第2节 电 阻（表格式教学设计） 物理鲁科版2019必修第三册

该高中物理教学设计聚焦电阻的定义、决定因素及电阻定律，以高压线和小鸟站高压线问题导入，通过导体U-I图像实验建立电阻观念，衔接初中欧姆定律，引导学生用控制变量法探究影响因素，推导电阻定律，延伸至电阻率及超导现象，构建完整知识脉络。 资料亮点在于深度融合核心素养，通过“探究电阻影响因素”实验培养科学探究能力，结合超导研究、高压线设计等实例渗透科学态度与责任，设置分层作业兼顾差异。实验步骤清晰，例题贴近生活，助力学生区分定义式与决定式，教师可直接借鉴，提升教学效果。

第2节 电阻（教学设计） 年级 高二 学科 物理 教师 课题 第2节 电阻 教学 目标 物理观念 理解电阻的定义、物理意义及单位，明确电阻是导体本身的属性，建立“导体对电流有阻碍作用”的物理观念，能结合欧姆定律认识电阻与电压、电流的关系。 科学思维 能运用电阻定义式 进行简单计算，通过分析 “影响导体电阻大小的因素”的逻辑推导过程，提升科学推理与分析归纳的思维能力。 科学探究 掌能参与“探究导体电阻与材料、长度、横截面积关系” 的实验，学会控制变量法的具体操作，能规范记录数据并分析得出结论，提升科学探究能力。 科学态度 与责任 通过了解电阻在电路中的应用及超导现象的研究价值，认识物理知识对技术发展的推动作用，培养关注科技、崇尚科学的态度与社会责任感。 教学重难点 1．理解电阻定义及影响导体电阻大小的因素。（重点） 2．区分电阻定义式与决定式，理解电阻的属性。（难点） 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 问题：为什么高压线传输电能的导线要做的粗一点，小鸟的双脚站在高压线上不会被电击？ 说说自己的理解。 新课讲授 一、电阻 为了弄清楚这一问题，我们来做一个实验。分别选用一个导体A和导体B，采取如图所示的连接方式，研究导体两端的电压随电流的变化情况。 闭合开关，当滑动触头P滑到位置a，电阻R被短路，电流和电压均为零。将滑动触头从a滑到b，导体两端的电压和电流逐渐增大，但比值均不变。根据相应电压表和电流表的示数，作出U-I图像，为两条过原点的倾斜的直线。 展示实验测量结果(见上方作图)。 请同学们想一想：（1）同一导体，电压U跟电流I之比为定值，说明什么？说明该数值不受导体两端电压及通过电流的影响，体现的是导体的特有性质；（2）不同导体，电压U跟电流I比值一般不同，说明不同导体的性质往往有所差异；（3）电压U相同时，流过导体B的电流大于流过导体A的电流。 请同学们从微观角度思考：这些现象反映了导体的什么特性？ 分析：金属中的外层电子往往会脱离原子核的束缚在金属中自由移动，失去自由电子的原子便成为带正电的离子，它们在金属内部排列起来，每个正离子都在自己的平衡位置振动而不移动，只有自由电子穿梭其中。在恒定电场的作用下，导体中的自由电子做定向移动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞阻碍自由电荷的定向移动，即阻碍电流的大小，不同导体对电流的阻碍程度不同。导体两端的电压U与通过导体电流I的比值可反映出导体对电流的阻碍作用。图中A导体U与I比值大，表明对电流阻碍作用强，导电性差；B导体U与I比值，表明对电流阻碍作用小，导电性较好。我们把导体对电流的阻碍作用称为电阻，电阻定义为，R= ，电阻由导体自身决定。 想一想：不同导体对电流的阻碍作用不同，哪些因素会影响导体的电阻呢？ 关注实验中的细节问题。 初中所学的欧姆定律的内容、表达式、适用条件是什么？ 新课讲授 二、电阻定律 导体电阻的影响因素有很多，阅读教材“实验 研究影响导体电阻的因素”内容，我们研究了导体长度、导体横截面积以及导体材料对导体电阻的影响。 实验中采取控制变量法。演示实验过程： 首先研究导体电阻与导体长度的关系。选取横截面积相同，长度比为1:2的镍铬丝串联接入电路，根据串联电路电流处处相等的特点，在不用计算电阻阻值的情况下，电压比1:2即为电阻比1:2，可见导体电阻与导体长度成正比； 其次研究导体电阻与导体横截面积的关系。选取长度相同，横截面积比为1:2的镍铬丝串联接入电路，根据串联电路电流处处相等的特点，在不用计算电阻阻值的情况下，电压比2:1即为电阻比2:1，可见导体电阻与导体横截面积成反比； 最后研究导体电阻和材料的关系。选取长度相同、横截面积相同的镍铬丝和铁丝，串联接入电路，根据串联电路电流处处相等的特点，在不用计算电阻阻值的情况下，电压比即为电阻比，可见导体电阻与导体材料有关。 实验表明：同种材料的导体，电阻与它的长度l 成正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。 这个结论称为电阻定律，可以表示为，R=ρ ，式中ρ为材料的电阻率，由材料种类决定。 导体电阻率 展示不同材料的电阻率表格。 思考：观察表中数据，纵向看，银的电阻率最低，为什么不选择银材料做导线？因为银成本太高。横向看，同种金属材料的电阻率随温度的降低而降低，根据这一特点，可以制作电阻温度计； 而有些合金在一定温度范围内电阻率近似不变，例如锰铜和镍铜合金，因此通常用于制作标准电阻，用于校准仪器。 那请同学们想一想，对于金属，如果温度降到足够低，电阻率将如何变化？ 1911年荷兰物理学家昂内斯发现当温度降低至4.2K（-268.95℃）时，汞的电阻突然跳跃式下降到仪器测不到的值，电阻变为零，这种现象称为超导。昂内斯因此在1913年获得诺贝尔物理学奖。在昂内斯之后，科学家们发现当温度很低时，很多金属和合金都会发生超导现象。请大家观看视频，更好地了解超导体的应用以及我国在超导方面的研究进展。 除了受温度影响的电阻，还有光敏电阻、压敏电阻等，请同学们课后查阅网络、图书、杂志等相关资料，这些电阻，了解超导现象，为祖国未来的超导事业打好基础。 拓展学习：伏安特性曲线 前面，我们描绘了导体两端的U-I曲线。若以通过导体的电流I为纵轴，以导体两端的电压U为横轴，绘制的I-U图像称为导体的伏安特性曲线。 常见的金属及电解液对应的伏安特性曲线为一条过原点的直线，这些金属和电解液被称为为线性元件；气态导体、半导体元件为非线性元件，对应的伏安特性曲线为曲线，例如二极管，这些被称为非线性元件。 请同学们想一想： 应该用蓝色虚线斜率求电阻。因为R= ，而不是R= ΔU/ΔI。 斜率越来越小，表明1/R越小，导体电阻R反而越大。 【例题1】离地面高度5.0×104m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0×104m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105V，已知，雷暴两秒钟给地球充电的电荷量约为3.6×103C，地球表面积近似为5.0×1014m2，则（　　）    A．该大气层的等效电阻约为600Ω B．该大气层的平均漏电电流约为3.6×103A C．该大气层的平均电阻率约为1.7×1012Ω·m D．离地面越近电势越高 【答案】C 【详解】AB．依题意，可得该大气层的放电电流为 则该大气层的等效电阻为 故AB错误； C．根据可得，该大气层的平均电阻率约为 故C正确； D．由于大气层带正电，地球表面带负电，则电场线由大气层指向地球表面，根据沿着电场线方向，电势逐渐降低，可知离地面越近电势越低，故D错误。 故选C。 针对训练1 甲､乙两个长方体导体的边长均为a､b､c，将它们接入如图所示的电路中，闭合开关S，理想电流表A1、A2的示数相等，则导体甲､乙的电阻率之比为（　　） A．c2∶a2 B．a2∶c2 C．c∶a D．a∶c 【答案】A 【详解】理想电流表A1、A2的示数相等，则 由 可得 则 故选A。 思考并回答 。 思考并回答，理解表达式里ρ的含义。 思考超导现象。 巩固本节知识点。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.为维护消费者权益，某技术监督部门对市场上的电线产品进行抽查，发现有一个品牌的铜芯电线不符合规格，电线直径明显比说明书上标有的直径要小，引起这种电线不符合规格的主要原因是（　　） A．电线的横截面积引起电阻偏大 B．电线的长度引起电阻偏大 C．电线的横截面积引起电阻偏小 D．电线的长度引起电阻偏小 【答案】A 【详解】由题意可知，电线直径明显比说明书上标有的直径要小，其他条件看作不变，由公式 可知引起这种电线不符合规格的主要原因是电线的横截面积偏小引起电阻偏大。 故选A。 2.2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功研制出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即。下列说法正确的是（　　） A．电导率的单位是Ω－1·m－1 B．超导材料的电导率为零 C．材料的电导率与材料的形状有关 D．材料的电导率越大，其导电性能越好 【答案】AD 【详解】A. 电阻率单位是Ω·m，电导率的单位是Ω－1·m－1，A正确； BD. 电阻率越小，电导率越大，导电性能越好，故超导材料的电导率很大，B错误，D正确； C. 电导率是材料的属性，与形状无关，C错误。 故选AD。 3.科学家曾捕捉到的一种奇异的“颠倒闪电”，这种闪电被称为“blue jet”，它不是从云层向地面放电，而是从平流层底部直冲向平流层顶部。利用大气空间相互作用监测器（ASIM），科学家还发现蓝色闪光持续时长约为10毫秒。已知一次闪电的电荷量约为500库仑，平流层是距地表约10~50公里处的大气层，假设其底部和顶部之间电势差约为伏特，放电区域直径为10公里，则（　　） A．该区域平流层的等效电阻约为 B．该区域平流层的平均漏电电流约为 C．该区域平流层的平均电阻率约为 D．该区域平流层的平均电阻率约为 【答案】AC 【详解】AB．等效电流为 该区域平流层的等效电阻约为 故A正确，B错误； CD．根据 该区域平流层的平均电阻率范围为 故C正确，D错误。 故选AC。 4.如图所示，将灯泡的灯丝与小灯泡（电阻恒定） 串联接入电路，闭合电键，使小灯泡发光。用酒精灯给灯丝加热，发现小灯泡变暗。下列说法正确的是（　　） A．加热过程中，小灯泡变暗，说明灯丝电阻变小 B．移走酒精灯后，灯丝电阻会逐渐变大 C．该实验说明灯丝电阻随温度升高而增大 D．做实验时，将灯丝电阻变粗，灯丝的电阻率变小 【答案】C 【详解】AB．加热过程中，小灯泡变暗，说明电路中电流变小，灯丝电阻变大，移走酒精灯后，灯丝电阻会变小，故A、B错误； C．该实验说明灯丝电阻随温度升高而增大，故C正确； D．灯丝的电阻率与灯丝的粗细无关，故D错误。 故选C。 5.如图1所示，将横截面积相同、材料不同的两根金属丝a、b焊接成长直导体AB，A为金属丝a的左端点，B为金属丝b的右端点，P是金属丝上可移动的接触点。保持金属丝中电流不变，电压表示数U随AP间距离x的变化关系如图2所示。金属丝a、b的电阻和电阻率分别是、、、。则（　　） A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】电阻丝上电流不变，电压表示数U与电阻成正比，由图可得a段电压大于b段电压，但是移动单位长度，a段上电压增加量小于b段电压增加量，所以 ， 故选C。 6.如图所示，圆盘形磁铁悬浮在由液氮冷却的超导材料的上方。下列说法正确的是（　　） A．当温度降到0℃时，材料的电阻为0 B．圆盘形磁铁悬浮时，超导材料内没有电流 C．圆盘形磁铁悬浮时，超导材料的磁通量没有发生变化 D．当缸内的金鱼加速上浮时，超导材料对磁铁的作用力大于磁铁对超导材料的作用力 【答案】C 【详解】 A．超导材料的显著特性是导体在温度降低到足够低时电阻变为零的特性，不代表温度降到0℃时材料的电阻就为0，故A错误； B．圆盘形磁铁悬浮是由于超导材料具有抗磁性，与超导材料是否通电无关，故B错误； C．超导材料一个重要特性是抗磁性，所以圆盘形磁铁悬浮时，超导材料的磁通量没有发生变化，故C正确； D．超导材料对磁铁的作用力与磁铁对超导材料的作用力是一对作用力与反作用力，大小相等，故D错误。 故选C。 7.将横截面相同、材料不同的两段导体、无缝连接成一段导体，总长度为1.00m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体、的电阻率之比约为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】根据电阻定律 根据欧姆定律 整理可得 结合题图可知导体、的电阻率之比 故选B。 8.某科技兴趣小组在某次科技活动中看到若干个长方体电阻。它们材料相同，上下表面均为正方形，外形如图甲所示，接入实物电路的连接方式如图乙所示，有电流通过时如图丙所示。他们想探究长方体电阻的阻值与厚度及边长的关系，他们测量了部分电阻的厚度h、边长a和电阻R，并记录在表格中（长方体电阻的阻值不受温度影响）。 次数 厚度h/cm 边长a/cm 电阻R/Ω 1 2.00 4.00 10 2 2.00 8.00 10 3 2.00 12.00 10 4 4.00 12.00 5 5 8.00 12.00 R 6 16.00 12.00 1.25 (1)该实验主要采用的研究方法是 ； (2)由上方表中实验数据可知，材料相同，上下表面均为正方形的长方体电阻的阻值与边长a （选填“有关”或“无关”）； (3)根据表中数据进一步可以推知，相同条件下，其阻值与厚度h成 （选填“正比”或“反比”），并推测第5次的电阻 Ω。 【答案】(1)控制变量法 (2)无关 (3) 反比 2.5 【详解】（1）由表中信息可知，研究相同材料的电阻与边长关系时，保持厚度不变；研究电阻与厚度关系时，保持边长不变；则该实验主要采用的研究方法是控制变量法。 （2）由表格实验数据可知，材料相同，上下表面均为正方形的长方体电阻的阻值与边长a无关。 （3）[1][2]由表格数据进一步可以推知，相同条件下，其阻值与厚度h成反比；则有 可得第5次的电阻为 板 书 设 计 3.2 电阻 一、电阻 二、影响导体电阻的因素 1、猜想 2、设计实验 3、进行实验 三、电阻定律 1、内容 2、表达式 四、电阻率 4、得到结论 课 堂 小 结 作 业 布置 1.根据电阻定律（R=ρL/S），计算铜导线（ρ=1.75×10⁻⁸Ω·m）长度增加2倍、横截面积减半时的电阻变化，要求写出比例推导过程。 2.观察家庭电器的电源线粗细差异（如空调线与手机充电线），结合电阻影响因素分析设计原理，提交100字以内说明。 3.用万用表测量不同铅笔芯的电阻值，绘制长度-电阻关系草图； 查阅半导体材料电阻特性，列举1个实际应用案例（如光敏电阻）。 注：作业3可根据实验条件选做，体现分层设计。 教学反思 本节通过实验探究电阻大小的影响因素，结合欧姆定律推导电阻定义式，学生基本掌握电阻概念及决定式。多数学生能分析材料、长度、横截面积对电阻的影响，但对“电阻率是材料本身属性”理解不深，实验中控制变量的操作不够严谨。讲解电阻与温度的关系时，部分学生难以联系生活实例。后续需强化实验变量控制指导，补充超导等拓展案例，通过对比练习帮助学生区分电阻定义式与决定式的意义。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$