教學設計

課程基本信息課例編號2020QJ09WLRJ019學科物理年級9年級學期第1學期課題電阻教科書書名：物理九年級出版社：人教版出版日期：教學目標教學目標：知識目標：認識電阻的概念，知道電阻是導體本身的一種性質(zhì)。能力目標：能畫出電阻在電路圖中的符號，知道電阻的單位及單位換算；能在實驗探究的基礎(chǔ)上理解電阻的大小與導體的材料、長度、橫截面積及溫度有關(guān)。情感目標：體會用控制變量法探究電阻與哪些因素有關(guān)，積極動手進行實驗，通過參與科學探究活動，養(yǎng)成實事求是、尊重自然規(guī)律的科學態(tài)度。教學重點：電阻概念的建立；探究影響電阻大小的因素。教學難點：電阻概念的建立；實驗的設計與分析論證。教學過程時間教學環(huán)節(jié)主要師生活動2分鐘7分鐘10分鐘3分鐘1分鐘引入電阻的概念探究：電阻大小和什么因素有關(guān)半導體和超導材料課堂小結(jié)+布置作業(yè)【點PPT，手指圖片】我們先來看一些圖片。這是鐵絲，這是銅導線，這是銀導線。【問】這些圖片有什么共同點呢？【答】這位同學說他們都是導體，都可以導電。【點PPT】我們再來了解他們的價格：一噸鐵的價格大概是3000元，一噸銅45000元，而銀最貴，一噸要6百萬元呢。【問】為什么用作導電的一般選用銅導線，一些重要的電器設備還會選用昂貴的銀做導線呢。鐵是既常見又便宜的導體，為什么不選用鐵做導線呢？帶著這個疑問，我們開始下面的實驗【播放視頻】【點PPT】我們來梳理一下實驗現(xiàn)象：將銅絲接入電路時，小燈泡較亮，電流表示數(shù)為0.26A。而將鎳鉻合金絲接入電路時，小燈泡較暗，電流表示數(shù)減小為0.2A。【問】比較兩次的實驗現(xiàn)象，同學們能得出什么結(jié)論？【答】這兩次實驗的電流不同。【點PPT】那電流為什么會不同呢？實驗中電源沒有發(fā)生變化，只改變連入電路中的導體，電流就發(fā)生了變化。說明導體對電流有阻礙作用，使得電流在流過不同導體時，它的順暢程度不同。【點PPT出板書】實驗表明，兩根長度和粗細相同的銅絲和鎳鉻合金絲，它們對電流的阻礙作用不相同；鎳鉻合金絲的阻礙作用較大。為什么銅絲和鎳鉻合金絲對電流的阻礙作用不相同呢？我們利用水流來模擬一下。【播放視頻】【點PPT出板書】同樣，自由電荷在導體中定向移動形成電流時，不同的導體對電流的阻礙作用大小不同，導致通過的電流大小不同。物理學中用電阻表示導體對電流的阻礙作用。【點PPT出板書】今天我們就來學習電阻。電阻表示導體對電流阻礙作用的大小。符號是:R。【點PPT】在實驗中，當銅絲接入電路時，電路中電流較大，說明銅絲對電流的阻礙作用較小，銅絲的電阻較小。而當鎳鉻合金絲接入電路時，電路中的電流較小，說明鎳鉻合金絲對電流的阻礙作用較大，鎳鉻合金絲的電阻較大。看來銅絲和鎳鉻合金絲的電阻是不同的。有同學知道電阻的單位嗎？【點PPT出板書】國際單位：歐姆，簡稱歐，符號是歐米伽。其他單位有：千歐（kΩ）、兆歐（MΩ），他們間的單位換算是1kΩ=1×103Ω，1MΩ=1×103kΩ=1×106Ω。【問】我們熟悉的導體，電阻都有多大呢？【點PPT】手電筒里的小燈泡，燈絲電阻為幾歐至十幾歐，普通照明燈泡，燈絲電阻為幾百歐至上千歐。約1m長的銅導線，電阻小于百分之幾歐，通常可忽略不計呢。所以，如果用鐵做導線，雖然價錢便宜，但是電阻要比相同規(guī)格的銅大6倍。因此一般不用鐵做導線。實驗室用到的電流表電阻很小，只有零點幾歐，幾乎等于零。電流表相當于一根導線的說法就是從這里來的，所以不能將電流表直接連在電源兩端。而電壓表的電阻很大，為幾千歐至幾十千歐，當把電壓表接入電路時，通過它的電流極小，它所在的這一路相當于斷路。這與我們在電壓那節(jié)課上，得出的結(jié)論是一致的。【點PPT】在電子技術(shù)中，經(jīng)常會用到具有一定電阻值的元件,電阻器，也叫做定值電阻，簡稱電阻。這是他在電路圖中的符號。今后畫電路圖時，一些不容易畫、不會畫的用電器的符號，我們一般可以用電阻符號代替。工業(yè)生產(chǎn)中還會用到各式各樣的電阻。【點PPT，手指圖片】這是色環(huán)電阻，這是繞線電阻，這是鋁殼電阻，這是水泥電阻，這是貼片電阻。【問】電路中為什么要用到電阻？【答】有同學說電阻可以限制電流，起到保護電路的作用，也有同學說電阻可以分擔一部分電壓。或者分走一部分電流。同學們說的都非常好。隨著學習的深入，將來還可以了解更多有關(guān)電阻的作用。【問】從剛才的實驗看出，銅絲和鎳鉻合金絲對電流的阻礙作用不同，說明電阻不同。是什么因素使電阻大小不同呢？【點PPT】這兩種導體的材料不同，看來材料是影響導體電阻大小的一個因素。【問】除了材料，導體電阻的大小還與哪些因素有關(guān)呢?同學們可以根據(jù)生活經(jīng)驗猜想，電流通過導體，就好比車流在道路上行進。有同學提出：那導體越長，對電流的阻礙作用會不會越大呢？這位同學猜想導體電阻大小和導體長度有關(guān)。【點PPT，手指圖片】還有同學說，路有寬有窄，如果路越窄，車就越難通過。那么導體越細，電流會不會越難通過呢？這位同學猜想導體電阻大小和導體的粗細，也就是橫截面積有關(guān)。下面我們通過實驗來驗證這些猜想是否正確。我們先來探究電阻的大小是否跟導體的長度有關(guān)。我們要探究的是導體電阻與長度的關(guān)系，但我們知道導體電阻跟材料有關(guān)，猜想導體電阻還可能跟橫截面積有關(guān)，所以在實驗中需要保證導體的材料、橫截面積以及我們不知道的其他因素都不變，只改變導體的長度，看電阻是否會隨之改變。這種做法是我們已經(jīng)熟知的控制變量法【問】請同學們思考，如何判斷導體電阻的大小？【答】這位同學建議在電路中串聯(lián)一個小燈泡，通過觀察燈的亮暗來判斷電阻的大小。也有同學建議在電路中串聯(lián)一個電流表，通過觀察電流表的示數(shù)，來判斷電阻大小。這兩種方案，第一種更直觀，第二種更精確。【點PPT】今天我們綜合兩種方案，進行實驗。在實驗中要控制導體材料，橫截面積不變，改變導體的長度，通過觀察并記錄小燈泡的亮暗變化和電流表的示數(shù)來判斷電阻的大小。下面我們開始實驗。【播放視頻】【點PPT】我們將實驗數(shù)據(jù)填入表格中，發(fā)現(xiàn)，鎳鉻合金絲的長度不同，則小燈泡的亮度不同，電路中的電流也不同，說明導體電阻的大小不同。【點PPT出板書】因此導體的電阻跟他的長度有關(guān)。進一步分析實驗數(shù)據(jù)，鎳鉻合金橫截面積都為S時，長度越長，小燈泡發(fā)光越暗，電流越小，說明電阻就越大。【點PPT出板書】同種材料，橫截面積相同的導體，長度越長，電阻越大。【點PPT】我們再來研究電阻大小是否跟導體的橫截面積有關(guān)。在這個實驗中，我們應控制導體的材料，長度不變，只改變導體的橫截面積，觀察并記錄小燈泡的亮暗變化和電流表示數(shù)，來判斷電阻大小。下面我們開始實驗。【播放視頻】【點PPT】我們將實驗數(shù)據(jù)填入表格中發(fā)現(xiàn)，鎳鉻合金絲的橫截面積不同，則小燈泡的亮度不同，電流也不同，說明導體的電阻不同。【點PPT出板書】導體的電阻跟他的橫截面積有關(guān)。【點PPT】進一步分析實驗數(shù)據(jù)，鎳鉻合金絲長度都為L時，橫截面積越小，小燈泡發(fā)光越暗，電流越小，說明電阻越大。【點PPT出板書】同種材料、長度相同的導體，橫截面積越小，電阻越大。換用其他材料進行實驗，結(jié)論相同。【點PPT出板書】總之，導體的材料、長度和橫截面積都是影響電阻大小的內(nèi)部因素。大量實驗證明，在材料和橫截面積不變時，導體的長度越大，電阻越大；在材料和長度不變時，導體的橫截面積越大，電阻越小。所以，電阻是導體本身的一種性質(zhì)。類似于物質(zhì)的密度，密度雖然是物質(zhì)的一種性質(zhì)，但是會隨一些外界的因素發(fā)生變化。導體的電阻也有這樣的情況。例如導體的電阻會隨溫度發(fā)生變化。下面我們來看看這種現(xiàn)象。【播放視頻】【點PPT出板書】通過實驗發(fā)現(xiàn)溫度越高，燈絲電阻越大。更多的實驗證明，導體電阻跟溫度有關(guān)。對金屬來說，溫度越高，電阻越大。不同材料的電阻，對溫度的敏感程度不同。例如熱敏電阻對溫度的變化很敏感，而制作定值電阻的材料，在一定的溫度范圍內(nèi)，其電阻值幾乎是不變的。【點PPT，手指圖片】例如一個10歐的定值電阻，在電路中正常工作時，電阻為10歐，沒有連接在電路中時，電阻還是10歐。【點PPT】還記得導體和絕緣體嗎，導體容易導電，是由于他對電流的阻礙作用小，電阻就小，因此導電性能較強。絕緣體不容易導電，就是由于他對電流的阻礙作用大，電阻就大，因此導電性能較弱。【點PPT，手指圖片】這幅圖片展示的是不同材料的導電性能排序。從左至右，材料的導電性能依次減弱。【問】大家找找看，那種材料的導電性能最強？【答】是銀。所以為了需要，有時會選用昂貴的銀做導線。【問】大家找找看，那種材料的絕緣能力最好？【答】是陶瓷。所以陶瓷常被用做高壓絕緣部件。【點PPT，手指圖片】同學們看這兩種材料：鍺，硅。他們的導電性能介于導體和絕緣體之間，稱為半導體。【點PPT，手指圖片】半導體材料在生活中的應用非常廣泛。利用半導體材料制成的二極管，三極管和電阻，電容等原件用在硅單晶片上，也就是我們熟悉的芯片，就成了集成電路。而大家熟知的計算器，電話機，電腦等等這些電子設備里都有集成電路。【點PPT，手指圖片】從這幅圖中可以看出，銀的導電性能最好，還有沒有導電性能更好，電阻更小甚至消失的導體呢？【點PPT】直到1911年，荷蘭物理學家卡麥林?昂尼斯首次意外發(fā)現(xiàn)了超導現(xiàn)象。【點PPT出板書】將水銀冷卻到很低的溫度時，其電阻為零。后來他又發(fā)現(xiàn)許多金屬，如鋁，錫都具有和水銀類似的特性。在低溫下電阻為零。昂內(nèi)斯由于他的這一發(fā)現(xiàn)獲得了1913年的諾貝爾物理學獎。【點PPT出板書】電阻為零的這種性質(zhì)稱為超導性，