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1、第二章 第六节 电阻定律 一、三维目标:1、知识与技能(1)深化对电阻的认识,理解电阻定律。(2)理解电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系。2、过程与方法(1)学生通过分组实验,培养实验设计和实验操作能力。体验运用控制变量法研究物理问题的思维方法。(2)通过学生分组讨论、实验,学生间进行相互交流、合作3、情感、态度与价值观(1)通过实验探究,体验成功的积极情感,进一步理解认识来源于实践。(2)通过对不同材料电阻率的介绍,加强学生安全用电的意识。二、教学重点、难点:1、教学重点:通过实验探究,引导学生得出电阻定律的表达式。2、教学难点:引导学生设计实验和实验过程。三、设计理念探究式教学中,
2、整个学习过程中学生是学习活动的主体,积极主动地参与学习过程。而教师的任务是:为学生创设情境,启发学生思考,组织学生讨论,给予评价,起主导作用。本节课采用在实验室里进行实验探究法推导电阻定律,采取分组讨论设计,分组实验方法进行探究。培养学生的相互合作精神、实验动手能力,体验一种科学探究的过程。四、教学过程(一)新课引入:教师:同学们在初中学过,电阻是导体本身的一种性质,导体电阻的大小决定于哪些因素?其定性关系是什么?学生:导体电阻的大小决定于导体的长度、横截面积和材料。同种材料制成的导体,长度越长,横截面积越小,电阻越大。教师:如果有两根电阻丝,一根长而粗,另一根短而细,用刚才的定性结论能否比较
3、它们电阻的大小?引入探究的课题:本节课我们将深入地探究“导体电阻与长度、横截面积、和材料之间的定量关系”。(二)进行新课一、实验法复习问题:要探究电阻R与长度、横截面积和材料三个量之间的定量关系,采用什么方法?学生:控制变量法。教师:展示一道练习,让学生了解控制变量法的运用。教师:引导学生复习测量电阻的方法。问题1:如何测量导体的电阻?问题2:伏安法测电阻的原理是什么?问题3:滑动变阻器在电路中起什么作用 ?二、实验探究(一)实验一:探究导体的电阻大小与长度的关系提供的实验器材有:一根镍铬丝(带有滑片)、毫米刻度尺、电阻丝固定装置、电压表、电流表、滑动变阻器、两节干电池、开关一个、导线若干(二
4、)实验二:探究导体的电阻大小与横截面积的关系提供的实验器材有:三根完全相同的镍铬丝、电阻丝固定器、电压表、电流表、滑动变阻器、两节干电池、开关一个、导线若干(三)学生分组实验:分为两大组(16小组,每小组四人):一组探究实验(一);一组探究实验(二)教师:1、引导学生利用提供的实验器材设计实验方案;画出实验电路图;设计记录数据的表格。2、展示部分学生设计的电路图、记录数据的表格。让学生说说自己设计的实验方案。重点分析、评价。3、组织学生进行实验。教师巡视,帮助学生解决实验过程中存在的困难。4、展示部分学生的实验数据和结论。和学生一起分析、评价。5、引导学生归纳总结出电阻定律三、电阻率的概念的建
5、立提问:电阻定律:R=L/S,比例系数,那么跟什么因素有关?教师:引导学生看课本P58表格,几种材料20的电阻率。思考下列问题:1 电阻率的物理意义是什么?2.电阻率的单位是什么?怎样导出电阻率的单位?3.看课本P59”说一说”中的新闻报道,为什么有杂质就影响导线的电阻?怎样影响了导线的电阻?4.请同学们看看这个表格的标题,为什么要标明具体的温度呢?(三)小结(四)作业布置一、实验法复习电阻测量设计思路:探究课必须注重学生的基础。本节课采取实验探究法推导电阻定律,电阻的测量方法,连接电路元件的基本技能等是这节课的实验技能基础,也是完成实验探究的基本保证。因此,先用实验法复习电阻的测量十分必要。
6、问题1:如何测量导体的电阻?学生思考作答。用伏安法测电阻,根据部分电路的欧姆定律I=U/R,用电压表测量电阻R两端的电压U,用电流表测量通过导体的电流I,然后求出电阻值R。问题2:测量导体电阻的电路图如何设计?学生分组讨论,培养学生互助合作精神。注重组内同学的合作与讨论,通过大家的相互交流,确立更好的方案。学生画好电路图后,各小组所设计的电路图通过网络发布,通过局域网,大家一起评价,通过讨论、分析,指出不足之处,或学习优秀的地方。大家一起选定某一电路图讨论。如选定图1,学生则建议纷纷:缺少开关,滑动变阻器。且讨论了滑动变阻器作用:限制电流,防止电流过大烧毁用电器;改变滑动变阻器阻值,多测几组求
7、平均值。讨论结果,设计出完整的电路图,如图2。问题3:测量电阻,请一同学按照电路图连接好电路。学生自愿上来连接电路,进行操作演示。(所有的仪器采取较大的示教仪器,容易观察其操作细节)大家仔细观察他的操作过程,进行评价。学生1:连接电路前有把开关断开,但开关闭合前滑动变阻器的阻值没有打到最大。学生2:电流串联进电路,电压表并联在电阻两端是对的,但量程选择错误。学生3:电流表接得有点问题,应该是电流应该从正接线柱接入。设计思路:通过网络发布,局域网资源共享,每组学生都有展示自己的机会,又能更好地进行相互交流。而通过学生个别的操作展示,给学生一个个别展示自我的机会,而所有学生一起评价讨论,达到一个相
8、互交流、共同完善的目的。且在这一过程中,将实验操作基本技能包括连接线路、电流表和电压表的读数等进行复习巩固。且为下面的实验探究打下基础。二、实验探究法推导电阻定律1) 猜想导体的电阻的决定因素不同导体的电阻大小不同,那么导体的电阻是有那些因素所决定的呢?展示一导线,如一根导线的电阻与哪些因素有关?学生独立思考几分钟,进行猜想。再组织学生讨论。设计思路:探究课中,进行科学猜想很重要,因此在实验探究前要留足够的时间给学生猜想,让学生个别思考。正是学生个体对问题的主动思考,学生对研究的方向才有更充分的准备,更好地进行实验探究。学生1:导体的电阻可能与导体的长度有关。学生2:导体的电阻可能与导体的横截
9、面积有关。学生3:导体的电阻可能与导体的材料有关。2)组织学生实验,探究导体电阻的决定因素引导:导体电阻与导体的长度、横截面积、材料间的有关,它们间的定量关系是怎样?我们能够通过什么方法来确定导体电阻的决定因素?学生:我们可以做实验来得到确定的结论。学生分组实验(每4人一组),利用给定实验器材设计实验,对导体电阻与导体的长度、横截面积、材料间的关系进行研究。要求学生利用已有的实验器材,与同组同学共同完成实验,自己设计表格记录实验数据,进行归纳总结。设计思路:心理学研究表明,学生对学习内容的巩固程度与学习方式有很大的关系,对其亲手操作过,又描述过的内容记忆最多,能记住90%。从实验出发,通过学生
10、的自主探究获取信息,处理信息,提出假设,验证假设,总结归纳物理规律,学生积极参与学习过程。在实验过程中,关注同学间的合作与讨论。注意观察学生实验,接受学生咨询,给予方法指导,但绝不能越俎代庖。在活动中不同学生会出现很大的差异,探究式教学是一种开放性学习,对不同的学生应有不同的要求,更多地关注学习困难的学生。2) 实验器材实验器材有:电阻丝数根(电阻丝上标明不同的材料的名称,横截面积不同的分别标上字母S1 :0.20mm2、S2 :0.40mm2、S3 :0.60mm2区分,电阻丝不同长度标上L1、L2、L3 以示区分)电流表一个、电压表一个、开关一个、导线、干电池、毫米刻度尺、电阻丝固定装置3
11、)实验结论的展示与评价各小组将实验设计:包括实验过程、设计表格及实验结论等通过网络发布,所有学生一起讨论,且选定几个方案,重点分析、评价。方案1:探究: 导体的电阻与导体的长度的关系实验方法: 取同种材料镍铬合金制成、粗细相同为S1 :0.20mm2的导线三根,长度不同。将导线分别固定在电阻固定器上,按电路图接线测量各自的电阻表格设计: L/长度 U/电压 I/电流 R/电阻 0.5m 1.0V 0.4A 2.5 1.0m 2.0V 0.4A 5.0 1.2m 2.4V 0.4A 6.0 数据处理: 用EXCEL处理相关数据结论: 导体的电阻与导体的长度成正比评价:学生1: 方法很好,但电阻、
12、长度多测几次求平均值学生2: 各量的读数没有估读学生3: 数据太准了吧?教师: 方案一,操作简单,结论准确。探究导体的电阻与导体的长度的关系,先确定横截面积、材料不变,很好地运用了控制变量法。但如果补充上其他同学的方法,就更好了。特别要注意,实验注意严谨,实事求是。方案2:探究: 导体的电阻与导体的横截面积的关系实验方法: 取同种材料镍铬合金制成、长度相同的导线三根,粗细不同。实验过程:取相同长度为100.00mm粗细不同的镍铬合金导线,横截面积S1 :0.20mm2、S2 :0.40mm2、S3 :0.60mm2将导线分别固在电阻固定器上,按电路图接线测量各自的电阻,分别测定三根导线的电阻值
13、。测量求电阻值R 横截面积 U/电压 I/电流 R/电阻 S1 : 0.20mm2 2.01V 0.40A 5.0 S2 : 0.40mm2 0.96V 0.40A 2.4 S3 : 0.60mm2 0.62V 0.40A 1.5 我的想法: 测量导线的横截面积,S=1/4d2,先测出导线直径。导线直径很小,直径很难用刻度尺测量。可以将导线折几折,测出十根导线的直径和D,d=D/10,可以求出导线直径。在算出导线的横截面积。数据处理:用EXCEL处理相关数据结论: 导体的电阻与导体的横截面积成反比评价:学生1: 结论很正确,另外提供的测量导线直径、横截面积的方法很巧妙。学生2: 电阻测量,还应
14、多次测量求平均值,并设计表格。学生3: 读数时有估读。教师 : 方案2,结论正确。加了实验过程,设计十分具体,如再加上其他同学的想法就更好了。实验器材中已附有横截面积,但该小组建议的导线直径的测量,也很巧妙,很好地运用了放大法测量微小量。在下次的实验课,我们还要学习一种新的测量方法,学习用螺旋测微器测导线直径。方案3:探究: 导体的电阻与导体的材料的关系实验方法: 取不同材料制成、长度相同100.00mm、粗细相同横截面积为0.20 mm2的导线三根,将导线分别固定在电阻固定器上,按电路图接线测量各自的电阻实验过程: 电阻测量时,还多次测量求平均值R记录数据表格设计: 材料 U/电压 I/电流
15、 R/电阻 镍铬合金 1.02V 0.20A 5.0 1.49V 0.30A 2.02V 0.40A 镍铜合金 0.50V 0.20A 2.4 0.70V 0.30A 0.94V 0.40A 锰铜合金 0.41V 0.20A 2.1 0.64V 0.30A 0.80V 0.40A 数据处理: 用EXCEL处理相关数据结论: 导体的电阻与导体的材料有关评价: 实验十分严谨仔细,数据记录完整。设计思路:教学中应充分创造机会,学生从而有更多的自我展示机会。“实验的展示与评价”,通过实验设计和结论展示,为学生提供一个展示和交流的机会,各抒己见,充分展现自我,最大限度地开发他们的思维潜能。且通过所有学生一起评价,大家共同讨论,大家都充分发表自己的见解,使大家多分享到每一个同学对探究学习的贡献。且学生能在与他人的交流中完善自己的认识,获得科学的结论。4)学生归纳总结出