2. 导体的电阻（表格式教学设计） 物理人教版2019必修第三册

该高中物理教学设计聚焦导体电阻的核心概念，从输电损耗的生活情境导入，通过U-I图像分析建立电阻定义，再以控制变量法探究长度、横截面积与材料对电阻的影响，最终推导出电阻率公式，形成由现象到本质、由定性到定量的知识建构链条。 本设计突出科学思维与科学探究的深度融合，如学生分组实验绘制U-I图线并分析斜率含义，体现模型建构与科学推理能力；在电阻率表格数据分析中引导学生发现温度影响规律，强化证据意识与质疑精神。课堂练习精选典型例题，涵盖电阻变化、非线性元件识别等难点，有效提升学生迁移应用能力。对学生而言，实现从感性认知到理性建模的跃升，对教师而言提供可复制的探究式教学范式，助力核心素养落地。

第2节 导体的电阻（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第2节 导体的电阻 教学 目标 物理观念 1.认识电阻是导体对电流的阻碍作用，与导体是否有电流通过无关； 2.理解电阻是描述导体导电特性的基本物理量，其大小只由导体的几何尺寸、材料与温度决定。 科学思维 1. 能借助图象思维，从 U-I直线斜率提炼物理意义； 2.掌握控制变量法设计实验，判断 与 的函数关系； 科学探究 1.能独立连接伏安法电路，选取适当量程测量 数据； 2.能用 Excel 等工具描点、拟合，获取U-I关系直线； 3.能对比多组实验，归纳电阻决定式，发现材料对 的本质影响。 科学态度 与责任 1.意识到电能输送损耗与导线电阻的联系，树立节能减排意识； 2.关注超导技术、热敏电阻、光敏电阻等前沿材料对社会生活的影响； 3.建立“以科学技术服务国家重大需求”的责任感与使命感。 教学重难点 教学重点： 1.通过实验探究知道影响导体电阻的因素。 2.掌握导体电阻的计算公式。 教学难点： 1.理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系。 2.知道导体的伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 【提出问题】 为了减少输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做的粗一点，这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。那么他们之间的定量关系是怎样的呢？ 学生联想初中所学，思考定量关系如何研究 新课讲授 一、电阻 实验探究： （1）通过图示电路，探究导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系？ （2）记录数据： 导体 A导体 B导体 电压（V） 电流（A） （3）数据处理：作U-I图象 【提出问题】 （1） 根据测得数据绘制的U-I 图像是一条什么样的图线？ （2） 对同一导体，电压与电流的比值说明了什么？ 【板书展示】 1.电阻：导体两端的电压U与通过导体的电流 I 的比值。 2.定义式：(R只与导体本身性质有关)。 3.单位：国际单位是欧姆（Ω）。 4.物理意义：反映导体对电流的阻碍作用。 5.U-I图像和I-U图像斜率的物理意义 学生分组实验，完成实验仪器的组装 学生完成实验数据的记录和采集，并绘制图像 学生观察绘制图线的特点，讨论比值含义 学生识记知识内容 新课讲授 二、影响导体电阻的因素 【提出问题】 （1）回顾初中知识: 影响电阻大小的因素有哪些? （2）请仔细观察照片,说出它们影响电阻大小的因素有哪些不同之处 ? （3）如何利用如下电路研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系? 学生回顾初中所学内容 学生分组，用控制变量法探究影响电阻的因素与电阻的定量关系 新课讲授 三、导体的电阻率 【板书展示】 1.与影响因素的定量关系 （1）内容：同种材料的导体,其电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积S成反比;导体电阻与构成它的材料有关. （2）公式: （3）适用条件：温度一定,粗细均匀的金属导体，或浓度均匀的电解液。 2.电阻率 （1）意义：反映材料导电性能好坏的物理量。 （2）公式：，ρ由材料和温度决定，与l、s无关。 （3）单位：欧姆·米（ Ω·m） 【提出问题】观察下表，你发现了什么规律？ ρ(Ω·m) 0℃ 20℃ 100℃ 银 1.48×10－8 1.6×10－8 2.07×10－8 铜 1.43×10－8 1.7×10－8 2.07×10－8 铝 2.67×10－8 2.9×10－8 3.80×10－8 钨 4.85×10－8 5.3×10－8 7.10×10－8 铁 0.89×10－7 1.0×10－7 1.44×10－7 锰铜合金 4.4×10－7 4.4×10－7 4.4×10－7 镍铜合金 5.0×10－7 5.0×10－7 5.0×10－7 实验演示：电阻率与温度的关系 【板书展示】 （1）金属的电阻率随温度的升高而增大； （2）合金的电阻率几乎不随温度变化； （3）超导体:某些材料当温度降低到一定温度时，电阻可以降到0. 学生识记知识内容 学生根据表格中的数据，找寻电阻率随温度变化的规律 学生观看实验，并看书总结规律 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．现有一根粗细均匀长为L，电阻为R的电阻丝，将其截去，再把剩余部分均匀拉长至L，则导线电阻变为（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】原电阻丝总长为，电阻为。截去后，剩余长度为。由于电阻与长度成正比，剩余部分的电阻为原电阻的，即。 将剩余部分拉长至原长，长度变为原来的倍。根据体积不变原则，横截面积变为原来的倍。由电阻公式为得拉长后的电阻为其中原总电阻，而剩余部分拉长前的电阻为。拉长后电阻与长度平方成正比，即，故故选A。 2．关于电阻的计算式和决定式，下列说法正确的是（   ） A．导体的电阻与其两端电压成正比，与电流成反比 B．导体的电阻仅与导体的长度、横截面积和材料有关 C．导体的电阻随工作温度的变化而变化 D．对一段特定的导体来说，在恒温下比值是恒定的，导体电阻随U或I的变化而变化 【答案】C 【详解】A．导体的电阻是导体本身的属性，由材料、长度、横截面积和温度决定，与电压和电流无关，故A错误； B．电阻的决定式表明，电阻还与温度有关（因电阻率随温度变化），故B错误； C．温度变化会导致电阻率变化，从而影响电阻，故C正确； D．在恒温下，导体的材料、长度、横截面积均不变，因此电阻恒定，的比值不变，电阻不随或变化，故D错误。故选C。 3．下列关于电阻和电阻率说法正确的是（　　） A．导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻，因此只有导体中有电流通过时才有电阻 B．有些合金的电阻率随温度变化而变化，可用来制作电阻温度计，而铂的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻 C．某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会减小为零，这种现象叫做超导现象 D．电阻率越大的导体，电阻一定越大 【答案】C 【详解】A．导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻，只跟导体的几何形状和材料性质有关，跟导体中是否有电流通过无关。故A错误； B．常用来制作标准电阻的一般是合金，铂的电阻率随温度变化明显，一般用来作电阻温度计。故B错误； C．某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降低会减小为零，这种现象叫做超导现象。故C正确； D．根据可知电阻率越大的导体，其电阻不一定越大。故D错误。故选C。 4．某导体的图像如图，图中时对应的图像切线倾角，下列说法正确的是（　　） A．此导体的电阻随电压的增加逐渐减小 B．图像切线斜率的倒数表示电阻 C．时，此导体的电阻 D．在R两端加3V电压时，每秒通过导体的电荷量是2C 【答案】C 【详解】A．由图可知，随电压变大，曲线上各点与原点连线的斜率减小，则电阻变大，即该导体的电阻随电压的升高而增大，A错误； B．该图像上某点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，B错误； C．当通过导体的电流为4A时，导体两端的电压为6V，则此时导体电阻为，C正确； D．若导体电阻不变，在R两端加3V电压时，通过导体的电流 即每秒通过导体的电荷量是2C，但电阻随电压的增大而增大，所以在R两端加3V电压时，每秒通过导体的电荷量是大于2C，D错误。 故选C。 5．某同学用伏安法对4个长度和横截面积均相同的电阻各测量一次，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在坐标系中描点，得到甲、乙、丙、丁四个点，如图所示．则电阻率最大的是（    ） A．甲 B．乙 C．丙 D．丁 【答案】C 【详解】根据可知四个点与原点连线的斜率最大的丙，则丙的电阻最大；根据四个电阻的长度和横截面积均相同，可知丙的电阻率最大。故选C。 6．a、b、c、d 是四段不同的金属导体，在长度、横截面积和材料三个因素中，b、c、d 跟 a相比，分别只有一个因素不同。b 与 a，长度不同，横截面积、材料相同；c 与 a，横截面积不同，长度、材料相同；d 与 a，材料不同，长度、横截面积相同。下列说法正确的是（　　） A．此实验可以研究导体的电阻率与什么因素有关 B．此实验可以研究部分电路的欧姆定律 C．此实验中与可以研究导体的电阻与材料的关系 D．此实验中与可以研究导体的电阻与长度的关系 【答案】D 【详解】A．研究导体电阻率的影响因素时，对导体的长度、横截面积和材料三个无论量中要固定两个物理量才能完成实验，和显然该实验不能完成此实验，故A错误； B．要验证部分电路的欧姆定律要保持电阻相同时研究电流和电压的关系，在电压相同时研究电流和电阻的关系，该装置也不能进行，故B错误； C．由图可知，测的是c两端的电压，测的是d两端的电压，由题可知，c与d，只有长度相同，横截面积和材料不相同，故无法用与可以研究导体的电阻与材料的关系，故C错误； D．由题知，测的是a两端的电压，测的是b两端的电压，因b 与 a，长度不同，横截面积、材料相同，故用与可以研究导体的电阻与长度的关系，故D正确。 故选D。 7．如图所示，一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，高为c，且。当电流沿AB方向时测得样品的电阻为R，则当电流沿CD方向时（　　） A．样品的电阻不变 B．样品的电阻变大 C．样品的电阻率不变 D．样品的电阻率变大 【答案】C 【详解】样品的电阻率由导体的材料决定，则无论电流方向如何，导体的电阻率不变；当电流沿AB方向时样品的电阻当电流沿CD方向时样品的电阻因，则。故选C。 8．如图所示，同种材料制成的厚度之比为的长方体合金块a和b，上表面为正方形，边长之比。a、b分别与同一电源相连，电源内阻忽略不计，则（　　） A．通过a、b的电流之比为 B．通过a、b的电流之比为 C．a、b中自由电荷定向移动的速率之比为 D．a、b中自由电荷定向移动的速率之比为 【答案】A 【详解】AB．设正方形边长为L，厚度为d，根据电阻定律可得 可知a、b的电阻之比为，a、b分别与同一电源相连，电源内阻忽略不计，根据可知通过a、b的电流之比为，故A正确，B错误； CD．根据电流微观表达式可得则a、b中自由电荷定向移动的速率之比为，故CD错误。故选A。 9．如图，长、宽、高比值为2：1：1的长方形实心金属导体以甲、乙两种方式接在相同的电压的电路中，则流过导体的电流等于（　　）    A．1：1 B．1：2 C．1：4 D．4：1 【答案】C 【详解】由电阻定律结合题给导体几何尺寸，得根据欧姆定律，电压不变时，电流与电阻成反比，故故选C。 10．如图所示，两段长度和材料相同、粗细均匀的金属导线A、B，单位体积内的自由电子数相等，横截面积比。已知5s内有个自由电子通过导线的横截面，元电荷，则下列说法错误的是（　　）    A．流经导线A的电流为0.16A B．导线A、B的电阻之比为 C．5s内有个自由电子通过导线B的横截面 D．自由电子在导线A和B中移动的平均速率之比 【答案】C 【详解】A．根据题意可知，流经导线A的电流为 故A正确，不满足题意要求； B．根据电阻定律可得 可得导线A、B的电阻之比为 故B正确，不满足题意要求； C．因A、B串联，通过A、B的电流相等，所以相同时间内通过的电荷量相等，即内有个自由电子通过导线B的横截面，故C错误，满足题意要求； D．根据电流微观表达式 可得 由于通过导线A、B电流相等，单位体积内的自由电子数相等，则自由电子在导线和中移动的平均速率之比为 故D正确，不满足题意要求。 故选C。 11．（多选）如图，一个长方体金属块，棱长，当与之间接入的电压为时，通过金属片的电流为。当与之间接入的电压为时，下列说法正确的是（　　） A．通过金属片的电阻为 B．通过金属片的电流为 C．、之间接入电路时与、之间接入电路时，矩形金属片的电阻率之比为 D．、之间接入电路时与、之间接入电路时，矩形金属片的电阻率之比为 【答案】AB 【详解】A．与之间接入时的电阻当与之间接入的电阻联立解得故A正确； B．通过金属片的电流为故B正确； CD．电阻率是导体材料的属性，与接入电路的情况无关，电阻率相同，故CD错误。 故选AB。 12．（多选）导体的伏安特性曲线是研究导体电流和电压关系的重要工具。一灯泡的伏安特性曲线如图中的AB（曲线）所示，AC为图线在A点的切线，C点的坐标为（1，0）。下列说法正确的是（　　） A．当灯泡两端的电压升高时，小灯泡的电阻增大 B．当灯泡两端的电压升高时，小灯泡的电阻减小 C．当灯泡两端的电压为2V时，小灯泡的电阻为1Ω D．在灯泡两端的电压由2V变化到4V的过程中，灯泡的电阻改变了1Ω 【答案】AC 【详解】AB．图像中，图线上的某一点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，根据图像可知，随灯泡两端的电压升高，图线上的点与坐标原点连线的斜率逐渐变小，表明小灯泡的电阻逐渐变大，故B错误，A正确； C．当灯泡两端的电压为2V时，根据上述可知，小灯泡的电阻为故C正确； D．当灯泡两端的电压为4V时，根据上述可知，小灯泡的电阻为可知，在灯泡两端的电压由2V变化到4V的过程中，灯泡的电阻改变了故D错误。故选AC。 13．（多选）对伏安特性曲线的理解（如图甲、乙所示），下列说法正确的是（    ） A．图线a、e、d、f表示线性元件，b、c表示非线性元件 B．在图甲中， C．在图乙中， D．图线b的斜率变小，电阻变小，图线c的斜率变大，电阻变大 【答案】ABC 【详解】A．由欧姆定律知，电阻一定时电流与电压成正比，甲乙两图中图线a、e、d、f是定值电阻，表示线性元件，b、c是非定值电阻，表示非线性元件。故A正确； B．甲图像中斜率表示电阻，图线a的斜率大于图线e的斜率，所以，故B正确； C．乙图线中斜率表示电阻的倒数，图线d的斜率大于图线f的斜率，所以，故C正确； D．甲图像中割线斜率表示电阻，则图线b的割线斜率变小，电阻变小，乙图线中割线斜率表示电阻的倒数，则图线c的割线斜率变大，电阻变小，故D错误。 故选ABC。 14．（多选）两根材料相同的均匀金属导线A和B，其长度分别为1m和2m，串联在电路中时其沿长度方向电势的变化如图所示，下列说法正确的是（   ） A．A和B导线中的电流之比为1：2 B．A和B导线两端的电阻之比为3：1 C．A和B导线的横截面积之比为1：3 D．A和B导线中自由电荷定向移动的平均速率之比为6：1 【答案】BD 【详解】A．依题意，金属导线A和B串联在电路中，所以A和B导线中的电流之比为1：1，故A错误； B．由图可知，根据可知即A和B导线两端的电阻之比为3：1，故B正确； C．根据又，解得即A和B导线的横截面积之比为1：6，故C错误； D．根据解得即A和B导线中自由电荷定向移动的平均速率之比为6：1，故D正确。故选BD。 15．（多选）金属导体中自由电子在电场的作用下发生定向移动，在定向移动过程中会受到内部阻力，其方向与自由电子定向移动的速度方向相反，大小正比于自由电子定向移动的速率，比例系数为k．已知某种金属材料单位体积内的自由电子数为n，元电荷为e，忽略电子所受重力及其之间的相互作用，不计电子热运动的影响，自由电子的定向移动可视为匀速直线运动．如图所示，一段长为L、横截面积为S的该金属导体，当其两端电压为U时，下列说法正确的是（    ） A．该金属导体内自由电子定向移动的速率为 B．由已知条件无法求出该金属导体内自由电子定向移动的速率 C．该金属导体的电阻率为 D．该金属导体的电阻率为 【答案】AC 【详解】AB．电子做匀速直线运动，则其合外力为零，根据平衡条件有求得故A正确，B错误； CD．根据电阻定律可得该段导体的电阻为根据欧姆定律可得又由电流的微观表达式联立求得故C正确，D错误。故选AC。 板 书 设 计 第2节 导体的电阻 一、电阻 1.定义式：R＝。 2.单位：欧姆(Ω)。 3.物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小。 二、影响导体电阻的因素 1.因素：与导体长度、横截面积、材料有关。 2.公式：R＝ρ，式中ρ叫作这种材料的电阻率。 课 堂 小 结 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 本节课环节紧凑，课堂气氛活跃，学生动手测U-I曲线时兴致高昂，讨论热烈，既巩固电阻概念，也提升科学探究能力，教学目标基本达成。 但在探究与关系环节，汇总点评时间不足，部分学生未深入比较数据，理解停留表面。下次将共享表格，留足汇报与追问时间，引导人人发言，帮助他们更准确提炼定量关系。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $