高中物理 《探究决定导线电阻的因素》教案 粤教版选修31.docx
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高中物理《探究决定导线电阻的因素》教案粤教版选修31
2019-2020年高中物理《探究决定导线电阻的因素》教案粤教版选修3-1
设计思想：
通过学生经历科学探究的过程，体现出学习者的首创精神和作为发现者的喜悦，从而激发学习兴趣同时获得知识。
本节课的教学中，对于导线电阻与长度和横截面积的定量关系，教师没有给予太多的提示及结论，而是让学生自己去分析和设计实验、通过实验探究得出。
让学生在自主探究中揭示物理规律，培养科学探究的方法，激发学生的学习兴趣。
重视运用数学知识分析实验数据，得出物理规律。
数学函数是分析物理问题和解决物理问题的一种基本方法，培养学生应用数学知识解决物理问题是新课标强调的一种能力。
在本节内容中，对于学生实验得出的结论：
导线的电阻与它的长度成正比；导线的电阻与它的横截面积成反比。
而把此实验结论转化为函数关系式，是一个很强的抽象思维活动。
结合学生实验情景，强调同种材料，横截面积相同时导线的电阻与它的长度成正比；同种材料，长度相同时导线的电阻与它的横截面积成反比。
若同种材料，长度、横截面积同时变化时，其电阻将会怎样变化？
从而得出。
写成等式。
而对函数式继续结合实验数据分析。
同种材料，k相同，而不同材料，k不相同。
结论：
k与材料有关。
使电阻率的提出变得顺理成章。
重视物理情景和物理现象的展示，帮助理解物理现象的本质和规律。
概念的形成不应该仅仅是思维加工的结果，感知应该是思维的基础。
没有充分的感知就没有深入的思维。
物理情景和物理现象的展示能从多个角度加快学生感知的进程。
在电阻率与温度的关系时，让学生观察演示实验，通过直观的灯泡的明暗、灯丝温度的改变，建立电阻与温度的联系，从而激发学生继续探究的激情。
课标要求、教学内容和教学对象分析：
高中物理《课标》在这里的要求是，“通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。
”
本节是粤教版《物理》选修3—1第二章第一节。
本节的电阻定律是这一章的基本规律之一，它反映了导体的电阻与导体的长度、横截面积及电阻率的定量关系，是后面串联、并联电路学习的基础知识。
学生初中已经定性地了解电阻跟导体的材料、长度、横截面积以及温度之间的关系，但是具体的定量关系不知道。
电压表、电流表的使用是高中阶段首次使用，规范程度有待提高。
教学目标：
（一）知识与技能：
理解电阻的大小跟哪些因素有关，知道电阻定律。
了解材料的电阻率的概念、物理意义、单位及其与温度的关系。
（二）过程与方法：
经历探究决定导线电阻因素的过程，认识科学探究的方法；
通过决定导线电阻因素的实验，学习使用变量控制法；
通过对实验数据的分析，提高科学分析、提炼实验结果的能力；
（三）情感态度与价值观：
经历实验探究等学习活动，发展学生对科学的好奇心和探索未知的激情。
教学重点：
学会运用变量控制法进行实验探究；
培养实验数据分析能力；
电阻定律的内容及其应用；
教学难点
1、实验中规范使用仪器；
2、学会运用变量控制法进行实验探究，培养实验数据分析能力；
3、电阻率的概念及其物理意义；
难点突破方法：
通过实验数据分析，明确导电性能与材料性质有关
通过演示实验，建立导电性能与温度相关的联系
通过学生分析电阻率表,总结规律,获得结论
教学方法：
自主探究、综合、讲述法
教具：
电阻定律示教板及相关器材25套，自制教具1件，日光灯灯丝、酒精灯和电池组、电键、连接用导线25套，多媒体课件。
教学过程：
复习引入：
1、欧姆定律的内容是什么？
电路中导体的电流和电压怎样测量？
2、电阻怎样测量？
能设计测量电阻的电路吗？
一、探究决定导线电阻的因素：
问题1、从你已有的知识，你认为电阻的大小R可能与导体的一些什么因素有关？
学生思考、讨论。
（与长短、粗细、材料、温度有关）
师：
导线的电阻与长短、粗细、材料、温度有关。
这是同学们的结论，具体是一种什么样的定量关系呢？
这就是今天同学们要求解决的问题。
问题2、决定导线的电阻有多个因素，在实验探究中怎样解决多个因素的问题？
师：
请同学们观察实验桌上的仪器，根据已有的器材进行变量控制并设计实验方案。
问题3、请同学们设计实验方案和实验电路。
投影仪展示学生的电路图。
实验要求：
电压表量程3V，电流表量程0.6A，导线电阻测量两组数据，完成实验记录表，每组同学必须完成A、B、C中的一组并可以自由选做另一组。
A、保持导线的材料和面积不变，长度不同
材料
长度
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值Ω
镍铬
2l
1.
2.
镍铬
l
1.
2.
材料
面积
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值Ω
镍铬
2s
1.
2.
镍铬
s
1.
2.
B、保持导线的材料和长度不变，面积不同
C、保持导线的长度和面积不变，而材料不同
材料
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
电阻平均值Ω
镍铬
铁丝
投影结论：
同种材料，横截面积S一定，电阻R随长度L成正比。
（1）
同种材料，长度L一定，电阻R随横截面积S成反比。
（2）
横截面积S和长度L相同时，不同材料电阻关系不相等。
定理推理：
同种材料，当S、L都改变时，又怎样决定R呢？
引导学生思考。
，其中k物理学中叫电阻率，用ρ表示。
对于同种材料，ρ相同，对于不同材料，ρ不同，说明了ρ由材料决定。
二．电阻定律：
1、内容——在温度不变时，导线的电阻与它的长度成正比，跟它的横截面积成反比。
2、表达式（——长度S——横截面积——电阻率）
3、电阻率——
①单位：
Ω·m
②物理意义：
反映材料导电性能好坏。
观察课本P38表2-1-4。
了解常见材料的电阻率。
0℃（Ω·ｍ）
20℃（Ω·ｍ）
100℃（Ω·ｍ）
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
4.4×10-7
4.4×10-7
4.4×10-7
镍铜
5.0×10-7
5.0×10-7
5.0×10-7
③电阻率与温度关系
情景：
如图，利用白炽灯灯丝演示电阻随温度变化的实验，学生观察实验现象，该现象说明了什么？
问题4、分析表格，你能总结出一些什么规律？
1、金属材料的电阻率随温度升高而增大。
2、材料的电阻率有的随温度改变而变化
大，可以利用制成温度计（电阻温度计），但也有些材料的电阻率几乎不随温
度改变而变化，用来制成标准电阻。
师：
温度降低，电阻率就会变小，那么当温度不断降低，电阻会变为零？
向学生提出超导体，有兴趣的同学可以借阅课外相关资料。
三、总结、扩展
本节课通过实验探索→数据分析，得到了电阻定律，知道电阻率是反映材料导电性能优劣的物理量，并由实验感知电阻率与温度有关。
附：
板书设计探究决定导线电阻的因素
一、探究决定导线电阻的因素：
1、伏安法测电阻：
。
2、通过变量控制进行实验探究。
二．电阻定律：
1、内容——在温度不变时，导线的电阻与它的长度成正比，跟它的横截面积成反比。
2、表达式（—长度S—横截面积 —电阻率）
三．电阻率——
1、单位：
Ω·m
2、物理意义：
反映材料导电性能的优劣。
3、电阻率与温度有关。
教学反思:
“教学活动应该是学生对知识的建构过程”。
本节内容从学生已有的知识出发，结合实验探究和问题驱动的方式，展开对决定导线电阻的因素进行探讨。
注重学生经历探究的过程，注重对物理科学思维方法的渗透，目的就是培养学生良好的思维品质，深入的理解物理概念和规律。
在知识建构中学习新东西，提高思维品质。
本节教学设计中对于学生实验探究没有让学生每组做三个实验，而只做了两个（一个必做，一个选做）。
主要是因为这是高中阶段学生第一次做电学实验，对仪器的使用还不够熟练和规范，时间占用较长；但实际效果反而比较好。
学生有选择性，还可以向别的组交流结果，学生积极性很强。
而对于电阻率与温度的关系运用自己制作的简单实验器材进行演示实验，效果非常明显，学生的印象也非常深刻。
给人的启发是只要我们平时多花点时间，有很多有趣的实验可以自己设计、制做，而这些实验在课堂上往往很有用，同时也能带动学生在生活中去发现、挖掘物理模型。
2019-2020年高中物理《探究感应电流的方向》教案沪科版选修3-2
一、教学目标
1、知识与技能
（1）理解楞次定律,会运用定律解决有关问题。
（2）提高学生实验能力、思维能力、推理能力和运用知识解决问题的能力.
2、过程与方法
（1）实验探究:
学生观察实验，分析实验，探究物理规律，培养学生的观察能力、自主探究能力。
（2）比较总结：
通过对现象的分析、比较及总结规律的过程，培养学生的分析能力和归纳能力。
3、情感、态度、价值观
（1）通过实验探究过程，培养学生严谨的科学态度，树立从实践中来，再到实践中去的辨证唯物主义世界观。
（2）分组实验，相互交流，师生互动培养学生的合作交流能力、
二、教学重点与难点
本节内容重点首先是实验的探究过程，其次是对探究的结果进行分析、归纳和总结出楞次定律，并能正确的理解楞次定律。
本节内容难点是由探究结果分析、归纳和总结楞次定律以及对楞次定律的本质理解。
三、教具
（1）轻质闭合铝环（或者用10匝细漆包线绕成的圆线圈替代，漆包线的接头用焊锡焊牢，面积不宜过大）
（2）条形强磁铁（3）铁架台、细线等（4）灵敏电流计，线圈，导线等
四．教学过程
1、新课引入
（1）产生感应电流的条件是什么？
（2）在探究电磁感应的实验中（如图），请学生观察将磁铁插入线圈时，电流表的指针向什么方向偏转？
将磁铁拔出线圈时，电流表的指针向什么方向偏转？
为什么会有不同的偏转方向？
这个实验说明了什么？
（3）多媒体展示磁悬浮列车的运动（如右图）
多媒体展示磁悬浮列车的原理图：
如图所示是磁悬浮列车的原理图,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环,现将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁体A上方的空中.学生思考磁悬浮列车为什么能悬浮在空中？
由此引入新课。
2．新课讲授
一、分组实验，探索研究
学生每两人组成一个实验小组，按教材中的实验装置1—15（如右图）进行实验。
教师强调要能观察到明显的现象，磁铁接近或离开铝环的速度要快。
让学生观察实验现象，并思考下列问题：
问题1、当条形磁铁的任一端靠近铝环和远离铝环时，分别看到什么现象？
问题2、当条形磁铁N极靠近铝环时，铝环被“排斥”，说明了铝环中有了感应电流，能根据什么原理判断此铝环中感应电流的方向？
问题3、当条形磁铁的N极靠近和远离铝环时，穿过铝环的磁通量是怎样变化的？
磁通量的变化与感应电流的磁场方向有无关系？
问题4、能否采用此实验法来研究感应电流的磁场方向与磁通量变化的关系？
如何设计实验表格？
在学生讨论的基础上，学生自己设计出实验表格。
学生的表格是多样性的，在多样性的表格中选最佳的，如下表格供全体同学参考。
采取的措施
铝环被吸引或被排斥（向左或右偏转）
感应电流的磁场方向（向左或右）
原磁场的方向（向左或右）
原磁场的变化（增或减）
两磁场方向的关系（相同或向反）
磁铁N极插入
磁铁N极从铝环离开
磁铁S极插入
磁铁S极从铝环离开
观察并记录当条形磁铁N极或S极移近或插入轻质铝环过程中铝环的偏转情况，并将实验观察到的结论填入表格中，然后用多媒体展示不同小组的表格填写情况。
二、分析现象，得出结论
学生在完成表格填写的同时，实际上也就完成了对实验现象的分析。
为降低难度，教师在巡视学生实验时帮助点拨指导：
当磁铁靠近线圈时，线圈被推开，线圈本身无磁性，说明线圈中产生了感应电流，感应电流的磁场与磁铁的磁场方向相反，根据安培定则可以判断感应电流的方向。
当磁铁离开线圈时，线圈被吸引，说明线圈中产生了感应电流，感应电流的磁场与磁铁的磁场方向相同。
教材图1—16（如右图）是分析得出楞次定律得出的关键，利用多媒体展示这个图形的动态过程。
在学生分析讨论的基础上，教师要引导学生分析由特殊到一般的规律：
当闭合电路中原磁场的磁通量增大时，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相反，阻碍原磁场磁通量的增加；当闭合电路中原磁场的磁通量减小时，感应电流产生的磁场跟原磁场方向相同，阻碍原磁场磁通量的减小，总结出楞次定律内容。
楞次定律：
感应电流具有这样的方向，就是感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
通过上述实验，引导学生认识到：
凡是由磁通量的增加引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的增加；凡是由磁通量的减少引起的感应电流，它所激发的磁场一定阻碍原来磁通量的减少，在两种情况中，感应电流的磁场都阻碍了原磁通量的变化。
引导学生逐字分析楞次定律的内容，讨论阻碍的物理含义。
并利用本节的实验探究，总结出利用楞次定律判断感应电流方向的步骤：
（1）明确研究的闭合回路，判断此回路中原磁场的方向
（2）判断原磁场磁通量的增减情况
（3）根据楞次定律确定感应电流磁场方向
（4）根据安培定则确定感应电流的方向
应当指出的是，楞次定律虽然没有直接明确感应电流的方向，但指出了感应电流的磁场方向，感应电流的方向只需进一步由安培定则确定。
所以说楞次定律是判断感应电流方向的普适规律。
三、提出问题，突破难点
教师提问：
楞次定律的核心是什么？
怎样理解“阻碍变化”？
学生对教师的提问展开讨论，各抒己见。
在学生讨论的基础上教师总结：
楞次定律的核心是“阻碍变化”，“阻碍变化”并不是说感应电流的磁场方向总是跟原磁场方向相反，而是指当△＞0时，感应电流的磁场方向跟原磁场方向相反，阻碍磁通量的增大；当△Φ＜0时，感应电流的磁场方向总是跟原磁场方向相同，阻碍磁通量的减小。
概括地说，即感应电流的磁场总是阻碍原磁场的磁通量的变化。
四、楞次定律与能量转化
教师提问：
在探究实验中，铝环机械能增加了，什么能量减少了？
能量是怎样转化的？
学生结合教材中的问题讨论回答。
教师再通过多媒体展示例题：
（1）导体ab向右匀速运动，闭合回路的感应电流方向怎样？
能量是如何转换的？
学生根据闭合回路的磁通量增加，“感应电流的磁通量阻碍原磁通量的增加”，因此知道回路中感应电流为逆时针方向，在这一过程中外力克服磁场力做功，完成了机械能→电能→内能的转化。
（2）条形磁铁自上向下运动时，搁置在光滑轨道上的金属棒ab、cd将如何运动，这个过程能量是怎样转化的？
学生分析：
通过闭合回路的磁通量增加，感应电流“阻碍原磁通增加”，尽管不知条形磁铁下端是什么极，但可以肯定，导体ab、cd互相靠拢以阻碍内部磁通量增加。
在这一过程中重力克服磁场力做功，完成了机械能→电能→机械能+内能的转化。
上述的“阻碍”过程，事实上就是一个其它形式能向电能转化的过程。
教师总结：
楞次定律实质上是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的体现。
五、案例分析，得出右手定则
教材案例2（课本插图1—18）：
引出了右手定则，右手定则是课程标准规定的内容，通过本案例让学生知道楞次定律与右手定则都能判断感应电流的方向。
右手定则可以看作是楞次定律的特殊情况。
对于闭合电路的一部分导体切割磁感线而产生感应电流的情况，用右手定则来判断感应电流的方向往往比用楞次定律简便。
六．课堂讲练，巩固知识
教材案例1（课本插图1—17）：
由学生讨论完成
案例3：
解释引入新课时的磁悬浮列车的原理图，再用多媒体展示：
如图所示是磁悬浮列车的原理图,图中A是圆柱形磁铁,B是用高温超导材料制成的超导圆环,现将超导圆环B水平放在磁铁A上,它就能在磁力的作用下悬浮在磁体A上方的空中.
A.当B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流；当稳定后,感应电流消失.
B.在B放入磁场的过程中,B中将产生感应电流；当稳定后,感应电流仍存在.
C.如A的N极朝上,B的感应电流方向如图中所示.
D.如A的N极朝上,B中的感应电流方向与图中所示相反
答案：
BD
案例4：
如图所示，导体杆ab向右运动对，请用两种方法判断电路中产生的感应电流方向。
通过学生分析，让学生体会用楞次定律判定感应电流的方向跟用右手定则判断的结果是一致的，对于闭合电路的一部分导体切割磁感线而产生感应电流的情况，用右手定则来判断感应电流的方向往往比用楞次定律简便。
4．小结
在电磁感应现象中，确定感应电流的方向是一个重要问题。
当穿过闭合电路的磁通量无论经何种方式发生变化时，闭合电路中都要产生感应电流，感应电流的磁场方向总可由楞次定律得以确定，所以说楞次定律是判定感应电流方向的普适规律。
当闭合电路的磁通量变化由闭合电路的一部分导体作切割磁感线运动而引起时，感应电流的方向用右手定则判定比较方便，所以说右手定则是楞次定律的特殊情况。
5．布置家庭作业与活动
6．设计说明
“楞次定律”是高中物理电磁学部分的重要内容，传统的教学设计是：
教师演示实验→学生观察实验→教师引导学生分析得出楞次定律→讲解例题→课堂训练→课后巩固，按照这样的流程操作，虽然也能让学生学会如何应用楞次定律来判断感应电流的方向，但不难看出这种教学模式仍为“师传生受”，学生还是被动地接收知识，即使学会了，也不能算会学，而且学生的创新精神和实践能力亦难以得到进一步培养。
《物理3—2》中“探究感应电流方向”是一节科学探究课，采用“探究式”教学，即：
“创设一个问题情景→学生讨论→猜想→设计实验→探索实验→分析实验现象→得出楞次定律→课堂讲练→巩固练习”。
教材中给出的实验装置简单，实验操作过程也简单。
为了实验现象明显，宜采用磁性较强的圆柱型磁铁，该强磁铁市场能买到。
细线长度约为60cm，轻质铝环可以用十匝细漆包线绕成的圆线圈替代，漆包线的接头用焊锡焊牢，面积不宜过大，以方便柱形磁铁插入和抽出圆线圈为宜。
这种通过让学生自己动手操作、动眼观察、动脑思考，引导他们自己获取知识，不仅活跃了课堂气氛，还发展了学生的思维能力和创新能力。
如果这个实验现象不太明显，也可以采用楞次定律演示仪，如图所示。
其原理和操作过程与教材中实验相似。
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