1、电阻整体设计本节主要内容为电阻概念的建立及对其影响因素的探究，这些内容是学习第四节“变阻器”的理论基础。作为电学中三大基本概念之一， “电阻”处于枢纽和核心的位置。因为电学知识的应用离不开电阻，各种用电器的功能实现决定于所用电阻的性质和特点，人类对电学规律的探索、各类用电器的发明，都离不开对电阻的研究。仅就初中所学电学知识来说，电学中所考查的难点问题也离不开电阻，因电路中电阻的变化会引起电流的改变，电流的改变会引起电功率的改变。所以本节内容在为学习“变阻器”作准备的同时也为后续电学知识“欧姆定律”和“电功率”的学习提供理论支持。“导入新课”可依据教材提示，通过学生的课前调查或教师的课堂展示使学
2、生认识到导线多用“铜”和“铝”来制作这一事实，引出问题，从而展开探究。“演示实验”通过把长短、粗细相同的不同导体(铜丝和镍铬合金丝) 连入电路中，观察灯泡明亮程度的变化，来获得不同导体(相同条件下 )对电路中电流的阻碍作用的信息。电阻概念的引出是通过上述实验得出的，教师进行演示时可以多选取几种材料进行比较。本实验有两个作用：一是引出电阻的概念，导体对电流有阻碍作用，电阻是导体本身固有的一种属性。二是表明电阻的大小跟导体的种类等因素有关。电阻的概念比较抽象，教学中教师最好不要硬性地将其灌输给学生，而应该通过演示实验，让学生观察、比较、分析，确认导体对电流有阻碍作用后得出，即要把电阻概念的教学变得
3、直观、生动、具体，并且使学生明确怎样用实验的方法比较导体电阻的大小。“电阻”概念的教学，教材是以电阻的定义、大小和单位、常见的电阻器为核心展开，直接给出电阻单位的名称、简称、符号、换算关系。教材没有给出电阻率的概念，而是在后面的小资料中给出几种“长度为 1 m、横截面积为 1 mm2 金属导线在 20 时的电阻值” 。这样处理既满足课程标准的要求，又向学生渗透电阻的本质特征是表征物质的一种固有属性，不同导体的导电能力是不同的。换句话说，不同的导体对电流的阻碍作用不同。“决定电阻大小的因素”的教学，可从生活中的高压线又粗又直，而电炉丝又细又长引出问题，引导学生运用“控制变量法”设计实验进行探究，
4、条件好的学校可设计成分组实验完全由学生进行探究，而教师进行指导。如果学校实验室中镍铬合金丝较少或不易买到，也可用电炉丝(主要成分为镍铬合金，买来后将其拉直即可)来替代进行实验。“科学世界”主要介绍了半导体和超导现象，利用电阻的知识，进一步说明导体与绝缘体的区别，进行知识的拓展与升华。由于半导体的应用已很广泛，向学生介绍这方面的知识，对启发学生思维，开阔眼界，提高学习兴趣，都大有好处。教学重点：1电阻概念的建立。2探究决定电阻大小的因素。教学难点：1在探究决定电阻大小因素的过程中，掌握控制变量法。2难点是：认清电阻是导体自身的性质，与电压、电流无关。教学方法：自主、合作、探究式学习。课时安排：1
5、 课时三维目标一、知识与技能1知道什么是电阻，理解电阻是导体本身的一种属性；2知道电阻的单位及其换算；3理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关。二、过程与方法在探究决定电阻大小因素的过程中，体会用控制变量法研究物理问题。三、情感态度与价值观激发学生对电阻大小与哪些因素有关产生兴趣，积极动手进行实验或观察实验。课前准备示教电路板，多媒体课件，电流表，小灯泡，干电池组，开关，导线若干，长短粗细相同的铁丝、镍铬合金丝及铜丝各一段，相同横截面积(0.16 mm2)、不同长度(10 cm 和 20 cm)的镍铬合金丝各一段，相同横截面积(0.16 mm 2)、不同长度(10 cm 和 20 cm
6、)的康铜丝各一段。教学设计导入新课演示导入演示如图的实验，当用镍铬合金线替换电路中的铜导线后，灯泡亮度明显变暗。教师引导学生分析现象，概括出：电压一定时，导体中的电流大小还与导体自身有关。推进新课一、电阻1探究实验，感受新知目的：探究粗细、长短都相同的铜线、铁线和镍铬合金线的导电情况。过程：(1)学生设计实验、选择器材并操作( 实验电路图见上图)。(2)教师补充探究粗细、长短都相同的铜丝、碳钢丝、康铜丝及镍铬合金丝的导电情况。提示：为了研究各种材料的导电性能，可用实验的方法进行。提示学生参照课本上的实验方法连接电路进行实验：实验器材：铁线、铜线、镍铬合金线(电炉丝) 、小灯泡(带灯座)、开关、
7、干电池( 带电池盒)、电流表、导线若干。学生实验步骤(参考)：将镍铬合金线连入电路，合上开关，观察小灯泡的亮度；将镍铬合金线换成长短、粗细相同的铁线连入电路，合上开关，观察小灯泡的亮度；将铁线换成长短、粗细相同的铜线，合上开关，观察小灯泡的亮度；将电流表串联接入电路，重复上述的实验，观察电流表的示数。发现小结：接入铜线比接入铁线时灯泡亮，接入铁线时比接入镍铬合金线时灯泡亮；接入铜线比接入铁线时电流大，接入铁线时比接入镍铬合金线时电流大。小灯泡亮时电流大，小灯泡暗时电流小。教师组织学生讨论本次发现的意义。意义概述：导体能导电，但同时对电流又有阻碍作用。相同电压下，导线中电流不同，说明两条导线对电
8、流的阻碍作用不同。在物理学中用“电阻”这个物理量来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种性质。(教学说明：这样安排教学的目的是 让学生通过观察、比较、分析，确认导体对电流有阻碍作用，并且使学生明确怎样用实验的方法来比较导体电阻的大小，从而初步突破“电阻”这一教学重难点。 )2小组合作，阅读探究电阻相关知识组织学生以小组为单位，阅读教材中电阻部分的材料，解决如下问题：解决问题：(用课件展示)电阻是表示_的物理量。电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用_。不同的导体，电阻一般_。电阻的符号是_，电路图中的符号“ ”。电
9、阻单位有_、_、_，你掌握这些单位之间的转换了么？你知道了生活中哪些常见的电阻器呢？对于电阻，你有什么新的问题和发现？教师活动：组织学生进行解答问题、质疑。教师到各个小组当中，以小组成员的身份参加讨论。板书电阻相关知识，并纠正学生回答过程中的错误和不足。学生活动：阅读教材及资料学习电阻的相关知识并初步解答问题。将自己没有掌握准确的知识交给小组，进行合作、交流互相解答问题。小组代表发言为全班同学解答问题。小组内解决不了的疑问提出来，其他小组答疑(如果没有则该步骤不用进行) 。总结：(用课件展示)(1)知识学习方面：电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。
10、不同的导体，电阻一般不同。各种固定电阻器电阻的符号是 R，电路图中的符号“ ”。电阻单位有：欧姆()，千欧 (k)，兆欧(M) ；换算关系：1 k10 3 ，1 M 10 6 。生活中常见的电阻器：电视机、收音机和耳麦的调音旋钮，各种家用电器的电路板上有各种各样的电阻器( 如右上图)。新的问题和发现：由课本上“几种长 1 m、横截面积 1 mm2 的金属导线在 20 时的电阻值”可发现“导体电阻除与材料有关外，还可能还与导体的长度、横截面积及温度有关(是否有关，有什么关系？需要用实验进行验证)。 ”(2)学生小组合作交流方面。教师对表现优秀的小组和成员进行表扬与鼓励，并提出新的要求：运用小组的
11、合力设计实验，探究决定电阻大小的因素。(教学说明：这样安排教学的目的有二：一是放手 让学生进行知识建构，突破“电阻”这一教学重难点；二是打开新的探究之门，过渡到 对影响导体电阻大小因素的探究上来。)3即学即练(1)单位换算：180 _ k，310 5 _M_ k。(2)关于导体的电阻，下列说法正确的是( )A导体中的电流越大，其电阻越小B电阻是导体本身的性质C粗导线的电阻要比细导线的电阻小D铜导线的电阻比铁导线的电阻小答案：(1)0.18 0.3 300 (2)B二、决定电阻大小的因素1创设情景，引发猜想展示：学生课下搜集来的各种电阻线。(要求学生搜集得多一些，种类要全，各种粗细、材料的都有，
12、有家庭用的，有工业生产用的等等，这样有益于学生提出自己的猜想 )教师用课件展示几种电阻线：见图甲图丁。甲 生活中的电线(1) 乙 生活中的电线(2) 丙 高压输电线 丁 电炉提出问题：我们看到，高压输电用的电线，使用的金属线又粗又直。为什么不用细导线输电呢？电炉上面的电炉丝，为什么不用粗而直的导线呢？引导学生猜想：电阻与哪些因素有关？学生分组讨论，提出自己组的猜想。教师也有意选择几组，加入讨论。教师主持，学生交流猜想。有的学生提出，从刚才的探究实验中，可看出电阻的大小可能和导线的材料有关；有的学生则在与水流的对比中推断出可能与导体的横截面积和长度有关；也有学生联想到长跑时比短跑时的速度慢，认为
13、可能与电流所流过的路径长短有关。教师在交流过程中则应注意让学生说出得到猜想的线索和依据，启发、帮助学生明了自己所采用的生成猜想的方法(如联想、类比、观察等 )。此外，不论学生提出的猜想或假设是否成立，只要是有依据的，教师在此都应予以表扬。2自主探究，搜集证据学生分组实验器具：1.5 V 电池 (1 节)；电流表(1 只)；导线若干；待研究导体 4 根，规格如下：编号 材料 长度(cm) 横截面积(mm 2) 镍铬 10 0.16 镍铬 20 0.16 康铜 10 0.16 康铜 20 0.16学生按照自己的假设，自己设计实验电路，自主拟定实验步骤，进行实验并完成实验报告。教师巡回指导，发现问题
14、及时纠正。3得出结论，分析交流实验结束后，学生上讲台，将实验报告投影出来，并重点就结论、电路图、实验步骤、实验设计思想进行交流，生生、师生互问、互辩。这一阶段，教师应注意：(1)通过突出导线的选择原则，渗透实验变量的控制方法。 (2)注意收集得出同一实验结论的不同实验途径，如探索长度因素时，既可用导线比较，也可用导线，还可将同一导线的不同长度接入电路。激励学生用多种方法完成实验，培养他们思维的多向发散能力。(3)对实验方法独特的学生予以大力赞扬，以养成学生尽力追求“与众不同”的创新意识。(4)由于实验器材中四根导体的横截面积相同，因此在交流粗细因素时，特别注意让学生说出如何得到长度、材料相同而
15、粗细不同的导体的，如将导线对折后分别与导线相比；或向别组借一条导线和自己组中相同的一根并联后测出电流，与原导线相比等。结论：导线的电阻与导线的长度和导线的横截面积有关系：导线越长，电阻越大；导线越细，电阻越大。大量实验表明，导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积。 4即学即练：(用课件展示问题 )李智和周慧做“探究导体电阻大小与导体横截面积关系”的实验。他们准备在下图中的 M、N 两点间接入待研究的电阻丝，电源电压恒定，忽略灯丝电阻随温度变化的影响，待用电阻丝的规格如下：导体编号 材料 长度 横截面积a b 镍铬合金丝 L Sc d 锰铜合金丝 L Se f
16、镍铬合金丝 2L Sg h 镍铬合金丝 L 2S(1)他们应选择编号为_、_的两根电阻丝来探究；(2)正确选择后，他们将所选电阻丝分别接入 M、N 两点间，闭合开关，通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。实验中，两次电流表指针均有偏转，但第一次的示数小于第二次的示数，说明第二次接入电路的电阻丝的电阻值_，同时周慧发现第一次实验中灯泡不亮，你认为原因是：_。答案：(1)ab gh (2) 较小(小) 灯泡的实际功率太小( 通过灯泡的电流太小或灯泡两端的电压太小)拓展深化：(根据课堂所剩时间，可选择下面的部分内容进行拓展)1半导体和超导现象学生阅读教材“科学世界”中的内容，了解什
17、么是半导体，什么是超导现象。播放视频：诱人的超导，师生共同观看。超导( 视频截图)2介绍能导电的塑料(见参考资料 )。3播放电阻与温度视频，师生共同观看。电阻与温度(加热) 电阻与温度(降温)4走向社会(1)假如让你架设一条输电线路，在铁线和铝线之间，你选用哪种？请说出理由。(2)请课后调查你家里的电线、室外的电线、高压电线、电话的电缆线分别是用什么材料制成的，并用今天学到的知识分析采用该材料的原因。课堂总结本节课主要学习了以下内容：1电阻是用来表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻的符号为 R，电路图中的符号“ ”；2电阻的单位为欧姆()，常用单位还有千欧 (k)和兆欧 (M)，其换算关系
18、：1 k10 3 ，1 M10 6 ；3大量实验表明，导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积。布置作业动手动脑学物理 1、2、3。板书设计三、电阻电阻Error!活动与探究课题：探究导体的电阻与温度的关系。目的：通过探究导体的电阻与温度的关系，进行知识拓展和探究能力的培养。内容：通过课堂上的学习，同学们已经知道了决定电阻大小的因素有材料、长度和横截面积这三个因素，还有什么因素能影响导体的电阻大小呢？导体的温度对导体电阻有没有影响呢？如果有影响，导体电阻大小与温度有什么关系呢？设计实验： 要改变导体的温度，我们可以用酒精灯给导体加热。设计实验，用电流表测量电路中
19、电流的变化，实验用器材和电路如右图。进行实验：给接入电路中的螺旋状的导体线圈加热，观察电流表指针有什么变化。实验现象中的电流变小说明什么？是不是所有的导体电阻都随温度升高而变大呢？请上网查阅相关资料得出结论。结论：实验结果表明，导体的电阻除了和导体的材料、长度、横截面积有关外，还与导体的温度有关。大多数导体电阻随温度升高而增大，个别的导体的电阻随温度变化升高而减小。设计反思本课教学设计立足于“从生活走向物理，从物理走向社会”的思路上，以科学探究为主线，采用“提出问题进行猜想设计实验进行实验得出结论拓展应用”的课堂探究式教学模式，让学生经历从生活到物理的认识过程，经历基本的科学探究实践，达到掌握
20、知识与技能，提高各种能力以及培养敢于创新的探索精神的目的，充分体现课程标准所要求的“以学生为主体，以活动为主线，以创新为主旨”的探究式教学理念。参考资料一、电流对抗金属离子：电阻当自由电子的流动(电流)被导体的金属离子所阻碍时，就产生了电阻。金属离子具有规则的晶体结构，但实际上它们也不是纯的(含有其他金属和含有不规则的结构，所有这些就干扰了金属离子对称的和同质的结构) 。另外由于热能的原因，离子不停地振动。这种网状的不规则和由热能引起的摆动是对电流造成阻力的起因。在普通导体中会发生什么情况：右图使电传导观念形象化了，电传导就如同球体(电子) 运动一样。它在斜面上流动(斜面相当于一个导体 )。障
21、碍物代表金属离子不规则的网状结构，它们不允许电子自由流动。这就是形成电阻的原因。电子与金属离子相撞，输出了它的部分能量，这些能量又转化为热量。超导体会发生什么变化：超导体中电子两个两个地成组聚集在所谓的“库珀对”里面，它们又表现为单一的粒子，这同煤气分子能够聚集成液体状是同样的道理。超导电子作为整体以液体的形态表现出来，尽管存在着由于金属离子摆动和金属离子网的不规则带来的阻碍，它还是能够自由流动而不受影响。二、能导电的塑料提到塑料和橡胶，人们当然地认为它们是很不错的电绝缘体。是的，绝大多数高分子材料都具有优异的电绝缘性能，可以用来做电线的包覆、插座、插头、电器外壳等。但是，你可知道，在这一般认
22、为不能导电的塑料家族中，却出现了一支“叛军” ，这就是导电聚合物材料。说起它的发现和发展，几十年来，不知凝聚着多少高分子材料专家的心血。意大利的纳塔教授是配位络合聚合理论的创立者，前面说过，是他首先在世界上把丙烯合成为聚丙烯。由于这些成就，他后来荣获了 1963 年的诺贝尔化学奖。从 1958 年起，他就对把乙炔合成为聚乙炔产生了浓厚的兴趣，开始了孜孜不倦的研究。直至 1979 年他去世时，这项工作仍然没有很大的进展。尽管纳塔一生取得了许多科学成就，但在乙炔聚合的研究上，他终于抱憾而逝。从 1958 年纳塔教授的研究开始，到 1987 年纳尔曼教授的成功，经过 30 年的努力，导电聚乙炔终于诞
23、生了。事实上，聚乙炔只是导电塑料的一种。这些年来，对其他导电塑料的研究也有许多成就，每年发表的有关论文达数百篇。单是美国，在这几年的美国物理学会和美国化学学会的年会论文中，有近一半是关于导电高分子材料的。研制成功的导电塑料有：胺、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚对苯乙炔、聚对亚苯基等。导电聚合物的研究除了在开发品种上，还在导电机制上、导电聚合物的应用、超导聚合物等方面取得了进展。在应用方面已有许多成功的尝试，我们举几个例子。导电聚乙炔的吸收光谱与照到地面上的太阳光十分相似，也就是说，导电聚乙炔能把太阳光中几乎所有的能量都吸收下来，因此是做太阳能电池的理想材料。导电聚合物由于掺杂、脱杂，会
24、发生从绝缘体到导电体之间的不同相变化，这种变化同时带来吸收光谱的变化，聚合物的颜色也就发生变化，所以用来做电致变色显示元件是很理想的。透明的导电聚合物已成为透明导电膜的首选材料。我国访问学者曹镛参与的希格尔小组，已用某种导电聚合物制成了发光二极管。美国军界已把导电聚合物用于隐身飞机。此外，导电聚合物还在传感器、电磁屏蔽、催化等方面作出了贡献。目前，从事导电聚合物研究的科学工作者正充满信心，大家一致认为，21 世纪导电聚合物研究将有突破性的进展，超导型导电聚合物也有成功的希望。导电聚合物全面造福于人类的日子已为期不远了。三、铅笔芯的导电性能和硬度有关任何一种铅笔芯的主要成分都是石墨。其实铅笔的笔芯是用石墨和粘土按一定比例混合制成的。如“H”即英文“hard”(硬)的词头，代表粘土，用以表示铅笔芯的硬度。 “H”前面的数字越大(如 6H)，铅笔芯就越坚硬，也即笔芯中与石墨混合的粘土比例越大。 “B”是英文“black”(黑) 的词头，代表石墨，用以表示铅笔芯质软的情况和写字的明显程度。以“6B”为最软，字迹最黑，常用以绘画，普通铅笔标号则一般为“HB” 。
