《导体的电阻》教学设计

王菡　李长齐

1.内容简析

《导体的电阻》是新课标物理选修3-1的第二章《恒定电流》第六节的内容，它是电学的基本规律之一，本节内容安排在部分电路欧姆定律知识之后，起到了承上启下的作用，部分电路的欧姆定律是研究导体两端电压、流过的电流等外界条件与导体电阻的数量关系而非决定关系；电阻定律是研究导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的决定关系。学生在初中已经定性研究了导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的决定关系，本节在此基础上通过实验分析进行定量描述的研究，同时突出了“电阻率”这一物理概念，这部分知识与现代科技、生活、生产等有着密切联系。本节课以问题为主线，通过同手实验、观察分析，辅助以多媒体进行教学。

2.教学目标

2.1知识目标

（1）通过探究“导体电阻与其影响因素的定量关系”这个实验，探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系，体会控制变量法在科学研究中的重要作用。

（2）通过逻辑推理，探究导体电阻与长度、横截面积的定量关系。

（3）通过运算，知道电阻率的的物理意义及电阻定律的内容和表达式。

（4）通过“加热日光灯丝，观察欧姆表示数变化”这个实验，了解电阻率与温度的关系。

2.2能力目标

（1）经历实验探究或逻辑推理探究导体电阻与其影响因素的定量关系的过程，使学生进一步掌握控制变量的科学方法。

（2）通过探究活动，培养学生科学思维的能力和合作交流的能力。

2.3情感目标

（1）通过对各种材料电阻率的介绍，加强学生安全用电的意识。

（2）培养实事求是、严谨认真的科学态度。

（3）让学生在自主学习中体会成功的喜悦，激发求知欲望，增强学习兴趣.

3.教学重难点

重点：电阻定律；

难点：电阻率。

4.器材准备

电压表，电流表，直流电源，滑动变阻器，电阻丝示教板，酒精灯，电阻丝（一根），多用电表。

5.教学流程

环节一 旧知链接，多媒体展示问题。

（1）电阻的定义式：，电阻是反映的物理量。

（2）n个阻值同为R的电阻串联，电路的总电阻为，n个阻值同为R的电阻并联，总电阻为。

设计意图：复习旧知，为学习新知识热身。

环节二提出问题，引入新课。

（师）问题1、为了改变电路中的电流，应该如何操作？

根据欧姆定律可知，只要增加导体两端的电压或降低倒导体的电阻即可。

（师）问题2、给定一个导体，如何测量它的电阻？（学生自己设计电路）

从上述问题可以看出，导体的电阻与两端的电压以及通过导体的电流无关，那么导体的电阻与导体的哪些因素有关呢？

设计意图：通过问题引导学生思考导体的电阻究竟跟什么因素有关，激发学生学习兴趣

环节三 新课教学，分组实验、探索定律。

（1）影响电阻的因素可能有哪些呢：（材料、长度、横截面积、温度……）

（2）解决办法——控制变量法 引导学生设计表格。

（3）实验探究：

A、引导学生设计实验电路图（教师投影打出）。

B、出示电阻定律示教板、说明板上的几种金属材料。

C、引导学生连接电路，并说明注意事项。

D、依次对四种金属材料的电阻进行测量。

E、对数据进行分析：

定性观察——R与长度、横接面积有关。

设计意图：通过自己设计实验，小组合作动手做实验，测量数据，通过比较电阻与长度、横截面积的关系，初步得出电阻与长度、横截面积的关系，培养学生动手实验能力和数据分析能力。

（4）逻辑推理探究：

分组活动：A、理论探讨电阻R与长度L的关系 n个电阻串联。

B、理论探讨电阻与横截面积的关系n个电阻并联。

投影展示电路图

设计意图：通过理论探讨得出分析导体的电阻与和它的长度的关系、与它的横截面积的关系

（5）实验：探究导体电阻与材料的关系（投影展示）：

A、根据以上分析，我们可以等式的形式写出用导体长度l、导体横截面积S表示电阻R的关系式，比例系数用一常量表示，此等式为_____________。

B、已知上述试验中，导体长度l=50cm，直径d=0.50mm，横截面积S=1/4πd2=1.96×10-7m2，根据上述实验数据，分别计算上面四个导体的比例系数，并填入填入表格。

C、分析上述比例系数的物理意义：

设计意图：通过对实验数据的分析，得出比例系数即是电阻率，并使学生清楚的知道不同物体的电阻率不同，从而得出电阻定律的表达式。

环节四 总结规律，深化理解。

由学生总结电阻定律：

（1）内容：同种材料的导体的电阻R跟它的长度L成正比，跟它的横截面积S成反比；导体电组与构成它的材料有关。这就是电阻定律。

（2）公式：R=ρ

教师指出：式中ρ是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。

电阻率ρ：

（1）电阻率是反映材料导电性能的物理量。

（2）单位：欧·米（Ω·m）

[投影]几种导体材料在20℃时的电阻率

学生思考：

（1）金属与合金哪种材料的电阻率大？

（2）制造输电电缆和线绕电阻时，怎样选择材料的电阻率？

设计意图：通过对电阻率的学习，让学生认识到电阻率在实际生活中的应用。

环节五、电阻率与温度的关系。

演示实验：将日光灯灯丝（额定功率为8W）与演示用欧姆表调零后连接成下图电路，观察用酒精灯加热灯丝前后，欧姆表示数的变化情况。

学生总结：当温度升高时，欧姆表的示数变大，表明金属灯丝的电阻增大，从而可以得出：金属的电阻率随着温度的升高而增大。

教师：介绍电阻温度计的主要构造、工作原理。如图2.6-5所示。

图2.6-5 金属电阻温度计

学生思考：锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小，怎样利用它们的这种性质？

设计意图：巩固知识，强化训练。

环节六：自主完善，意义构建。

让学生自己总结这节课学习的内容和方法，找出学习过程中，理解不透彻，容易混淆的地方进行小组合作学习

设计意图：培养学生自我总结、自我完善、总结梳理的自学能力，即使巩固学习的内容和方法。

教学反思：如何设计实验以及对实验数据的处理是本节课的重点。本节课学生是学习的主体，整个过程需要学生全员参与，动手进行实验、做实验分析，在实际操作中可分组处理数据；教师处于主导地位，指导学生进行实验、做实验分析，引导学生得出正确的结论。充分发挥了学生的主体地位和小组合作探究的作用。以小组实验为抓手，激发学生学习物理的兴趣和热情，是本节课的亮点也充分体现了新课程强调的合作探究的精神。美中不足的是合作探究用时较长，意义构建的时间较短。