【轻松备课】人教版物理九年级上 第十六章第3节 电阻 教学详案

第3节 电阻
设计说明 对于电阻这一物理量的理解，采用实验的方法：通过把不同材料的电阻丝接入电路中时灯泡的亮暗或电流的大小的变化来认识电阻，认识导体的电阻对电流有阻碍作用，使学生印象深刻，激发学生的学习兴趣，然后让学生自学电阻的单位及单位之间的换算，符合学生的认知规律和认知特点。实验探究“影响电阻大小的因素”是本节内容的重点和难点。在组织学生分组探究前，引导学生按教材的设问提出问题，注意引导学生根据生活经验和想象，对影响电阻大小的因素做出猜想，启发学生得出影响导体电阻大小的因素有多个，例如：导体的材料、长度、粗细等，引导学生结合猜想，选择实验器材，让学生自行设计实验、进行分组实验、得出结论。使学生在体验探究过程的同时，享受获得知识与提高能力的成就感。而对于“温度对导体电阻的影响”，教师做演示实验，学生观察现象即可：将小灯泡、废旧日光灯的灯丝串联在电路中，用酒精灯加热灯丝，让学生观察小灯泡亮度的变化，联系前面学习的导体和绝缘体知识，教师可引导学生自学教材“小资料”内容，进一步说明绝缘体的本质，让学生明白，绝缘体能起到绝缘作用，就是由于其电阻很大的缘故，指出导体和绝缘体都是很好的电工材料，然后指导学生阅读课后“科学世界”，了解一些半导体和超导体的知识，帮助学生启发思维、开阔眼界、提高学习兴趣。教学过程分为三个阶段：第一阶段，学习“电阻”；第二阶段，实验探究“影响电阻大小的因素”；第三阶段，了解“半导体和超导现象”。 教学目标 【知识与技能】 1.认识电阻的概念、知道电阻是导体本身的一种性质。 2.能画出电阻在电路图中的符号，知道电阻的单位及单位换算。 3.能在实验探究的基础上理解电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料和温度有关。 4.体会用控制变量法探究电阻与哪些因素有关，积极动手进行实验。 【过程与方法】 通过实验探究影响电阻大小的因素，培养设计实验探究方案和获取证据的能力，以及实施实验探究方案、收集信息和分析论证的能力。 【情感态度和价值观】 通过动手实验，培养学生严谨的物理思想与交流合作的素养。 重点难点 教学重点 理解电阻是导体本身的一种性质；理解影响电阻大小的因素。 教学难点 会用“控制变量法”研究物理问题；探究电阻的大小与温度有关。 教学方法 讲授法：类比河道对水流的阻碍作用得出导体对电流的阻碍作用，让学生理解电阻的概念。 探究法：通过学生的探究实验，引导学生正确推理，概括出影响电阻大小的因素。 教具、学具 教师用：多媒体课件、投影仪、干电池(带盒)两节、开关一个、导线若干、电阻演示器(不同规格的金属丝若干)一个、电流表一个、小灯泡一个、旧日光灯灯丝一根、酒精灯一个、火柴一盒。 学生分组：干电池(带盒)两节、开关一个、导线若干、电阻演示器(不同规格的金属丝若干)一个、电流表一个、小灯泡一个。 授课时数 1课时 教学过程 回顾思考 1.电流表应 联在电路中，电压表应 联在电路中。 2.导体是指 ，常见的导体有 。 3.绝缘体是指 　　　 ，常见的绝缘体有 　　 。 导入新课 教师展示各种导线、实物，结合多媒体课件，引导学生思考： (1)一般导线的内部都是用什么材料制成的？外部呢？ (2)为什么一般导线的内部都用铜或铝制成，而不用铁呢？大家都知道铁不仅多而且便宜。 大家想不想通过实验来查找原因呢？ 讲授新课 一、电阻 1.教师演示实验： (1)按图16-3-1连接好电路。 图16-3-1 把锰铜合金丝接入电路，闭合开关，观察小灯泡的亮度和电流表示数。 把铜丝接入电路，闭合开关，观察小灯泡的亮度和电流表示数。 进行观察。 (2)引导学生讨论：比较两次灯泡的发光情况和电流表的示数，大家发现了什么？ (3)学生回答： ①小灯泡的亮度不同，电流表的示数也不同。 ②接入铜丝时，灯泡较亮，电流表示数较大；接入锰铜合金丝时，灯泡较暗，电流表示数较小。 ③说明在相同电压下，通过铜丝的电流比通过锰铜合金丝的电流大。 (4)教师引导学生得出：铜丝对电流的阻碍作用小，锰铜合金丝对电流的阻碍作用大。 (5)类比河道对水流的阻碍作用得出导体对电流的阻碍作用。 老师提出问题：为什么两种不同的电阻丝会使电流的大小不同？引导学生思考河流中水流大小不同是由哪些原因造成的。水流动时，受到河道对水流的阻碍作用，由于不同河道对水流的阻碍作用不同，导致水流大小不同，阻碍作用大的水流小。类似地，电荷在导体中定向移动时会受到导体的阻碍作用，由于不同导体对电流的阻碍作用不同，所以通过不同导体的电流不同，阻碍作用大的电流小。 通过上面的实验，可以发现：铜丝对电流的阻碍作用小，锰铜合金丝对电流的阻碍作用大。 物理学中，为了表示导体对电流的阻碍作用大小，引入“电阻”这一概念。 2.学生自学教材。 (1)思考回答以下问题： ①电阻的定义；②电阻的符号，在电路图中的符号；③电阻的单位、常用单位；④了解常见电阻。 (2)学生回答：①导体对电流阻碍作用的大小，叫做电阻。 ②电阻用R表示，在电路图中的符号是。 ③电阻的单位是欧姆(Ω)，简称欧，其他常用单位：千欧(kΩ)、兆欧 (MΩ)。 单位之间的换算关系：1 Ω。 ④手电筒的小灯泡的电阻，大约为几欧到十几欧；日常用电炉丝的电阻约为几欧；长1 m、截面积1 的家用铜导线，电阻约千分之几欧。 (3)教师从电阻的大小引导学生回答前面的问题：一般导线的内部都用铜或铝制成，为什么不用铁呢？ 学生回答：如果用铁制作同样规格的导线，电阻比铜丝的要高6倍，所以一般不用“铁导线”。 (4)教师启发：我们的生活与物理联系非常密切，我们应该学好物理知识，更好地服务于生活。 例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解) 例1 对于某个导体的电阻的大小，以下说法正确的是( ) A.绝缘体有电阻，导体没有电阻 B.通过导体的电流越大，导体的电阻就越小 C.导体两端电压为零时，电流为零，但电阻不为零 D.只有导体才能用做电工材料 解析：导体对电流阻碍作用的大小用电阻来表示，所以导体有电阻，我们可以认为绝缘体的电阻非常大，导体的电阻小，A错误；导体电阻的大小与通过的电流大小无关，即使导体中没有电流时，也有电阻，B错误，C正确；导体和绝缘体虽然用途不一样，但都是很好的电工材料，D错误。 答案：C 二、影响电阻大小的因素 引导学生根据生活经验进行猜想 比如：①路越窄，车越难行——导体越细，电阻会不会越大？ ②道路越长，人走得越累——导体越长，阻碍作用会不会越大？ ③路有泥泞路、普通路、高速路——导体有铁、铜、铝、银，阻碍作用会不会相同？ 1.猜想与假设(学生讨论总结，做出假设)：导体的电阻可能与导体的长度、横截面积、材料有关，可能还与温度有关。 2.设计实验 (1)实验方法 教师：大家猜想影响电阻大小的因素有这么多，那么我们应该用什么方法来探究呢？回想探究“影响滑动摩擦力的因素有哪些”采用了什么方法？ 学生回答：控制变量法。 教师：那么，谁能具体说一说，怎样运用控制变量法呢？ 学生回答： 学生A：探究导体电阻的大小与长度的关系，应控制导体的材料和横截面积相同； 学生B：探究导体电阻的大小与横截面积的关系，应控制导体的材料和长度相同； 学生C：探究导体电阻的大小与材料的关系，应控制导体的长度和横截面积相同； 学生D：探究导体电阻的大小与温度的关系，应控制导体的长度、材料和横截面积相同； 教师：如何才能比较电阻的大小呢？ 通过前面的学习我们知道，接在同一电路中的导体的电阻越大，电流越小，电流的大小可以通过电流表来测量，故通过观察电流表的示数来判断导体电阻的大小，像这种对于一些不易直接观察的现象或不易直接测量的物理量，用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量的方法叫转换法。 (2)小组讨论，设计方案。 请重点讨论以下问题： ①如何选择导体？选择的依据是什么？ ②如何设计电路图？ ③如何记录探究的现象或数据？ 教师参与到学生的设计活动中，巡视课堂。在巡视过程中关注设计能力较弱的小组，并提醒学生：在选导体和设计表格时，应用控制变量法。 (3)设计方案展示：请探究不同因素的几个小组上台汇报设计方案。突出介绍用控制变量法选择导体，电路图的设计和表格的设计，其他小组倾听，对所展示的方案提出自己的看法或意见。 教师：在设计方案时，我们应该借鉴其他小组设计方案中的优点，不断完善自己的设计方案。 (4)根据以上的交流讨论，学生继续完善自己的设计方案。 (5)用投影仪打出电路图、实物图和实验数据记录表格。 　　　　 图16-3-2 数据记录表格 表一：导体的电阻与长度的关系 接入电路的导体电流表示数接入导体的电阻大小相同不同粗细 材料 温度短镍铬丝长镍铬丝结论
表二：导体的电阻与材料的关系 接入电路的导体电流表示数接入导体的电阻大小相同不同粗细 长度 温度锰铜丝镍铬丝结论
表三：导体的电阻与粗细的关系 接入电路的导体电流表示数接入导体的电阻大小相同不同长度 材料 温度细镍铬丝粗镍铬丝结论
3.教师给学生提供足够的器材，让学生根据自己的设计方案自主选择器材进行实验。 (1)教师：请同学们观察桌上提供的实验器材，利用这些器材能否实现自己的实验方案，如果不能，需要什么器材可以向老师提出，然后根据所研究的问题，连接实物图，观察现象并记录实验数据。 (2)温馨提示：①在连接电路时，开关要断开；②电流表要选用适当的量程，可采用试触法选择量程；③连接电路时注意不要让夹子夹到手指。 (3)教师巡查各组实验情况，提醒学生注意观察、记录实验现象或收集实验数据，对学生遇到的问题予以指导，体现教师既是探究活动的指导者同时又是学生学习的伙伴。 4.分析与论证：找出有代表性的两组展示数据记录表格。 通过分析表格中的实验数据，引导学生总结归纳出以下结论： (1)当导体的材料和横截面积相同时，长度越长，电阻越大； (2)当导体的材料和长度相同时，横截面积越小，电阻越大； (3)当导体的长度和横截面积相同时，导体的电阻的大小与材料有关。 5.探究导体电阻的大小与温度的关系 教师：导体的电阻还跟什么因素有关？请大家看下面的演示实验。 图16-3-3 演示实验：将灯泡的灯丝按图接入电路，用酒精灯缓慢地对灯丝加热，观察加热前后，演示电流表的示数有什么变化，灯泡的亮度有什么变化，记录观察到的现象。 表四：导体的电阻与温度的关系 接入电路的导体灯泡的亮度接入导体的电阻大小相同不同粗细 材料 长度常温钨丝加热钨丝结论
教师：从电流表示数的变化和灯泡亮度的变化，得到什么结论？ 导体被加热后，它的温度升高，电流表示数变小，电灯变暗，表明导体的电阻变大，这说明导体的电阻还跟温度有关，对大多数导体来说，温度越高电阻越大。 教师引导学生得出：导体电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料有关，还与温度有关。 6.思考：(1)电阻的大小与导体两端所加的电压及通过的电流是否有关？(无关) (2)电阻的大小与导体是否接入电路有关吗？(无关) 7.小结：导体的电阻由它自身的条件决定，因此，不同的导体，电阻一般不同，所以说，电阻是导体本身的一种性质。导体电阻的大小只与导体的长度、横截面积、材料和温度有关，与导体是否连入电路、是否有电流通过、两端的电压是否改变无关。 例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解) 例2 在探究影响导体电阻大小的因素时，小明作出了如下猜想： 导体的电阻可能与①导体的长度有关；②导体的横截面积有关；③导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示。 编号材料长度/m横截面积A镍铬合金0.50.5B镍铬合金1.00.5C镍铬合金0.51.0D锰铜合金0.50.5
图16-3-4 (1)按照如图16-3-4所示“探究影响导体电阻大小的因素”的实验电路，在M、N之间分别接上不同的导体，则通过观察 来比较导体电阻的大小。 (2)为了验证上述猜想①，应该选用编号 两根电阻丝分别接入电路进行实验。 (3)分别将A和D两电阻丝接入电路中M、N两点间，电流表示数不相同，由此，初步得到的结论是：当长度和横截面积相同时，导体电阻跟 有关。 (4)要进一步探究导体材料的导电性能，就需要测量导体的电阻，小明的实验方案和操作过程均正确，两表的连接和示数如图16-3-5所示。但通过观察发现电流表指针偏转过小，这样会导致实验误差 ，解决这一问题的措施是 。 图16-3-5 解析：(1)电源电压一定时，电路中电阻越大，电路中的电流就越小，灯泡就越暗，因此，在M、N之间接上不同的导体，通过观察电流表的示数或者灯泡的亮度，便可比较其电阻的大小。(2)影响电阻大小的因素较多，实验时应采用控制变量法，在探究猜想①时，应控制材料、横截面积相同，长度不同，因此应选编号A、B的两根电阻丝。(3)从实验记录表可以看出A和D长度、横截面积相同，材料不同，电流表的示数不同，因此可得出导体的电阻与导体的材料有关。(4)电流表0~0.6 A量程的分度值为0.02 A，0~3 A量程的分度值为0.1 A，测量仪器的分度值越小测量结果越精密，实验误差就越小；从题图电流表的指针位置看出，使用0~0.6 A量程时，电流表的示数也不会超过其量程，实际使用了0~3 A量程，读数时误差会偏大，解决误差偏大的措施是改用小量程。 答案：(1)电流表的示数(或小灯泡的亮度) (2)A、B (3)导体的材料 (4)偏大 电流表改用小量程 8.绝缘体的本质 教师引导：前面大家学习了导体和绝缘体的有关知识，有谁能说一说什么是导体和绝缘体？ 学生回答：容易导电的物体叫做导体，不容易导电的物体叫做绝缘体。 引导学生自学教材的“小资料”内容，认识导体和绝缘体的区别与联系：①二者之间并没有绝对的界限，在一定条件下，可以相互转化；②绝缘体之所以起到绝缘的作用，就是因为其电阻太大的缘故；③好的导体和绝缘体都是重要的电工材料。 三、半导体和超导现象 学生自学教材“科学世界”，回答下面的问题。 (1)教师提问：什么是半导体？常见的半导体材料有哪些？有什么特点？主要用途是什么？ 学生回答：①导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，常被称为半导体。 ②常见的半导体材料主要有锗、硅等。 ③半导体的特点是导电性能受温度、光照、杂质等外界因素的影响较大。 ④可以制作二极管、三极管，主要用于集成电路。 (2)教师提问：什么是超导现象？超导现象的优点是什么？主要用在哪些方面？ 学生回答：①某些物质在很低的温度时，电阻变为0的现象。 ②优点：电厂发电、输送电能、储存电能方面可以大大降低损耗；制造电子元件时不必考虑散热问题，可以大大缩小元件尺寸，实现元件微型化。 ③用途：制造超导电机、超导电缆、磁悬浮列车、发电机等。 教师总结：从这些内容大家更清楚地认识到：物理知识与我们的生活息息相关，我们应该学好物理，更好地服务于生活，使我们的生活更加美好。 例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解) 例3 随着科技的进步与发展，新型材料不断问世，并广泛地应用到人们的生产和生活中。关于材料的性质及其应用，下列说法错误的是( ) A.有的半导体对压力比较敏感，可以用来制造压敏元件 B.利用超导材料做白炽灯丝，灯将更亮 C.饮水机上的发光二极管(LED)的材料是半导体 D.橡胶是一种很好的绝缘体材料 解析：半导体的导电性受温度、光照等外界因素的影响较大，有的半导体对压力比较敏感，可以用来制造压敏元件，例如某些电子秤所用的压敏元件就是用半导体材料制成的，A对；白炽灯的灯丝主要是用钨丝做成的，利用它的电阻大，熔点高的特点，而超导体的电阻为0，B错；半导体材料可以制作发光二极管(LED)、三极管等，C对；陶瓷、橡胶等都是很好的绝缘体，D对。 答案：B 课堂小结 1.电阻是指导体对电流的阻碍作用的大小。它的符号用R表示，它在电路图中的符号是。它的单位是欧姆，符号是Ω，其他常用单位有千欧 (kΩ)、兆欧(MΩ)，它们之间的换算关系是1 Ω。 2.半导体是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，常见的半导体材料有锗、硅等。超导现象是指某些物质在很低的温度时，电阻变为0的现象。 3.导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体的长度、横截面积、材料和温度有关。 当堂达标 1.关于导体的电阻，下列说法正确的是（　　） A．导体容易导电说明它对电流没有任何阻碍作用 B．导体的电阻越大，它对电流的阻碍作用越小 C．相同条件下，铜导线比铁导线的导电性能好，说明导体的电阻与材料有关 D．导体的电阻由它两端的电压和通过的电流决定 2．现代生活照明多采用低碳节能的LED灯，其核心元件的主要材料是（　　） A．导体 B．纳米材料 C．超导体 D．半导体 3．在如图16-3-6所示的电路中，AB和CD均为镍铬合金线。闭合开关后，通过观察电流表的示数，可以比较出合金线电阻的大小，这种研究方法叫转换法。请你说出另外一个初中阶段你学习过应用转换法研究问题的实例： 。该电路展示的情景是研究导体电阻大小与导体 的关系。 图16-3-6 参考答案 1.C 2.D 3.在探究物质的吸热能力的大小时，用加热时间表示吸热的多少 横截面积 板书设计 第3节 电阻 一、电阻 1.定义：导体对电流的阻碍作用的大小。 2.符号：R 。 3.单位及换算：欧姆(Ω)、千欧(kΩ)、兆欧(MΩ) 1 Ω。 4.在电路图中的符号：。 注意：导体的电阻是导体本身的一种性质，与导体是否连入电路，是否有电流通过，它的两端是否有电压都没有关系。 二、影响电阻大小的因素 1.实验方法：控制变量法、转换法。 2.影响电阻大小的因素： (1)长度：在导体的横截面积、材料和温度相同时，导体的长度越长，电阻越大； (2)横截面积：在导体的长度、材料和温度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大； (3)材料：导体的电阻与导体的材料有关； (4)温度：在导体的长度、材料和横截面积相同时，导体的温度越高，电阻越大。 注意：大多数导体的电阻随着温度的升高而增大。 三、半导体和超导现象 1.半导体的定义及用途：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，例如锗、硅等。主要用来制成二极管、三极管等。 2.超导现象及用途：某些物质在很低的温度时，电阻变为零的现象，主要用于超导电缆、磁悬浮列车等。 教学反思