1、第 11 電路及其應(yīng)用第 2 導(dǎo)體的電阻一、 學(xué)內(nèi)分析導(dǎo)體的電阻是普通高中物課程標(biāo)準(zhǔn)2017 年 2020 年修訂課必修 3 模塊中“電路及其應(yīng)用”主題下的內(nèi)容。課程標(biāo)準(zhǔn)要求為：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究并了解金屬導(dǎo)體 的電阻與材料長(zhǎng)和橫截面積定量關(guān)系知道滑動(dòng)變阻器的工作原理通過(guò) I-U 圖了 解材料的電阻特性通中理課程標(biāo)( 年解讀對(duì)課程的標(biāo)準(zhǔn)的解讀為：本 條目要求學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料度和橫截面之間的定量關(guān)系 解電阻定律及其表達(dá)式在驗(yàn)究中經(jīng)歷問(wèn)題證據(jù)解釋與交流等科學(xué)探究的過(guò)程，體 驗(yàn)用圖像法處理數(shù)據(jù)的科學(xué)方法，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)探究能力的提升。本節(jié)包括電阻和電阻率兩個(gè)概念實(shí)驗(yàn)對(duì)導(dǎo)體兩端電壓 U

2、和通過(guò)導(dǎo)體的電流 I 的U量，發(fā)現(xiàn) U-I 圖是一條過(guò)原點(diǎn)直線，說(shuō)明導(dǎo)體的 比值不變，對(duì)于同導(dǎo)體，該比值不I同，這個(gè)比值表明了導(dǎo)體的導(dǎo)電性質(zhì)，定義為導(dǎo)體的電阻。研究導(dǎo)體的電阻影響因素 控制變量這一重要科學(xué)方法定研究電阻與長(zhǎng)度導(dǎo)體橫截面積和材料的關(guān)系后給出 電阻率的概念，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電阻率與溫度的關(guān)系誤!未定義簽二、 情分從知識(shí)層面學(xué)生已經(jīng)在初中學(xué)了電阻的概念電阻概念熟悉學(xué)生學(xué)習(xí)了很多用 比值定義法定義的物理量有于學(xué)生理解電阻的定義制變量法是一種重要的科學(xué)研 究方法在究電阻與長(zhǎng)度導(dǎo)橫截面積和材料因素時(shí)需用用到該方法生雖能把我實(shí) 驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思想但體實(shí)驗(yàn)案設(shè)計(jì)能力發(fā)展不足注意引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方

3、案比 較實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)生新奇現(xiàn)象有較強(qiáng)的好奇心導(dǎo)介紹能引起學(xué)生的學(xué)習(xí) 興趣可讓學(xué)生自行查閱互聯(lián)資源讀文字或觀看視頻為了解科學(xué)前沿打開一扇窗 口。三、 學(xué)目 學(xué)理解電阻的定義，體會(huì)物理概念及規(guī)律的建立過(guò)程。 學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料、長(zhǎng)度和截面積的定量關(guān)系，體 會(huì)物理學(xué)中控制變量的研究方法。 學(xué)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，了解電阻率的物理意義及其與溫度的系。學(xué)生查閱資料，初 步了解超導(dǎo)現(xiàn)象及其應(yīng)用。 學(xué)能根據(jù)伏安特性曲線分析不同導(dǎo)體的導(dǎo)電性能的區(qū)別四、 學(xué)重點(diǎn)教重：阻的定義及電阻的決定因素教難：用控制變量法設(shè)實(shí)驗(yàn)方案研究金導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度截面積和材料 的關(guān)系，分析數(shù)據(jù)得到電阻定律。教方：授

4、法、實(shí)驗(yàn)探究法、啟發(fā)式教學(xué)五、 學(xué)過(guò)新引投影電阻圖片。1A B A B D教師介紹導(dǎo)體對(duì)電流有阻礙作用種性質(zhì)稱為導(dǎo)體的電阻阻豐富多樣有的電阻 的阻值與光照強(qiáng)度有關(guān)光電阻電阻與施加于其上的壓力有關(guān)表電阻？ 電阻與哪些因素有關(guān)？如何定量研究電阻的影響因素？新教 電投影電路，用伏安法測(cè)量通過(guò)導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓。教師介紹電路：當(dāng)滑動(dòng)觸頭 滑位置 。阻 R 被路，電流和電壓均為零。當(dāng)滑動(dòng) 觸頭滑到位置 b導(dǎo)體 R 滑動(dòng)變阻器并聯(lián)。滑動(dòng)觸頭從 到 ，導(dǎo)體的電壓逐漸增大。展示實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果見(jiàn)上方作)。問(wèn)題 ：對(duì)于金屬導(dǎo)體，導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體的電流遵循什么規(guī)律？問(wèn)題 ：你認(rèn)為如何定義導(dǎo)體的電阻較為

5、恰當(dāng)？問(wèn)題 ：導(dǎo)體 U-I 圖像的斜率代表哪個(gè)物理量？下圖是個(gè)導(dǎo)體的 U-I 圖像，哪個(gè)導(dǎo)體 的電阻大？歸納總結(jié)：電阻定義為導(dǎo)體兩端的電壓 U 通過(guò)導(dǎo)體電流 I 的值，=UI電阻由導(dǎo)體自身決定。課堂練習(xí) 練習(xí)與應(yīng)用第 1 題某同學(xué)對(duì)四個(gè)電阻各進(jìn)行一次測(cè)量個(gè)阻兩端電壓與通過(guò)電阻電流在坐標(biāo)系中描 點(diǎn)，得到 A、B、C、D 四點(diǎn)試較四個(gè)電阻阻值大答案： R 思考與討論據(jù)屬結(jié)構(gòu)模型體對(duì)電流為何有阻礙？從微觀角度如何理解導(dǎo)體具 有電阻？分析：自由電子在做定向運(yùn)動(dòng)時(shí)要與帶正電的離子實(shí)頻繁碰每秒可達(dá) 1014 次，電 阻反映的是因碰撞而造成的對(duì)電子定向運(yùn)動(dòng)的破壞作用。歐姆定律：導(dǎo)體中的電流 I 跟導(dǎo)體兩端的

6、電壓 U 成比，跟導(dǎo)體的電阻 R 成比，即2UI=實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)于金屬導(dǎo)體，化學(xué)電解液，歐姆定律成立，其他材料導(dǎo)體，歐姆定律不成 立。 影導(dǎo)體電阻的因素問(wèn)題不電阻的影響因素不同光敏電阻的阻值與光照強(qiáng)度有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系敏 電阻與材料的溫度有關(guān)。金屬材料導(dǎo)體在生活中廣泛應(yīng)用。金屬導(dǎo)體的電阻與哪些因素有 關(guān)？情境 1將滑動(dòng)變阻器 端 B 端入電路，將滑動(dòng)觸頭 P 向 D 移動(dòng)，接入電路的 阻值如何變化？滑動(dòng)變阻器改變阻值的原理是什么？說(shuō)明導(dǎo)體的電阻與什么因素有關(guān)？情境 ：將燈泡串聯(lián)接入電路，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)燈絲較粗的燈泡較亮。燈泡的亮度由哪個(gè)物理 量決定？這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明電阻與什么因素有關(guān)情境 ：生活中導(dǎo)線大多是

7、銅材料。鐵的價(jià)格比銅的價(jià)格低，鐵也是導(dǎo)體。電阻與什么 因素有關(guān)？分析歸納金屬導(dǎo)體電阻大的因素有導(dǎo)體的長(zhǎng)度的截面積和導(dǎo)體的材料。 問(wèn)題 ：金屬導(dǎo)體電阻與多個(gè)因素有關(guān)。如何研究電阻某個(gè)因素的關(guān)系？你打算采用什么方法？問(wèn)題 導(dǎo)電阻 與體長(zhǎng)度 l 的系驗(yàn)料有何要求？哪些物理量相同？ 哪些物理量不同？問(wèn)題 ：閱讀教材“實(shí)驗(yàn) 研影響導(dǎo)體電阻的因素”內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)中如何測(cè)量導(dǎo)體的電 阻？該實(shí)驗(yàn)算出電阻的具體數(shù)值了嗎？問(wèn)題 ：該實(shí)驗(yàn)使用一個(gè)電壓表，將電壓表依次與每個(gè)金屬絲并聯(lián)，測(cè)量電壓，表征電 阻的大小若四個(gè)電壓表分別每個(gè)金屬絲并聯(lián)次測(cè)量出四個(gè)電壓數(shù)值這方案可 行嗎？若可行，試比較該方案與教材方案相比，有何優(yōu)勢(shì)和

8、劣勢(shì)？教材方案有何優(yōu)點(diǎn)？ 導(dǎo)電阻率實(shí)驗(yàn)表明：同種材料的導(dǎo)體，電阻與它的長(zhǎng)度 l 成正比，與它的橫截面積 成比 導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有這個(gè)結(jié)論稱為電阻定律。寫成數(shù)學(xué)表達(dá)式，可以表示為，=lS式中 為料的電阻率，由材料種類決定。展示不同材料的電阻率表格。表 1 導(dǎo)體材料在 時(shí)的電阻率 材料 電阻率 / 銀 1.6-8 銅 1.7-83鋁 2.9-8鎢 5.3-8鐵 9.7-8鎳鉻合金 1.0-6鎳銅合金 5.0-7錳銅合金 4.4-7思考觀察表 1 中數(shù)據(jù)能釋為什導(dǎo)線選擇銅材料嗎？銀的電阻率小于銅的電阻 率，為什么不選擇銀材料？金屬導(dǎo)體電阻率與溫度有關(guān)。對(duì)于大多數(shù)金屬，隨著溫度升高，金屬材料電

9、阻率增大。 電阻率和溫度之間存在定量的對(duì)應(yīng)關(guān)系們根據(jù)這種關(guān)系制造了電阻溫度計(jì)以量較 大的溫度范圍而有些合金電阻在一定溫度范圍內(nèi)電阻率近似不變常于制作標(biāo)準(zhǔn)電 阻，用于校準(zhǔn)儀器。溫度降低，金屬導(dǎo)體的電阻會(huì)減小。荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度降低至 時(shí)， 汞的電阻突然跳躍式下降到儀器測(cè)不到的值阻變?yōu)榱氵@種現(xiàn)象稱為超導(dǎo)現(xiàn)象在昂內(nèi) 斯之后科家們發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度很低時(shí)多金屬和合金都會(huì)發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象科學(xué)家逐漸發(fā)現(xiàn) 了更多的超導(dǎo)材料，而超導(dǎo)的實(shí)現(xiàn)溫度也逐漸提升，在實(shí)際中發(fā)揮了重要應(yīng)用。昂內(nèi)斯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 超導(dǎo)體的抗磁性（慈懸浮） 伏特性曲線以通過(guò)導(dǎo)體的電流 I 為軸以導(dǎo)體端的電壓 U 為軸制的 I-U 像稱為導(dǎo)體的 伏安

10、特性曲線。問(wèn)題 ：繪制金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線。圖像的斜率代表什么？IIOU OU圖 圖 問(wèn)題 ：導(dǎo)體 和導(dǎo)體 b 的安特性曲線如圖 1 所，哪個(gè)導(dǎo)體的電阻大？問(wèn)題 ：某導(dǎo)體的伏安特性曲線如圖 2 所示。該導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓有關(guān)嗎？ 若有關(guān)，隨著電壓增大，導(dǎo)體的電阻如何變化？二極管的伏安特性曲線：4S SS S圖 二管伏安特性曲線二極管是一種電學(xué)器件當(dāng)正電壓超過(guò)某一值時(shí)電流隨電壓升高急劇升高二極 管電阻很小，可認(rèn)為電阻為零；當(dāng)加反向電壓，不太大時(shí)，電流很小，幾乎為零，電路中無(wú) 電流，可視作斷路。課堂小結(jié)U 電：導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體 流的比值R= 。I 電定律材的導(dǎo)體與的長(zhǎng)度 l 成比的截面積 S 反比；l導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有R 電率。金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高增大。 伏特性曲線根據(jù)伏安特性曲線分析電阻隨電壓如何變化；二極管具有單向?qū)щ娦酝ㄏ驂?，?dāng)作短路處理；通反向電壓，當(dāng)作斷路處理 作業(yè)習(xí)應(yīng)用”寫在教材。六、 書設(shè) 導(dǎo)的電阻一、電阻U= 由材料決定I歐姆定律：I=U適用條件：金屬導(dǎo)體、電解液二、影響導(dǎo)體電阻的因素三、導(dǎo)體的電阻率l電阻定 =電阻率 金屬導(dǎo)體電阻率隨溫度升高增大四、伏安特性曲線I-U 圖二極管單向?qū)щ娦孕甭时硎酒摺?學(xué)反由于初中學(xué)習(xí)過(guò)電阻概念生易理念電