10.2电阻定律 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理沪科版必修第三册

教学设计 课程基本信息 学科 高中物理 年级 高二年级 学期 秋季 课题 第二节 电阻定律 教学目标 1.物理观念:理解电阻率是描述材料导电性质的固有物理量，掌握电阻定律，知道不同材料电阻率的温度特性与超导现象。 2.科学思维:能运用控制变量思想，类比密度、比热容的定义思路理解电阻率的物理意义。 3.科学探究:通过测量金属丝电阻、研究电阻与L、S之间的定量关系、通过观察温度对电阻率影响等实验现象，分析实验现象与数据。 4.科学态度与责任:尊重实验事实，学习昂内斯、赵忠贤等科学家的探索精神，认识电阻定律在电阻器制造、输电等场景的应用价值。 教学重难点 教学重点： 1.电阻定律 2.电阻率的物理意义 教学难点： 1.对材料导电性质的研究 2.电阻率与温度的关系 教学过程 一、情境导入 1.回顾旧知：结合上节课内容，简要回顾金属导体微观结构与电流形成的关系，明确电压与电流在电路中的关联，为后续学习铺垫。 2.创设情境：展示输电线路、医院核磁共振仪、芯片导线的实际案例，提出问题“这些场景中选择导线材料时，核心考虑材料的什么特性？如何描述和比较材料的导电性质？”，引发学生思考，导入本节课主题。 二、探究“研究材料导电性质的物理量” 1.问题引导：提问“研究材料导电性质应测量什么物理量？”，引导学生结合“相同电压下，电流越大则导电能力越强、电阻越小”的逻辑，初步提出“通过测量电阻研究导电性质”的思路。 2.思辨讨论：进一步追问“一段导体的电阻能完整反映材料的导电性质吗？比如铁丝电阻比银丝小，能说明铁的导电能力更强吗？”，让学生意识到“导体电阻”与“材料导电性质”的区别，明确需排除导体外形影响。 3.方法迁移：带领学生回忆密度、比热容的定义思路（控制变量法+比值定义），提出“需找到与导体外形无关、仅由材料决定的物理量”，为后续实验设计指明方向。 三、实验探究与规律推导 （1）实验1：比较不同材料的导电性质 1.实验展示：介绍实验器材（电源、开关、滑动变阻器、电流与电压传感器、计算机），说明实验设计——选取康铜、铁铬铝、镍铬合金三种材料，制成长45cm、直径0.8mm的金属丝，将金属丝与滑动变阻器并联接入电路。 2.操作与观察：现场演示实验操作（开启电源、传感器调零、移动滑动变阻器获取多组数据、计算电阻平均值），记录三种材料的电阻值，引导学生观察数据，得出“康铜导电性质最好，镍铬合金最差”的结论。 3.问题延伸：提出“改变金属丝长度和横截面积，结论是否仍成立？”，引发学生对“结论普适性”的思考，进而过渡到电阻与长度、横截面积定量关系的探究。 （2）实验2：探究电阻与长度的关系 1.实验设计：说明实验控制条件（材料为康铜、横截面积0.8mm不变），演示改变金属丝接入长度（从标尺读取长度）、获取数据的过程。 2.数据处理：展示R-L图像绘制与直线拟合过程，引导学生观察“数据点分布在过原点的直线上”，得出“材料、横截面积不变时，电阻与长度成正比”的规律。 （3）实验3：探究电阻与横截面积的关系 1.实验设计：控制材料为康铜、长度45cm不变，选用直径0.4mm、0.8mm、1.2mm的金属丝进行演示。 2.数据处理：先展示R-S图像（非线性），引导学生思考“如何让关系更直观”，再演示“化曲为直”的方法——绘制R-1/S图像并直线拟合，得出“材料、长度不变时，电阻与横截面积成反比”的规律。 （4）推导电阻定律与电阻率 1.规律整合：结合实验2、3结论，给出R=kL/S的表达式，引导学生类比密度、比热容的比值定义思路，推导k=RS/L。 2.定义电阻率：通过对比“同种材料k相近、不同材料k不同”的实验数据，明确k（即电阻率ρ）是描述材料导电性质的固有物理量，介绍其单位（Ω・m）、定义（1m长、1m²粗的均匀圆柱体材料的纵向阻值）及与导电性能的关系（ρ越大，导电性能越差）。 3.得出定律：整合得出电阻定律表达式R=ρL/S，明确各物理量含义。 四、探究电阻率的影响因素 （1）实验4：温度对电阻率的影响 1.实验设计：以白炽灯灯丝为研究对象，将其与小灯泡、电流传感器串联接入电路，演示“加热灯丝”的操作。 2.现象观察与分析：引导学生观察“加热时灯泡变暗、电流减小”的现象，结合电阻定律（灯丝L、S未明显变化），得出“温度升高，灯丝电阻率增大”的结论。 3.方法拓展：介绍I-U特性曲线的绘制（以电压为横轴、电流为纵轴，标注数据点并连接成平滑曲线），说明“曲线上任一点U/I为该状态下的电阻”，及该方法对灯丝、晶体二极管等元件的适用场景。 （2）材料电阻率的温度特性与应用 1.数据展示：呈现常见材料（金属、锰铜合金、镍铜合金、半导体硅/锗）在0℃、20℃、100℃时的电阻率数据，引导学生总结规律（金属ρ随温度升高而增大，锰铜/镍铜合金ρ几乎不受温度影响，半导体ρ随温度升高而减小）。 2.实际应用：结合规律介绍对应应用（铂温度计、精密电阻、低温传感器）。 （3）超导现象与应用 1.科学史实：简要介绍昂内斯1908年用高纯度汞发现超导现象（-269℃时电阻突变为零），及我国赵忠贤团队1987年发现液氮温区钇钡铜氧超导体的成果。 2.实验5：观察超导现象 展示钇钡铜氧超导体，用液氮浸泡超导材料，观察到“小灯泡发光、电压传感器示数降为零”），明确超导现象核心特征（电阻为零）与临界温度的概念，介绍超导材料在核磁共振仪主线圈中的应用。 五、课堂总结与作业布置 1.总结回顾：梳理本节课核心内容——电阻率的物理意义、电阻定律、温度对电阻率的影响、超导现象，强调“外形（L/S）与材料（ρ及温度特性）共同影响导体电阻”。 2.作业布置：发放作业练习单，要求完成相关习题，巩固本节课知识。 学科网（北京）股份有限公司 $