2019-2020年高中物理《電阻定律》教案5 新人教版選修3-1.doc
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2019-2020年高中物理電阻定律教案5 新人教版選修3-1要 點:理解電阻定律和電阻率,能用電阻定律進行相關的計算;知道半導體的特殊導電性和應用;知道超導現(xiàn)象和條件,超導體的應用教學難點:電阻率概念考試要求:高考(電阻和電阻定律)課堂設計:學生在初中已經接觸到電阻定律,能理解電阻的決定因素。教學活動仍有賴于實驗,但一定要將簡單的實驗中提煉出更高層次的產品思維能力的提高從電阻值來分析電阻與長度、面積的關系,并用比值法定義電阻率。半導體和超導體(名詞)是學生并不感到新鮮的,也能找到生活中的一些具體應用實例,教學活動應在交代清楚半導體的獨特導電性后,可考慮啟發(fā)學生關注其應用和設計。超導體可介紹其思維和發(fā)展的過程,并介紹我國在這個領域的領先地位。作為介紹性的知識可讓學生更多的參與。解決難點:據(jù)學生的實際情況課對電阻定律進行詳略的處理。簡化半導體的特性關注其應用,利用金屬電阻率隨溫度升高而增大的反向思維得到超導體的可能,展示超導體的優(yōu)點,用我國超導體的領先鼓勵學生,激發(fā)學生愛國和奮發(fā)學習的精神。學生現(xiàn)狀:初步知道電阻與長度和面積的關系,但未形成公式;聽過半導體和超導體,不知緣由和應用;在新奇的應用中感覺新鮮好玩,不關注物理原理的應用。培養(yǎng)能力:分析綜合能力,理解推理能力AV課堂教具:干電池,電壓表,電流表,滑動變阻器,電阻定律演示儀,導線若干、二極管,歐姆表,熱敏電阻,光敏電阻一、引入(5)【問】歐姆定律所表示的物理意義?表達式?RU/I是電阻的定義式,物理意義是什么? 如下圖所示,有一段電路,伏特表的讀數(shù)為2V,電流表的讀數(shù)為1A,求(1) 定值電阻的阻值 (2) 當電壓表的讀數(shù)變化為4V時,定值電阻的阻值為多少?答:(1)R=2 (2)R=2【問】為什么電壓的變化沒有引起導體電阻的變化?分析:電阻是導體本身的一種性質,只跟導體本身有關,跟電流和電壓無關 外界條件不能改變物體的電阻,決定電阻的是本身因素。這節(jié)課我們要研究哪些因素決定了電阻。二、新課教學(35)【問】導體的電阻應該跟導體本身的哪些因素有關?答:導體的材料、長度、橫截面積演示:導體的電阻與長度、面積和材料的關系 材料、橫截面積(s)不變,U不變,L改變,得出I1/L,即RL; 材料、長度(L)不變,U不變,S改變,得出IS,即R1/S; 橫截面積(s)、長度(L)不變,U不變,材料改變,得出材料不同,R不同;由實驗得出 RL;R1/s;即 RL/S,寫成等式 R=L/S?!景鍟浚ㄒ唬╇娮瓒?、內容:導體的電阻跟它的長度成正比,跟它的橫截面積成反比2、定義式:R=L/S為比例常數(shù),跟導體材料有關,是一個反映材料導電性能的物理量,稱為材料的電阻率【板書】(二)電阻率1、RS/L (反映材料的導電性能)2、單位:歐米3、當S1m2,L=1m時,數(shù)值上R4、直接反映了導體導電性能的好壞5、電阻率與溫度有關 一般說道導體的電阻率是多少時,都必須說明在什么溫度下?!鹃喿x】課本P154電阻率表:總結 電阻率從上而下增大,導電性從上而下減少 貴金屬電阻率小 合金的電阻率大于純金屬的電阻率 溫度變化引起電阻率的變化(電阻率表中特別注明是在20時的電阻率)大部分金屬的電阻率隨溫度的升高而增大【問】從理論上講,用那種材料制成導線最好?(銀)但銀成本太高,不可行 4、應用:(1)導線一般用電阻率小的鋁或銅來制成,電爐、電阻器的電阻絲一般用電阻率大的合金來制作。(2)電阻溫度汁:測出鉑絲的電阻就可知道溫度 標準電阻:合金的電阻率幾乎不隨溫度變化【板書】三、半導與體1、導電能力介于導體絕緣體之間的物質稱為半導體。半導體的導電性能受外界的影響很大2、半導體的特性:(1)電阻不隨溫度的升高而增大,反隨溫度的升高而減小常用的半導體不是一種純凈、單一的物質,而是不同的物質、微量元素(按比例)組成的混合體(2)用光照射半導體;在半導體中摻入微量的其他物質,都可以使半導體的導電性能發(fā)生顯著變化。這一特性是導體和絕緣體所沒有的。3、半導體的應用(1)在溫度升高時電阻減小得非常迅速,利用這種材料可制成體積很小的熱敏電阻 溫度變化電信號(2)有的半導體,在光照下電阻大大減小,利用這種導體材料可做成體積很小的光敏電阻可起到開關作用(3)在純凈的半導體中摻入微量的雜質,會使半導體的導電性能大大增強 可制成晶體二極管和晶體三極管演示:半導體的單向導電性 半導體材料是半導體工業(yè)的基礎,它的發(fā)展對半導體技術的發(fā)展有極大的影響。 熱敏電阻、光敏電阻、氣敏電阻,體積很小,靈敏度高,組成集成電路和大規(guī)模集成電路(封面圖:集成電路線路板)活動:找到身邊的半導體產品:IC卡、電子表、計算器 凡是有(智能)控制的地方均有半導體(材料)【板書】四、超導體超導的發(fā)現(xiàn) 1896年對低溫下金屬電阻有兩種截然相反的理論:一是“純金屬電阻隨溫度的降低而減小,到0K時完全消失”;而是“溫度到0K時自由電子停止運動而電阻趨于無窮大”。已經獲得4K低溫的荷蘭物理學家卡曼林昂尼斯時當時低溫研究的權威,與1911年將汞降溫到4.2K時發(fā)現(xiàn)電阻突然為零,首先發(fā)現(xiàn)超導現(xiàn)象;1912年底又發(fā)現(xiàn)了鉛和錫的超到性,并于1913年獲諾貝爾物理學獎,被譽為“超導之父”。 金屬材料的電阻(率)在特定的溫度下能突然轉變?yōu)榱愕默F(xiàn)象叫超導現(xiàn)象,把具有超導現(xiàn)象的材料叫超導材料。超導材料做成的元件叫做超導體。 1930年人們發(fā)現(xiàn)了11K的氮化鈮超導性,又揭開了利用化合物的尋找轉變溫度高的超導材料序幕。至今已經發(fā)現(xiàn)的最高轉變溫度為164K的汞鋇鈣銅氧化物,而法國在1994年聲稱發(fā)現(xiàn)了250K的超導體。 目前已發(fā)現(xiàn)了8000多種超導材料,使這門新興技術得到了飛速發(fā)展,但由于出現(xiàn)超導現(xiàn)象時的溫度大都極低(接近-273),因此,沒有太大的實用經濟價值。為了尋找在較高溫度下的超導材料,世界上無數(shù)科學家為之努力奮斗,直到20世紀90年代才取得了重大突破,發(fā)現(xiàn)了接近于100K(-173)的超導材料。我國科學家在1988年研制出了轉變溫度在120K的超導材料鈦鋇鈣銅氧化物,1990年初又研制出了臨界溫度132K的超導材料,顯示我國在超導材料研究方面,已躋身于世界先進行列?!締枴砍瑢w有何應用? 我們知道金屬通常總是有電阻的,當電流通過金屬時,金屬會發(fā)熱,像電爐就是利用電阻絲發(fā)熱制成的。電阻的存在使電流通過時受到一些損耗,這種情況在許多場合是人們所不希望的。凡是要避免電流發(fā)熱的地方均可以采用超導體:輸電線路、電動機、磁懸浮列車等。 電纜:粗細主要是考慮發(fā)熱,超導電纜與相同的導線比,理論電流可達100倍以上。01年4月,清華大學應用超導研究中心,制成高溫超導導線(37芯)340米,-196。 超導電纜技術的發(fā)展已有十余年的歷史。至今參與超導電纜技術研究的國家主要有美國、日本、歐洲、中國和韓國等。04年7月,第一組超導電纜在昆明正式并網(wǎng)運行,這標志著繼美國、丹麥之后,我國成為世界上第三個將超導電纜投入電網(wǎng)運行的國家。超導電纜傳輸電力,運行總損耗僅為常規(guī)電纜的50至60(導體損耗不足常規(guī)電纜的十分之一,加上制冷的能量損耗),顯示出明顯的經濟效益,由于超導電纜傳輸電力的能力是傳統(tǒng)常規(guī)電纜的3至5倍,所以使用超導電纜還可以節(jié)約輸電系統(tǒng)的占地面積和空間,節(jié)省大量寶貴的土地資源。 超導的研究方向:溫度、混合物、磁場、電流,新材料和新工藝的探索及化學結構特征。具體應用:磁懸浮列車、超導船、超級計算機、超導電機等。 超導線圈的通電方法:超導狀態(tài)下撤銷磁場,能維持兩年半無明顯(磁性)減弱。 自1972年至xx年不足三十年時間里,因超導而獲得諾貝爾物理學獎有六次。課外作業(yè):電阻定律教學札記:123- 配套講稿:
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