最新人教版选修3-1高中物理2.6 电阻定律(1)教学设计

6 电阻定律

教设计(一)

错误！未定义书签。

教分析

电阻定律是新课标物选修3—1的第二章《恒定电流》第六节的内容，它是《恒定电流》这一章的基本规律之一，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。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”这一物概念，这部分知识与现代技、现代生活、生产等有着密切联系。因此，好本节知识不仅在物思想、物方法上有教育意义，在培养生分析问题的能力上面也有重要的意义。

教目标

1．经历决定导体电阻的因素的探究过程，体验运用控制变量研究物问题的思维方法。体会实验探究和逻辑推都是重要的研究方法。

2．深对电阻的认识，了解电阻定律，能用电阻定律进行有关计算。

3．解电阻率的物意义，并了解电阻率与温度的关系，通过对不同材料电阻率的介绍，加强生论联系实际的意识和安全用电的意识。

教重点难点

本节的教重点是实验探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系。难点是对电阻率的解，在介绍电阻率时，可先让生通过自主阅读课本表格对电阻率有感性认识，明确电阻率是材料本身的属性，再通过演示实验，使生知道电阻率和温度有关。

教方法与手段

在生猜想的基础上，通过已知的研究方法——控制变量法的应用，讨论设计实验方案，自主进行实验操作、分析据、探究规律，过程中教师积极引导和评价。通过电阻率的相关图表分析，锻炼生分析信息、独立获取知识的能力。 (\p7(),\d5(课前准备))

教媒体

“220 V 15 W”“220 V 200 W”灯泡各一只，日光灯丝一条，生电，酒精灯，电池组，滑动变阻器(20 Ω)，演示电流表，电键，导线，多媒体课件，投影仪。

生实验20组：电池组，一个电流表，一个电压表、2B铅笔4支(两支横截面积加倍的铅笔需提前固定)、HB铅笔一支、滑动变阻器一个(20 Ω)、一个电键、导线若干。

知识准备

闭合电路欧姆定律、串并联电路的特点和性质，电阻定律，电阻率的物意义等。

(\p7(),\d5(教过程))

导入新课

[事件1]

教任务：创设情景，导入新课

师生活动：

通过习欧姆定律，由I＝UR得，只要改变导体两端的电压U或导体的电阻R，就可以改变电路中的电流，但导体的电阻却并不是由U、I这两个因素决定的。

【演示】将15 W和200 W的两盏灯泡并联接入电路，观察两灯泡的亮度。

同们观察两灯泡的照片，说出两者的不同之处：功率不同，灯丝粗细不同(横截面积不同)，两灯泡的电阻不同。

展示滑动变阻器图片：移动滑动变阻器的滑片，可以改变电阻。

展示几段材料不同的导线：电线常用铜而不用铁。

生思考、讨论，可得：导体的电阻与材料、横截面积、长度有关。

点出课题：这节课我们就探究导体的电阻和导体的长度、横截面积及材料之间的定量关系。

设计说明：展示图片、实例，让生先通过情景感受导体电阻与哪些因素有关，诱发生探索欲望。

推进新课

[事件2]

教任务：设计探究实验

师生活动：

要研究导体电阻与长度、横截面积、材料间的关系，先要确定“控制变量法”为研究方法，生思考，讨论。可得出：导体材料、横截面积相同情况下，研究电阻与导体长度关系；导体材料、长度相同情况下，研究电阻与横截面积的关系；导体长度、横截面积相同情况下，研究电阻与材料关系。

经过教师引导，生按照所选择的器材设计实验方案大致有三种，如图：

方案一：伏安法 方案二：利用分压原 方案三：利用分流原

现以分压原的实验方案二为例(此法实验操作较简洁，计算简单)。

[事件3]

教任务：进行实验，探究导体的电阻和导体的长度、横截面积及材料之间的关系。

师生活动：

采用方案二进行实验探究，生将实验电路原图画在案的对应位置，并根据电路图连接实物图。

在该过程中，教师要充分发挥生的主体作用，让生进行充分的讨论。教师只是加以引导。

连接好实物图后，进行分工合作，这样既节约了时间，又可以达到相同的实验结果。第一小组做探究1：电阻与长度的关系；第二小组做探究2：电阻与横截面积的关系；第三小组做探究3：电阻与材料的关系；把据采集后填入表格，并完成表格后面的实验结论，然后进行实验。

实验操作：教师巡回指导

据分析：

【据记录表1】探究电阻与导体长度的关系

在导体横截面积、材料相同的情况下，导体的电阻与长度____________________。

引导生分析据：生能够看出，长度加倍，导体两端的电压加倍，即电阻加倍。

【据记录表2】探究电阻与导体横截面积的关系

在导体长度、材料相同的情况下，导体的电阻与横截面积________________________。

引导生分析据：生能够看出，横截面积加倍，导体两端的电压减半，即电阻减半。

【据记录表3】探究电阻与导体材料的关系

在导体长度、横截面积相同的情况下，导体的电阻与材料________________________。

引导生分析据：生能够看出，不同的材料，导体两端的电压不同，即电阻不同。

将三个组的探究结果进行整合，可以得到：导体的电阻R与它的长度成正比，与它的横截面积S成反比；导体的电阻与构成它的材料有关。

设计说明：课本中的设计图如下图，在实际操作中，将生进行分工，分工合作每一组只完成一项，既节约了时间，又降低了生实验操作中的难度，通过动手合作调动生的习主动性，培养他们的探究意识，激发生习的热情，体会探究的乐趣。

[事件4]

教任务：用逻辑推探究导体的电阻与导体的长度、横截面积及材料之间的关系。

师生活动：

①论探究电阻R与长度的关系

个电阻串联

由串联知识：R串＝R0

又因为串＝0

所以R∝。

②论探究电阻R与横截面积S的关系

个电阻并联

由并联知识：R并＝R0

又因为S并＝S0，所以R∝1S。

设计说明：生已经过串、并联的电阻知识，因此推导上面的结论难度不大。

[事件5]

教任务：实验：探究导体电阻与材料的关系。

师生活动：

实验

探究导体电阻与材料的关系

1．根据以上分析，以等式的形式写出用导体长度，导体横截面积S表示导体电阻R的关系式，用一个与、S无关的常量表示比例系。

2．选择至少两种不同材料的导体(例如镍铬合金丝和康铜丝)，测出它们的长度、横截面积和电阻，分别计算出上述等式中的比例系。

3．分析上述比例系的物意义。

在得到导体电阻与导体的长度成正比，与其横截面积成反比的基础上，通过实验明确电阻率是材料本身的属性。

设计说明：该实验可在习过螺旋测微器的基础上进行实验，练习其使用和读。

[事件6]

教任务：测定金属的电阻率实验。

师生活动：

1．测定金属的电阻率实验原：金属的电阻率可由电阻定律R＝ρS求得：ρ＝RS；由实验测出金属丝的长度、横截面积和电阻，即可求出金属的电阻率。

2．测定金属的电阻率实验方法

【目的和要求】通过实验会测金属电阻率的方法，从而加深对伏安法测电阻的认识。

【仪器和器材】

金属丝，直流电流表(J040型或J0407—1型)，直流电压表(J0408型或J0408—1型)，滑动变阻器(J2354—1型)，单刀开关(J2352型)，外径千分尺，刻度尺，生电(J1202型或J1202—1型)，导线若干。

【实验方法】

(1)用刻度尺测出金属丝的长度。

(2)金属丝横截面积的测定：在金属丝上选择没有形变的点，用外径千分尺在不同的方位上测金属丝的直径四次(每测一次转45°，如果金属丝上有漆，则要用火烧去漆，轻轻抹去灰后再测量。切忌把金属丝放在高温炉中长时间的烧，也不要用小刀刮漆，以避免丝径变小或不均匀)。求出该点的金属丝直径d，在不同的点再测出金属丝的直径，求得金属丝直径的平均值后，计算出金属丝的横截面积。

(3)金属丝电阻的测定，按图连接电路。金属丝R一定从它的端点接入电路。滑动变阻器R0先调至阻值最大的位置，闭合开关，根据电阻丝的额定电流和电流表、电压表的指针位置，适当调节变阻器的阻值大小，使电流表和电压表指针在刻度盘的13～23的区间。改变电压三次，读出三组V、I值，由欧姆定律R＝U/I算出金属丝的电阻R，再由公式ρ＝RS求得金属的电阻率。

(4)实验记录表格

实验次 (米) d(米) R(欧)

1 1 2 3 4 平均值 U1 I1 R1

2 1 2 3 4 平均值 U2 I2 R2

3 1 2 3 4 平均值 U3 I3 R3

平均值 金属丝的横截面积S＝______米2，

金属丝的电阻率ρ＝______，

查电阻率表，这种金属的名称是______。

【注意事项】

1．实验前可估计金属丝的电阻(一般为几欧姆)，由此可确定电电压及电流表和电压表的量程，均不宜太大。

2．由于金属丝的电阻远小于电压表内阻，应采用电流表外接法测电阻，滑动变阻器用限流接法接入电路。

【思考题】

1．请设法粗略地测出实验中所用滑动变阻器电阻丝的电阻率(不允许把电阻丝拆下)，实际做一做，把测量的方法和实验据写出。

(提示：滑动变阻器电阻已知或可测，导线长度可根据电阻丝的圈和圆筒直径算出，导线直径可用卡尺量出几十匝电阻丝密绕的宽度后算出。)

2．有一合金丝，长L＝10米，横截面积为51×10－7米2，要测其电阻率。现备有量程3伏，内阻3千欧的电压表，量程06安，内阻01欧的电流表，两节干电池，0～100欧滑动变阻器，开关，导线等。用伏安法测其电阻时，如电路选取正确，电压表示为24伏，电流表示为012安，所选取的是内接法还是外接法电路？被测合金丝的阻值是多少欧？

(参考答案：内接法，199欧)

[事件7]

教任务：归纳总结电阻定律。

师生活动：

1．内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度成正比，与它的横截面积S成反比；导体的电阻与构成它的材料有关。

2．表达式：R＝ρS(决定式)

(注意区别：R＝UI定义式)

适用条件：粗细均匀的导体，浓度均匀的电解液。

3．电阻率ρ：反映导体材料．．导电性能的物量。单位：Ω·