2024-2025學(xué)年新教材高中物理 第十一章 電路及其應(yīng)用 3 實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量教案 新人教版必修3

2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十一章電路及其應(yīng)用3實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量教案新人教版必修3學(xué)校授課教師課時(shí)授課班級(jí)授課地點(diǎn)教具教學(xué)內(nèi)容本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容來自于2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十一章“電路及其應(yīng)用”的第三節(jié)“實(shí)驗(yàn)：導(dǎo)體電阻率的測量”。本節(jié)課主要讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來探究導(dǎo)體的電阻率，理解電阻率的概念，掌握測量電阻率的方法，并能運(yùn)用電阻率的知識(shí)解決實(shí)際問題。

教材內(nèi)容主要包括：

1.電阻率的定義及物理意義；

2.測量導(dǎo)體電阻率的方法及實(shí)驗(yàn)步驟；

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及電阻率的計(jì)算；

4.電阻率在實(shí)際中的應(yīng)用。核心素養(yǎng)目標(biāo)本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)包括：

1.科學(xué)思維：通過實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和分析能力，使其能夠運(yùn)用科學(xué)方法解決實(shí)際問題。

2.科學(xué)探究：讓學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)的基本操作技能，學(xué)會(huì)使用測量工具，掌握數(shù)據(jù)處理和分析的方法，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)探究精神。

3.科學(xué)態(tài)度與價(jià)值觀：通過實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理知識(shí)在生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)的熱愛和責(zé)任感，養(yǎng)成勇于探索、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度。

4.科學(xué)交流：在實(shí)驗(yàn)過程中，培養(yǎng)學(xué)生與他人合作、交流意見的能力，使其能夠運(yùn)用物理知識(shí)進(jìn)行有效的溝通和表達(dá)。教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)：

（1）電阻率的定義及物理意義：電阻率是描述材料導(dǎo)電性能的物理量，是材料的一種固有屬性，與材料的長度、橫截面積和溫度有關(guān)，與電壓、電流無關(guān)。

（2）測量導(dǎo)體電阻率的方法及實(shí)驗(yàn)步驟：采用伏安法測量導(dǎo)體電阻率，實(shí)驗(yàn)步驟包括：搭建電路、調(diào)節(jié)儀器、進(jìn)行測量、記錄數(shù)據(jù)、計(jì)算電阻率等。

（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及電阻率的計(jì)算：根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的電壓和電流數(shù)據(jù)，計(jì)算電阻值，再根據(jù)導(dǎo)體長度和橫截面積計(jì)算電阻率。

（4）電阻率在實(shí)際中的應(yīng)用：了解電阻率在電子、能源、材料等領(lǐng)域的應(yīng)用，如半導(dǎo)體材料、太陽能電池、電線電纜等。

2.教學(xué)難點(diǎn)：

（1）電阻率的定義及物理意義：學(xué)生容易混淆電阻率與電阻的區(qū)別，難以理解電阻率是描述材料導(dǎo)電性能的固有屬性。

（2）測量導(dǎo)體電阻率的方法及實(shí)驗(yàn)步驟：學(xué)生對(duì)伏安法測量電阻率的原理理解不深，難以獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)處理。

（3）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及電阻率的計(jì)算：學(xué)生對(duì)伏安法測量的原理理解不透，難以運(yùn)用數(shù)學(xué)方法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，求解電阻率。

（4）電阻率在實(shí)際中的應(yīng)用：學(xué)生難以將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，理解電阻率在現(xiàn)實(shí)生活中的重要性。

針對(duì)以上重點(diǎn)和難點(diǎn)，教師應(yīng)采取有針對(duì)性的教學(xué)方法，如采用直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象演示、分步驟講解實(shí)驗(yàn)操作、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等，幫助學(xué)生理解和掌握核心知識(shí)，突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。教學(xué)資源1.軟硬件資源：

-實(shí)驗(yàn)室用伏安法測量電阻率的儀器設(shè)備；

-電腦、投影儀和顯示屏；

-實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件；

-物理教材和輔助教學(xué)材料。

2.課程平臺(tái)：

-學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)；

-班級(jí)微信群或?qū)W習(xí)平臺(tái)。

3.信息化資源：

-電阻率概念和測量方法的動(dòng)畫或視頻資料；

-實(shí)驗(yàn)操作步驟和數(shù)據(jù)處理方法的指導(dǎo)文檔；

-在線討論區(qū)和資源共享平臺(tái)。

4.教學(xué)手段：

-課堂講授；

-實(shí)驗(yàn)演示；

-分組討論；

-問題解答；

-作業(yè)與測試。教學(xué)流程一、導(dǎo)入新課（用時(shí)5分鐘）

同學(xué)們，今天我們將要學(xué)習(xí)的是《導(dǎo)體電阻率的測量》這一章節(jié)。在開始之前，我想先問大家一個(gè)問題：“你們?cè)谌粘Ｉ钪惺欠裼龅竭^電器設(shè)備損壞的情況？”這個(gè)問題與我們將要學(xué)習(xí)的內(nèi)容密切相關(guān)。通過這個(gè)問題，我希望能夠引起大家的興趣和好奇心，讓我們一同探索導(dǎo)體電阻率的奧秘。

二、新課講授（用時(shí)10分鐘）

1.理論介紹：首先，我們要了解導(dǎo)體電阻率的基本概念。導(dǎo)體電阻率是描述導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的物理量，它與導(dǎo)體的長度、橫截面積和溫度有關(guān)。

2.案例分析：接下來，我們來看一個(gè)具體的案例。這個(gè)案例展示了導(dǎo)體電阻率在實(shí)際中的應(yīng)用，以及它如何幫助我們解決問題。

3.重點(diǎn)難點(diǎn)解析：在講授過程中，我會(huì)特別強(qiáng)調(diào)導(dǎo)體電阻率的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)操作這兩個(gè)重點(diǎn)。對(duì)于難點(diǎn)部分，我會(huì)通過舉例和比較來幫助大家理解。

三、實(shí)踐活動(dòng)（用時(shí)10分鐘）

1.分組討論：學(xué)生們將分成若干小組，每組討論一個(gè)與導(dǎo)體電阻率相關(guān)的實(shí)際問題。

2.實(shí)驗(yàn)操作：為了加深理解，我們將進(jìn)行一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)操作。這個(gè)操作將演示導(dǎo)體電阻率的測量方法。

3.成果展示：每個(gè)小組將向全班展示他們的討論成果和實(shí)驗(yàn)操作的結(jié)果。

四、學(xué)生小組討論（用時(shí)10分鐘）

1.討論主題：學(xué)生將圍繞“導(dǎo)體電阻率在實(shí)際生活中的應(yīng)用”這一主題展開討論。他們將被鼓勵(lì)提出自己的觀點(diǎn)和想法，并與其他小組成員進(jìn)行交流。

2.引導(dǎo)與啟發(fā)：在討論過程中，我將作為一個(gè)引導(dǎo)者，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。我會(huì)提出一些開放性的問題來啟發(fā)他們的思考。

3.成果分享：每個(gè)小組將選擇一名代表來分享他們的討論成果。這些成果將被記錄在黑板上或投影儀上，以便全班都能看到。

五、總結(jié)回顧（用時(shí)5分鐘）

今天的學(xué)習(xí)，我們了解了導(dǎo)體電阻率的基本概念、重要性和應(yīng)用。同時(shí)，我們也通過實(shí)踐活動(dòng)和小組討論加深了對(duì)導(dǎo)體電阻率的理解。我希望大家能夠掌握這些知識(shí)點(diǎn)，并在日常生活中靈活運(yùn)用。最后，如果有任何疑問或不明白的地方，請(qǐng)隨時(shí)向我提問。知識(shí)點(diǎn)梳理1.電阻率的定義及物理意義：電阻率是描述材料導(dǎo)電性能的物理量，是材料的一種固有屬性，與材料的長度、橫截面積和溫度有關(guān)，與電壓、電流無關(guān)。

2.測量導(dǎo)體電阻率的方法及實(shí)驗(yàn)步驟：采用伏安法測量導(dǎo)體電阻率，實(shí)驗(yàn)步驟包括：搭建電路、調(diào)節(jié)儀器、進(jìn)行測量、記錄數(shù)據(jù)、計(jì)算電阻率等。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理及電阻率的計(jì)算：根據(jù)實(shí)驗(yàn)測得的電壓和電流數(shù)據(jù)，計(jì)算電阻值，再根據(jù)導(dǎo)體長度和橫截面積計(jì)算電阻率。

4.電阻率在實(shí)際中的應(yīng)用：了解電阻率在電子、能源、材料等領(lǐng)域的應(yīng)用，如半導(dǎo)體材料、太陽能電池、電線電纜等。

5.伏安法測量電阻率的原理：伏安法是通過測量導(dǎo)體在恒定電壓下的電流，根據(jù)歐姆定律計(jì)算電阻值，從而得到電阻率。

6.伏安法測量電阻率的儀器設(shè)備：電壓源、電流表、電阻表、導(dǎo)線、開關(guān)等。

7.伏安法測量電阻率的注意事項(xiàng)：確保電路連接正確，避免接觸不良和短路現(xiàn)象；保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度穩(wěn)定，避免溫度對(duì)電阻率的影響。

8.數(shù)據(jù)分析方法：利用描點(diǎn)法或線性擬合法對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，求解電阻率。

9.實(shí)驗(yàn)誤差及減小方法：了解實(shí)驗(yàn)誤差來源，如儀器的精度、環(huán)境的干擾等，采取相應(yīng)的措施減小誤差，如重復(fù)測量、求平均值等。

10.安全操作注意事項(xiàng)：在實(shí)驗(yàn)過程中，遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)程，確保自身和他人的安全，如使用絕緣工具、避免觸電等。

11.導(dǎo)體電阻率的概念：導(dǎo)體電阻率是描述導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的物理量，它反映了導(dǎo)體的內(nèi)在屬性，與導(dǎo)體的材料、溫度和幾何形狀有關(guān)。

12.導(dǎo)體電阻率的計(jì)算公式：電阻率ρ=電阻R×橫截面積A/導(dǎo)體長度L。

13.導(dǎo)體電阻率的應(yīng)用實(shí)例：通過了解導(dǎo)體電阻率，我們可以選擇合適的材料制作電線電纜，以減小能量損耗；在電子設(shè)備中，合理設(shè)計(jì)電路板布局，降低電阻率，提高設(shè)備性能。

14.半導(dǎo)體材料的電阻率特性：半導(dǎo)體材料的電阻率介于導(dǎo)體和絕緣體之間，其電阻率隨溫度的升高而減小，這一特性使得半導(dǎo)體材料在電子器件中具有廣泛的應(yīng)用。

15.太陽能電池的電阻率影響因素：太陽能電池的電阻率受到材料組成、摻雜濃度和溫度等因素的影響，了解這些因素有助于提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。

16.電線電纜中電阻率的考慮：在設(shè)計(jì)和制造電線電纜時(shí)，需要考慮電阻率的大小，以保證電能的有效傳輸和減少能量損耗。

17.電阻率與電阻的區(qū)別：電阻是描述材料阻礙電流流動(dòng)的程度，其大小與電阻率、導(dǎo)體長度和橫截面積有關(guān)，而電阻率是描述材料導(dǎo)電性能的固有屬性，與電壓、電流無關(guān)。

18.電阻率與溫度的關(guān)系：一般情況下，導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而增大，這是因?yàn)闇囟壬邔?dǎo)致導(dǎo)體內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)加劇，電阻率相應(yīng)增大。

19.電阻率與頻率的關(guān)系：在高頻電路中，導(dǎo)體的電阻率會(huì)受到頻率的影響，這是因?yàn)楦哳l信號(hào)會(huì)使導(dǎo)體內(nèi)部的電子受到更多的碰撞，電阻率增大。

20.電阻率在科學(xué)研究中的應(yīng)用：電阻率的研究在物理學(xué)、材料科學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域具有重要意義，有助于解決實(shí)際問題，推動(dòng)科技發(fā)展。板書設(shè)計(jì)1.電阻率概念：

-物理意義：描述材料導(dǎo)電性能的物理量

-公式：ρ=R×A/L

2.伏安法測量電阻率：

-原理：通過測量導(dǎo)體在恒定電壓下的電流，計(jì)算電阻值，求解電阻率

-步驟：搭建電路→調(diào)節(jié)儀器→測量數(shù)據(jù)→計(jì)算電阻率

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理：

-方法：描點(diǎn)法或線性擬合法

-目的：減小誤差，求解電阻率

4.電阻率應(yīng)用：

-電子：半導(dǎo)體材料、集成電路

-能源：太陽能電池

-材料：電線電纜

5.電阻率與電阻區(qū)別：

-電阻：描述阻礙電流流動(dòng)的程度

-電阻率：描述導(dǎo)電性能的固有屬性

6.電阻率與溫度關(guān)系：

-一般情況：隨溫度升高而增大

-原因：溫度升高導(dǎo)致電子運(yùn)動(dòng)加劇

7.電阻率與頻率關(guān)系：

-高頻電路：電阻率隨頻率升高而增大

-原因：高頻信號(hào)使電子碰撞更頻繁

8.電阻率在科學(xué)研究中的應(yīng)用：

-物理學(xué)：探究物質(zhì)導(dǎo)電性能

-材料科學(xué)：選擇合適材料制備器件

-電子學(xué)：設(shè)計(jì)電路和器件重點(diǎn)題型整理1.題目：已知某導(dǎo)體在溫度為T1時(shí)的電阻值為R1，在溫度為T2時(shí)的電阻值為R2。求該導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化的關(guān)系。

答案：電阻率與溫度無關(guān)，其值保持不變。

2.題目：某導(dǎo)體在長度為L1、橫截面積為A1時(shí)的電阻值為R1，在長度為L2、橫截面積為A2時(shí)的電阻值為R2。求該導(dǎo)體的電阻率隨長度和橫截面積變化的關(guān)系。

答案：電阻率與長度和橫截面積的比值成反比，即ρ=R×A/L。

3.題目：在伏安法測量電阻率的實(shí)驗(yàn)中，若電壓表和電流表的讀數(shù)分別為U和I，求電阻值R和電阻率ρ的表達(dá)式。

答案：電阻值R=U/I，電阻率ρ=R×A/L。

4.題目：某半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度升高而減小，請(qǐng)解釋這一現(xiàn)象。

答案：半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度升高而減小，這是因?yàn)闇囟壬邔?dǎo)致半導(dǎo)體材料的載流子濃度增加，從而使電阻率減小。

5.題目：在電線電纜的設(shè)計(jì)中，如何根據(jù)電阻率選擇合適的材料？

答案：在電線電纜的設(shè)計(jì)中，應(yīng)選擇電阻率較低的材料，以減小電能損耗。通常，銅和鋁是常用的導(dǎo)電材料，因其電阻率較低，導(dǎo)電性能較好。

6.題目：在實(shí)驗(yàn)中，如何減小電阻率測量時(shí)的誤差？

答案：減小電阻率測量時(shí)的誤差的方法有：重復(fù)測量，求平均值；使用精度更高的測量儀器；保持實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度穩(wěn)定；確保電路連接正確，避免接觸不良和短路現(xiàn)象。

7.題目：在實(shí)際應(yīng)用中，如何利用電阻率來提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率？

答案：在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過選擇合適的半導(dǎo)體材料來提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。半導(dǎo)體材料的電阻率會(huì)影響其光吸收能力和電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生效率，因此，選擇電阻率適宜的材料可以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

8.題目：如何利用電阻率來降低電線電纜的電能損耗？

答案：為了降低電線電纜的電能損耗，應(yīng)選擇電阻率較低的材料來制造電線電纜。銅和鋁是常用的導(dǎo)電材料，因其電阻率較低，可以有效地降低電能損耗。

9.題目：在電阻率的測量實(shí)驗(yàn)中，如何處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以減小誤差？

答案：在電阻率的測量實(shí)驗(yàn)中，可以通過以下方法來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以減小誤差：重復(fù)測量，求平均值；使用線性擬合法或描點(diǎn)法來處理數(shù)據(jù)；確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境的溫度穩(wěn)定，避免溫度對(duì)電阻率的影響；檢查電路連接是否正確，避免接觸不良和短路現(xiàn)象。

10.題目：如何解釋導(dǎo)體電阻率的概念？

答案：導(dǎo)體電阻率是描述導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的物理量，它反映了導(dǎo)體的內(nèi)在屬性，與導(dǎo)體的材料、溫度和幾何形狀有關(guān)。電阻率與導(dǎo)體長度、橫截面積和溫度有關(guān)，與電壓、電流無關(guān)。作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.計(jì)算題：根據(jù)給定的導(dǎo)體長度、橫截面積和電阻值，計(jì)算電阻率。

2.實(shí)驗(yàn)題：設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，用于測量某種材料的電阻率。

3.應(yīng)用題：分析某一實(shí)際電路中，電阻率對(duì)電路性能的影響。

4.思考題：討論電阻率在半導(dǎo)體材料和太陽能電池中的應(yīng)用。

5.討論題：分組討論電阻率在電線電纜設(shè)計(jì)中的重要性。

作業(yè)反饋：

1.對(duì)于計(jì)算題，檢查學(xué)生是否正確應(yīng)用了電阻率的計(jì)算公式，是否考慮了單位轉(zhuǎn)換。

2.對(duì)于實(shí)驗(yàn)題，評(píng)價(jià)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案是否合理，是否涵蓋了電阻率測量的基本步驟。

3.對(duì)于應(yīng)用題，檢查學(xué)生是否能夠?qū)㈦娮杪实母拍钆c實(shí)際電路聯(lián)系起來，是否正確分析了電阻率對(duì)電路性能的影響。

4.對(duì)于思考題，評(píng)價(jià)學(xué)生是否能夠深入理解電阻率在半導(dǎo)體材料和太陽能電池中的應(yīng)用，是否能夠提出有見地的觀點(diǎn)。

5.對(duì)于討論題，評(píng)價(jià)學(xué)生是否能夠積極參與討論，是否能夠從電