2.3 电阻定律 电阻率 课时教案（表格式）2025--2026年教科版高中物理必修第三册

2.3《电阻定律 电阻率》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 教科版高中物理必修第三册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于教科版高中物理必修第三册第二章第三节，是电学部分的重要基础。教材通过实验探究引出电阻与导体长度、横截面积的关系，进而建立电阻定律的数学表达式，并引入电阻率这一描述材料导电性能的物理量。该节内容承前启后，既是对欧姆定律的深化理解，也为后续学习闭合电路欧姆定律、电功率等知识奠定基础。教材注重科学探究过程的设计，强调从实验现象中归纳规律，体现了物理学“从生活走向物理，从物理走向社会”的课程理念。
学情分析
学生已具备电流、电压、电阻的基本概念，掌握了欧姆定律及其应用，具有初步的电路连接和电表使用能力。但对影响电阻的因素仅停留在定性认识层面，缺乏定量研究经验。高二学生逻辑思维能力较强，具备一定的实验设计与数据分析能力，但在控制变量法的应用上仍需强化指导。部分学生可能在理解电阻率作为材料属性的意义时存在困难，误认为其随导体尺寸变化。因此教学中应通过真实实验情境引导学生自主探究，借助类比迁移帮助理解抽象概念，同时关注个体差异，设置分层任务促进全体发展。
课时教学目标
物理观念
1. 理解电阻定律的内容，掌握公式 R = ρL/S 的含义及适用条件，能运用该公式进行简单计算。
2. 理解电阻率是反映材料导电性能的物理量，知道其单位、量级及常见材料的电阻率差异。
科学思维
1. 经历从实验数据中归纳得出电阻与导体长度、横截面积关系的过程，提升归纳推理能力。
2. 能用控制变量法设计实验方案，分析实验误差来源，培养科学探究中的逻辑思维能力。
科学探究
1. 能够独立或合作完成“探究导体电阻与长度、横截面积关系”的实验，正确操作仪器并记录数据。
2. 能根据实验数据绘制图像（如R-L图、R-1/S图），并通过图像分析验证电阻定律。
科学态度与责任
1. 在实验过程中养成严谨求实的科学态度，尊重实验事实，勇于修正错误假设。
2. 认识到不同材料电阻率的应用价值，了解超导材料的发展前景，增强科技报国的责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 电阻定律的实验探究过程及其数学表达式的建立。
2. 电阻率的概念理解及其物理意义。
难点
1. 控制变量法在实验设计中的准确应用。
2. 理解电阻率是材料本身的属性，不随导体几何形状改变而变化。
教学方法与准备
教学方法
实验探究法、讲授法、讨论法、情境创设法
教具准备
学生电源、电流表、电压表、滑动变阻器、开关、导线若干；镍铬合金丝（不同长度、不同直径）、鳄鱼夹；多媒体课件、实物投影仪
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、生活问题引发思考 （1）、创设真实情境：
同学们，请看这张图片——城市夜晚璀璨的灯光秀。这些绚丽的光影背后，离不开庞大的输电网络。工程师在铺设电线时面临一个实际问题：如果要将电能从发电站远距离输送到千家万户，应该选择粗一些还是细一些的导线？长一点还是短一点的导线更合适？为什么家庭中大功率电器如空调、热水器通常使用较粗的电源线？这些问题看似简单，却蕴含着深刻的物理原理。今天我们就来一起揭开导体电阻背后的秘密。
（2）、回顾旧知，提出疑问：
我们已经知道，电阻是导体对电流阻碍作用的大小。那么，哪些因素会影响导体的电阻呢？请大家回忆一下，在之前的实验中，当我们更换不同材料的导体接入同一电路时，灯泡亮度发生了变化，这说明什么？当我们在同一根金属丝上移动夹子位置改变接入电路的长度时，电流表示数也会变化，这又说明了什么？由此我们可以初步推测：导体的电阻可能与其材料、长度有关。那是否还与其他因素相关呢？比如横截面积？接下来，让我们通过实验来寻找答案。 1. 观察图片，联系生活实际，产生探究兴趣。
2. 回忆已有知识，回答影响电阻的可能因素。
3. 提出猜想：电阻可能与导体的材料、长度、横截面积有关。
4. 明确本节课的学习目标和探究方向。
评价任务 提出猜想：☆☆☆
语言表达：☆☆☆
参与程度：☆☆☆
设计意图 以城市照明和家用电器为切入点，创设贴近生活的物理情境，激发学生的学习兴趣和探究欲望。通过复习旧知引导学生自然提出影响电阻的因素猜想，实现知识的前后衔接，为后续实验探究做好铺垫。过渡语：“每一盏灯的背后，都是一段电流的旅程；每一次亮度的变化，都是电阻在低语。”
实验探究
【18分钟】 一、明确探究目标与方法 （1）、确定研究对象与变量：
我们的任务是定量研究导体电阻R与其长度L、横截面积S之间的关系。这里有三个变量：R、L、S。为了理清它们之间的关系，我们必须采用一种重要的科学研究方法——控制变量法。也就是说，在研究R与L的关系时，必须保持材料和横截面积S不变；在研究R与S的关系时，则需保持材料和长度L不变。大家能否说出我们实验中需要控制哪些变量？如何实现这些控制？
（2）、讲解测量原理：
由于无法直接测量电阻值，我们需要利用欧姆定律间接测量。即通过伏安法测出导体两端的电压U和流过的电流I，然后根据R=U/I计算出电阻。提醒大家注意电表量程的选择和正负接线柱的连接，确保安全规范操作。
二、分组实验，收集数据 （1）、布置实验任务：
现在我们将全班分为两大组：第一组负责探究“电阻与导体长度的关系”，请你们选取同种材料、相同直径的镍铬丝三段（例如长20cm、40cm、60cm），依次接入电路，分别测量每种情况下的U和I，并填入表格。第二组负责探究“电阻与横截面积的关系”，请你们选取同种材料、相同长度（如均为40cm）但不同直径的镍铬丝三根，同样测量并记录数据。每组再细分小组，轮流操作，确保每位同学都能动手实践。
（2）、巡视指导，及时反馈：
教师在教室中巡视各小组实验进展，重点关注以下几点：一是电路连接是否正确，特别是电压表是否并联在待测导体两端；二是电表读数是否准确，视线是否垂直刻度盘；三是数据记录是否及时完整；四是是否存在接触不良导致示数跳动的问题。对于出现接线错误或读数偏差较大的小组，及时指出并示范纠正。例如，有学生将电压表串联进电路，导致几乎无电流通过，此时应耐心解释：“电压表内阻极大，若串联会使整个电路接近断路状态，必须并联才能准确测出导体两端的电压差。”
（3）、组织数据整理：
各小组完成实验后，请将原始数据汇总到黑板上的共享表格中。我将邀请两位代表分别填写长度组和横截面积组的数据。其他同学同步整理自己的实验报告。注意单位统一：长度用米(m)，面积可用平方毫米(mm )，电压用伏特(V)，电流用安培(A)，电阻计算结果保留两位小数。 1. 理解控制变量法的含义，明确实验中的自变量、因变量和控制变量。
2. 分组合作，搭建电路，测量不同条件下导体的电压和电流。
3. 计算电阻值，填写实验数据表。
4. 参与数据汇总，观察全班实验结果。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据准确：☆☆☆
合作表现：☆☆☆
设计意图 通过系统讲解控制变量法和伏安法测电阻原理，为学生提供清晰的方法论指导。采用分组分工策略，既保证实验效率，又让每个学生都有动手机会。教师巡视中注重过程性指导，及时发现并纠正典型错误，体现“做中学”的理念。数据共享机制有助于形成班级共同体认知，便于后续集体分析。正如爱因斯坦所说：“理论决定我们能看到什么。”正确的实验方法正是我们洞察自然规律的眼睛。
规律建构
【12分钟】 一、数据分析与图像处理 （1）、引导绘制图像：
现在我们有了全班的实验数据。请同学们打开坐标纸或使用计算器绘图功能，第一组的同学以导体长度L为横坐标、电阻R为纵坐标，描点作图；第二组的同学则以横截面积的倒数1/S为横坐标（因为理论上R∝1/S），绘制R-1/S图像。请大家注意坐标的标度选择要合理，使图像尽量分布在较大区域以便观察趋势。
（2）、组织观察与讨论：
图像完成后，请大家观察图形特征。第一组的同学，你们发现R-L图像大致呈什么形状？是不是一条过原点的直线？这意味着电阻R与长度L之间存在怎样的数量关系？对，成正比关系。再看第二组，R-1/S图像是否也近似为一条直线？如果是，说明电阻R与横截面积S成反比。我们可以写出关系式：R ∝ L，R ∝ 1/S。综合起来就是 R ∝ L/S。那么比例系数是什么呢？它又反映了什么物理本质？
二、引出电阻定律与电阻率 （1）、建立数学模型：
科学家们经过大量实验发现，这个比例系数实际上与导体的材料有关，我们把它定义为电阻率，用希腊字母ρ表示。于是得到电阻定律的完整表达式：R = ρL/S。其中R表示电阻（单位Ω），L表示导体长度（单位m），S表示横截面积（单位m ），ρ就是电阻率（单位Ω·m）。请大家注意单位换算，实验中常用mm ，需转换为m （1 mm = 1×10 m ）。
（2）、深化概念理解：
电阻率ρ是衡量材料导电性能的重要参数。它的大小只由材料本身和温度决定，与导体的形状无关。比如一根铜丝无论拉得多长、压得多细，只要还是铜，其电阻率就不变。银的电阻率最小，约为1.6×10 Ω·m，是最好的导体；铁约为9.7×10 Ω·m；而锰铜合金可达4.4×10 Ω·m，常用于制作标准电阻。半导体如硅的电阻率更高，介于10 ～10 Ω·m之间。超导体在临界温度下电阻率为零，这是当前前沿研究热点。
（3）、举例计算巩固：
现在我们来做一道例题：有一根长2.0m、横截面积为1.0mm 的铜导线，已知铜的电阻率ρ=1.7×10 Ω·m，求它的电阻。首先将面积换算：1.0 mm = 1.0×10 m 。代入公式得 R = (1.7×10 × 2.0) / (1.0×10 ) = 3.4×10 Ω = 0.034 Ω。可见即使较长的铜线，电阻也很小，适合做导线。 1. 根据实验数据绘制R-L和R-1/S图像。
2. 观察图像趋势，归纳电阻与长度、横截面积的关系。
3. 理解电阻定律公式中各物理量的意义。
4. 掌握电阻率的概念，并能进行简单计算。
评价任务 图像规范：☆☆☆
结论正确：☆☆☆
计算准确：☆☆☆
设计意图 通过亲手绘制图像，培养学生处理实验数据的能力，体会“数形结合”在物理研究中的优势。从图像斜率直观感知正比、反比关系，顺利过渡到电阻定律的数学表达。强调电阻率作为材料属性的本质，破除“电阻率随导体改变”的迷思概念。结合实例介绍不同材料电阻率的数量级，拓宽学生视野，渗透STS教育思想。总结语：“长度决定了旅程的遥远，截面积决定了道路的宽窄，而材料则决定了旅途的本质。电阻，不只是阻碍，更是物质本性的回响。”
拓展应用
【6分钟】 一、联系实际解决问题 （1）、回应导入问题：
回到我们开头提出的问题：远距离输电为什么要用粗导线？家庭大功率电器为何配粗电源线？现在你们能用今天学到的知识解释了吗？因为电阻与横截面积成反比，导线越粗（S越大），电阻R越小，在输送相同电流时产生的焦耳热（Q=I Rt）就越少，从而减少能量损耗，防止线路过热引发安全事故。这也是高压输电配合粗导线共同降低损耗的原因。
（2）、介绍新型材料：
随着科技发展，人们不断寻求更低电阻率甚至零电阻的材料。超导材料在特定低温下电阻突变为零，可实现无损耗输电、强磁场磁悬浮等革命性应用。我国在高温超导领域处于世界领先地位。此外，石墨烯作为一种二维材料，具有极高的电子迁移率和优异的导电性，未来有望应用于高速电子器件。这些都体现了物理研究对社会进步的巨大推动作用。 1. 运用所学知识解释生活现象。
2. 了解新材料的发展及其应用前景。
3. 感受物理学的社会价值。
4. 思考科技与生活的联系。
评价任务 解释合理：☆☆☆
迁移应用：☆☆☆
情感投入：☆☆☆
设计意图 首尾呼应，用所学知识解答初始疑问，体现“从生活中来，到生活中去”的教学理念，增强学习成就感。拓展介绍超导和石墨烯等前沿材料，激发学生的民族自豪感和科学探索热情，落实“立德树人”根本任务。正如费曼所言：“科学是一种方法，它教会我们如何承认自己的无知，并在此基础上不断前行。”
课堂总结
【4分钟】 一、结构化与升华式总结 （1）、知识梳理：
今天我们通过实验探究，建立了电阻定律 R = ρL/S，明确了导体的电阻与其长度成正比，与横截面积成反比，而比例系数电阻率ρ则是材料本身的属性，反映了物质导电能力的强弱。我们经历了“提出问题—猜想假设—实验验证—数据分析—得出结论—实际应用”的完整科学探究过程，掌握了控制变量法和伏安法测电阻的核心技能。
（2）、哲理升华：
电阻，表面上看是对电流的阻碍，但从另一个角度看，它也是能量转化的媒介——电能在这里转化为光能、热能，点亮万家灯火，温暖人间四季。每一个导体都在用自己的方式“抵抗”着自由电子的流动，而这恰恰成就了现代文明的基石。希望同学们不仅能记住这个公式，更能理解背后蕴含的科学精神：实事求是、勇于探索、服务社会。愿你们在未来的学习道路上，像优质导体一样高效传导智慧之光，也像超导体一样，在追求真理的极低温境中，达到零损耗的理想境界。 1. 跟随教师回顾本节课核心知识点。
2. 理解科学探究的基本流程。
3. 感悟物理知识背后的哲学意蕴。
4. 树立投身科技、服务社会的理想信念。
评价任务 知识掌握：☆☆☆
思维提升：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 采用“结构化+升华式”双重复合总结，既帮助学生构建清晰的知识框架，又通过富有诗意的语言提升课堂意境，实现知识、能力、情感的三维融合。结尾寄语将物理规律升华为人生启示，激励学生追求卓越，体现教育的深层价值。
作业设计
一、基础巩固题
1. 关于电阻定律的公式 R = ρL/S，下列说法正确的是（ ）
A. 公式中的电阻率ρ与导体的长度L和横截面积S有关
B. 对于同一段导体，无论电压如何变化，其电阻R始终保持不变
C. 将一根金属丝均匀拉长为原来的2倍，其电阻变为原来的2倍
D. 导体的电阻与其两端电压成正比，与通过它的电流成反比
2. 已知常温下银的电阻率为1.6×10 Ω·m，一根银导线长5.0 m，横截面积为2.0 mm ，求该导线的电阻。（注意单位换算）
二、能力提升题
3. 某实验小组用伏安法测量一段金属丝的电阻率。他们测得金属丝长度L=0.800 m，直径d=0.40 mm（可用螺旋测微器测量），电压表示数U=2.40 V，电流表示数I=0.50 A。请完成以下计算：
（1）计算金属丝的横截面积S（π取3.14）；
（2）求金属丝的电阻R；
（3）根据电阻定律计算该金属材料的电阻率ρ，并判断可能是哪种金属（参考：铜1.7×10 ，铁9.7×10 ，钨5.6×10 ，单位均为Ω·m）。
三、实践探究题
4. 查阅资料，了解我国在超导技术领域的重大突破（如“人造太阳”EAST、超导电缆工程等），写一段200字左右的短文，谈谈你对“中国智造”的感受。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. B （解析：A错误，ρ是材料属性；C错误，拉长后L变为2倍，S减半，故R变为4倍；D错误，R由导体本身决定，与U、I无关）
2. 解：S = 2.0 mm = 2.0×10 m ，L = 5.0 m，ρ = 1.6×10 Ω·m
R = ρL/S = (1.6×10 × 5.0) / (2.0×10 ) = 4.0×10 Ω = 0.040 Ω
二、能力提升题
3. 解：（1）r = d/2 = 0.20 mm = 2.0×10 m，S = πr = 3.14×(2.0×10 ) = 1.256×10 m ≈ 1.26×10 m
（2）R = U/I = 2.40 / 0.50 = 4.80 Ω
（3）ρ = RS/L = (4.80 × 1.26×10 ) / 0.800 = 7.56×10 Ω·m ≈ 7.6×10 Ω·m，最接近锰铜合金，非选项中金属，可能为镍铬合金等。
板书设计
§2.3 电阻定律 电阻率
【左侧】实验探究：
→ 控制变量法
→ 伏安法测R：R = U/I
→ 数据记录表（简略示意）
→ 图像：R-L（正比）、R-1/S（正比）
【中部】电阻定律：
R = ρL/S
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电阻 长度 横截面积
单位：Ω m m
【右侧】电阻率ρ：
定义：材料导电性能的物理量
单位：Ω·m
特点：由材料和温度决定
示例：银(1.6×10 ) < 铜(1.7×10 ) < 铁(9.7×10 ) < 锰铜(4.4×10 )
【底部】应用：
输电线路 → 粗导线减小R
超导材料 → 零电阻，未来能源革命
教学反思
成功之处
1. 以生活实例导入，有效激发了学生的学习动机，整节课学生参与度高，实验环节气氛活跃。
2. 注重科学方法渗透，通过控制变量法和图像法引导学生自主建构知识，体现了“以学生为主体”的教学理念。
3. 板书设计层次分明，图文并茂，较好地呈现了知识脉络和逻辑关系，辅助学生形成系统认知。
不足之处
1. 实验时间略显紧张，部分小组未能充分讨论误差来源，如接触电阻、温度变化的影响未深入分析。
2. 对于电阻率概念的抽象性，个别学生仍存在理解困难，需在后续习题课中加强辨析训练。
3. 多媒体动画演示导体内部电子运动受阻的过程缺失，若能补充微观解释将更有助于概念深化。