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??;超導(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(xiàn)若干、實(shí)驗(yàn)所需合金導(dǎo)線(xiàn)、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(xiàn)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(xiàn)(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(xiàn)(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(xiàn)(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(xiàn)分別接在L1、L2兩端,調(diào)節(jié)變阻器R,保持導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)電阻與導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度的定量關(guān)系. [生]從實(shí)驗(yàn)知道,電流與導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)材料、橫截面積相同的條件下,導(dǎo)線(xiàn)的電阻與導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)分別接在L2、L3兩端,調(diào)節(jié)變阻器R,保持導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)電阻與導(dǎo)線(xiàn)橫截面積的定量關(guān)系. [生]從實(shí)驗(yàn)知道,電流與導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)的長(zhǎng)度和材料相同的條件下,導(dǎo)線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)的電阻與導(dǎo)線(xiàn)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(chēng)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)、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??;而某些合金的電阻率隨溫度變化極小. 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(xiàn)表示,在圖中所給的四個(gè)圖線(xiàn)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(xiàn),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(xiàn)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(xiàn)的電阻為R總,R總=ρ ③ 由②/③得 解得x=×40 km=12.5 km

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