11.6 不同物质的导电性能 教学设计 2023-2024学年北师大版物理九年级全一册

第六节 不同物质的导电性能 一、教学目标 1.了解我们周围的哪些物体属于导体,哪些物体属于绝缘体. 2.了解导体和绝缘体是相对的,在一定条件下它们可以相互转化. 3.知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量,掌握电阻的单位及其换算. 4.通过探究,区分导体和绝缘体. 5.通过探究,感知导体和绝缘体相互转化的条件. 6.通过本节学习,学会研究问题的方法,激发学习的兴趣. 二、教学内容分析 导体、绝缘体和半导体 在我们的生活中存在着大量的物体,对物体的导电性能有所了解,不仅是学习物理的需要,更是将来走向社会、安全地生活和工作的需要.在我们熟悉的物体中,有能导电的物体——导体,有不能导电的物体——绝缘体,还有一般情况下不导电,在一定条件下能够导电的物体——半导体. 对于导体和绝缘体,教科书通过“观察与思考”栏目,请学生观察一根导线.提出问题:为什么导线的内部是金属?而它的外面包了一层塑料或橡胶?从而引出导体和绝缘体的概念. 随后,教科书安排了“学生实验”,请学生采用实验探究的方法,从我们身边的物体开始,认识它们的导电性,最后归纳出哪些物体属于导体,哪些物体属于绝缘体.需要注意的是,在学生用实验探究不同物质的导电性能时,是通过电流表的示数来判断的,在此要提醒学生注意两个问题:一是如果电流表没有示数,说明接入电路的物体不导电;二是如果电流表有示数,但示数大小不同,说明先后接入电路的物体导电性能不同. 教学中一定要重视“交流讨论”环节,由于探究物体导电性能的实验本身难度不大,所以教学重点应放在学生的交流讨论和培养他们的语言表达能力上.讨论的内容包括两点:一是你是用什么方法区分导体和绝缘体的;二是在生活中还有哪些常见的物质是导体,哪些常见的物质是绝缘体. 对于半导体,在学生阅读教科书的基础上,教师进一步说明导体和绝缘体没有严格的区分,有些绝缘体在一定的条件下可以转化为导体. 绝缘体(电介质)在高电压下为什么会被击穿 金属导体中有大量的自由电子,当有外加电场时,这些自由电子除了原有的热运动外,还因受电场的作用沿电场的反方向运动,形成电流.在电介质中,自由电子很少,因此,在相同的情况下,一块良好的电介质与金属比较,其电阻率可以相差1020~1025倍.但是,值得注意的是,在电介质中除了有自由电子运动所产生的电流外,还有由离子迁移所形成的电流.因为电介质的物质结构并非都结合得那么“牢固”.例如,氯化钠是由氯离子和钠离子结合而成的“离子式结构”的电介质.在这种离子式结构的电介质中,总有一些(虽然数量极少)离子的结合力较弱;而实用的绝缘材料,不论是离子式的或其他形式的结构,总不免含有杂质,杂质离子的结合就更弱了.这样,当电介质受到电场作用时,这些结合较弱的离子就会沿电场方向移动而形成电流.在一般的绝缘材料中,由离子迁移造成的电流常比电子电流大,占主要地位.由于这个原因,一般电介质的电阻率变化范围是很大的. 当加在电介质上的电场高到一定程度(例如几十万伏/厘米)时,电介质中有少量的自由电子以巨大的速度运动.自由电子具有很大的动能,撞击到原子或分子时,就会使它们离子化(离子式结构的电介质则因直接受电场力作用或电子撞击而使离子间结合力减弱),因而造成新的更多的自由电子,这些电子又使其他原子离子化.就这样,自由电子在极短时间内像“雪崩”似的剧增,最终将电介质的结构完全破坏,造成大量导电的通路——击穿.此时,电介质就失去了绝缘性能. 科学窗 可以组织学生自学本栏目的内容,然后再进行讨论交流.可以请学生带着问题自主学习: (1)金属为什么能够导电?酸、碱、盐水溶液为什么能够导电? (2)橡胶、塑料等绝缘体为什么不能导电? 对于同种物质的导电性能是否一成不变的问题,如果条件允许,教师要做好热敏电阻、光敏电阻和压敏电阻的演示实验,组织学生认真观察和思考. 在学生认识到绝缘体和导体在一定条件下可以相互转化之后,可以组织他们认识导体和绝缘体在生产、生活中,尤其是安全用电中的作用,使学生体会到学习是为了应用.还可以组织学生开展课外实践活动,观察自己身边的哪些物质是导电的,应用在哪些地方;哪些物质是绝缘的,应用在哪些地方,记录下来并与全班同学分享交流,以增强他们安全用电的意识. 演示实验建议 传统教学中,经常演示玻璃在加热的情况下成为导体的实验,因为该实验使用的是白炽灯泡里的灯丝,需要在220 V的电压下进行实验,存在一定的危险.教学中也可以利用图11-59所示的热敏电阻进行实验.本实验需要学生电源(6 V)一个,热敏电阻(常温下100 ~200 ),电流表(0~100 mA).把电路连接好后,闭合开关,观察并记录电流表的示数,然后对热敏电阻加热,观察电流表的示数怎样变化.若电流增加,说明热敏电阻的阻值随温度升高而减小,反之,则说明热敏电阻的阻值随温度升高而增大. 电