人教版高中物理必修3第11章第2節(jié)導(dǎo)體的電阻教學(xué)設(shè)計(jì)

教版高中物理必修3導(dǎo)體的電阻教學(xué)設(shè)計(jì)

課題導(dǎo)體的電阻單元11學(xué)科物理年級(jí)高二

本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修3第11章第2節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)教材內(nèi)容以

探究決定電阻的因素為載體，既要研究電阻與其影響因素的定量關(guān)系，更重的是突出探究過(guò)

教材

程，因此，要求教師既要讓學(xué)生有充分體驗(yàn)探究過(guò)程的時(shí)間，又要考慮讓學(xué)生掌握必要的知

分析

識(shí)與方法。教學(xué)中可以采取實(shí)驗(yàn)探究重方法，理論探究重思維的策略，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究影響導(dǎo)

體電阻的因素，再進(jìn)一步通過(guò)邏輯的推理得到電阻定律，讓學(xué)生體驗(yàn)邏輯思維的力量。

一、教學(xué)目標(biāo)

1.經(jīng)歷決定導(dǎo)體電阻的因素的探究過(guò)程，體驗(yàn)運(yùn)用控制變量研究物理問(wèn)題的思維方法。

體會(huì)實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理都是重要的科學(xué)研究方法。

教2.深化對(duì)電阻的認(rèn)識(shí)，了解導(dǎo)體的電阻規(guī)律，能用電阻的計(jì)算公式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

3.理解電阻率的物理意義，并了解電阻率與溫度的關(guān)系。

學(xué)目

二、核心素養(yǎng)

標(biāo)與

物理觀念：讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)探究與邏輯思維相結(jié)合的物理觀念，體驗(yàn)邏輯思維的力量。

核心

素養(yǎng)科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生控制變量，利用實(shí)驗(yàn)抽象概括出物理規(guī)律的能力。

科學(xué)探究：用控制變量法，探究導(dǎo)體電阻的決定因素

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)電阻溫度計(jì)的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的思維品

質(zhì)。

重點(diǎn)理解電阻定律以及利用電阻定律進(jìn)行有關(guān)的分析和計(jì)算。

難點(diǎn)利用實(shí)驗(yàn)，抽象概括出電阻定律

教學(xué)過(guò)程

教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖

導(dǎo)入新課我們知道電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，導(dǎo)體電

阻的大小決定導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料。學(xué)生觀察圖片為本節(jié)知識(shí)做鋪

出示圖片:電線并填空墊，并引出本節(jié)

同種材料制成的導(dǎo)體，長(zhǎng)度越短，橫截面積越課題

大，電阻越小。如圖，為了減小輸電線上電能的損

耗，人們盡量把輸電線做得()一點(diǎn)

答案:粗

那么，它們之間的定量關(guān)系是怎樣的呢？

講授新課一、電阻

思考討論:如圖所示為金屬導(dǎo)體A、B兩端的電

壓隨導(dǎo)體中的電流的變化情況的U-I圖像，從圖中

你獲得哪些信息？

觀U-I圖像鍛煉學(xué)生的觀察

察說(shuō)出你獲得總結(jié)能力

的信息

①同一個(gè)金屬導(dǎo)體的U-I圖像是一條過(guò)原點(diǎn)

的直線；②同一個(gè)導(dǎo)體，電壓跟電流之比都是一個(gè)

常量；③圖像的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R

值不同。

1.電阻

（1）定義：在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙

作用的大小，導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對(duì)電流的

阻礙作用越大。

（2）公式：

（3）在導(dǎo)體的U-I圖像中，斜率反映了導(dǎo)體

電阻的大小，在同一個(gè)U-I圖像中斜率越大電阻越

大。

二、影響導(dǎo)體電阻的因素

導(dǎo)體的電阻到底與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材

料之間有怎樣的定量關(guān)系呢？下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)

來(lái)研究。

實(shí)驗(yàn)：研究影響導(dǎo)體電阻的因素

1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

探究電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料之間

的定量關(guān)系。

2.實(shí)驗(yàn)原理

根據(jù)串聯(lián)電路導(dǎo)體兩端的電壓與它們的電阻

成正比，因此，用電壓表分別測(cè)量a、b、c、d兩

端的電壓，就能知道它們的電阻之比。這樣就可以學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)鍛煉學(xué)生的總結(jié)

得出長(zhǎng)度、橫截面積和材料這三個(gè)因素與導(dǎo)體電阻目的、原理、能力和動(dòng)手操作

的關(guān)系。器材、電路并能力

3.實(shí)驗(yàn)器材說(shuō)出實(shí)驗(yàn)步

開(kāi)關(guān)、電源、電壓表（或多用電表）、導(dǎo)線、驟，最后進(jìn)行

滑動(dòng)變阻器、直徑為0.35mm和0.25mm的鎳鉻絲、操作

直徑為0.35mm的鐵鉻絲。

4.實(shí)驗(yàn)電路

影響導(dǎo)體電阻的因素

如圖，b與a長(zhǎng)度不同；c與a，橫截面積不

同；d與a，材料不同；在長(zhǎng)度、橫截面積和材料

三個(gè)因素中，b、c、d跟a相比，分別只有一個(gè)因

素不同。

5.研究方法采用控制變量法。

（1）導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系b與a，長(zhǎng)度不

同，橫截面積、材料相同。比較a、b的電阻之比

與它們的長(zhǎng)度之比。

（2）導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系c與a，橫

截面積不同，長(zhǎng)度、材料相同。比較a、c的電阻

之比與它們的橫截面積之比。

（3）導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系d與a，材料不

同，長(zhǎng)度、橫截面積相同。比較a、d的電阻是否

相等。

6.實(shí)驗(yàn)步驟

（1）按照電路圖連接電路，把直徑為0.35mm

和0.25mm的鎳鉻絲、直徑為0.35mm的鐵鉻絲串

聯(lián)到電路中。

（2）閉合開(kāi)關(guān)后，測(cè)出直徑為0.35mm，長(zhǎng)度

為20mm和10mm的鎳鉻絲的電壓值；再測(cè)出直徑

為0.35mm，長(zhǎng)度為20mm鐵鉻絲的電壓值和直徑

為0.25mm，長(zhǎng)度為20mm，的鎳鉻絲的電壓值。

（3）改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置，重復(fù)上面

的步驟，并把測(cè)得的數(shù)據(jù)填入表中。

出示:影響導(dǎo)體電阻的因素實(shí)驗(yàn)視頻學(xué)生觀看視頻為自己順利完成

7.數(shù)據(jù)處理影響導(dǎo)體電阻實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)

的因素實(shí)驗(yàn)視

序材料長(zhǎng)度直徑直徑的平電壓/V

頻并記錄數(shù)據(jù)

號(hào)/mm/mm方/mm2

a鎳鉻200.350.12250.68

合金

b鎳鉻100.350.12250.35

合金

c鎳鉻200.250.06251.31

合金

d鐵鉻200.350.12251.03

合金

根據(jù)表格內(nèi)的數(shù)據(jù)請(qǐng)你計(jì)算長(zhǎng)度之比、面積之

比與電壓之比的關(guān)系，并說(shuō)出你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

由表中數(shù)據(jù)可知：①a、b導(dǎo)體的長(zhǎng)度之比為學(xué)觀察數(shù)據(jù)并鍛煉學(xué)生處理數(shù)

2:1，電壓之比為1.94:1。計(jì)算找出規(guī)律據(jù)能力和總結(jié)概

②a、c導(dǎo)體的面積之比為1.96:1，電壓之比為括能力

1:1.93。

③a、c導(dǎo)體材料不同，電阻也不同。

即：在誤差允許范圍內(nèi)：La：Lb=Ua：Ub=Ra：

Rb

Sa：Sb=Ua：Ub=Ra：Rb

8.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

由上述數(shù)據(jù)可得，在誤差允許范圍內(nèi)，導(dǎo)體電

阻大小與長(zhǎng)度成正比，與面積成反比，并與導(dǎo)體的

材料有關(guān)。

三、導(dǎo)體的電阻率

1.電阻定律：

（1）內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它

的長(zhǎng)度L成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)

體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。?

記憶電阻定律鍛煉學(xué)生的理解

（2）表達(dá)式：

以及其表達(dá)記憶能力

2.電阻率

式，理解電阻

（1）ρ是個(gè)與材料本身有關(guān)的物理量，它直

率

接反映了材料導(dǎo)電性的好壞，我們把它叫做材料

的電阻率。

在長(zhǎng)度、橫截面積一定的條件下，ρ越大，

導(dǎo)體的電阻越大。

（2）表達(dá)式：

（3）單位：歐·米（Ω·m)

（4）物理意義：反映材料導(dǎo)電性能的物理量，

ρ越大，導(dǎo)電性能越差。

3.幾種導(dǎo)體材料在20℃時(shí)的電阻率。

材ρ/

材料ρ/（Ω·m）

料（Ω·m）

1.6×10

銀鐵1.0×10-7

-8

1.7×10

銅錳銅合金4.4×10-7

-8

學(xué)生觀察表鍛煉學(xué)生的觀察

2.9×10

鋁鎳銅合金5.0×10-7

格，總結(jié)從表能力

-8

格中獲得的信

5.3×10

鎢鎳鉻合金1.0×10-6息

-8

你能從表中看出哪些信息？

（1）純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較

大。電阻率小用作導(dǎo)電材料，電阻率大的用作絕緣

材料

（2）不同材料的導(dǎo)體電阻率不同。

思考討論：表格在列出幾種材料的電阻率時(shí)，

標(biāo)注了溫度是20oC，這可能說(shuō)明了什么？

標(biāo)題有20℃的限制，這可能說(shuō)明了各種材料的

電阻率都隨溫度而變化。

演示實(shí)驗(yàn)：電阻率與溫度的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)器材：燈泡的燈絲、小燈泡、酒精燈、兩

節(jié)干電池、導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)

出示圖片：電阻率與溫度的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：如圖，將燈泡的燈絲與小燈泡串聯(lián)

接入電路，使小燈泡發(fā)光。用酒精燈給燈絲加熱。

通過(guò)上面的演示實(shí)驗(yàn)說(shuō)出你觀察到的現(xiàn)象，這

說(shuō)明了什么問(wèn)題？

現(xiàn)象：用酒精燈給燈絲加熱，燈絲的溫度升高，

學(xué)生觀察電阻

觀察到此時(shí)小燈泡變暗。

率與溫度的關(guān)鍛煉學(xué)生的觀察

這說(shuō)明溫度升高，電路中電阻變大，根據(jù)

系的演示實(shí)驗(yàn)理解能力

可知燈絲的溫度升高電阻率變大了即：金屬回答問(wèn)題

的電阻隨溫度的升高而增大，或金屬的電阻率隨溫

度的升高而增大。

4.電阻率大小不同，與溫度的關(guān)系也不同，所

以用途也不同。

（1）導(dǎo)線

有些金屬材料（如純金屬）電阻率較小，可以

用來(lái)制作導(dǎo)線。

（2）電阻絲

有些金屬材料（如合金材料）電阻率較大，可

以用來(lái)制作電阻絲等。

（3）還有一些合金材料電阻率隨溫度變化很

小，可用于制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。5.超導(dǎo)現(xiàn)象、超導(dǎo)體和

轉(zhuǎn)變溫度當(dāng)溫度降低時(shí)，導(dǎo)體的電阻率將會(huì)減小。

出示圖片：錳銅合金和鎳銅合金

例如：錳銅合金和鎳銅合金制作的標(biāo)準(zhǔn)電阻的

電阻率幾乎不受溫度變化的影響。

（4）電阻溫度計(jì)

電阻率隨溫度變化較大的材料，可以用來(lái)制作

電阻溫度計(jì)，電阻溫度計(jì)連接在電路里，溫度越高，

導(dǎo)體電阻越大，電路里的電流就越小，可以用電流

表的示數(shù)來(lái)表示相應(yīng)的溫度。

①工作原理：電阻溫度計(jì)是利用金屬的電阻隨學(xué)生閱讀課文鍛煉學(xué)生的自主

溫度變化而制成的。了解電阻溫度學(xué)習(xí)能力

②主要構(gòu)造：指示儀表、連接導(dǎo)線、熱電阻計(jì)

（鉑）。

精密的電阻溫度計(jì)是用鉑做的。已知鉑絲的電

阻隨溫度的變化情況，測(cè)出鉑絲的電阻就可以知道

溫度。

5.超導(dǎo)現(xiàn)象、超導(dǎo)體和轉(zhuǎn)變溫度

（1）科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一些金屬在溫度特別低時(shí)

電阻可以降到0，這種現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象。

（2）能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。

1987年，華裔美國(guó)籍科學(xué)家朱經(jīng)武以及中國(guó)科

學(xué)家趙忠賢相繼研制出釔—鋇—銅—氧系材料，超

導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度提高到90K（－183.15℃）

（3）轉(zhuǎn)變溫度：材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)

狀態(tài)的溫度，叫做超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度．

拓展學(xué)習(xí)伏安特性曲線

在實(shí)際應(yīng)用中，常用橫坐標(biāo)表示電壓U，縱坐

標(biāo)表示電流I，這樣畫(huà)出的I-U圖像叫作導(dǎo)體的伏

安特性曲線。

學(xué)生閱讀課文了解什么是伏安

特性曲線

導(dǎo)體A、B的伏安特性曲線

對(duì)于金屬導(dǎo)體，在溫度沒(méi)有顯著變化時(shí)，電阻

幾乎是不變的，它的伏安特性曲線是一條過(guò)原點(diǎn)的

直線，也就是電流I與電壓U成正比。具有這種

伏安特性的電學(xué)元件叫作線性元件。

實(shí)驗(yàn)表明，除金屬外，歐姆定律對(duì)電解質(zhì)溶液

也適用，但對(duì)氣態(tài)導(dǎo)體（如日光燈管、霓虹燈管中

的氣體）和半導(dǎo)體元件并不適用。在這些情況下電

流與電壓不成正比，這類電學(xué)元件叫作非線性元

件。

某晶體二極管的伏安特性曲線

課堂練習(xí)

1.一根銅導(dǎo)線的電阻為R，要使連人電路中的

導(dǎo)線電阻變小，可采用的措施是()

A．對(duì)折這根導(dǎo)線后連人電路

B．將導(dǎo)線拉長(zhǎng)后連入電路

C．增大導(dǎo)線兩端的電壓或減小通過(guò)導(dǎo)線的電

流強(qiáng)度

D．用長(zhǎng)度、橫截面積相同的鋁導(dǎo)線代替銅導(dǎo)學(xué)生練習(xí)鞏固本節(jié)知識(shí)

線接入電路中

答案:A

2．關(guān)于金屬導(dǎo)體的電阻率，下列說(shuō)法中正確

的是()

A．電阻率與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與通

過(guò)導(dǎo)體的電流強(qiáng)度成反比

B．電阻率與導(dǎo)體的電阻成正比，與導(dǎo)體兩

端的電壓無(wú)關(guān)

C．電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積無(wú)關(guān)

D．在溫度不變的情況下，電阻率僅與導(dǎo)體

的材料有關(guān)

答案：CD

3.一根阻值為R的均勻電阻絲，長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截

面積為S，設(shè)溫度不變，在下列哪些情況下其電阻

值仍為R()

A．當(dāng)L不變、S增大一倍時(shí)

B．當(dāng)S不變、L增大一倍時(shí)

C．當(dāng)L和S都縮為原來(lái)的1/2時(shí)

D．當(dāng)L和橫截面的半徑都增大一倍時(shí)

答案：C

拓展提高

1.在截面積為S的粗細(xì)均勻銅導(dǎo)線中流過(guò)恒定

電流I，銅的電阻率為，電子電量為e，則電子在

銅導(dǎo)體中運(yùn)行時(shí)受到電場(chǎng)力作用為()

A．0

B．Ie/S

C．IS/e

D．Ie/s

答案：B

2．兩個(gè)用同種材料制成的均勻?qū)wA、B，其

質(zhì)量相同，當(dāng)它們接入電壓相同的電路時(shí)，其電流

之比IA∶IB＝1∶4，則橫截面積之比SA∶SB為

()

A．1∶2

B．2∶1

C．1∶4

D．4∶1

答案：A

3.直徑0.3mm的細(xì)鉛絲通過(guò)1.8A的電流被熔

斷，直徑0.6mm的粗鉛絲通過(guò)5A的電流被熔斷，

如果由長(zhǎng)度相同的20根細(xì)鉛絲和一根粗鉛絲并聯(lián)

成電路中的保險(xiǎn)絲，則通過(guò)多大電流時(shí)，電路斷開(kāi)

()