高二22电阻定律.doc

2.2电 阻 定 律 邓青松
一、教学目标：
（一）知识与能力：1、理解电阻定律及电阻率的物理意义，了解电阻率与温度的关系。
2、能利用电阻定律进行相关问题的分析与计算。
（二）过程与方法：1、通过设计实验学会应用控制变量法的实验研究方法。
2、通过分析、处理实验数据培养学生逻辑思维能力和分析问题解决问题的能力。
（三）情感态度与价值观：培养学生热爱科学，努力探索未知的激情 、提倡团结协作的学习。
二、教学重点：电阻定律
学生自主探究,通过分析归纳,获得定律
三、教学难点：电阻率的概念
四、教学器材：DIS实验系统,学生电源、滑动变阻器、电阻定律演示器,电键,导线若干
演示“导体电阻率随温度变化的示教板”
自制课件
五、教学过程：
课前准备：(学案中，引导学生回顾旧知，尝试课前探究)
1．怎样描述导体对电流的阻碍作用？(相同U,比I；相同I,比U；电阻R)
2．R1与R2的串联电阻R串=________ ，R串______R1,R串______R2（填>,<,=）
R1与R2的并联电阻R并=___________ ，R并______R1,R并______R2（填>,<,=）
3．测量电阻常用的方法是______.（伏安法）
4．在初中研究电流与电压和电阻间关系时，用的实验方法是______.（控制变量法）
5．导体的电阻大小与哪些因素有关？（材料、长度、横截面积）
6．请你设计出寻求导体电阻与这些因素定量关系的探究实验方案
（1） 如何实验确定电阻与长度定量关系？
（2） 如何实验确定电阻与横截面积的定量关系？
（3） 如何实验确定电阻与材料种类是否有关？
（4） 导体长度、横截面积和材料种类确定了，导体电阻是否确定不变？如何验证？
一、导入课题：（联系社会、科技、生活，激发兴趣，发现问题，并带着问题上课）
趣味互动： “找碴” (利用已有知识)
投影两灯泡(25W和100W)的图片
师：请同学们仔细观察两灯泡的照片，找出两者不同之处
生：功率不同，灯丝粗细不同
师：同样接在220V的电压上，为什么功率P不同？
生：由焦耳定律，电阻不同
师：是什么原因导致两灯丝的电阻不同？
生：灯丝的粗细
师：回顾初中所学，哪些因素会影响电阻的大小？
生：影响电阻大小的有材料的种类、长度、横截面积和温度
师：生活、学习中常遇到电阻的大小问题，如：收音机的音量调节—电位器（可变电阻）；电表的改装（分压电阻和分流电阻要求精确）……(学生举例)
引入课题：本节课我们就来研究导体长度、横截面积、材料的种类是如何决定电阻的
板书课题：电阻定律
二、电阻定律的获得
遵循物理规律的探究思路：现象—猜测—实验验证或理论推导—总结
（一）实验探究
教师引导：同学们已经知道导体长度、横截面积、材料的种类会影响电阻大小，请同学们猜一猜，这些因素与电阻大小的关系
生：长则大；粗则小；铜丝小，铁丝大；……
师：口说无凭，能否验证这些猜测对与错？如何验证？
学生：通过探究实验进行验证（或根据已有知识内容进行理论推导）
师：如何实验？探究实验怎样设计？
生： 确定这些影响因素的变化对阻值大小的影响
影响因素较多，可采用“控制变量法”进行逐一探究
单独改变影响电阻的因素，测定阻值大小，寻求规律
初步实验方案：相同材料，S一定，改变L，测R，寻求R随L变化规律
相同材料，L一定，改变S，测R，寻求R随S变化规律
不同材料，L和S均相同，测R，判断材料对R的影响
（根据学生方案，板书控制变量方案简况）
简介准备的实验材料（如右图所示）

师：依次测量各种情况下的电阻，根据数据寻找规律，设计数据记录表格如下表：
材 料
横截面积
长度/m
电阻R/Ω
材 料
横截面积
长度/m
电阻R/Ω
镍铬丝
S
7.065×10-8m2
(r=0.15mm)
0.2

炭铜丝
S
7.065×10-8m2
(r=0.15mm)
0.2

0.4

0.4

0.6

0.6

0.8

0.8

1

1

镍铬丝
S
L

控制变量法
2S

3S

4S

5S

师：在验证过程中，必须要测定导体电阻的值大小，如何测定？
生：伏安法，根据欧姆定律
展示实验电路图：简述内、外接法的选择；使用滑动变阻器限流

展示实验示意图，并介绍DIS测电阻方法（用电压感应器代替电压表，用电流感应器代替电流表，用电脑采集数据并进行数据处理）

进行实验，采集数据：
学生记录数据,分析R的变化规律
教师操作电脑进行数据采集
简介：采集数据到处理表格的过程
学生思考并表述数处理实验数据，找寻物理规律的方法（求比值，作图）

实验数据的处理:：（强化师生互动—此处应由学生为主）
1、如何形象直观的发现其规律：制图（按学生要求制图）
①同样材料，相同S，不同L（五组以上R-L数据，制图R-L）
②同样材料，相同L，不同S（五组以上R-S数据，制图R-S和R-）
③不同材料，相同S，相同L（五组以上R，不同材料的R，制图R镍铬-R炭铜）
2、根据数据，寻找、确定规律（用EXEEL制图）
（1）由3①得：R∝L
（2）由3②得：R∝（变换坐标轴进行处理）
显然，仅凭这一个实验就得出各种导体电阻和长度成正比,与横截面积成反比是远远不够的，要么在更广泛的范围里实验验证，要么从其他角度入手，譬如根据已有的理论进行分析、推导。
引导：（1）有关电阻，我们已掌握哪些知识内容？（R=，R=R1+R2 ，R=）
（2）能否借助这些知识寻求R与L、S的关系？
（二）理论探究（验证）
1、两根电阻丝（L0、S0、R0）串联，L=2L0，R串=2R0，则R与导体长度成正比
2、两根相同的电阻丝（L0、S0、R0）并联，S=2S0，R==，则R与横截面积成反比
3、结论：电阻R∝，满足表达式R=k
公式变换：
问题：k是常数吗？如果不是，k由什么决定
实验数据处理：由3③计算镍铬丝与炭铜丝的比例系数k
学生分析得出结论：相同材料的k往往一样,不同材料的k往往不一样
k由材料的性质决定，与L、S无关
L、S相同的不同材料，R越大， k越大
k的数值等于单位横截面积、单位长度时的导体电阻
k的数值反映材料的导电性能的优劣
引入概念：电阻率（描述材料的导电性能的优劣）

（三）电阻定律：内容，表达式

三、电阻定律的理解
1、 L和S：，从不同方向定量计算，其阻值可能不同
2、 电阻率ρ：由材料性质决定,与材料长度、横截面积无关
师：电阻率ρ由材料性质决定，与L、S无关，那么L、S和材料一定的电阻，在任何情况下阻值都一定吗？
学生：温度会影响电阻的大小
演示实验：用酒精灯给金属材料的电阻（丝）加热：
电流表指针变化明显，说明材料电阻率受温度影响大，
展示表格：几种材料在不同温度下的电阻率
分析表格数据，得出结论：温度会影响金属导体电阻率，
(1)金属导体的电阻率随温度升高而增大
(2)材料的电阻率受温度影响，有的影响大(电阻温度计),有的影响小(标准电阻)
(3)纯金属的电阻率小，合金的电阻率大
四、通过应用分析回顾课堂内容（联系生活实际，学习应用，练习技能）
问题1、有人说电阻是导体阻碍电流的性质，电阻率也是由导体的性质决定的，所以电阻率越大，则电阻越大，对吗？
学生概念辩析：（电阻与电阻率）电阻反映导体对电流阻碍作用大小的性质，电阻大的导体对电流的阻碍作用大；电阻率反映制作导体的材料导电性能好坏的性质，电阻率小的材料导电性能好；导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差，电阻率不一定小；导体的导电性能好，电阻率小，电阻不一定小；

问题2、有人说：根据欧姆定律可得，则R与R成正比，与I成反比，对吗？
学生辩析：电阻定律是电阻的决定式，欧姆定律是电阻的定义式；
电阻是导体本身的一种性质，由导体本身或环境客观因素决定，电阻定律就是关于导体电阻与其决定因素（材料、长度、横截面积等）间相互关系的基本规律,R=ρ是电阻的决定式（由材料本身的特点决定电阻的大小），欧姆定律则表明导体两端的电压、通过导体的电流等外界条件与导体电阻的数量关系而非决定关系，R=U/I是电阻的定义式、量度式（由电路的工作状态判定电阻的大小），而R的大小与U、I无关

教师总结：（1）它们都是从大量实验中得出的规律，从不同角度研究电阻这一物理量
（2）类比：质量与密度的关系
问题3、一白炽灯泡铭牌显示“220V，100W”字样，由计算得出灯泡灯丝电阻R=484W，该阻值是工作时的电阻值还是不工作时的电阻值，两者一样吗？为什么？

问题4、.同一半圆形金属片，如图所示，从不同方向测量其电阻，（1）Ra、Rb是否相等？（2）如果不等，Ra、Rb谁大？ Ra、Rb比值是多少？
五、课后探究与练习
1、解释课本P58实验的原理，判断实验所出现的现象
2、简述滑动变阻器的工作原理（实例：收音机的电位器）
3、课本P61“说一说”和“问题与练习”
4、根据阅读材料，了解有关电阻更广泛的知识
5、完成学案针对训练
六、板书设计：
同种材料，定S，变L，测R R∝L
同种材料，定L，变S，测R R∝
定S，定L，变材料，测R