最新人教版高中物理选修3-1第二章《导体的电阻》
- 格式:doc
- 大小:11.24 MB
- 文档页数:7
人教课标版高中物理选修3-1:《导体的电阻》教案-新版改变导体的长度、横截面积和材料,测量导体的电阻,记录数据。
实验步骤:1.准备实验所需材料和仪器。
2.将滑动变阻器接在电路中,调节电压表读数为2V。
3.测量导体长度为l1时的电阻R1.4.保持电路不变,改变导体的横截面积,测量导体长度为l1时的电阻R2.5.保持电路不变,改变导体的材料,测量导体长度为l1时的电阻R3.6.保持电路不变,改变导体的长度,测量导体长度为l2时的电阻R4.7.记录实验数据,计算电阻率ρ。
2)实验数据处理教师:同学们,我们通过实验得到了以下数据,请你们根据数据计算出电阻率ρ,并画出电阻R与导体长度l、横截面积S、材料之间的关系的图像。
学生:(根据数据计算出电阻率ρ,并画出图像)3)结论教师:同学们,通过实验数据和图像,我们得出了什么结论?学生:导体的电阻R与导体的长度l成正比,与导体的横截面积S成反比,与导体的材料有关,不同材料的导体电阻率不同。
4)讨论教师:同学们,我们在实验中使用的是滑动变阻器,你们知道滑动变阻器的原理吗?它在电路中起到了什么作用?学生:滑动变阻器是一种可变电阻器,通过滑动滑片改变电路中的电阻,起到了调节电路电阻的作用。
三)课堂练教师:同学们,请你们根据电阻定律,计算以下问题。
1.一根电阻为10Ω的导线,通过的电流为5A,求导线消耗的功率。
2.一根铜线的电阻率为1.72×10-8Ω·m,长度为1m,横截面积为1mm2,求导线的电阻。
3.一根电阻为20Ω的导线,连接在电源上,电压为120V,求导线通过的电流。
学生:(根据电阻定律,计算出问题的答案)四)课堂小结教师:同学们,今天我们通过实验探究了导体电阻与长度、横截面积、材料之间的关系,了解了电阻定律和电阻率的概念,并通过课堂练巩固了所学知识。
希望同学们能够在今后的研究中继续关注物理学科,探究更多有趣的物理现象。
在实验过程中,我们需要测量导体的长度l、横截面积S和电阻R。
最新人教版高中物理选修3-1第二章《导体的电阻》教学设计无明显错误和需要删除的段落。
教学设计本节主要分析导体的电阻与导体的长度、横截面积及电阻率的定量关系。
在初中阶段,学生只知道电阻的定性结论,因此本节内容属于发展和提高的范畴,也是本章教学的重点内容之一。
本节的教学目标是通过实验探究决定导线电阻的因素,理解电阻决定式。
在学情分析中,我们认为本节内容为贯彻新课程理念提供了很好的机会,要让学生深刻体会“研究一个物理量与多个物理量之间的关系”的方法——控制变量法。
因此,本节教学要突出实验探究的过程,让学生参与从提出问题、分析问题到解决问题的全过程,培养学生解决实际问题的能力。
教学目标分为知识与技能、过程与方法、情感、态度与价值观三个方面。
在知识与技能方面,学生需要了解电阻决定式的内容,理解电阻率的物理意义,并能够根据实验要求及器材,设计实验方案,正确连接电路,会使用电流表和电压表。
在过程与方法方面,学生需要通过科学探究的环节,体验实验探究过程,理解研究物理问题的方法,并强化对探究过程的评价意识,养成对探究过程形成书面报告的惯。
在情感、态度与价值观方面,学生需要认识到探究活动是研究物理规律的科学方法,激发学生主动探究的热情,并形成科学的世界观,以科学态度和科学精神进行物理研究和研究。
本节的教学重难点是探究电阻决定因素的定量关系和设计合理可行的实验方案。
为了达到这个目标,本节采用“导、探”式教学方法。
导:即教师通过设置情景和问题,引导学生提出探究方案,发挥学生的主体作用;探:即学生自主探究。
在教学准备方面,需要准备多种实验器材,包括电流表、电压表、滑动变阻器、电池组、开关、导线若干、锰铜合金导线、镍铬合金导线、电压传感器、电流传感器、电阻丝示教板等。
在主要教学过程中,教师通过引导学生提出问题,设计实验方案,并进行实验。
学生需要根据实验结果整理和分析数据,得出相应的结论,并形成书面报告。
通过这个过程,学生可以深入理解电阻的定量关系,掌握实验探究的方法和过程,培养解决实际问题的能力。
6 导体的电阻答案:(1)控制变量法 (2)正比 (3)反比 (4)ρl S (5)长度 (6)横截面积 (7)导电 (8)导电 (9)无关 (10)RS l(11)欧姆·米 (12)电阻温度计(13)标准电阻 (14)小 (15)大1.探究导体电阻与其影响因素的定量关系(1)理论探究①研究导体电阻与长度的关系推导:一条长为l 、电阻为R 的导体,我们可以把它看成是由n 段长度同为l 1、电阻同为R 1的导体串联而成的,这n 段导体的材料、横截面积都相同。
总长度l 与每段长度l 1的关系为l /l 1=n ,由串联电路的性质可知R =nR 1,即R /R 1=n 。
对比两式可知R /R 1=l /l 1。
得出结论:在横截面积、材料相同的条件下,导体的电阻与长度成正比。
②研究导体电阻与它的横截面积的关系推导:有n 条导体,它们的长度、材料和横截面积均相同,横截面积都为S 1、电阻都为R 1,把它们紧紧地束在一起,组成一个横截面积为S 、电阻为R 的新导体,显然S /S 1=n ,由并联电路的性质可知R =R 1/n ,即R 1/R =n 。
对比两式可知R /R 1=S 1/S 。
得出结论:在长度、材料相同的情况下,导体电阻和横截面积成反比。
(2)实验探究【实验目的】探究导体电阻与导体的材料、长度、横截面积的关系【实验方法】控制变量法①研究电阻和长度的关系时,选用横截面积和材料相同的导体;②研究电阻和横截面积的关系时,选用材料和长度相同的导体;③研究电阻与材料的关系时,选用长度和横截面积相同的导体;按如图所示连接电路,闭合开关,测出金属丝两端的电压和通过的电流,根据欧姆定律算出金属丝的电阻,移动滑动变阻器的触头,多测几组数据,求出电阻R 的平均值。
说明:①l 1、l 2为横截面积相同、材料相同而长度不同的合金导线(镍铬丝);②l 2、l 3为长度相同、材料相同但横截面积不同的合金导线(镍铬丝);③l 3、l 4为长度相同、横截面积相同但材料不同的合金导线(l 3为镍铬丝,l 4为康铜丝)。
【实验结论】从实验知道,电流与导线的长度成反比,表明导线的电阻与导线的长度成正比;电流与导线的横截面积成正比,表明导线的电阻与导线的横截面积成反比,电流与导线的材料有关,表明导线的电阻与材料的性质有关。
(3)测量方法①横截面积:如图所示,将导体密绕,然后用刻度尺测出它的宽度,除以圈数,便是导体的直径,则可以算出导体的横截面积S 。
测量导体的直径可直接利用更精密的长度测量仪器——游标卡尺或螺旋测微器。
②导体长度:将导体拉直,用毫米刻度尺测量其接入电路的有效长度。
③导体电阻:用伏安法测导体电阻,U R I,改变滑动变阻器滑片的位置,能获得多组数据,以所测电阻的平均值作为测量值R 。
【例1】在做“决定电阻大小的因素”实验时,每次需挑选下表中两根合适的导线,测(2)为了研究电阻与导体的长度有关,应选用的两根导线是______;(3)为了研究电阻与横截面积的关系,应选用的两根导线是______;(4)本实验所采用的方法是__________。
解析:(1)研究电阻与导体材料的关系,应该选长度和横截面积都相同的两根导线,即选C 、F ;(2)研究电阻与导体长度的关系,应该选材料和横截面积都相同的两根导线,即选C 、G ;(3)研究电阻与导体横截面积的关系,应该选长度和材料都相同的两根导线,即选A 、D 。
答案:(1)CF (2)CG (3)AD (4)控制变量法2.电阻定律(1)内容: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;导体电阻与构成它的材料有关。
这就是电阻定律。
(2)公式:R =ρl /S 。
①电阻定律反映了导体的电阻由导体自身决定,只与导体的材料、导体的长度和导体的横截面积和温度有关,与其他因素无关。
②表达式中的l 是沿电流方向导体的长度,横截面积是垂直电流方向的横截面。
如图所示,一块长方形铜块,若通以电流I 1,则长度为a ,横截面积为bc ;若通以电流I 2,则长度为b ,横截面积为ac 。
(3)单位:R :Ω,l :m ,S :m 2,ρ:Ω·m。
(4)适用条件:温度一定,粗细均匀(S 为定值)的导线或浓度均匀的电解液。
【例2】如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab =10 cm ,bc =5 cm ,当将A 与B 接入电压为U 的电路中时,电流为1 A ;若将C 与D 接入电压为U 的电路中,则电流为( )A .4 AB .2 AC .12AD .14A 解析:设将A 与B 连入电路时,电阻为R 1,C 与D 连入电路时电阻为R 2,金属片厚度为h ,由电阻定律R =ρl S 得R 1=ρab bc·h ,R 2=ρbc ab·h,所以R 1∶R 2=4∶1,故后者电流I 2=4I 1,答案选A 。
答案:A3.电阻率(1)物理意义:电阻率ρ是一个反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的形状、大小无关。
(2)大小:ρ=RS /l ,各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为 1 m 、横截面积为1 m 2的导体的电阻。
①不能根据ρ=RS /l 错误地认为电阻率跟导体的横截面积S 成正比,跟导体长度l 成反比。
②某种材料的电阻率大,不能说它对电流的阻碍作用一定大。
这是因为电阻率大的材料制成的电阻可以是一个小电阻,这完全可由电阻的l 、S 决定。
③各种材料都有各自的电阻率,各种金属中银的电阻率最小,其次是铜、铝,合金的电阻率大于组成它的任何一种纯金属的电阻率。
(3)单位:欧·米(Ω·m)。
(4)电阻率与温度的关系①金属的电阻率随温度升高而增大,可用于制作电阻温度计。
②半导体和电解质的电阻率随温度的升高而减小,半导体的电阻率随温度变化较大,可用于制作热敏电阻。
③有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制作标准电阻。
④有些物质当温度降低到绝对零度附近时,电阻率突然减小到零——这种现象叫超导现象。
能够发生超导现象的物体叫超导体。
材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的临界温度T C 。
【例3】关于材料的电阻率,下列说法正确的是( )A .把一根长导线截成等长的三段,则每段的电阻率都是原来的13B .材料的电阻率随温度的升高而增大C .纯金属的电阻率较合金的电阻率小D .电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大解析:电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度、横截面积无关,A 错误;金属材料的电阻率随温度升高而增大,而半导体材料则相反,所以B 错误;合金的电阻率比纯金属的电阻率大,电阻率大表明材料的导电性能差,不能表明导体对电流的阻碍作用一定大,因为电阻才是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,而电阻除跟电阻率有关外还跟导体的长度、横截面积有关,所以D 错误,C 正确。
答案:C4.R =ρl S 和R =U I的对比5.电阻R 和电阻率ρ的比较【例4-1】如图所示,P 是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管,其长度为l ,直径为D ,镀膜的厚度为d ,管两端有导电金属箍M 、N 。
现把它接入电路中,测得它两端电压为U ,通过它的电流为I ,则金属膜的电阻为______,镀膜材料电阻率的计算式为ρ=______。
解析:答案:U I U πDd Il 【例4-2】给装在玻璃管内的水银柱加一电压,使通过水银柱的电流为0.1 A ,若将这些水银倒入一个内径为前者2倍的玻璃管内,接在同一电压上,通过水银柱的电流为多少?解析:设水银柱在两种情况下的电阻分别为R 1、R 2,对应的长度、横截面积分别为l 1、l 2、S 1、S 2,由电阻定律得R 1=ρl 1S 1,R 2=ρl 2S 2在两种情况下水银的体积相同,所以有l 1S 1=l 2S 2又因为S 1=πr 2,S 2=π(2r )2所以S 2=4S 1,l 1=4l 2,代入电阻计算式得R 1=16R 2由欧姆定律得U =R 1I 1=R 2I 2所以I 2=16I 1=1.6 A 。
答案:1.6 A【例5】下列说法中正确的是( )A .据R =U I可知,当通过导体的电流不变时,加在电阻两端的电压变为原来的2倍时,导体的电阻也变为原来的2倍B .导体的电阻是其本身的属性,通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变C .据ρ=RS l 可知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS 成正比,与导体的长度l 成反比D .导体的电阻率与导体的长度l 、横截面积S 、导体的电阻R 皆无关6.滑动变阻器的原理及连接方法(1)原理:利用改变连入电路的电阻丝长度来改变电阻。
(2)构造:图甲是滑动变阻器的实物图,图乙是滑动变阻器的原理图,AB是一根金属杆,其电阻可视为零,CD是电阻率较大、长度较长的电阻丝,P是滑片,线圈匝与匝之间是彼此绝缘的,变阻器上有两条发光的“线”,是绝缘漆被刮掉的部分,能将AB杆与电阻丝连通。
若只将CD直接接入电路中,电阻是整个电阻丝的电阻,是一个定值,滑动变阻器就起不到改变电阻的作用。
(3)连接方法①要使滑动变阻器起限流作用时,正确的连接方法是接A与D或B与C或A与C或B 与D,即“一上一下”,如接A与D,如图丙所示,接入电路的电阻就是DP部分,当将P 滑向C端时,电阻变大。
②要使滑动变阻器起分压作用时,要将CD全部接入电路,另外再选择A或B与负载相连后与PC或PD部分并联,如图丁所示,滑动P到不同位置,负载R x与不同长度、不同阻值的电阻并联,得到不同的电压。
(4)缺点:就是不能准确知道连入电路中的电阻阻值的具体数值。
而实验室中的另一常用变阻器件——变阻箱却能知道电阻的值。
【例6】如图为某一热敏电阻(电阻值随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U 关系曲线图。
(1)为了通过测量得到如图所示关系的完整曲线,在图甲和乙两个电路中应选择的是图________,简要说明理由:__________________________________________。
(电源电动势为9 V,内阻不计,滑动变阻器的阻值为0~100 Ω)(2)图丙电路中,电源电压恒为9 V ,电流表读数为70 mA ,定值电阻R 1=250 Ω。
由热敏电阻的I -U 关系曲线可知,热敏电阻两端的电压为________V ,电阻R 2的阻值为________Ω。
(3)举出一个可以应用热敏电阻的例子:________________________________________ ___________________________________________________________________________。