàn)表明了什么？→R=復(fù)習(xí)并回答：內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比。表達(dá)式：I適用條件：適用于金屬、電解液等純電阻導(dǎo)電。氣體導(dǎo)電、半導(dǎo)體導(dǎo)電及含電動(dòng)機(jī)、電解槽等電器不適用。在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上理解。思考并回答：在導(dǎo)體的UI圖像中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小。在導(dǎo)體的IU圖像中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小的倒數(shù)。思考并回答：曲線表示導(dǎo)體的電阻值發(fā)生了改變。分析圖像，理解線性元件與非線性元件的區(qū)別。回顧實(shí)驗(yàn)并回答：電阻R的大小由導(dǎo)體本身決定，與電壓和電流無(wú)關(guān)。復(fù)習(xí)初中所學(xué)的歐姆定律，為后續(xù)的全電路歐姆定律做鋪墊。在前面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)歐姆定律的理解。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的圖像引出伏安特性曲線，并進(jìn)一步介紹線性元件好非線性元件，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做鋪墊。介紹伏安特性曲線，以便學(xué)生能分析解決有一些實(shí)際情境的問(wèn)題。環(huán)節(jié)三影響導(dǎo)體電阻的因素【提問(wèn)】影響導(dǎo)體電阻的因素有哪些？【提問(wèn)】怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)定量研究這些因素對(duì)電阻大小的影響？a和b：長(zhǎng)度l不同，橫截面積S，材料相同。a和c：橫截面積S不同，長(zhǎng)度、材料相同。a和d：材料不同，長(zhǎng)度、橫截面積相同。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和分析數(shù)據(jù)?！咎釂?wèn)】由此實(shí)驗(yàn)可以得出哪些結(jié)論？【播放視頻】探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素。【提問(wèn)】怎樣從已有的理論知識(shí)出發(fā)，分析上述因素對(duì)電阻大小的影響？【提示】從串聯(lián)的角度去考慮導(dǎo)體的電阻R與長(zhǎng)度L的關(guān)系。【提示】從并聯(lián)的角度去考慮導(dǎo)體的電阻R與橫截面積S的關(guān)系?！咎釂?wèn)】結(jié)合上述兩個(gè)結(jié)論，可怎樣進(jìn)行進(jìn)一步的推導(dǎo)？復(fù)習(xí)并回答：導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積、溫度。思考并回答：用控制變量法，即同種材料，S一定，改變l，測(cè)R。同種材料，l一定，改變S，測(cè)R。不同材料，l一定，S一定，測(cè)R。連接電路，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù)。從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較分析電壓之比、與長(zhǎng)度之比、橫截面積之比及材料之間的關(guān)系。思考并回答：①同種材料，S一定，R與L成正比。②同種材料，L一定，R與S成反比。③不同材料，R不同。觀看視頻，關(guān)注實(shí)驗(yàn)中的細(xì)節(jié)問(wèn)題。思考。思考并回答：一條長(zhǎng)導(dǎo)線可以看做n個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)1、電阻為R1的短導(dǎo)線串聯(lián)而成，由R=nR1，L=nL1有思考并回答：一條粗導(dǎo)線可以看做n個(gè)橫截面積為S0、電阻為R0的細(xì)導(dǎo)線并聯(lián)而成，由R=R0n，S=nS0思考并回答，理解表達(dá)式里ρ的含義。回顧初中學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，并在初中定性分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行定量的探究。讓學(xué)生在進(jìn)行定量探究的同時(shí)再次練習(xí)探究實(shí)驗(yàn)的思路、方法。引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，再結(jié)合理論推導(dǎo)，得到電阻定律。環(huán)節(jié)四導(dǎo)體的電阻率【講述】電阻定律：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長(zhǎng)度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。電阻的決定式：R=ρ比例系數(shù)ρ叫做這種材料的電阻率，不同種材料的導(dǎo)體ρ一般不同；在長(zhǎng)度、橫截面積一定的條件下，ρ越大，導(dǎo)體的電阻越大?！菊故尽繋追N導(dǎo)體材料在20℃時(shí)的電阻率?！咎釂?wèn)】表格的題目中為什么要指明溫度？【演示實(shí)驗(yàn)】電阻率與溫度的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：用酒精燈給燈絲加熱，發(fā)現(xiàn)小燈泡變暗。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：溫度升高，燈絲的電阻率變大了?！静シ乓曨l】電阻率與溫度的關(guān)系。【講述】金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。可用于制造金屬電阻溫度計(jì)?！静シ乓曨l】金屬電阻溫度計(jì)?！局v述】有些合金（錳銅合金和鎳銅合金），電阻率幾乎不受溫度變化的影響。可用于制造標(biāo)準(zhǔn)電阻?！局v述】超導(dǎo)現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低到某一數(shù)值時(shí)，某些材料的電阻突然減小到零，這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象。1987年，華裔美國(guó)籍科學(xué)家朱經(jīng)武以及中國(guó)科學(xué)家趙忠賢相繼研制出釔—鋇—銅—氧系材料，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度提高到90K（－183.15℃）?！局v述】ρ<10–6Ω·m的物體叫做導(dǎo)體。ρ>10–5Ω·m的物體叫做絕緣體。導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的物體叫做半導(dǎo)體。半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，電阻率隨溫度的升高而減小，導(dǎo)電性能由外界條件所控制，如改變溫度、光照、摻入微量雜質(zhì)等?！咎釂?wèn)】電阻的兩個(gè)計(jì)算式有何區(qū)別？【提問(wèn)】電阻和電阻率有何區(qū)別？【提問(wèn)】如圖，R1和R2是材料相同、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R2的尺寸比R1小很多。通過(guò)兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示。這兩個(gè)導(dǎo)體的電阻有什么關(guān)系？你認(rèn)為這種關(guān)系對(duì)電路元件的微型化有什么意義？【隨堂練習(xí)】在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上理解電阻定律。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上理解電阻率ρ的概念。思考并回答：溫度對(duì)導(dǎo)體的電阻也有影響。觀察實(shí)驗(yàn)，思考并理解結(jié)論。觀看視頻。觀看視頻，理解金屬材料的電阻率特點(diǎn)。理解合金材料的電阻率特點(diǎn)。思考超導(dǎo)現(xiàn)象。通過(guò)電阻率的概念，對(duì)導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體有更深入的認(rèn)識(shí)。思考并完成表格。思考并完成表格。思考并回答：R=ρ由此可知導(dǎo)體的電阻與表面積無(wú)關(guān)，只與導(dǎo)體的厚度有關(guān)。這樣在制造電路元件時(shí)，可以將其表面積做得很小，而不增大電阻，有利于電路元件的微型化。練習(xí)鞏固本節(jié)知識(shí)點(diǎn)。介紹電阻定律，使學(xué)生對(duì)影響電阻大小的因素有更深入的理解。通過(guò)介紹電阻率的概念進(jìn)一步闡釋電阻定律的含義。進(jìn)一步提問(wèn)，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)電阻定律之外溫度對(duì)電阻的影響有所了解。介紹不同材料的電阻率與溫度之間的關(guān)系及其應(yīng)用，使學(xué)生對(duì)溫度對(duì)電阻的影響有進(jìn)一步的認(rèn)知。介紹超導(dǎo)現(xiàn)象及我國(guó)在超導(dǎo)方面的研究成果，使學(xué)生在了解超導(dǎo)的同時(shí)產(chǎn)生民族自豪感。通過(guò)對(duì)電阻率的進(jìn)一步介紹，使學(xué)生對(duì)導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體等有更準(zhǔn)確的認(rèn)知。概念辨析，幫助學(xué)生進(jìn)一步了解不同的概念、公式的聯(lián)系、區(qū)別、適用范圍等。應(yīng)用電阻定律解決實(shí)際問(wèn)題，幫助學(xué)生對(duì)其有更熟練的掌握。課堂總結(jié)一、電阻：探究實(shí)驗(yàn)、定義、定義式、單位二、歐姆定律：1、歐姆定律的內(nèi)容、表達(dá)式、理解2、伏安特性曲線3、線性元件、非線性元件三、電阻定律：1、探究影響導(dǎo)體電阻的因素實(shí)驗(yàn)2、電阻定律的內(nèi)容、表達(dá)式3、電阻率的含義、單位、與溫度的關(guān)系、不同電阻率材料的用途4、導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體板書設(shè)計(jì)§11.2導(dǎo)體的電阻1、探究：導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系電路圖：2、電阻（R）：導(dǎo)體兩端的電壓U與通過(guò)導(dǎo)體的電流I的比值。定義式：R單位：歐姆（Ω