11.2 导体的电阻 教学设计 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“导体的电阻”核心知识点，涵盖电阻定义、欧姆定律、电阻定律、电阻率及伏安特性曲线。通过展示高压输电铁塔输电线提问“为何做粗”导入，衔接学生已掌握的电压电流测量知识，搭建从现象到电阻影响因素探究的学习支架。 该资料以核心素养为统领，物理观念上强化电阻是导体本身属性，科学思维上运用控制变量法和“电压之比代替电阻之比”的转化思想，科学探究中设计串联导体实验与加热灯丝演示。实例丰富，如用鸟站高压线解释安全原因，结合超导研究体现学科价值。助力学生提升实验分析与应用能力，为教师提供清晰教学路径与实践案例。

教学设计 课程名称 导体的电阻 教师姓名 授课时长 40分钟 知识点来源 学科：物理　　年级：高二　　教材版本：人教版（2019）必修第三册 课题：第十一章　电路及其应用　第2节　导体的电阻 知识点描述 电阻：导体两端的电压U与通过导体的电流I之比，，单位欧姆（Ω）；R反映导体对电流的阻碍作用，只由导体本身性质决定，与U、I无关。 欧姆定律：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，；适用于金属导体和电解质溶液（纯电阻电路）。 电阻定律：同种材料的导体，其电阻R与长度l成正比、与横截面积S成反比，；电阻率ρ由材料决定，反映材料的导电性能。 电阻率与温度：金属的电阻率随温度升高而增大（可做电阻温度计）；有些合金（锰铜、镍铜）电阻率几乎不受温度影响，可做标准电阻；某些材料在低温下电阻降为0，出现超导现象。 伏安特性曲线：用横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I作出的I-U图像叫伏安特性曲线；金属导体（温度不变时）的伏安特性曲线是过原点的直线，为线性元件；气体导体、半导体等为非线性元件。 教学目标（指向核心素养） 一、物理观念 1.理解电阻概念及欧姆定律，知道中R由导体自身性质决定。 2.理解电阻定律与电阻率的物理意义，形成“导体的电阻由长度、横截面积、材料（电阻率）决定”的观念。 二、科学思维 1.经历探究电阻与长度、横截面积、材料关系的实验设计，学习控制变量法与“电阻之比转化为电压之比”的测量思想。 2.会从U-I图像、伏安特性曲线读取信息、比较电阻，发展图像分析能力。 三、科学探究 1.经历“探究导体电阻影响因素”的实验全过程：设计方案、设计表格、测量电压、分析数据、得出结论。 2.通过“给灯丝加热看小灯泡亮度变化”的演示实验，探究电阻率与温度的关系。 四、科学态度与责任 1.结合输电导线选材、电阻温度计、超导研究等实例，体会材料科学对技术进步的作用。 2.养成尊重实验数据、如实记录、规范作图的科学态度。 教学重点 欧姆定律与电阻定义；电阻定律及电阻率的意义；伏安特性曲线与线性、非线性元件。 教学难点 理解电阻是导体本身属性、与U和I无关；设计实验探究电阻与长度、横截面积、材料的关系（电压之比代替电阻之比）。 适用对象 高二年级学生（人教版2019·必修第三册） 课型 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √新授课　□复习课　□习题课　□实验课　□其他 教学用途 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √课堂教学　□课前预习　□课后复习　□其他 设计思路 教材与学情：学生已会测电压、电流，本节通过实验建立电阻概念与电阻定律，是后续电路分析的基础。 设计主线：由输电导线引入问题→电阻定义→实验探究影响因素→电阻定律与电阻率→伏安特性曲线，全程40分钟。 难点突破：用“串联导体电压之比等于电阻之比”化解不测电阻值直接比较的难点；用加热灯丝实验直观呈现温度影响。 反馈矫正：围绕“R与U、I是否有关”“U-I图像与I-U图像斜率的含义”等设问组织辨析。 教 学 过 程 环节 内 容 设计意图 一、导入新课 （约4分钟） 【情境引入】展示高压输电铁塔上粗大的输电线，提问：为什么输电线要做得粗一些？ 【设问】导体的电阻与长度、横截面积、材料之间存在怎样的定量关系？——引出课题。 从输电工程的实际问题出发，让电阻定律的学习与“减小电能损耗”的真实需求相连。 二、新课教学（一） （约12分钟） 1.实验研究：测金属导体A、B两端的电压与电流，作出U-I图像（图11.2-1），发现同种导体U-I图线是过原点的直线。 2.电阻定义：电压U与电流I之比为常量，R反映导体对电流的阻碍作用，与U、I无关，只由导体本身性质决定。 3.欧姆定律：，说明电流与电压成正比、与电阻成反比；图像中斜率反映电阻大小。 4.讨论：U-I图线过原点说明什么？斜率大表示电阻大还是小？ 5.单位：电阻单位欧姆（Ω），1 。 图11.2-1 导体A、B的U-I图像 以实验数据为起点归纳电阻定义，再引出欧姆定律，突出“比值定义”与图像方法。 三、新课教学（二） （约14分钟） 1.提出问题：导体的电阻与长度、横截面积、材料有什么关系？ 2.实验设计：控制变量，把长度、横截面积、材料各不相同的导体串联（图11.2-2），用电压之比表示电阻之比。 3.实验结论：同种材料导体、，且与材料有关，得电阻定律。 4.电阻率：ρ由材料决定、表征材料导电性能；纯金属电阻率小、合金电阻率大；几种材料20 ℃时的电阻率数据比较。 5.温度影响：加热灯丝小灯泡变暗，说明温度升高金属电阻率增大（图11.2-3）；标准电阻选用电阻率几乎不受温度影响的合金。 6.超导现象：低温下某些材料电阻降为0，了解我国超导研究的进展。 图11.2-2 影响导体电阻的因素 图11.2-3 电阻率与温度的关系 围绕“为什么能用电压之比表示电阻之比”组织探究讨论，再以“材料决定导电性能”引出电阻率。 四、巩固练习 （约6分钟） 1.比较：U-I图像中A、B、C、D四个点对应的四个电阻的大小关系（图11.2-6）。 【答】U-I 图像中 ，数值上等于该点与原点连线的斜率，斜率越大电阻越大。由图比较各点与原点连线的斜率得 。 2.计算：100 m长、横截面积4 的铜导线给7 A空调供电用去一半，求制冷时导线损失的电压。 【答】铜的电阻率 ，导线用去一半即火线、零线各 50 m，参与导电的长度共 100 m：，损失的电压 。 3.综合：盐水柱电阻R、长度由30 cm拉长到40 cm，求电阻变为多少（体积不变）。 【答】体积不变， 不变：长度由 30 cm 拉长到 40 cm 变为原来的 4/3 倍，则横截面积变为原来的 3/4，由 得 。 4.应用：鸟站在通过500 A电流的裸导线上，两爪相距4 cm，求两爪间电压并解释鸟为什么安全。 【答】两爪之间的导线只有 4 cm 长，这段导线的电阻极小，即使电流达 500 A，两爪间的电压 也只有毫伏量级，通过鸟身体的电流极小，不会造成伤害。可见鸟安全的原因是两爪间的电压很小，而不是导线中电流小。 5.设计：说明为什么用锰铜合金、镍铜合金制作标准电阻。 【答】标准电阻要求阻值稳定、受温度影响小。锰铜合金、镍铜合金的电阻率较大，而且电阻率随温度的变化很小（温度系数小），用它们制作的标准电阻阻值稳定，测量时不会因温度变化引入明显的误差。 6.伏安特性：比较金属导体与二极管伏安特性曲线的区别，判断线性元件与非线性元件。 【答】金属导体的伏安特性曲线是过原点的直线，说明它的电阻不随电压（电流）变化，是线性元件，欧姆定律适用；二极管的伏安特性曲线是弯曲的曲线，正向导通时电阻很小、反向时电阻很大，且电阻随电压变化，属于非线性元件，不满足欧姆定律。 图11.2-6 比较四个电阻的大小 用图像比较、损失电压、盐水柱拉伸等贴近生活的题目，检测电阻定律与图像分析的掌握情况。 五、课堂小结与作业 （约4分钟） 1.知识主线：→欧姆定律→电阻定律→电阻率ρ→伏安特性曲线。 2.方法提炼：比值定义法、控制变量法、图像法；“测电压之比代替电阻之比”的转化思想。 3.作业布置：完成教材“练习与应用”1～7题。 以“三个公式一条曲线”串起全课，为下一节测量电阻率实验作知识准备。 课堂作业（举一反三·典型题5道） 题1．(多选)如图所示，图线a表示的导体的电阻为R1，图线b表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是(　 ) A．R1∶R2＝1∶3 B．把R1拉长到原来的3倍长后电阻等于R2 C．将R1与R2串联后接于电源上，则功率之比P1∶P2＝1∶3 D．将R1与R2并联后接于电源上，则电流之比I1∶I2＝1∶3 题2．(多选)某一热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，在一次实验中，将该热敏电阻与一小灯泡串联，通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，M为两元件的伏安特性曲线的交点，则下列说法正确的是(　 ) A．图线a是小灯泡的伏安特性曲线，图线b是热敏电阻的伏安特性曲线 B．图线b是小灯泡的伏安特性曲线，图线a是热敏电阻的伏安特性曲线 C．M点表示该状态下，小灯泡的电阻等于热敏电阻的阻值 D．M点表示该状态下，小灯泡的功率与热敏电阻的功率相等 题3．(多选)在如图甲所示的电路中，L1、L2和L3为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示，当开关S闭合后，电路中的总电流为0.25 A，则此时(　　) A.L1的电阻为12 Ω B.L1的电压为L2电压的2倍 C.L1消耗的电功率为0.75 W D.L1、L2消耗的电功率的比值等于4 ∶1 题4．如图所示，横截面都是正方形的三段导体，它们的材料和长度都相同，导体B刚好能嵌入导体A，导体C刚好能嵌入导体B，现将三段导体串联接入到同一电路中，则(　 ) A．导体C的电阻最大 B．导体A两端的电压最大 C．导体B消耗的电功率最大 D．三段导体在相等时间内产生的热量相等 题5．某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图所示，下列判断中正确的是(　　) A.图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大而增强 B.图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高而减弱 C.图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时导电性能一样 D.图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压(大于40 V)时，反向电流才急剧变大 参考答案 题1．选AC　根据I-U图像知，图线的斜率表示电阻的倒数，所以R1∶R2＝1∶3，A正确；把R1拉长到原来的3倍长后，横截面积减小为原来的，根据公式R＝ρ可得，电阻变为原来的9倍，B错误；串联电路电流相等，所以将R1与R2串联后接于电源上，电流比I1∶I2＝1∶1，根据公式P＝I2R可得，功率之比P1∶P2＝1∶3，C正确；并联电路电压相等，电流比等于电阻之反比，所以将R1与R2并联后接于电源上，电流比I1∶I2＝3∶1，D错误。 题2．选BCD　随着电压的增加，元件的热功率增加，温度升高；从图像可以看出，图线a对应电阻减小，图线b对应电阻增加；热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，而小灯泡的电阻随温度的升高而增加，故图线a是热敏电阻的伏安特性曲线，图线b是小灯泡的伏安特性曲线，A错误，B正确；图线中的M点电流和电压都相等，根据欧姆定律可知电阻相等，功率P＝UI也相等，C、D正确。 题3．答案　AC 解析　电路中的总电流为0.25 A，L1中电流为0.25 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压为3.0 V，L1的电阻为R＝＝ Ω＝12 Ω，故选项A正确；L1消耗的电功率为P1＝UI＝0.75 W，故选项C正确；根据并联电路规律，L2中电流为0.125 A，由小灯泡的伏安特性曲线可知电压大约为0.3 V，L1的电压大约为L2电压的10倍，故选项B错误；L2消耗的电功率为P2＝UI＝0.3×0.125 W＝0.037 5 W，L1、L2消耗的电功率的比值＝20＞4，故选项D错误。 题4．选D　由题知三个电阻的电阻率ρ相同，长度l相同，根据电阻定律R＝ρ，可知比较横截面积S即可比较三者电阻的大小，由几何知识得SA＝(L)2－(L)2＝L2，SB＝(L)2－(L)2＝L2，SC＝L2，所以三个电阻的阻值相等，故A错误；由于三个电阻串联且阻值相等，故根据串联电路的特点，则流过它们的电流相等，各自两端的电压，消耗的电功率，在相等时间内产生的热量均相等，故B、C错误，D正确。 题5．D 由图甲可知随着电压增加图线斜率不变，即该元件电阻阻值的倒数不变，阻值不变，导电性能不变，故A错误；由图乙可知随着电压增加图线斜率变小，该元件电阻阻值的倒数变小，阻值增加，导电性能随电压的增大而减弱，但不能说明和温度的变化情况，故B错误；由图丙可知加正向电压和反向电压时图线关于原点不对称，因为横坐标不一样的，故导电性能不一样，故C错误；根据图丙可知该电学元件如果加上较高的反向电压(大于40 V)时，反向电流才急剧变大，故D正确。 教学反思 1.学生常把误读成R与U成正比、与I成反比，要用“导体属性”反复强调。 2.U-I图像斜率与I-U图像斜率的含义相反，读图时要先看清纵、横坐标。 3.探究实验中“电压之比即电阻之比”依赖串联等流条件，需提醒学生关注实验条件。 8 学科网（北京）股份有限公司 $