最新人教版高中物理选修3-1第二章《导体的电阻》教学设计

教学设计
6导体的电阻
本节分析
本节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．由于在初中时学生只知道定性结论，所以本节内容属于发展和提高的范畴，也是本章教学的重点内容之一．本节内容的课程标准是通过实验探究决定导线电阻的因素，知道并理解电阻决定式．实验的成功与否直接影响着对电阻决定式的认识，所以本节的教学难点是设计实验探究导体电阻与导体材料、长度和横截面积的关系．
学情分析
新课程标准提倡自主学习、合作探究、经历过程、体验方法，而本节内容为我们提供了一个很好的贯彻新课程理念的机会．在本节中，要让学生深刻体会“研究一个物理量与多个物理量之间的关系”的方法——控制变量法．总之，本节教学要突出实验探究的过程，让学生参与从提出问题、分析问题到解决问题的全过程，培养学生解决实际问题的能力．教学目标
●知识与技能
(1)知道电阻决定式的内容，理解电阻率的物理意义．
(2)能根据实验要求及器材，设计实验方案，正确连接电路，会使用电流表和电压表．
(3)学会根据探究目标整理和分析数据，得出相应的结论．
●过程与方法
(1)通过科学探究的环节，体验实验探究过程，理解研究物理问题的方法．
(2)强化对探究过程的评价意识，养成对探究过程形成书面报告的习惯．
(3)培养学生获取、处理信息的能力和探究活动中主动合作、交流的能力．
●情感、态度与价值观
(1)使学生认识到探究活动是研究物理规律的科学方法，激发学生主动探究的热情．
(2)强化学生的创新意识，追求最佳方案的研究态度．
(3)形成科学的世界观，以科学态度和科学精神进行物理学习和研究．
(4)学会与他人合作交流，能主动对自己和他人的研究进行客观的评价．
教学重难点
●重点：探究电阻决定因素的定量关系．
●难点：设计合理可行的实验方案．
教学方法
本节将采用“导、探”式教学方法．导：即教师通过设置情景和问题，引导学生提出探究方案，发挥学生的主体作用；探：即学生自主探究．
教学准备
1．“220 V100 W”和“220 V25 W”的两个白炽灯泡．
2．多媒体教学设备一套：可供课件播放、实物投影．
3．学生分组实验器材：电流表、电压表、滑动变阻器、电池组、开关、导线若干、锰铜合金导线、镍铬合金导线、电压传感器、电流传感器、电阻丝示教板等．
教学设计（设计者：李长城）
教学过程设计
从各小组结论中大致知道该如何去探究R
接着从提供的器材出发，结合刚才的设计思路，
实验室只能提供一根长的电阻丝，没有两根长短不一的
教师与学生一起连接电路，先让E、F分别接A、a，测得一组数据（U，I）记入下表.然后把a、b用短导线连接，F分别接A、B，得一组数据（U，I）.再把A、B用一
实验探究和逻辑推理相辅相成，是科学研究中的两种重结论整合：
板书设计 6 导体的电阻
一、探究导体电阻与导体长度、横截面积和材料的关系 1．实验探究 2．理论探究 二、导体的电阻
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；导体电阻还与构成它的材料有关
2．数学表达式
R ＝ρl S (决定式)(区别定义式：R ＝U
I
)
适用条件：粗细均匀的导体，浓度均匀的电解液
3．电阻率ρ：反映导体材料导电性能的物理量．单位： Ω·m
教学反思
中学物理课程的核心理念是以学生为本，注重提高学生的基本科学素养，使学生终身受
益，所以，在教学过程中应该倡导学生学习的自主性、探究性、合作性，让学生主动参与，体验和感悟科学探究的过程和方法，激发他们持久的学习兴趣和求知欲望，并在探究过程中培养学生的能力，逐步实现学习方式的转变，使学生逐步养成敢于质疑、善于交流、乐于合作、勇于实践的科学态度.
本节的教学中，笔者努力渗透新课程理念，但是离新课程标准还有差距，特别突出的问题是探究式学习的开放度，这是一个值得研究的问题.
本节的设计既忠于教材的编写理念，又在此基础上有所增减，增加了实验方案的设计参考案例，减去了测长度、分压电路的介绍，更突出本节的重点.从这里我们可以获得一个启示，对教材的再处理，进行二次开发，在教学中凸显和实现课改的理念本身就是一个创新.
备课资料●
半导体电阻率
半导体的电阻率介于金属和绝缘体之间：室温时约在1 mΩ·cm～1 GΩ·cm之间（上限按谢嘉奎《电子线路》取值）.半导体的电导率是电阻率的倒数.
1.决定电阻率的因素
电阻率与晶向有关.对于各向异性的晶体，电导率是一个二阶张量，共有27个分量.特别，对于硅之类的具有立方对称性的晶体，电导率可以简化为一个标量的常数（其他二阶张量的物理量都是如此）.
电阻率的大小决定于半导体载流子浓度n和载流子迁移率μ：ρ＝1
nqμ.对于掺杂浓度不均匀的扩散区的情况，往往采用平均电导率的概念.
2.电阻率与温度的关系
决定电阻率与温度关系的主要因素是载流子浓度和迁移率随温度的变化关系.
①低温下：由于载流子浓度指数式增大（施主或受主杂质不断电离），而迁移率也是增大的（电离杂质散射作用减弱），所以这时电阻率随着温度的升高而下降.
②室温下：由于施主或受主杂质已经完全电离，则载流子浓度不变，但迁移率将随着温度的升高而降低（晶格振动加剧，导致声子散射增强所致），所以电阻率将随着温度的升高而增大.
③高温下：这时本征激发开始起作用，载流子浓度将指数式地增大，虽然这时迁移率仍然随着温度的升高而降低（晶格振动散射越来越强），但是这种迁移率降低的作用不如载流子浓度增大的强，所以总的效果是电阻率随着温度的升高而下降.
半导体开始本征激发起重要作用的温度，也就是电阻率很快降低的温度，该温度往往就是所有以PN结作为工作基础的半导体器件的最高工作温度（因为在该温度下，PN结即不再存在）；该温度的高低与半导体的掺杂浓度有关，掺杂浓度越高，因为多数载流子浓度越大，则本征激发起重要作用的温度——半导体器件的最高工作温度也就越高.所以，若要求半导体器件的温度稳定性越高，其掺杂浓度就应该越大.。