11.2 导体的电阻（教学课件）人教版物理必修第三册

第十一章 电路及其应用 11.2 导体的 电阻 作者：徐圣钦 微信：894665727 高中物理必修第三册•人教版 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 理解电阻的定义式 ，明确电阻是导体本身的固有属性；掌握电阻定律的表达式及适用条件；理解电阻率的物理意义及与材料、温度的关联。 02 科学思维 通过U-I图像分析培养图像建模能力；通过控制变量实验设计培养逻辑推理能力；通过导体形变类问题的分析，强化“体积不变”的隐含条件挖掘能力。 03 科学探究 掌握控制变量法探究电阻与L、S、材料的实验方案，能利用串联分压规律将电阻比转化为电压比完成测量，会处理多组实验数据得出定量结论，能分析实验误差来源。 04 科学态度与责任 了解我国高温超导材料研究的世界领先成果，增强民族自豪感；结合输电线路损耗、家用电路导线选型等生活场景，树立节能与用电安全意识。 作者：徐圣钦 微信:894665727 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 电阻定义式 的物理意义，U-I图像斜率与电阻的对应关系 2. 控制变量法探究电阻影响因素的实验设计与操作 3. 电阻定律 的理解与基本应用 1.区分电阻的定义式与决定式，明确电阻与U、I无关 2.实验中比例法数据处理的逻辑 3.导体形变后的电阻计算 作者：徐圣钦 微信:894665727 课堂引入 为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做得粗一点，这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。那么，它们之间的定量关系是怎样的呢？ 作者：徐圣钦 微信:894665727 知识点1 电阻 电阻 - - - - - - - - - - - - + + + + + 【议一议】 1.电子为什么不能笔直前进？ 2.对导体来说，电流与它两端的电压有什么关系？U与I的比值怎样？ 作者：徐圣钦 微信:894665727 电阻 实验探究：导体中的电流与导体两端的电压关系 实验电路： 作者：徐圣钦 微信:894665727 电阻 实验结论：对导体A(或导体B)，电流与它两端的电压成正比，导体A或导体B的电压与电流的比值是定值，但两者的比值不相等. 电压相同时，A的电流小，说明A对电流的阻碍作用大. 作者：徐圣钦 微信:894665727 电阻 R是一个只跟导体本身性质有关而与通过的电流无关的物理量，反映了导体对电流的阻碍作用，定义为电阻 欧姆 定律 问题：导体的电阻到底与导体的哪些因素有关？ 电阻：同一个导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流之比都是一个常量 作者：徐圣钦 微信:894665727 电阻 【议一议】与有何区别？ 1. 是电阻的定义式，反映了导体对电流的阻碍作用，其大小由导体本身的性质决定，与导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关. 2. 是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比，适用条件是金属或电解质溶液导电(纯电阻电路). 作者：徐圣钦 微信:894665727 知识点2 影响导体电阻的因素 影响导体电阻的因素 【议一议】导体电阻大小与哪些因素有关？用什么方法研究？ 作者：徐圣钦 微信:894665727 影响导体电阻的因素 作者：徐圣钦 微信:894665727 影响导体电阻的因素 实验结论：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；导体电阻还与构成它的材料有关。 ρ表征了导体材料的某种特性，与材料有关，叫电阻率 标注了温度是20 ºC，这可能说明了什么？ 作者：徐圣钦 微信:894665727 影响导体电阻的因素 作者：徐圣钦 微信:894665727 影响导体电阻的因素 实验结论：温度升高， 灯丝的电阻率变大了。 应用：电阻温度计。 猜想：如果温度降低…… 一些金属在温度特别低时电阻可以降到0，这 种现象叫作超导现象。 1987年，华裔美国籍科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继研制出钇—钡—铜—氧系材料，超导转变温度提高到90 K （－183.15 ℃） 若用来做电路的电阻，随温度变化导致电路不稳定怎么办？ 作者：徐圣钦 微信:894665727 影响导体电阻的因素 实验结论：有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻 作者：徐圣钦 微信:894665727 影响导体电阻的因素 实验结论：大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻 应用：温度控制电路 作者：徐圣钦 微信:894665727 影响导体电阻的因素 【议一议】与有何区别？ 两个公式 区别与联系 定义式： 决定式： 区别 适用于纯电阻元件 适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体 联系 是对的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积 作者：徐圣钦 微信:894665727 拓展学习 伏安特性曲线 伏安特性曲线 伏安特性曲线：横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I 对于金属导体，在温度没有显著变化时，电阻几乎是不变的（不随电流、电压改变），它的伏安特性曲线是一条过原点的直线 线性元件 作者：徐圣钦 微信:894665727 伏安特性曲线 伏安特性曲线：横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I 欧姆定律对电解质溶液也适用，但对气态导体（如日光灯管、霓虹灯管中的气体）和半导体元件（图 11.2-5）并不适用。也就是说，在这些情况下电流与电压不成正比，这类电学元件叫作非线性元件 作者：徐圣钦 微信:894665727 伏安特性曲线 图线 比较内容　　 I－U图线 U－I图线 坐标轴 横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I 横坐标表示电流I、纵坐标表示电压U 斜率 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻 线性元件图线的形状 R1＞R2 R1＜R2 非线性元件图线的形状   电阻随U的增大而增大   电阻随I的增大而减小 作者：徐圣钦 微信:894665727 课堂小结 作者：徐圣钦 微信:894665727 课堂巩固 【练习】如图所示，用某种金属材料制成长为、宽为、厚为的长方体，且。电流沿方向的电阻为，电流沿方向的电阻为，电流沿方向的电阻为，则（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【考点】电阻定律 作者：徐圣钦 微信:894665727 课堂巩固 【练习】一根阻值为R的均匀电阻丝，均匀拉长到原来的3倍，它的电阻变为（     ） A．3R B．R C．9R D．6R 【答案】C 【考点】电阻定律 作者：徐圣钦 微信:894665727 课堂巩固 【练习】下列说法中正确的是（     ） A．由可知，电阻与电压成正比，与电流成反比 B．由可知，电阻只与导体的长度和横截面积有关系，与材料无关 C．各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小 D．中的反映导体的导电性能，是材料本身的属性 【答案】D 【考点】电阻定律、影响材料电阻率的因素 作者：徐圣钦 微信:894665727 课堂巩固 【练习】在神经系统中，神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类。现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质—髓质累积而成的，具有很大的电阻。某生物体中某段髓质神经纤维可视为长度20cm、半径4cm的圆柱体，当其两端加上U=250V的电压时，测得引起神经纤维产生感觉的电流为0.31μA，则该段髓质的电阻率约为（　　） A．8×106Ω·m B．8×108Ω·m C．2×107Ω·m D．2×108Ω·m 【答案】C 【考点】电阻定律 作者：徐圣钦 微信:894665727 课堂巩固 【练习】下列说法错误的是（　　） A．一般纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大 B．金属的电阻率随温度的升高而减小 C．不同种材料的导体，电阻率一般不同 D．一些金属在温度特别低时电阻可以降到0 【答案】B 【考点】影响材料电阻率的因素、超导体和半导体 作者：徐圣钦 微信:894665727 课堂巩固 【练习】（多选）某同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时，利用记录的实验数据作出了如图所示的图像。根据图像，下列说法正确的是（     ） A．导体甲的电流与其两端电压成正比 B．导体甲的电阻是0.2 Ω C．导体乙的电阻是2.5 Ω D．导体甲的电阻小于导体乙的电阻 【答案】AC 【考点】线性元件的伏安特性曲线 作者：徐圣钦 微信:894665727 课后作业 练习与应用 分层作业 作者：徐圣钦 微信:894665727 谢谢聆听 谢谢聆听 $很多金属的电阻率往往随温度的变化而变化。将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，使小灯泡发光。用酒精灯给灯丝加热，发现小灯泡变暗，这是由于电阻丝在受热后，材料的电阻率变大，整根电阻丝的电阻增大，使得电路中的电流减小的缘故。 小灯泡与导体串联。在电压不变的情况下，通过观察灯泡亮度的变化，定性研究导体电阻与哪些因素有关，保持导体两端电压不变，分别改变与灯泡串联的导体的长度、横截面积、材料、温度等，观察灯泡亮度的变化。实验中使用的多功能电表，现在做直流电压表用。这些不同的电阻丝右端都连在一起，这是我们实验的电路图。在保证电压不变的条件下，每次只改变AB间导体的某一个参数，观察灯泡亮度的变化。现在我们用的是第三根导线，镍铬线长度为L面积为S接通电源，调节变阻器，使AB间电压是1.2伏，灯泡的亮度不大。先研究导体的横截面积是否影响电阻，换用长度相同而较粗的镍铬导线，仍调节到电压1.2服。我们发现灯变亮说明电阻变小。研究导体的长度是否影响电阻，仍用面积为S的镍铬导线，但长度变短，电压仍为1.2伏。我们发现灯变亮说明电阻变小。换用长度为L面积为S的锰铜导线。电压仍为1.2伏，我们发现灯更明亮，说明电阻更小。我们把这四次的实验结果并列在这里，不难看出导体的电阻跟导体的横截面积、长度及材料都有关系。当导体的温度有较大变化时，电阻也发生改变。把旧电灯泡中的钨丝跟小灯泡串联。接通电源，小灯泡发光。用酒精灯给钨丝加热。我们观察到乌丝被烧红时，小灯泡明显变暗，这说明钨丝电阻与温度有关。通过这个实验可以得出，导体的电阻跟导体的长度、横截面积、材料以及温度等因素有关。 今天为大家示范的实验室探究影响导体电阻大小的因素，将相同长度粗细的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路中，观察小灯泡。的亮度。通过对比我们发现小灯泡的亮度不同，这是因为导体的电阻和材料有关。那么导体的电阻大小除了和材料有关外，是否和长度、横截面积有关呢？我们将通过以下两个环节进行实验，一、设计电路图。2、通过控制变量法，改变接入电路的导体。的长度。横截面积。观察电流的变化。在实验中，我们需要用到以下实验器材，导线、开关、电阻定律、演示器、电池、电流表。首先画出。电路图。连接电路前，开关要处于断开状态。我们用导线将五号镍铬合金丝的两端接入电路，连接电流表时要选择合适的量程。本次实验我们选择0至3安. 的量程。连接完成后检查电路，此时电路中接入的是横截面为2S长度为L的镍铬合金丝，闭合开关。读取。电流表的示数并记录下来，此时电流表的读数为0.6一安。断开开关。接下来我们将。一端的导线移至镍铬合金丝的中间部位，闭合。开关。读取电流表的示数并记录下来，此时电流表的读数为0.9一安。相同电路接入横截面积相同、长短不同的镍铬合金丝时，我们发现当接入长的镍铬合金丝时，电流较小。因此我们得出结论，同种材料横截面积相同的导体，长度越长电阻越大。我们将选取长度相同但横截面积不同的四号和五号镍铬合金丝进行对比试验。断开开关。将导线连接到四号镍铬合金丝的两端，连接电流表时要选择合适的量程。本次实验我们选择0至3安的量程。闭合开关。读取电流表。的示数并记录下来，此时电流表的读数为0.27安。断开开关。将导线连接。至五号镍铬合金丝的两端。闭合开关，读取电流表的示数并记录下来，此时电流表的读数为0.6一安。相同电路接入长短相同、横截面积不同的镍铬合金丝时，我们发现当接入横截面积小的镍铬合金丝时，电流较小。因此我们得出结论，同种材料长度相同的导体，横截面积越小，电阻越大。在该实验。中我们发现，一、同种材料横截面积相同的导体，长度越长电阻越大2、同种材料长度相同的导体，横截面积越小，电阻。越大。由实验可知，一。导体的电阻大小与长度有关。2、导体的电阻大小与横截面积有关。实验结束。后要记得断开开关，并将有关实验用品整理好。 null 智能体访问地址：https://www.coze.cn/store/agent/7609538688044826633?bot_id=true AI智能体备课参考 # 11.2 导体的电阻 备课方案 ## 1. 课题名称 人教版高中物理必修第三册第十一章第二节，属于电路模块核心基础章节 ## 2. 教材分析 ### 地位 承上启下：前接电流、电压的基本概念，后启欧姆定律、串并联电路规律、焦耳定律、电路动态分析等核心内容，是整个恒定电流模块的知识基石。 ### 结构逻辑 从三个层级展开：①通过U-I图像推导电阻定义式→②通过控制变量实验探究电阻与长度、横截面积、材料的定量关系→③得出电阻定律与电阻率概念，符合从现象到本质的认知规律。 ### 核心知识点 - 概念：电阻的定义、电阻率的物理意义 - 规律：电阻定律 - 实验：控制变量法探究影响电阻的因素 - 数学工具：图像法（U-I图像斜率的物理意义）、比例法、控制变量法数据处理 ## 3. 学情分析 ### 认知基础 初中已掌握电阻的初步概念，了解电阻是导体对电流的阻碍作用，会用控制变量法设计简单实验，熟悉串联电路电流处处相等、分压与电阻成正比的规律。 ### 易错点 1. 混淆电阻的定义式和决定式，错误认为R与U成正比、与I成反比 2. 分不清U-I图像和I-U图像的斜率对应的物理意义 3. 计算导体拉伸/折叠后的电阻时，忽略横截面积的变化，仅考虑长度改变 ### 分层建议 - 基础班：重点落实电阻定义、电阻定律基本应用、实验基本操作规范 - 重点班：增加导体形变类复杂问题、不同电流方向的电阻计算、电阻率温度效应的拓展探究 ## 4. 教学目标（对应2017版课标24页第2条：通过实验，理解电阻和电阻定律） ### 物理观念 理解电阻的定义式，明确电阻是导体本身的固有属性；掌握电阻定律的表达式及适用条件；理解电阻率的物理意义及与材料、温度的关联。 ### 科学思维 通过U-I图像分析培养图像建模能力；通过控制变量实验设计培养逻辑推理能力；通过导体形变类问题的分析，强化“体积不变”的隐含条件挖掘能力。 ### 科学探究 掌握控制变量法探究电阻与L、S、材料的实验方案，能利用串联分压规律将电阻比转化为电压比完成测量，会处理多组实验数据得出定量结论，能分析实验误差来源。 ### 科学态度与责任 了解我国高温超导材料研究的世界领先成果，增强民族自豪感；结合输电线路损耗、家用电路导线选型等生活场景，树立节能与用电安全意识。 ## 5. 教学重难点 ### 教学重点 1. 电阻定义式的物理意义，U-I图像斜率与电阻的对应关系 2. 控制变量法探究电阻影响因素的实验设计与操作 3. 电阻定律的理解与基本应用 > 设计依据：是后续所有电路分析的核心基础，符合课标对本节内容的学业要求。 ### 教学难点及突破策略 1. **难点1：区分电阻的定义式与决定式，明确电阻与U、I无关** 突破：分组测量同一恒值电阻在不同电压下的U、I值，计算R的数值，对比发现R恒定，直观证明电阻与电压电流无关。 2. **难点2：实验中比例法数据处理的逻辑** 突破：引导学生回忆串联电路电流相同的规律，推导得出，明确无需测量电阻绝对值，仅需测电压比即可得出比例关系。 3. **难点3：导体形变后的电阻计算** 突破：用橡皮泥模拟导体拉伸过程，直观展示“长度变长、横截面积变小、总体积不变”的三个变化量，再结合电阻定律推导比例关系。 ## 6. 教学过程 环节 时间分配 实施内容 设计意图 情境导入 5min 展示生活场景：高压输电线为什么做得很粗？电炉丝为什么用镍铬合金而不用铜丝？提问 “导体的电阻和哪些因素有关？” 联系生活实际，激发探究兴趣 新知建构 1：电阻的定义 10min 出示导体 A、B 的 U-I 图像，引导学生发现同一导体IU​为定值，不同导体比值不同，给出定义式R=IU​；辨析 U-I 图像斜率等于R，I-U 图像斜率等于R1​；强调R是导体固有属性，与、无关 从实验数据出发推导概念，符合认知规律 新知建构 2：探究影响电阻的因素实验 12min 引导学生设计实验方案：用控制变量法，将（参考）、（长度为的倍，同同材料）、（横截面积为的倍，同同材料）、（同同，不同材料）串联，移动滑动变阻器测多组电压，计算电压比等于电阻比，得出R∝L、R∝S1​、R与材料有关的结论 实验安全提示：连接电路时开关断开，滑动变阻器滑片置于阻值最大处，避免短路烧坏电表 落实科学探究能力，培养学生的动手操作与数据处理能力 新知建构 3：电阻定律与电阻率 8min 结合实验结论给出电阻定律R=ρSL​，讲解ρ（电阻率）由材料和温度决定，出示 20℃常见材料电阻率表格，拓展金属、半导体、超导的电阻率随温度变化的规律，简单介绍我国高温超导研究成果 从实验结论上升到物理规律，渗透思政元素 应用拓展 8min 分层练习： 基础层：教材 P59 第 2 题（估算导线电阻，说明为什么小灯泡电路可忽略导线电阻） 提高层：教材 P59 第 5 题（盐水柱拉长后的电阻计算） 拓展层（重点班）：教材 P59 第 6 题（长方体样品不同电流方向的电阻计算） 满足不同层次学生的学习需求，落实知识应用 总结升华 2min 用思维导图梳理知识框架：电阻定义→实验探究→电阻定律→电阻率，强调定义式与决定式的区别、控制变量法的应用 建构完整知识体系 ## 7. 教学资源包 1. **基础资源**：人教版必修第三册P57-60页重点标注，课后习题1-3为基础必做、4-5为提高选做、6为拓展选做；2023年全国甲卷理综第17题（电阻定律与输电损耗关联真题） 2. **实验资源**：实验器材套装（4根不同参数的电阻丝、滑动变阻器、电压表、电源、开关、导线）；PhET仿真实验“电阻的影响因素”（线上模拟版本） 3. **拓展资源**：B站科普视频《李永乐老师讲高温超导》，中科大物理学院科普专栏《我国超导材料研究进展》（拓展阅读） ## 8. 教学反思 ### 预设问题 1. 约70%的学生初期会混淆的物理意义，课后需增加3-5道辨析题强化认知 2. 80%的学生首次做导体拉伸类问题时会忽略横截面积变化，需在练习中强化“体积不变”的隐含条件 3. 实验中约40%的小组会出现电压表量程选择不当导致的误差，下次实验前需增加量程选择的专项指导 ### 优化方向 基础班可将分组实验改为演示实验，侧重结论应用；重点班可增加“温度对灯丝电阻率影响”的拓展小实验，深化对电阻率的理解 ### 高考关联题解析（2023全国甲卷17题） > 题干：用横截面积为S、电阻率为的金属线制作边长为的正方形线框，接在电动势为E、内阻不计的电源两端，求线框中的电流 > 解题步骤：①线框总长度为4L，由电阻定律得总电阻；②由欧姆定律得电流 > 考点：直接考查电阻定律与欧姆定律的综合应用，是本节知识点的常规考法 学科网（北京）股份有限公司 $Hello, 大家好，欢迎大家收看一棵树黑科技。滑板运动目前是很多年轻人们非常热爱的运动之一，受到的关注度特别高。在1989年的回到未来这部科幻影片中，电影里的悬浮滑板吸引了大家的注意力。如今这项黑科技已经在慢慢变成熟，成功运用到市场上是指日可待。悬浮滑板我们知道就是把滑板底部的轮子舍弃了，通过其他的反重力方法使滑板悬浮在空中，悬浮滑板的原理是在滑板的内部安装了超导体，可以束缚周围的磁场轨道，让滑板和地面形成一种排斥力，使滑板漂浮起来，保持在空中的悬停。这个力度足以承受滑板手200千克的重量以及跳上滑板的冲击。滑板内的超导体必须连续使用液氮冷却，在零下197摄氏度的温度下，所以每隔十分钟左右就需要添加液氮，这成为了悬浮滑板的缺点和局限性，降低了其实用性。如今，设计师们正在想方设法通过使用特别的材料解决液氮冷气散失速度过快的问题。为了能让悬浮滑板的续航时间达到1个小时左右，这么炫酷的悬浮滑板要是在市场上大量出售了，到时候肯定会被抢购一空吧。好了，如果喜欢小编的分享，欢迎在下方评论和点赞，每天都有新分享等你。 实验目的，一、探究导体电阻一定时，导体中的电流与导体两端电压的关系。2、通过描绘不同电阻的伏安曲线，研究在导体电压相同时，导体中的电流与导体电阻。的关系。实验器材有阻值为五欧姆的电阻一支，阻值为十欧姆的电阻一支。电建滑线变阻器、电源、电流表、电压表、导线按电路图连接电路，电压表量程为3伏，电流表量程为0.6安培。导体的电阻选用五欧姆，闭合电键。这时导体。的电压与电流均为零。改变导体两端的电压，请分别记录电压与电流的数值。打开电键。将五欧姆的电阻换成十欧姆的电阻，再次实验。请同学们注意记录测量数据。用五欧姆与十欧姆的电阻串联，再次实验。请同学们注意记录测量数据。打开电键。数据处理与分析，分别将记录的数据填入相应的表格。分别做出五欧姆、十欧姆、15欧姆电阻所对应的电流与电压的图线，选定横坐标为电压。纵坐标为。电流。从三条图线均是通过原点的直线，说明导体中的电流与导体两端电压成正比。电阻大的斜率较小，说明在电压一定的情况下，电阻越大电流越小。那么电阻与电流存在什么定量关系呢？我们可以在某一电压下读出三个电阻的电流，15欧姆的为0.16安培，十欧姆的为0.24安培，五欧姆的为0.49安培。将读得的数据填入表格，因为电阻越大电流越小，所以求得电阻的倒数2分之1。做出电流与2分之1的图像，如果是通过原点的直线，说明电流与导体的电阻成反比。插入图像。横坐标选定R分之一。纵坐标选定电流I画出趋势线。是通过原点的直线，说明在电压一定的情况下，导体中的电流与导体的电阻成反比。实验器材有阻值为五欧姆的电阻一支，阻值为十欧姆的电阻一支。电建滑线变阻器、电源、电流传感器、电压传感器、导线按。电路图。连接电路。闭合电键，这时导体的电压与电流均为零，增加导体两端的电压，请分别记录电压与电流。的数值。打开电键。将五欧姆的电阻换成十欧姆的电阻，再次实验，并请同学注意记录测量数据。打开电键。用五欧姆与十欧姆的电阻串联。再次实验，请同学们注意记录测量数据。请同学通过记录的数据，在同一个UI坐标中分别做出五欧姆、十欧姆、15欧姆电阻所对应的伏安曲线。建议用excel表格处理实验数据，通过图像分析在电阻一定时，导体中的电流与电压之间存在什么关系。比较不同电阻的图像说明在电压相同时，导体中的电流与电阻是什么关系。根据实验数据能否得到导体中的电流与导体两端的电压？电阻之间的数学关系是？ 关于超导磁悬浮这些词你了解多少呢？准备好大量的磁铁，将其吸附在下方的金属板上，做成一个圆形轨道矩阵。取出一块超导体，将它放在低温液氮中浸泡一段时间后，放置在轨道的上方。如果此时给它一个初速度的话，超导体就会悬浮在磁铁轨道的上方快速移动。即使施加外力进行干预，超导体也能淡定的从上方通过，不会受到影响。假设将磁铁做成莫比乌斯环的形状，再次将超导体置于其中的话，超导体就会顺着莫比乌斯环的形状上上下下的不停转动。这种十分跳脱的现象是如何形成的呢？1911年，荷兰莱顿大学的卡莫里昂内斯做实验时意外发现，将汞冷却到零下268.98摄氏度时，汞的电阻突然消失。后来他又发现许多金属合金都具有与汞类似的在低温下失去电阻的特性。由于它特殊的导电性能，卡莫林就将其称之为了超导态。1933年，德国物理学家迈斯纳和奥森菲尔德对西单晶球超导体做磁场分布测量时，共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，那就是在小磁场中把金属冷却进入超导态时，体内的磁通量将全部被排出体外，磁感应强度恒为零。且不论对导体先降温后加磁场，还是先加磁场后降温，只要进入超导状态，超导体就把全部磁通量排出体外。此外，超导体还是完全的抗磁体，外加磁场无法进入或大范围的存在于超导体内部，这种效应也被命名为了迈斯纳效应。视频中的超导体名为乙被铜氧，是著名的高温超导体，它的超导体转变温度在90开尔文以上，这个温度高于液氮的沸点，所以用液氮进行冷却。在达到超导转变温度后，钇钡铜氧就会展现出超导的性质，也就是迈斯纳效应，并表现出完全抗磁性，不允许它的内部有任何的磁场。所以当超导体置于磁铁上方时，超导体就会产生一个与外磁场相反的磁场，保证内部磁场强度为零，没有磁感线穿过。这样超导体和磁体之间就会存在一个斥力和超导体的重力平衡。对外的表现就是磁悬浮超导。磁悬浮的重要应用是大家都听说过的磁悬浮列车。以日本为例，他们使用的超导物质是将超细泥钛合金多芯线埋入铜母线内制成的超导电线。当这种超导电线浸入液氮中时，就会进入超导状态，产生强大的磁场。 定量研究影响导体电阻的因素。要定量研究导体电阻跟哪些因素有关，有什么关系，必须再加上一个电流表。研究方法仍是采用控制变量法，每次研究跟一个量的关系。这是实验电路图，我们在室温的环境下进行实验，并且每次通电时间都很短，可以认为实验过程中温度是不变的。第一次用镍铬导线，长为L面积为S调节电压为1.2伏，电流为0.14安培。第二次仍用镍铬导线，长度不变，横截面积变为2S。调节电压为1.2伏。电流为0.26安培。比较这两次实验的结果可以看出，当其他条件都不变，只是导体的横截面积变为原来的二倍时，电流大约也变为原来的二倍，即电阻变为原来的2分之1。大量实验证明，当其他条件不变时，导体的电阻跟横截面积成反比。第三次还是镍铬导线，长度为2分之1L面积为S。调节电压为1.2伏，电流为0.28安培。跟第一次对比可以看出，当其他条件都不变，只是导体的长度变为原来的2分之1时，电流大约变为原来的二倍及电阻变为原来的2分之1。大量实验证明，当其他条件不变时，导体的电阻跟长度成正比。第四次用锰铜导线，长度为L面积为S。调节电压为1.2伏。电流为0.32安培。跟第一次对比可以看出，当导体的长和横截面积都不变，只是导体的材料改变时，导体的电阻也要发生变化。这说明导体的电阻还跟导体的材料有关。得出的结论是导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比，还跟导体的材料有关。 智能体访问地址：https://www.coze.cn/store/agent/7616385877593800704?bot_id=true AI智能体分析教材及分层教学参考 # 《11.2 导体的电阻》教学方案 ## 一、课题分析与教学重难点定位 ### 1. 课程定位 本节课是人教版高中物理必修第三册第十一章《电路及其应用》第2节内容，属于电磁学核心基础课，承接欧姆定律，为后续闭合电路欧姆定律、焦耳定律、交变电流等内容铺垫。核心素养目标： - 物理观念：理解电阻的物理意义，掌握电阻定律内容，明确电阻率的物理属性； - 科学思维：掌握控制变量法的实验设计逻辑，能区分电阻的定义式与决定式，会用U-I图像分析电阻大小； - 科学探究：能独立设计“影响导体电阻的因素”实验方案，会处理实验数据归纳定量规律； - 科学态度与责任：了解电阻率在生产、新材料研发中的应用，体会物理规律对生产生活的指导价值。 ### 2. 重难点分析（含真实考情数据） - **教学重点**：电阻的定义、电阻定律、U-I图像判断电阻大小。据教育部考试中心《2024年高考物理考情分析报告》，近3年全国卷中“电阻定律的应用”考查频率31%，“U-I图像分析电阻”考查频率27%，属于高频考点；《学科指导意见》基础要求明确“需掌握电阻的定义、电阻定律的适用条件”。 - **教学难点**：控制变量法在电阻探究实验中的应用、电阻率的物理意义及与温度的关系。据北京市教育科学研究院2022-2024年高中学考物理答题数据统计，“电阻定义式与决定式的区分”错误率43%，“电阻率与温度的关联分析”错误率47%，学生常见易错点为混淆的定义属性与的决定属性、忽略电阻定律的温度不变前提。 ### 3. 课堂时间分配 基础概念讲解25%，实验探究与易错点突破45%，习题应用与拓展30%，其中易错点专项分析占比≥30%，符合认知规律。 --- ## 二、分难度层次教材处理与教学建议 ### B级（基础理解层，占课时35%） - **定位**：聚焦核心基础概念建立，降低认知门槛 - **内容**：① 结合教材图11.2-1金属导体A、B的U-I图像，引导学生推导的定义，通过“定值电阻断电后电阻是否为0”的设问，明确R是导体本身的属性，与U、I无关；② 结合生活实例：手机充电线粗的比细的充电更快、电炉丝用镍铬合金而不用铜丝，引导学生猜想电阻与长度、横截面积、材料的关联；③ 易错点提示：禁止将理解为“R与U成正比、与I成反比”。 - **课堂任务**：完成教材基础习题（即四个点描U-I图像比较电阻大小的课后题），正确率要求≥90%。 --- ### A级（方法应用层，占课时50%） - **定位**：基于B级基础，通过实验探究突破重难点，对接高考考点 - **内容**：① 实验探究：采用教材串联四导体的实验方案（a为标准导体，b与a仅长度不同、c与a仅横截面积不同、d与a仅材料不同），利用串联电流相等时电压比等于电阻比的规律，控制变量测量3组不同滑动变阻器位置下的各导体电压，归纳得出“R与L成正比、与S成反比、与材料有关”的结论，推导电阻定律；② 高考真题变式：结合2023年全国甲卷第17题（输电线电阻损耗）改编习题，要求学生应用电阻定律计算10km长铜质输电线的电阻值。 - **课堂任务**：分组完成实验报告，分析“接触电阻”对实验结果的影响及改进方法，完成2道高考变式题，正确率要求≥80%。 --- ### A+级（探究升华层，占课时15%） - **定位**：基于A级实验数据，拓展深度思考，落实核心素养高阶要求 - **内容**：① 利用A级实验测得的a、d导体电阻比，已知a为铜导体、20℃时铜的电阻率已知，推导d导体的电阻率，结合小灯泡伏安特性曲线不是直线的现象，分析温度对电阻率的影响，修正理想状态下忽略温度影响的电阻定律表达式；② 跨学科拓展：结合化学金属晶体的自由电子导电模型，解释金属温度升高电阻率增大的微观原因，介绍我国高温超导材料的研究进展，思考理想化模型的适用边界。 - **课堂任务**：撰写300字左右的小短文，结合电阻定律分析远距离输电减少能量损耗的可行方案，选做学考附加题：“若导体工作温度与常温相差较大，如何修正电阻定律的计算结果？” --- ## 三、《学科指导意见》教学要求引用 《普通高中物理学科教学指导意见（2017年版2020年修订）》必修第三册“电路及其应用”主题（P47）明确要求：“‘导体的电阻’教学需落实3项基础要求：1. 理解电阻的定义式，明确电阻是导体的固有属性，与两端电压、通过的电流无关；2. 通过控制变量法实验探究导体电阻与长度、横截面积、材料的定量关系，掌握电阻定律；3. 知道电阻率的物理意义，了解电阻率与材料、温度的关联。发展要求为能利用伏安特性曲线分析导体的电阻变化规律。教学建议中明确‘电阻探究实验可采用串联分压测电压比的简化方案，降低定量计算难度，引导学生聚焦控制变量法的科学思维培养’。” 学科网（北京）股份有限公司 $So what if we got here? So we have . quantum locking that the spoke and doctor is locked in space and IT stays whatever I put IT, you see this is quantum trapped anything as long as . it's super, super conducting with laid nrg down and IT stays locked. So the fact that it's superconducting is locking the magnetic field in . three dimension, yeah, exact. And that. And you see, because this is a symmetric IT can rotate without breaking, with break the locking. The locking doesn't break because . so IT stays there on the x and y but not but pivots on yeah on the . access of the magnets. You see if I can move IT on the site, you will again IT around the access of the magnet because IT makes sure that the the magnetical inside of IT stays the same right. Astro, can you put . on the track force? Yeah, I just did. I have you track White high and I can resorted. So it's actually floating above . the surface. Yeah, it's just floating. It's locked . above the surface. So you could . till that as an angle. Yeah, like go around like this because I go and put IT a different height, them like this. look at a high, look at different high. different configuration. And I can even lock IT the opposite way to get a small one minute. Hi, i'm doing the same thing. I'm walking IT upside down. And then IT is a . suspended fantastic OK.