第十一章 电路及其应用 学习活动设计三：如何选择合适的导线和保险丝？

第十一章《电路及其应用》学习活动设计三：如何选择合适的导线和保险丝？
　　课堂教学：
　　【任务情境】
　　对比实验，在同样的电路中，即便是完全相同的电路，随着通电时间增加，小灯泡的亮度却会有所变化，这是什么因素影响的呢，在我们的建筑小屋里面怎么选择灯泡，应该注意什么呢。
　　【学习任务一】影响导体电阻的因素
　　教师活动：组织学生完成实验，分析并讨论。
　　情境一：如图是不同阻值的几个电阻，思考影响电阻大小的因素是什么，与电阻的具体关系是什么。
　　提问1：导体电阻与电压电流无关，由自身决定，导体的形状多种多样，具体哪些因素会影响电阻的大小，又有什么关系呢？
　　提示1.同学们根据生活经验能想到哪些因素会影响电阻的大小呢？
　　预测学生回答：长度，材料，粗细。用横截面积描述粗细。
　　提示2：请大家利用桌上的实验器材，设计实验探究电阻的大小与长度、材料、横截面积之间的关系。
　　预测学生回答：将abcd四根不同的金属导体串联在电路中，通过这四个金属丝的电流相同，电压就和电阻成正比，用电压表测量导体两端的电压，就可以比较电阻的大小。
　　提问2：请同学们完成实验，并记录实验数据。
　　预测学生回答：对于材料相同的导体，电阻R与它的长度l成正比，与横截面积成反比，电阻和材料有关。
　　学生讨论总结：电阻的大小受材料、横截面积和长度的影响，具体关系是。
　　设计意图：通过情境引导，给学生提供充分的探究式学习机会，熟练掌握并应用科学方法，培养学生收集数据和分析处理数据的能力，鼓励学生勇于探究和挑战，提出有价值的问题和严谨的结论。
　　【学习任务二】导体的电阻率
　　情境一：当灯泡发光久了之后，小灯泡会变暗，思考温度对用电器的电阻有什么影响？
　　提问1：请同学们观察表格，看一下不同的导体在20℃时的电阻率。
　　提示：在长度、横截面积一定的条件下，ρ越大，导体的电阻越大，ρ叫作这种材料的电阻率。
　　预测学生回答：纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。
　　提示：连接电路的导线一般用电阻率比较小的铜来制作，必要时可以镀银。
　　情境二：教师进行演示实验，带领学生观察电阻率与温度的关系。
　　提问1：请同学们观察温度升高后灯泡的现象，观察伏安特性曲线，和教材60页的拓展学习部分，分析实验c现象说明温度对电阻率的影响是什么？
　　预测学生回答：温度升高后小灯泡变暗。随温度升高通过灯泡的电流减小，因此灯泡变暗，说明温度越高R越大，金属的电阻率随温度升高而升高。
　　提示：对于金属导体而言，温度没有显著变化的时候，电阻几乎不变，它的伏安特性曲线是一条过原点的直线，这种特性的电学元件叫做线性元件，但是对于气态导体和半导体元件不适用，在一些情况下，电流和电压不成正比，这种电学元件叫做非线性元件。
　　提问2：我们都用过滑动变阻器，那么大家分析滑动变阻器的工作原理是什么。
　　预测学生回答：电阻的大小与长度相关，控制接入电路的电阻的长度，进而改变滑动变阻器的阻值。
　　学生讨论总结：纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大，温度越高，电阻率越大。当温度特别低的时候电阻可以降为零，这种现象叫做超导现象。
　　设计意图：通过对灯泡亮度变化的观察引入温度对电阻率的影响，培养学生保持对自然现象的好奇心和探究热情。通过了解前沿科技的材料及其作用，帮助学生认识到科学发展和科学思想对人们的思考方式和生活方式的影响，逐渐培养学生对科学思想和科学创新的重视。
　　【学习小结】
　　教师：组织学生回答任务情境中的问题。
　　参考答案：在电路中使用灯泡时，要考虑到温度对电阻率的影响。
　　【学习评价自测】
　　1.根据电阻定律,电阻率。对于温度一定的某种金属导线来说,它的电阻率( )
　　A.跟导线的电阻成正比
　　B.跟导线的横截面积成反比
　　C.由所用金属材料本身特性决定
　　D.跟导线的长度成正比
　　答案:C
　　解析:导线的电阻率与导体的电阻大小、横截面积、长度无关,由材料本身特性决定。所以C选项是正确的,A、B、D错误。导线的电阻率有材料本身的特性决定,与导体的电阻、横截面积、长度无关。
　　2.关于电阻和电阻率的说法中，正确的是（ ）
　　A.导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，因此只有导体中有电流通过时才有电阻
　　B.由可知导体的电阻与导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比
　　C.将一根导线等分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
　　D.某些金属合金和化合物的电阻率随温度的降低突然减小为零，这种现象叫做超导现象
　　答案：D
　　解析：A、B项，电阻是描述导体对电流的阻碍作用，是导体本身的一种特性，其大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关，而与导体两端有无电压、电压高低、导体中有无电流、电流大小无关，故A、B项错误。
　　C项，导线的电阻率由材料本身的特性决定，与导体的电阻、横截面积、长度无关。将一根导线等分为二，半根导线的电阻是原来的一半，但电阻率不变，故C项错误。
　　D项，某些金属合金和化合物的电阻率随温度的降低突然减小为零，这种现象叫做超导现象，故D项正确。
　　3.一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为（ ）
　　A. 8U B. U C. 2U D. 4U
　　答案：D
　　解析：问题求解：设原来导线电阻为R，长度为L，横截面积为S。则均匀拉长到原来两倍之后，长度变为原来的2倍，横截面积变为原来的一半。根据电阻的定义公式，则拉长后的电阻变为4R，此时的电压为4U，故D项正确。
　　综上所述，本题正确答案为D。