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阅读材料,根据要求完成教学设计。
材料一《普通高中物理课程标准实验》关于导体的电阻的内容要求:通过实验,探究决定导线电阻的因素,知道电阻定律。
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:
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)。
(1)同种材料的导体,其电阻R与它的长度l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料有关,这个规律就叫电阻定律。表达式为R=ρl/s其中P叫作这种材料的电阻率。
(2)教学设计如下:
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,学生具有科学探究的兴趣;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
生:I=U/R
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:(用多媒体显示电炉子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)第一,可以在保证电流一定的情况下,电阻丝的长度分别为lo、2lo、3lo、4lo时记录电压的关系,从而研究电阻与长度的关系。如图(a)所示。
第二,可以在保证电流一定的情况下,导体的横截面积分别为S0、2S0、3S0、4S0时,记录电压的关系,从而研究电阻与横截面积的关系。如图(b)所示。
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。
师:(分析总结)从表格中你能得出什么结论
生:R与l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l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。
生:导体的电阻R跟它的长度l成正比,跟它的横截面积,s成反比,还与构成它的材料有关。
即R=ρl/s
师:这就是电阻定律,公式中P我们称为电阻率,它的物理意义是什么呢
引导学生分析:当l=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。
有“泥土诗人”之称的诗人是()。
将下列各项按所表示年龄大小顺序排列,正确的顺序应是( )。
①不惑②垂髫③花甲④加冠⑤而立⑥古稀⑦半百
明朝初年强化君主专制的措施是()。
1931年,一位给人们带来光明的科学家重病的消息牵动着世界人民的心,几十名记者为他守夜。每隔一个小时就对外发布一次消息:“灯”还亮着。这位科学家是( )。
钱穆在评论中国古代某制度时说,它“可以培植全国人民对政治之兴味……可以团结全国各地域于一个中央之统治”,这一制度是()。
《义务教育数学课程标准(2011年版)》强调,课程内容要反映社会的需要、数学的特点,要符合学生的认知规律。课程内容的组织要重视过程,处理好()的关系。
《大碗岛的星期天》是哪一位画家作品?( )
设α是某一方程组的解向量,k为某一常数,则kα也为该方程组的解向量。( )
杜甫诗句“三月三日天气新,长安水边多丽人。”能够使人联想到的美术作品是()。