2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第十四章 恒定電流 二、電阻定律、電阻率(第一課時(shí))

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1、2022年高二物理 （人教大綱版）第二冊(cè) 第十四章 恒定電流 二、電阻定律、電阻率(第一課時(shí)) ●本節(jié)教材分析 本節(jié)的電阻定律是這一章的基本規(guī)律之一，它反映了導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積及電阻率的定量關(guān)系.教材對(duì)電阻定律的講述，從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，在學(xué)生初中已有的定性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，引入電阻率的概念，得出電阻定律.同時(shí)，還介紹了電阻率與溫度的關(guān)系.因此，做好教材安排的實(shí)驗(yàn)，是順利完成這一教學(xué)任務(wù)的關(guān)鍵. 電阻率是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能的物理量.各種材料的電阻率都隨溫度而變化.金屬的電阻率隨溫度的升高而增大；半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減?。怀瑢?dǎo)體的電阻率在溫度降到轉(zhuǎn)變溫度時(shí)突

2、然變?yōu)榱? 根據(jù)金屬的電阻率隨溫度變化制成了電阻溫度計(jì). ●教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.理解電阻定律和電阻率，能利用電阻定律進(jìn)行有關(guān)的分析和計(jì)算. 2.了解電阻率與溫度的關(guān)系. 二、能力目標(biāo) 1.培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)控制變量，利用實(shí)驗(yàn)抽象概括出物理規(guī)律的能力. 2.培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力. 三、德育目標(biāo) 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). ●教學(xué)重點(diǎn) 1.電阻定律. 2.利用電阻定律進(jìn)行有關(guān)的分析和計(jì)算. ●教學(xué)難點(diǎn) 利用實(shí)驗(yàn)，抽象概括出電阻定律是本節(jié)課教學(xué)的難點(diǎn). ●教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)法、分析法 ●教學(xué)用具

3、 實(shí)物投影儀、電流表、電壓表、滑動(dòng)變阻器、學(xué)生電源、電鍵、導(dǎo)線若干、實(shí)驗(yàn)所需合金導(dǎo)線、日光燈燈絲、歐姆表、酒精燈. ●課時(shí)安排 1課時(shí) ●教學(xué)過(guò)程 一、引入新課 ［師］同學(xué)們?cè)诔踔袑W(xué)過(guò)，電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，導(dǎo)體電阻的大小決定于哪些因素？其定性關(guān)系是什么？ ［生］導(dǎo)體電阻的大小決定于導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和材料.同種材料制成的導(dǎo)體，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，橫截面積越小，電阻越大. ［師］同學(xué)們?cè)诔踔幸呀?jīng)知道了導(dǎo)體的電阻與材料、長(zhǎng)度、橫截面積的定性關(guān)系，這節(jié)課讓我們用實(shí)驗(yàn)定量地研究這個(gè)問(wèn)題——電阻定律 電阻率 二、新課教學(xué) ［師］介紹固定在膠木板上的四根合金導(dǎo)線L1、L2、L3、L

4、4的特點(diǎn). （1）L1、L2為橫截面積相同、材料相同而長(zhǎng)度不同的合金導(dǎo)線（鎳鉻絲） （2）L2、L3為長(zhǎng)度相同、材料相同但橫截面積不同的合金導(dǎo)線（鎳鉻絲） （3）L3、L4為長(zhǎng)度相同、橫截面積相同但材料不同的合金導(dǎo)線（L3為鎳鉻絲，L4為康銅絲） ［演示］電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度、橫截面積的定量關(guān)系. （1）按下圖連接成電路. （2）研究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度的定量關(guān)系. ［師］將與A、B連接的導(dǎo)線分別接在L1、L2兩端，調(diào)節(jié)變阻器R，保持導(dǎo)線兩端的電壓相同并測(cè)出電流.比較通過(guò)L1、L2電流的不同，得出導(dǎo)線電阻與導(dǎo)線長(zhǎng)度的定量關(guān)系. ［生］從實(shí)驗(yàn)知道，電流與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成反比.根據(jù)歐姆定律

5、，在電壓相同的條件下，導(dǎo)線中的電流與它的電阻成反比.經(jīng)過(guò)分析推理可知，在導(dǎo)線材料、橫截面積相同的條件下，導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的長(zhǎng)度成正比. （3）研究導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體橫截面積的定量關(guān)系. ［師］將與A、B連接的導(dǎo)線分別接在L2、L3兩端，調(diào)節(jié)變阻器R，保持導(dǎo)線兩端的電壓相同并測(cè)出電流.比較通過(guò)L2、L3電流的不同，得出導(dǎo)線電阻與導(dǎo)線橫截面積的定量關(guān)系. ［生］從實(shí)驗(yàn)知道，電流與導(dǎo)線的橫截面積成正比.而在電壓相同的條件下，電流與電阻成反比，經(jīng)過(guò)分析推理可知，在導(dǎo)線的長(zhǎng)度和材料相同的條件下，導(dǎo)線的電阻與橫截面積成反比. （4）研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系. ［師］將與A、B連接的導(dǎo)線分別接在

6、L3、L4兩端，重做以上實(shí)驗(yàn). ［生］從實(shí)驗(yàn)知道，電流與導(dǎo)體的材料有關(guān).經(jīng)過(guò)分析推理，導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的材料性質(zhì)有關(guān). 師生共同活動(dòng)：概括歸納出電阻定律. （1）電阻定律的內(nèi)容：導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度l成正比，跟它的橫截面積S成反比.這就是電阻定律. （2）電阻定律的公式： R=ρ ［師］介紹比例常數(shù)ρ. （1）比例常數(shù)ρ跟導(dǎo)體的材料有關(guān)，是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能的物理量，稱為材料的電阻率. （2）電阻率的物理意義：材料的電阻率在數(shù)值上等于這種材料制成的長(zhǎng)為1 m、橫截面積為1 m2的導(dǎo)體電阻. （3）電阻率的單位：在國(guó)際單位制中，R的單位是Ω，l的單位是m，S的單位是m2，所

7、以ρ的單位是Ω·m. ［投影］幾種導(dǎo)體材料在20 ℃時(shí)的電阻率. 材料 ρ/Ω·m 銀 1.6×10－8 銅 1.7×10－8 鋁 2.9×10－8 鎢 5.3×10－8 鐵 1.0×10－7 錳銅合金 4.4×10－7 鎳銅合金 5.0×10－7 鎳鉻合金 1.0×10－6 錳銅合金：85%銅，3%鎳，12%錳. 鎳銅合金：54%銅，46%鎳. 鎳鉻合金：67.5%鎳，15%鉻，16%鐵，1.5%錳. ［師］從上表可知，金屬與合金哪種材料的電阻率大？ ［生］從表中可以看出，合金的電阻率大. ［師］制造輸電電纜和線繞電阻時(shí)，怎樣選擇材料的電

8、阻率？ ［生］制造輸電電纜時(shí)應(yīng)選用電阻率小的鋁或銅來(lái)做.制造線繞電阻時(shí)應(yīng)選擇電阻率大的合金來(lái)制作. ［師］各種材料的電阻率都隨溫度而變化.金屬的電阻率跟溫度有什么關(guān)系呢？ ［演示］研究金屬的電阻率跟溫度的關(guān)系. 將日光燈燈絲（額定功率為8 W）與演示用歐姆表調(diào)零后連接成上圖電路，觀察用酒精燈加熱燈絲前后，歐姆表示數(shù)的變化情況，說(shuō)明了什么道理？ ［生］當(dāng)溫度升高時(shí)，歐姆表的示數(shù)變大，表明金屬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. ［師］介紹電阻溫度計(jì)的主要構(gòu)造、工作原理. （1）工作原理：電阻溫度計(jì)是利用金屬的電阻隨溫度變化制成的. （2）主要構(gòu)造：指示

9、儀表、連接導(dǎo)線、熱電阻（鉑）. 請(qǐng)同學(xué)們思考：錳銅合金和鎳銅合金的電阻率隨溫度變化極小，怎樣利用它們的這種性質(zhì)？ ［生］利用它們的這種性質(zhì)，常用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻. ［師］有些材料的電阻率隨溫度的升高而減小，下節(jié)課學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容. 三、小結(jié) 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題： 1.電阻定律R=ρ. 2.電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量. 材料的電阻率隨溫度的變化而改變：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大；半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而減?。欢承┖辖鸬碾娮杪孰S溫度變化極小. 四、作業(yè) 1.練習(xí)二（1）、（2）、（3）、（4） 2.查閱資料，了解滑動(dòng)變阻器的兩種連接方法：分壓式接法和

10、限流式接法. 3.預(yù)習(xí)“測(cè)定金屬的電阻率”分組實(shí)驗(yàn). 五、板書(shū)設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.一只“220 V、100 W”的燈泡工作時(shí)電阻為484 Ω，拿一只同樣的燈泡來(lái)測(cè)量它不工作時(shí)的電阻，下列說(shuō)法中正確的是 A.小于484 Ω B.大于484 Ω C.等于484Ω D.無(wú)法確定 2.一段粗細(xì)均勻的鎳鉻絲，橫截面的直徑是d，電阻是R，把它拉制成直徑為的均勻細(xì)絲后，它的電阻變?yōu)? A.10000 R B.R/10000 C.100 R D.R/100 3.一個(gè)標(biāo)有“220 V、60

11、 W”的白熾燈泡，加上的電壓U由0逐漸增大到220 V，在此過(guò)程中，電壓U和電流I的關(guān)系可用圖線表示，在圖中所給的四個(gè)圖線中，肯定不符合實(shí)際的是 4.在示波器的示波管中，當(dāng)電子槍射出的電流達(dá)到5.6 μA時(shí)，每秒鐘從電子槍發(fā)射的電子數(shù)目有多少？電流的方向如何？ 5.現(xiàn)有半球形導(dǎo)體材料，接成左下圖所示兩種形式，則兩種接法的電阻之比Ra∶Rb=_______ 6.在相距40 km的A、B兩地架兩條輸電線，電阻共為800 Ω，如果在A、B間的某處發(fā)生短路，這時(shí)接在A處的電壓表示數(shù)為10 V，電流表的示數(shù)為40 mA，求發(fā)生短路處距A處有多遠(yuǎn)？如右上圖所示. 參考答案： 1.A

12、 2.A 3.ACD 4.3.5×1013個(gè)，電流方向與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反. 5.1∶4 解析：將半球形導(dǎo)體可再等分成兩塊球形材料，假設(shè)每球形材料相當(dāng)于用同種材料制成的長(zhǎng)為球半徑r、截面積為S的電阻R，則圖（a）中的連接方式相當(dāng)于長(zhǎng)為r，面積為2S的等效電阻，故Ra=ρ；圖（b）中的連接方式相當(dāng)于長(zhǎng)為2r，面積為S的等效電阻，故 Rb=ρ=2R Ra∶Rb=1∶4 6.12.5 km 解析：設(shè)發(fā)生短路處距離A處有x m，據(jù)題意知，A、B兩地間的距離l=40 km，電壓表的示數(shù)U=10 V，電流表的示數(shù)I=40 mA=40×10－3A,R總=800 Ω. 根據(jù)歐姆定律I=可得：A端到短路處的兩根輸電線的電阻Rx Rx=Ω=250 Ω ① 根據(jù)電阻定律可知： Rx=ρ ② A、B兩地輸電線的電阻為R總，R總=ρ ③ 由②/③得 解得x=×40 km=12.5 km