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2019-2020年高中物理《電阻定律》教案14 新人教版選修3-1 一、教學(xué)目標(biāo)： 1、知識與技能 （1）深化對電阻的認(rèn)識，理解電阻定律，能用電阻定律來進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。 （2）理解電阻率的物理意義，并了解電阻率與溫度的關(guān)系。 （3）通過分組實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作能力。 2、過程與方法 （1）體驗(yàn)運(yùn)用控制變量研究物理問題的思維方法。 （2）通過學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題——提出問題——方法研究——實(shí)驗(yàn)操作等一系列探究過程，使學(xué)生掌握如何去開展研究、獲取知識，培養(yǎng)思維能力。 （3）體會到實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理是相輔相成的，都是重要的科學(xué)研究方法。 3、情感、態(tài)度與價值觀 （1）通過實(shí)驗(yàn)探究，體驗(yàn)成功的積極情感，進(jìn)一步理解認(rèn)識來源于實(shí)踐。 （2）通過對不同材料電阻率的介紹，加強(qiáng)學(xué)生安全用電的意識。 （3）體驗(yàn)到實(shí)驗(yàn)的魅力和邏輯的力量，也體驗(yàn)到物理學(xué)的簡潔之美。 二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)： 1、教學(xué)重點(diǎn)及教學(xué)策略 重點(diǎn)：通過實(shí)驗(yàn)探究和理論探究，引導(dǎo)學(xué)生得出電阻定律的表達(dá)式。 教學(xué)策略：從學(xué)生設(shè)計(jì)定值電阻的角度出發(fā)，思考電阻與那些因素有關(guān)？引出探究課題。結(jié)合課件，設(shè)置小臺階，有目的地引導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，探究R與L的關(guān)系。反思得到實(shí)驗(yàn)的理論依據(jù)是串聯(lián)電路的特點(diǎn)，知識遷移、從并聯(lián)電路特點(diǎn)出發(fā)，理論探究R與S的關(guān)系，用數(shù)學(xué)方法整合實(shí)驗(yàn)結(jié)論，得出電阻定律，并加以理解。 2、教學(xué)難點(diǎn)及教學(xué)策略 難點(diǎn)：立足農(nóng)村中學(xué)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件，引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)過程。 教學(xué)策略：從控制變量的基本實(shí)驗(yàn)思想出發(fā)，結(jié)合多媒體課件，師生、生生合作，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的條件出發(fā)，抓住R、I、U三者關(guān)系，再次利用控制變量法簡化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，既加深對控制變量法的理解，又為利用串聯(lián)電路特點(diǎn)理論探究R與L 的關(guān)系，打下了基礎(chǔ)。使后續(xù)理論探究過程顯得并不突兀。 三、設(shè)計(jì)思路： 本課教材以電阻定律為載體，提供了一套實(shí)驗(yàn)探究方案和一套理論探究方案，充分體現(xiàn)了探究式學(xué)習(xí)在物理教學(xué)中的地位和作用。本節(jié)內(nèi)容既要學(xué)習(xí)、理解電阻定律和電阻率，更要突出探究過程，容量是很大的。因此就要求教師在讓學(xué)生體驗(yàn)探究過程的同時，還得保證教學(xué)效率。對于這樣一對矛盾，我采取了實(shí)驗(yàn)探究重方法，理論探究重思維，課堂教學(xué)重過程，結(jié)合課件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)、分散難點(diǎn)的策略。在讓學(xué)生學(xué)習(xí)電阻定律基本知識的同時，感受實(shí)驗(yàn)的魅力和邏輯的力量，體現(xiàn)物理教育在好奇求知、質(zhì)疑創(chuàng)新、動手操作、邏輯思維等方面的價值導(dǎo)向。 本課總體設(shè)計(jì)思想是：從控制變量，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)出發(fā)，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究的思想方法。明確方法后，學(xué)生只動手實(shí)驗(yàn)探究R與L的定量關(guān)系，不需去多重復(fù)。然后反思實(shí)驗(yàn)，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)邏輯推理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，進(jìn)而拓展到利用并聯(lián)電路的特點(diǎn)理論探究得到R與S的關(guān)系，得出ρ，總結(jié)出電阻定律的表達(dá)式。理解電阻率與材料和溫度的關(guān)系。在小結(jié)課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上進(jìn)行反饋練習(xí)。 四、教學(xué)資源： 1、實(shí)驗(yàn)儀器：電池組、電壓表（2只）、帶鱷魚夾的導(dǎo)線（4根）、裝有底座的電阻絲（50cm、1根）、導(dǎo)線若干、電鍵（1只）、米尺（1把）、（以上器材可以每2-4人一組） 2、多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供課件播放、實(shí)物投影。相關(guān)的自制課件。 五、教學(xué)過程設(shè)計(jì)： 教 師 活 動 學(xué) 生 活 動 點(diǎn) 評 導(dǎo)入 情景模塊 課前創(chuàng)設(shè)： 在課間休息時，打出第1張PPT，創(chuàng)設(shè)一種研究的前置氛圍，也適當(dāng)暗示了本節(jié)課的學(xué)習(xí)內(nèi)容。為課堂教學(xué)作一個很好的鋪墊。（PPT展示的內(nèi)容如下：） “疑問像電阻，是思考讓它導(dǎo)通電流，流光溢彩！” 課堂導(dǎo)入： 簡單關(guān)注這句話的基礎(chǔ)上，打出第2張PPT， 問題引導(dǎo)： 1、觀察這些電阻的圖片，你發(fā)現(xiàn)了些什么？ 2、讓你來設(shè)計(jì)這些電阻，你要考慮些什么因素？ 學(xué)生陳述的基礎(chǔ)上，引入探究的課題： 本節(jié)課我們一起在初中的基礎(chǔ)之上，深入的“探究導(dǎo)體電阻與長度、橫截面積、和材料之間的定量關(guān)系”。 適當(dāng)關(guān)注展示內(nèi)容， 體會這句話的含義。 讀圖， 觀察各種形狀、阻值不一的電阻。 主動思考導(dǎo)體的電阻跟哪些因素有關(guān)。 陳述思考的結(jié)果：R與L，S、材料及溫度有關(guān)。 明確探究的課題。 這句話語帶雙關(guān)，既為課堂教學(xué)創(chuàng)設(shè)前置氛圍、暗示了教學(xué)內(nèi)容，又體現(xiàn)了科學(xué)的人文價值。 激發(fā)興趣、引出課題；提問的方式體現(xiàn)了學(xué)生的主體性。 有效的回顧知識、提出研究課題。 培養(yǎng)學(xué)生用準(zhǔn)確的語言表達(dá)自己的想法。 實(shí)驗(yàn)探究 互動模塊 實(shí)驗(yàn)探究 互動模塊 引導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)： 問題引導(dǎo)： 1、該如何研究R與長度、橫截面積和材料三個量之間的關(guān)系呢?具體該怎么做? 通過學(xué)生的思考和回答，讓他們明確依據(jù)控制變量，探究過程可以劃分為三個步驟， L；控制S和材料相同。 R S；控制L和材料相同。 材料；控制L和S相同。 引導(dǎo)學(xué)生首先設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來研究R與L的關(guān)系： 問題引導(dǎo)： １，探究R與L的定量關(guān)系，對所選擇的電阻有什么要求？ ２，R與L該怎樣來測量？ ３，你能嘗試畫出電路圖嗎？ 各自思考后分小組交流，老師參與個別小組的討論。請學(xué)生來陳述自己的想法： 1、要求電阻絲的橫截面積和材料相同只是長短不同。 2、用伏安法測電路R=U/I，用米尺測長度。 A V 3、電路圖： a b (ab之間分別接入橫截面積和材料相同只是長短不同的電阻) 從這些回答當(dāng)中大致知道該如何去探究R與L的定量關(guān)系。 接著從實(shí)驗(yàn)室只能提供的器材出發(fā)，結(jié)合剛才的設(shè)計(jì)思路，引導(dǎo)學(xué)生優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。 優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)： 問題引導(dǎo)： 1、實(shí)驗(yàn)室只能提供一根長的電阻絲，沒有兩根長短不一的電阻絲，能否探究R與L的關(guān)系？說說你的想法？ 2、根據(jù)R=U/I、測得U和I，才能求R，想想看能否少測一個量，讓實(shí)驗(yàn)簡單一些？（剛才我們設(shè)計(jì)探究R與L的關(guān)系時，并沒有測S，這樣做的理由，對我們是有啟發(fā)的。） 在學(xué)生充分思考、討論的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)他們得出優(yōu)化后的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案。 V V R1 R2 在保證電流I相等的前提下，電壓U之比，反映了對應(yīng)的電阻R之比。 設(shè)計(jì)表格： U/V L/m R1 R2 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)： 依據(jù)優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案，分小組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。巡視，解決學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中的困難。 處理數(shù)據(jù)，交流結(jié)果： 引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)： 保證電流I相等的前提下，電阻兩端的電壓之比，實(shí)質(zhì)反映的是電阻之比： U1/U2=R1/R2=L1/L2 結(jié)論（１）： 在電阻的橫截面積和材料相同的條件下：Ｒ與Ｌ成正比。 思考：研究多個物理量之間的關(guān)系所用到的方法。 明確：依據(jù)控制變量探究過程可以劃分為三個步驟。 思考這三個問題的同時，對探究實(shí)驗(yàn)的方案形成大致的思路。 小組內(nèi)交流各自的想法。 請學(xué)生代表陳述小組交流的結(jié)果，并在黑板畫出電路圖。 從他人回答的結(jié)果中，對自己的想法進(jìn)行明確和完善。 在兩個問題的引導(dǎo)和老師的描述下， 思考：如何去克服實(shí)驗(yàn)室簡陋的條件，完成探究。 聯(lián)系剛才不測S的理由，思考不測電壓U或者是不測電流I的前提是什么？ 師生、生生交流，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，最終形成共識。 體驗(yàn)到通過努力，能讓探究方案變得更簡潔。 優(yōu)化設(shè)計(jì)表格。 小組內(nèi)合作，完成探究實(shí)驗(yàn)。 小組與小組之間交流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 在思考問題的同時，明確研究的方法，對實(shí)驗(yàn)的大步驟有所了解，從眾多物理量中找到研究的突破口。 用問題從測什么？要什么？怎樣測？等方面來引導(dǎo)學(xué)生，有目的地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這種設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思考角度，對其他物理實(shí)驗(yàn)也是有效的 生生交流設(shè)計(jì)方案，相互碰撞、相互啟發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生有目的地去借鑒和吸收他人成果完善自己的設(shè)計(jì)。 明確實(shí)驗(yàn)方案的基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)室所能提供的條件告訴學(xué)生，使其明了科學(xué)探究往往不是在條件齊備的情形下進(jìn)行的，培養(yǎng)他們簡化、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的意識和素質(zhì)，以及克服困難的精神！ 探究R與L的關(guān)系時，并沒有測S，這樣做的理由，對 R=U/I三者的測量形成方法上的關(guān)照，將控制變量再一次靈活運(yùn)用。達(dá)到立足簡陋條件，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)探究，獲取高層次成功體驗(yàn)的目的！ 生生合作，動手操作，進(jìn)行探究。 培養(yǎng)分析數(shù)據(jù)的能力，得到數(shù)據(jù)所包含的物理規(guī)律。 理論探究 互動模塊 結(jié)論整合 意義拓展模塊 反思拓展： 引導(dǎo)1、反思我們剛才的實(shí)驗(yàn)中，把一長段電阻絲看成是長短不一的兩段電阻絲串聯(lián)，在電流相等的情況下探究R與L的關(guān)系，利用了串聯(lián)電路的特點(diǎn)。 從串聯(lián)電路的特點(diǎn)出發(fā)，我們也可以做如下推導(dǎo)：（圖見對應(yīng)的PPT） 一個長為L，阻值為R的電阻，可以看成是n個長為L1，阻值為R1的電阻串聯(lián)而成。這樣很容易就有： L=nL1，R=nR1顯然R與L成正比例。 引導(dǎo)2、探究R與S的定量關(guān)系, 是否也可以從串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)來邏輯推導(dǎo)得到呢？ 引導(dǎo)學(xué)生思考的基礎(chǔ)上，類比剛才的推理得到： 一個橫截面積為S，阻值為R的電阻，可以看成是n個橫截面積為S1，阻值為R1的電阻并聯(lián)而成。這樣很容易就有： 結(jié)論（２）： S=nS1，R=R1/ n顯然R與Ｓ成反比例。 方法 動手操作實(shí)驗(yàn)探究 邏輯推理理論探究 R與L成正比 R與S成反比 中期小結(jié)：（對應(yīng)ＰＰＴ展示） 1、 2、實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理相輔相成，是科學(xué)研究中的兩種重要方法。 結(jié)論整合： 引導(dǎo)學(xué)生將剛才的兩個探究結(jié)論，歸納為一個：R與L/S成正比 問題引導(dǎo)： 1、可否將這個結(jié)論寫成一個等式，怎么辦？ 設(shè)一個正比例系數(shù)ρ，就能得到等式： R=ρL/S 2、正比例系數(shù)ρ應(yīng)該有它的物理意義？單位是什么？ρ可能與什么因素有關(guān)呢？同樣長度、同樣橫截面積、不同材料的銅絲和鐵絲各一根，它們的電阻值相等嗎？談?wù)勀愕南敕ā? 總結(jié)學(xué)生思考的結(jié)果，得出：“正比例系數(shù)ρ反映的是導(dǎo)體材料本身的性質(zhì)，單位是：Ωm把ρ定義為電阻率。的結(jié)論 這樣我們發(fā)現(xiàn)公式：R=ρL/S很好的反映了R與L、S、和材料之間的定量關(guān)系，這個規(guī)律就是：電阻定律 研讀電阻率表： PPT呈現(xiàn)課本上的電阻率表格，結(jié)合幾個問題，思考： 1、 那些金屬容易導(dǎo)電，那些金屬不容易導(dǎo)電，它們各自的電阻率呈現(xiàn)什么特點(diǎn)？ 2、 除了對電阻率關(guān)注之外，你還對表格中的什么數(shù)據(jù)感興趣？這個條件說明了什么？ 自主學(xué)習(xí)，閱讀填空： 利用教材提供的文本資料，通過學(xué)生閱讀，自主學(xué)習(xí)，明確電阻率受溫度影響的特點(diǎn)，并反饋學(xué)習(xí)結(jié)果，完成以下兩個小題： T升高，ρ增大，應(yīng)用 T升高，ρ不變，應(yīng)用 在老師的引導(dǎo)下，反思剛才優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的過程，關(guān)注串聯(lián)電路特點(diǎn)在設(shè)計(jì)中的運(yùn)用。 在老師進(jìn)一步的引導(dǎo)中，發(fā)現(xiàn)簡單的邏輯推理也能驗(yàn)證剛才的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，獲得成功的體驗(yàn)。和方法上的啟示。 遷移思考探究R與S的定量關(guān)系, 是否也可以從串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)來邏輯推導(dǎo)得到呢？ 嘗試依據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)理論探究R與S的定量關(guān)系。 得到結(jié)論。 師生一起小結(jié)剛才的兩種不同探究方法， 對實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理兩種科學(xué)方法相輔相成，有一定的認(rèn)識。 在問題的引導(dǎo)下將探究得到的兩個結(jié)論，用數(shù)學(xué)方法整合為一個等式。 在問題創(chuàng)設(shè)的情景中，推導(dǎo)它的單位，思考ρ的物理意義？可能與什么因素有關(guān)？ 陳述個人思考的結(jié)果，相互啟發(fā)，得到結(jié)論。 明確R=ρL/S這一表達(dá)式中每一個物理量的意義，得到完整探究結(jié)論，再次體驗(yàn)到物理學(xué)的簡潔之美。 認(rèn)真研讀表格，思考問題，發(fā)現(xiàn)電阻率反映的是導(dǎo)體導(dǎo)電性能的好壞，還和溫度有關(guān)。 立足課本，閱讀材料，自主學(xué)習(xí)，完成習(xí)題。 反思實(shí)驗(yàn)中，把一長段電阻絲看成是長短不一的兩段電阻絲串聯(lián)的理論依據(jù)，讓學(xué)生體驗(yàn)到科學(xué)實(shí)驗(yàn)可科學(xué)理論是相輔相成的！ 從反思中實(shí)現(xiàn)知識的遷移，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維，從并聯(lián)電路的特點(diǎn)理論探究R與S的定量關(guān)系。獲取成功的體驗(yàn)，進(jìn)一步感受到實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理的關(guān)系。 中期小結(jié)，對實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的探究方法做一個明確的提煉。 運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，對實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行合理的整合，歸納為一個具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式。 從一個很復(fù)雜的多個物理量關(guān)系，經(jīng)過科學(xué)探究，得到一個很簡潔的數(shù)學(xué)表達(dá)式，體驗(yàn)到物理學(xué)的簡潔之美！ 深入思考正比例系數(shù)ρ的物理意義。加深對R=ρL/S的理解。得到一個完美的表達(dá)式。 通過閱讀電阻率表格，既發(fā)現(xiàn)電阻率反映的是導(dǎo)體導(dǎo)電性能的好壞，又引出其與溫度的關(guān)系，同時也培樣了學(xué)生對表格的觀察能力。 教材對不同導(dǎo)體電阻率受溫度影響，表述得很清楚。讓學(xué)生利用好課本材料，自主去學(xué)習(xí)，體現(xiàn)學(xué)生的課堂主體地位，調(diào)動了積極性。 課堂總結(jié) 反饋練習(xí)模塊 課堂總結(jié)： 1、 知識小結(jié)： 電阻定律：R=ρL/S 物理意義： 電阻率： 單位： 受溫度影響： 2、 方法小結(jié) 實(shí)驗(yàn)探究與邏輯推理相輔相成，都是科學(xué)研究的重要方法！ 反饋練習(xí)： 1、學(xué)習(xí)了這些知識，同學(xué)們就可以自己按要求設(shè)計(jì)電阻了： 請你用橫截面積為５．０１０—６m2的鎳銅合金絲，繞制一只最大阻值為５０ Ω的滑動變阻器，你該取用多長的一段？ 2、閱讀課本第６０頁“思考與討論”中的內(nèi)容，運(yùn)用已學(xué)的知識，進(jìn)行邏輯推理，找到電阻Ｒ１與Ｒ２的關(guān)系，并思考一下這種關(guān)系對電路元件的微型化，以及電路的高度集成化有何意義？（上課前課件展示的許多電阻圖片中，像網(wǎng)絡(luò)電阻有1000萬歐，體積卻非常小。） 在學(xué)生思考完成的基礎(chǔ)上，評析這兩個習(xí)題。注意知識的反饋和方法的滲透。 課后習(xí)題布置： 1、 給你一段鎢絲，設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)，探究電阻 和溫度的關(guān)系？（目的在于鞏固實(shí)驗(yàn)探究的方法） 2、完成課后1、2、3、4、題。（目的在于鞏固電阻定律和電阻率等新知識） 師生互動，總結(jié)這堂課所學(xué)到的方法，以及探究到的知識。加深理解，拓展思維。 利用電阻定律，進(jìn)行計(jì)算，獲得成功的體驗(yàn)。 聯(lián)系實(shí)際的電路集成，找到電阻微型化的秘密。體會到物理與技術(shù)的緊密關(guān)系。 明確課后任務(wù)，課后鞏固提高。 立足電阻定律的得出，回顧探究的 全過程，體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究和邏輯推理的結(jié)合，對科學(xué)研究的作用。 呼應(yīng)課前提出的問題，應(yīng)用知識解決問題，獲得成功的體驗(yàn)。 靈活處理教材內(nèi)容，既是對所學(xué)知識的拓展，又體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)和社會三者見的聯(lián)系。 課后習(xí)題一類體現(xiàn)方法，一類體現(xiàn)知識，兩相結(jié)合，鞏固提高。 板書設(shè)計(jì)： 探究： L 1、R S 定量關(guān)系：電阻定律：R=ρL/S 材料 物理意義：反映的是導(dǎo)體導(dǎo)電性能的好壞 2、電阻率ρ 單位：Ωm 受溫度影響