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材料一《普通高中物理课程标准(2017年版)》关于“导体的电阻”的内容要求:通过实验,探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系。会测量金属丝的电阻率。

材料二高中物理教科书“导体的电阻”一节的部分教学内容如下:

实验

中学物理学科知识与教学能力,章节练习,基础复习,高级中学

如图2.6—3,a、b、c、d是四条不同的金属导体。在长度、横截面积、材料三个因素方面,b、c、d跟a相比,分别只有一个因素不同:b与a长度不同:c与a横截面积不同;d与a材料不同。

图中四段导体是串联的,每段导体两端的电压与它们的电阻成正比,因此,用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压.就能知道它们的电阻之比。

比较a、b的电阻之比与它们的长度之比;比较a、c的电阻之比与它们的横截面积之比;比较a、d的电阻是否相等。这样就可以得出长度、横截面积、材料这三个因素与电阻的关系。

改变滑动变阻器滑片的位置,可以获得多组实验数据以得到等可靠的结论。

材料三教学对象为高二学生,已学过欧姆定律及电学基础知识等。

任务:

(1)简述电阻定律的内容。

(2)根据上述材料完成实验“探究导体电阻与其他影响因素的定量关系”的教学设计。教学设计要求包括:教学目标、教学重难点、教学过程(要求包含有教学环节、教学活动、设计意图)。

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答案:
本题解析:

(1)同种材料的导体,其电阻R与它的长度Z成正比,与它的横截面积S成反比,导体电阻还与构成它的材

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(2)教学设计:

探究导体电阻与其他影响因素的定量关系

一、教学目标

1.知识与技能

(1)知道电阻定律的内容和表达式,明确表达式中各个量的物理意义。

(2)了解电阻率的概念及一些常见材料的电阻率的数值。

2.过程与方法

(1)体会控制变量的科学方法。

(2)在探究影响导体电阻因素的过程中,具有实验、观察、分析、归纳、概括总结能力,在探究过程中,运用实验、类比、比较等研究问题的方法。

3.情感态度与价值观

在探究电阻定律的过程中,养成科学探究的兴趣;勇于创新、实事求是的科学态度;坚持真理、勇于修正错误的科学精神。

二、教学重难点

教学重点:知道导体电阻跟哪些因素有关。

教学难点:用控制变量法来探究导体电阻跟哪些因素有关的实验过程。

三、教学过程

1.新课引入

师:我们学习了欧姆定律,它的内容是什么呢?

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师:能不能通过改变电压或电流来改变导体的电阻?

生:不能.因为电阻不是由电压和电流决定的。

师:那么.导体的电阻由哪些因素决定呢?

【设计意图】引导学生在复习知识时察觉到问题的存在,这就是一种问题情境。而后提出:导体的电阻由哪些因素决定?更进一步引发了学生的认知冲突,引发探究热情。

2.新课教学

师:(用多媒体显示电炉丝和导线并展示实物电炉丝和导线)能不能用电炉丝当输电线使用?为什么?

生:不能,因为电炉丝的电阻太大。

师:通过观察电炉丝和导线实物.猜想两者有哪些不同点。决定电炉丝的电阻比输电线大的因素是什么?

(学生讨论)

生:形状、长度、材料、横截面积、颜色、温度……

师:在上述这些不同点中有些是相互联系的,能否整理归纳?

生:(在老师的引导下进行合并)电阻与长度、横截面积、材料、温度有关系。

【设计意图】这一环节主要是教师提供与实际生活密切联系的感性素材:电炉丝和铜线。学生在观察的基础上大胆猜测导体电阻的可能相关量。通过讨论、分析、归纳,培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。

师:下面同学们通过实验来研究电阻与长度、横截面积、材料以及温度的关系。电阻与这么多因素有关,我们如何来研究呢?

生:用控制变量法。

师:在什么实验中也曾经用过这个方法?

生:探究加速度与力、质量的关系时用过。

(控制变量法.渗透科学方法的教育)

师:请同学们根据控制变量法的要求设计可行的实验方案,各小组之间可展开讨论。

(学生讨论后各组发表意见并在老师的引导下得出实验方案)

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与长度的关系。如图(a)所示。

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电阻与横截面积的关系。如图(b)所示。

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第三,在图(a)中,可以测长度和横截面积都相同的铁丝和合金的电阻,来研究电阻和材料的关系。

学生进行实验,并将实验数据记录在表1、表2、表3中。

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师:(分析总结)从表格中你能得出什么结论?

生:R与I成正比;R与S成反比;铁的电阻比合金的电阻小,说明电阻和材料有关。

实验结论:(1)R与I成正比。(2)R与S成反比。(3)电阻与导体的材料有关。

师:引导学生用语言描述得出定律。并予以修正。

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师:这就是电阻定律,公式中的p我们把它称为电阻率,它的物理意义是什么呢?

引导学生分析:当I=1m,S=1m2时,ρ的数值就等于这种导体的电阻。因此ρ反映了材料的导电性能。ρ的数值越大,导体的导电性能越差。

通过教材中列表,学生了解常见材料的电阻率数值。

师:我们研究了电阻跟导体的长度、横截面积、材料的关系,总结出了电阻定律。那么电阻与温度有怎样的关系,如何用实验探究呢?

学生讨论、设计方案。

师生交流,引导学生确定最方便的探究步骤。用多用电表的欧姆挡测白炽灯泡内玻璃柱(去掉玻璃柱上的钨丝)的电阻。

学生进行实验,将多用电表的表笔接在玻璃柱的两根导线上,并用酒精灯对玻璃柱加热。学生观察实验现象。

师:大家能看到什么现象呢?

生:电阻越来越小。

师:能不能说电阻随温度的升高而减小呢?请同学们思考,设计实验方案。

启发引导学生总结出实验方案:用多用电表的欧姆挡测不发光的白炽灯的电阻,根据灯泡标定的额定电压、额定电流计算正常发光时的电阻。

学生进行实验并操作、计算结果。

结论:钨丝的电阻随温度的升高而增大。

师:电阻与温度有怎样的关系呢?

生:电阻随温度的变化而变化,导体的电阻随温度的升高而增大,有些材料的电阻随温度升高而减小。例如,部分绝缘体、半导体材料。

3.巩固练习

某同学想探究导电溶液是否与金属一样遵从电阻定律,他拿了一根自行车轮胎气门芯用的乳胶管,里面灌满了盐水,两端用粗铜丝塞住管口,形成一段封闭的盐水柱。他测得盐水柱的长度是30cm,并测出了盐水柱的电阻等于R。现握住乳胶管的两端把它拉长,使盐水柱的长度变成40cm,如果溶液也遵从电阻定律。此时盐水柱的电阻应该等于多少?

4.课堂小结

让学生从三方面进行总结:(1)需要掌握的知识点;(2)掌握概念、规律应注意的问题;(3)本节课学到的方法。

更新时间:2022-02-11 17:26

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