高二物理《电阻定律电阻率》教学设计

高二物理《电阻定律电阻率》教学设计 设计理念    这节课坚持“以学生为主体教师为主导”的教学理念，在教学目标上注重提高全体学生的科学素养，课程内容体现“生活—物理—生活”这一理论联系实际的思想，注重物理知识的形成过程和应用。关注学生知识的基础，课程的实施方案体现选择性，以求适应不同层次的学校。注重学生的自主学习和教师的引导作用，引导学生亲历科学家的探究过程，强调通过探究来学习物理知识和科学方法，培养科学精神。 教学内容    《普通高中课程标准实验教科书·物理 选修3-1》（司南版）的第二章《恒定电流》的第六节内容。 教学目标    1、通过探究电阻跟它长度的关系和电阻跟它横截面积的关系，提高学生用控制变量法进行实验的能力，了解科学探究的一般程序。培养实事求是的精神和互助合作精神。 2、通过引导学生设计实验来探究电阻跟它的它长度、横截面、材料和温度的关系，提高学生设计实验的能力，并通过实验，使学生了解电阻率与温度的关系，提高学生观察能力； 3、通过研究各种材料电阻率的表格，提高获取信息能力； 4、通过例题讲解，使学生理解电阻定律，理解定律中电阻率、长度和横截面积所指的含义，通过理论联系实际来提高学生学习兴趣。（第二课时） 学情与教材分析    1、学情分析：学生在初中对影响导体电阻的因素已有了定性认识，学过测量电阻的方法：伏安法，会连接基本的电路进行测量，但不同层次的学生掌握的情况相差也较大，学生在连接线路、读数和用图像法处理数据上会存在一定的困难。 2、教材分析 《普通高中物理课程标准》选修3-1模块的内容标准中第二个二级主题“电路”中，有以下条目涉及本节的内容：条目1，观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用；条目2，通过实验，探究决定导体电阻的因素，知道电阻定律。显然，通过探究得到电阻定律的表达式是本节课的重点，而如何引导学生设计实验来探究则是本节课的难点。《标准》还要求学生在探究实验中了解导体电阻率的概念，知道常见金属导体电阻率的大小排序，通过实验让学生知道导体的电阻率与温度有关，有条件的学校还应该让学生了解一些导体的热敏特性、超导现象和超导材料等，了解其在生活和科技中的应用。 教学准备 1、知识和能力方面，要了解学生初中有关测量电阻的知识、电学仪器的使用熟练程度，学生对初中教材有关决定导体电阻的因素的掌握情况。 2、教具和仪器方面，有条件的学校按2-3人一组来划分成若干小组。 （1）探究导体电阻与长度的关系的小组，每个小组准备以下器材：学生电压表、电流表各一只，毫米刻度尺一只，待测金属丝一条（足够长），滑动变阻器一只，干电池组，开关一个，导线若干； （2）探究导体电阻与横截面积的关系的小组，每个小组准备以下器材：学生电压表、电流表各一只，截面均匀的待测金属丝5-6条（足够长），滑动变阻器一只，干电池组，开关一个，导线若干；演示不同材料电阻率不同，则在上述实验的基础上，再分发不同材料的相同长度和横截面积的导线； （3）演示导体电阻率与温度有关的实验要准备以下器材：热敏电阻（或白炽灯丝）一个，酒精灯一盏，干电池组，相同的小灯泡两只，开关一只，导线若干； 教学过程 一、复习导入新课 1、用阻值不同的定值电阻（标有阻值）让学生判断谁的电阻大。或用大铜丝与小铜丝拿出来比较，再用万用表测量结果。 [学情预设：一般学生会说外形大的电阻大，教师等学生说完再公布结果，引起学生思维上的冲突，激发其求知欲。] 2、教师通过设问：一个导体的电阻大小与它本身的形状、材料有什么关系？引导学生回忆初中所学的知识------影响导体电阻的因素，然后指明初中所学的是定性关系，高中要研究的是定量关系。要探究出定量关系，一定要做实验得到数据。 这需要用到以前所学的知识：串并联的规律，测量电阻的方法，仪器的连接，电压表、电流表的读数。教师再引导学生回忆以上知识的基础上，进行新课教学。 二、决定导体电阻的因素 1、教师讲述：影响导体电阻的因素有好几个，让学生说出用控制变量法来探究影响导体电阻各因素的定量关系，接着提问：该怎样控制各个变量呢？      [学情预设：学生可能有不同的答案，但教师最终要把学生的回答归纳为以下四种情况： 生1：保持材料、截面、温度不变，研究电阻和长度的关系； 生2：保持材料、长度、温度不变，研究电阻和截面的关系； 生3：保持截面、长度、温度不变，研究电阻和材料的关系； 生4：保持材料、长度、截面不变，研究电阻和温度的关系；] 电阻定律电阻率教学设计2、接着教师直接说明：对于导体电阻与温度的关系，高中不作定量要求，只要求大家知道同一导体的电阻会随温度的变化而变化，可以用下面这个演示实验来说明。      [设计意图：可能学生在初中已经看过类似实验，但还是要再演示一遍，让学生知道：同一电阻的阻值会随温度而改变，为下面要用控制变量法进行的探究实验和说明电阻率会随温度而改变作好铺垫。教师要强调现在用的是对比实验法来说明同一电阻阻值会随温度而改变，并且也考查学生运用串并联知识来解释实验现象的能力。] [学情预设：假如学生在解释现象上发生困难，教师要引导学生从并联电压相等和串联分压的规律来说明。] 3、教师接着说明本节课的重点是要通过实验来探究：在温度不变的情况下，导体的电阻与它的长度、横截面积和材料的定量关系，了解物理学家如何进行科学探究，学习基本探究过程和方法。然后引导学生选用桌面上的器材并设计实验方案进行探究，说明研究的对象是合金导线。 [设计意图：通过引导学生用控制变量法设计实验，提高学生的设计实验的能力。 本次探究的重点放在动手实验、收集数据、分析论证这几个探究环节上，所以引导学生设计实验的时间不宜太长。] [学情预设：如果学生经过思考仍无法提出合理的方案，教师要做好引导。引导参考如下： 师：要研究合金导线的电阻和导线长度的关系，首先要能测得合金导线的电阻和长度的对应数据，长度可用刻度尺来量，合金导线的电阻应怎样测得呢？ 生：用伏安法测电阻。 师：这样应选用什么器材来做实验？ 生：电压表和电流表，电源、导线、开关，合金导线（截面均匀），刻度尺，滑动变阻器。 师：滑动变阻器起两个作用：一是保护电压表和电流表，二是改变电压和电流，以便获得多组数据。 师：下面大家设计电路图。（引导学生用安培表外接法） 生：（画图） 师：（投影学生作品进行评价。） 电阻定律电阻率教学设计师：实验中怎样改变导线的长度呢？ 生1：可以采用材料、截面积相同、长度不同的合金导线。 生2：也可以只用一条截面均匀的合金导线，通过改变接入的位置来改变长度。 师：（等学生说完再总结、评价）如图，我们可以把安培表和伏特表先串起来，然后从伏特表的接线柱上引出两条导线，用来接入待测电阻丝，这样可以便于改变电阻丝的长度。接入的长度用刻度尺来量出。 师：如何改变截面积呢？ 生1：可以选相同材料、长度，不同截面的导线。 生2：也可以选相同截面、材料、长度的导线用一根接入、二根并联接入、三根并联接入的方式，来改变截面积，截面积分别是S、2S、3S。] 4、教师接着把学生按2-3人一组来划分成若干小组，一半学生探究导体电阻与长度的关系，另一半学生探究导体电阻与横截面积的关系，指导学生进行探究实验、收集数据。 实施说明：对于实验探究，若学生素质较好，能力较强，则让学生自己探究，老师在旁指导，否则由老师和个别学生共同完成，其余学生观察。教师根据本校学情进行选择。 [设计意图：让学生在教师的指导下经历探究过程，提高学生的动手实验能力，包括连线、操作、读数、设计记录表格等，培养学生实事求是的精神和互助合作精神。] [学情预设：1、学生可能在连接电路上存在或多或少的困难，教师要下去巡回指导，发现问题及时处理，避免课堂效率低下。2、学生可能读完一组数据后，没有断开开关，这时教师要提醒学生：要保证导体温度不变，能不能一直通电呢？怎样才能尽量保持导体的温度不变？3、学生在记录数据时可能会设计不同的表格，教师事先不必示范，等学生记录下数据后，把表格设计合理、数据记录标准的学生作品投影给全班同学学习，另外学生往往在记录数据时忽略了有效数字的估读，教师也要及时纠正。] 5、等大部分学生都收集好数据后，教师接着指导学生怎样分析和处理这些数据，并如何得出结论。 [设计意图：通过教师的讲解，1、让学生知道：常见的实验数据的处理方法有：计算列表法和图像法，并知道各自的优缺点。知道图像法处理数据时，要订好坐标轴的比例尺，以免图像太难看；知道如果两物理量的关系图线不是直线时，应该通过观察曲线的形状，改变其中一个坐标轴，让它变为原来物理量的倒数、平方、开方或其它数学关系的量，目的是使作出来的图线是一条直线，从而能够直观地发现与实验数据吻合的定量关系。2、让学生知道科学探究的一般程序，并不是一次实验就能得到正确的结论，而是还要分析、排除和减小误差，改时实验手段或实验仪器，重复进行实验，最终才能得到一个合理的猜测结论，并经过后来的实践检验才能说得到了正确结论。3、知道电阻定律的内容。] [学情预设：1、学生在订坐标轴比例尺时，应该是各不相同的，教师也不必强行统一，等学生画出来后，再拿画得好的和因比例尺订得不妥而画得不好的作品分别投影上去让学生辨析，这样学生经历的体验更多，如果学生没有画得好的，教师就拿出自己事先画好的作品来投影分析。2、学生在标好数据点后连线时，可能会有部分学生没有猜测函数关系，就直接用一段一段的直线把各个点连起来，这时教师要及时纠正，说明应该先猜测数据点所遵循的函数关系（通常是线性关系），然后用相应的函数曲线尽量把各个数据点连起来，确实连不起来，也要让数据点对称分布在该曲线两侧，对于离该曲线太远的个别数据点，应把它剔除，下一次重新实验时，要注意检验该数据存在的合理性。3、对于探究导体电阻与横截面积的关系的学生，应该会订电阻R轴和横截面积S轴进行画图，教师也并不干涉，等画好曲线后，学生自己会发现曲线不是直线，数据遵循的函数图线并不明确，不好确定，这时教师才告诉学生，遇到这种情况，要试着变换其中一个坐标轴，让它变为原来物理量的倒数、平方、开方或其它数学关系的量，目的是看能否使作出来的图线是一条直线，从而能够直观地发现与实验数据吻合的定量关系。4、学生作出图线后，会发现该直线并没有经过原点，如果教师发现有学生强行要让直线经过原点，应教育他要尊重事实，不要主观臆测、改动实验结果，应该分析自己在实验中可能存在的误差，然后想办法改进实验手段或仪器，重新进行实验，如果该直线一直往原点靠，则可以猜测：导体电阻与长度成正比。否则，就应该考虑是不是导体电阻与长度只是成线性关系而已。5、如果个别学生因时间不够，没办法做完实验，教师应允许学生下课找时间继续完成。] 6、教师引导学生得到电阻定律的公式。 最后教师告诉学生，大量的实验表明：导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。写成公式即：电阻定律电阻率教学设计。而对于温度、长度和截面积相同、材料不同的导线，电阻通常是不同的。既然相同长度、温度和横截面积，但材料不同的金属丝的电阻不同，说明公式中的k与材料有关，我们把比例系数用ρ代替，这样电阻定律可表示为电阻定律电阻率教学设计，则电阻定律电阻率教学设计，我们把ρ定义为材料的电阻率，表示该种材料对电流阻碍作用的强弱，因为相同的长度和横截面积的导线，R越大，ρ越大，说明相同的长度和截面积而电阻率大的导线对电流的阻碍作用较强。接着让学生阅读课本，并根据电阻定律电阻率教学设计推导出电阻率的单位。 7、（第二课时）着重通过例题讲解和习题练习，让学生理解电阻定律，理解定律中电阻率、长度和横截面积所指的含义，并通过理论联系实际，引起学生学习的兴趣。 （1）让学生看几种材料的电阻率表格，引导学生思考：为什么大部分的导线都是用铜来做的？引导学生从材料的价格和电阻率两方面来分析。 （2）引导学生计算：长度为1米、截面积为1mm2的铜导线电阻有多大？使学生体会到为什么很多情况下分析电路时，常忽略导线的电阻。 （3）提问学生：导线、电炉丝、电阻器分别要用电阻率大的还是小的材料来做？ （4）提问学生：电阻温度计、标准电阻分别要用ρ随温度变化大的还是ρ随温度变化小的材料来做？ （5）投影课件：两个额定功率不同的灯泡图，让学生分析灯丝的不同之处。 （6）让学生亲自计算一铭牌显示“220V，100W”白炽灯泡的电阻，然后再用万用表测量出不正常工作时灯泡的电阻，比较差异并说明原因。 电阻定律电阻率教学设计（7）例题：一段均匀导线对折两次后并联在一起，测得其电阻为0.5 Ω，导线原来的电阻多大？若把这根导线的一半均匀拉长为三倍，另一半不变，其电阻是原来的多少倍？ （8）两个导体，材料相同，厚度相同，上下表面是正方形，按如图所示电流方向接入电路，两者的电阻的关系怎样？ （9）同一半圆形金属片，如图所示，从不同方向测量其电阻，则电阻定律电阻率教学设计Ra、Rb是否相等？如果不等，Ra、Rb谁大？Ra、Rb比值是多少？ （10）CCTV《每周质量报告》上的消息引用检验负责人的话：“不合格产品中，大部分存在电阻不合格问题，主要是铜材质量不合格，使用了再生铜或含杂质很多的铜。再一个就是铜材质量合格，但把截面积缩小了，买2.5平方（毫米）的线，拿到手的线可能是1.5或1.5多一点的，载流量不够。另一个问题是绝缘层质量不合格，用再生塑料制作电线外皮，电阻率达不到要求……上述讲话中体现了那些物理原理？ 三、布置作业（略）   四、板书设计（略）   五、课后反思：本节课是一次提高学生全面的实验能力、培养科学态度和科学精神的好机会，不仅可以复习学生初中所学的测量电阻的实验，让学生熟练使用常用的电学仪器，而且让学生了解物理学家怎样进行科学探究，体验一个物理规律由定性变为定量的过程中，是经历了怎样的分析误差、改进实验，最终得到结论的过程，使学生知道，科学探究并不神秘，并非遥不可及的。 本节课设计的亮点是在收集数据、处理数据、分析得出结论以及理论联系实际的习题设计上。 设计思路 本节课引入时创设问题情境，造成思维冲击，引起兴趣和思考，紧接着由教师提出本节课的重点是要得到初中尚未得到的定量关系，引导学生用控制变量法设计实验、选择仪器、连接线路并进行实验探究，并在教师引导下，学生亲自采集数据、分析和处理数据，最终得到结论。 本节课既然采用实验探究式的教学模式，就是强调要让学生亲身经历知识的获取过程，经历科学探究过程，通过学生自己做实验，亲自采集、分析和处理数据，得出规律，这样比起直接告诉学生结论，然后让学生去解大量的习题来得有意义，教师在这节课过程中，完全起主导作用，并不直接参与知识的获取过程，只是在学生需要帮助时，才出面引导。本节课目的更重要的是要让学生团结互助，真正地亲自做实验，实事求是地对待误差，最终得出结论，而不是等教师给结论。这样才能真正提高学生的动手能力，培养学生的科学态度和科学精神，使学生知道，科学探究并不神秘，并非遥不可及的。 本节课课后还可以让学有余力的学生设计：如何探究电阻率与温度的关系，如何测液体的电阻率。 第二节课的例题和习题设计，重在让学生进一步理解电阻定律，理解定律中电阻率、长度和横截面积所指的含义，并在运用所学的知识中，体会到学习的乐趣。