教科版选修3-12 电阻定律教案

这是一份教科版选修3-12 电阻定律教案，共3页。教案主要包含了引入，新课教学，半导与体，超导体等内容，欢迎下载使用。

§14.3 半导体 §14.4 超导体
要 点：理解电阻定律和电阻率，能用电阻定律进行相关的计算；知道半导体的特殊导电性和应用；知道超导现象和条件，超导体的应用
教学难点：电阻率概念
考试要求：高考Ⅱ（电阻和电阻定律）
课堂设计：学生在初中已经接触到电阻定律，能理解电阻的决定因素。教学活动仍有赖于实验，但一定要将简单的实验中提炼出更高层次的产品──思维能力的提高──从电阻值来分析电阻与长度、面积的关系，并用比值法定义电阻率。半导体和超导体（名词）是学生并不感到新鲜的，也能找到生活中的一些具体应用实例，教学活动应在交代清楚半导体的独特导电性后，可考虑启发学生关注其应用和设计。超导体可介绍其思维和发展的过程，并介绍我国在这个领域的领先地位。作为介绍性的知识可让学生更多的参与。
解决难点：据学生的实际情况课对电阻定律进行详略的处理。简化半导体的特性关注其应用，利用金属电阻率随温度升高而增大的反向思维得到超导体的可能，展示超导体的优点，用我国超导体的领先鼓励学生，激发学生爱国和奋发学习的精神。
学生现状：初步知道电阻与长度和面积的关系，但未形成公式；听过半导体和超导体，不知缘由和应用；在新奇的应用中感觉新鲜好玩，不关注物理原理的应用。
培养能力：分析综合能力，理解推理能力
A
V
课堂教具：干电池，电压表，电流表，滑动变阻器，电阻定律演示仪，导线若干、二极管，欧姆表，热敏电阻，光敏电阻
一、引入(5’)
【问】欧姆定律所表示的物理意义？表达式？
R＝U/I是电阻的定义式，物理意义是什么？
如下图所示，有一段电路，伏特表的读数为2V，电流表的读数为1A，求
定值电阻的阻值
（2） 当电压表的读数变化为4V时，定值电阻的阻值为多少？
答：（1）R=2Ω （2）R=2Ω
【问】为什么电压的变化没有引起导体电阻的变化？
分析：电阻是导体本身的一种性质，只跟导体本身有关，跟电流和电压无关
外界条件不能改变物体的电阻，决定电阻的是本身因素。这节课我们要研究哪些因素决定了电阻。
二、新课教学(35’)
【问】导体的电阻应该跟导体本身的哪些因素有关？
答：导体的材料、长度、横截面积
演示：导体的电阻与长度、面积和材料的关系
材料、横截面积（s）不变，U不变，L改变，得出I∝1/L，即R∝L；
材料、长度（L）不变，U不变，S改变，得出I∝S，即R∝1/S；
横截面积（s）、长度（L）不变，U不变，材料改变，得出材料不同，R不同；
由实验得出 R∝L；R∝1/s；即 R∝L/S，写成等式 R=ρL/S。
【板书】（一）电阻定律
1、内容：导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比
2、定义式：R=ρL/S
ρ为比例常数，跟导体材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率
【板书】(二)电阻率
1、ρ＝RS/L （反映材料的导电性能）
2、单位：欧·米
3、当S＝1m2，L=1m时，数值上ρ＝R
4、直接反映了导体导电性能的好坏
5、电阻率与温度有关
一般说道导体的电阻率是多少时，都必须说明在什么温度下。
【阅读】课本P154电阻率表：总结
①电阻率从上而下增大，导电性从上而下减少
②贵金属电阻率小
③合金的电阻率大于纯金属的电阻率
④温度变化引起电阻率的变化（电阻率表中特别注明是在20℃时的电阻率）
⑤大部分金属的电阻率随温度的升高而增大
【问】从理论上讲，用那种材料制成导线最好？（银）
但银成本太高，不可行
4、应用：
（1）导线一般用电阻率小的铝或铜来制成，电炉、电阻器的电阻丝一般用电阻率大的合金来制作。
（2）电阻温度汁：测出铂丝的电阻就可知道温度
标准电阻：合金的电阻率几乎不随温度变化
【板书】三、半导与体
1、导电能力介于导体绝缘体之间的物质称为半导体。
半导体的导电性能受外界的影响很大
2、半导体的特性：
（1）电阻不随温度的升高而增大，反随温度的升高而减小
常用的半导体不是一种纯净、单一的物质，而是不同的物质、微量元素（按比例）组成的混合体
（2）用光照射半导体；在半导体中掺入微量的其他物质，都可以使半导体的导电性能发生显著变化。——这一特性是导体和绝缘体所没有的。
3、半导体的应用
（1）在温度升高时电阻减小得非常迅速，利用这种材料可制成体积很小的热敏电阻
温度变化————电信号
（2）有的半导体，在光照下电阻大大减小，利用这种导体材料可做成体积很小的光敏电阻————可起到开关作用
（3）在纯净的半导体中掺入微量的杂质，会使半导体的导电性能大大增强
可制成晶体二极管和晶体三极管
演示：半导体的单向导电性
半导体材料是半导体工业的基础，它的发展对半导体技术的发展有极大的影响。
热敏电阻、光敏电阻、气敏电阻，体积很小，灵敏度高，组成集成电路和大规模集成电路（封面图：集成电路线路板）
活动：找到身边的半导体产品：IC卡、电子表、计算器
凡是有（智能）控制的地方均有半导体（材料）
【板书】四、超导体
超导的发现
1896年对低温下金属电阻有两种截然相反的理论：一是“纯金属电阻随温度的降低而减小，到0K时完全消失”；而是“温度到0K时自由电子停止运动而电阻趋于无穷大”。已经获得4K低温的荷兰物理学家卡曼林·昂尼斯时当时低温研究的权威，与1911年将汞降温到4.2K时发现电阻突然为零，首先发现超导现象；1912年底又发现了铅和锡的超到性，并于1913年获诺贝尔物理学奖，被誉为“超导之父”。
金属材料的电阻（率）在特定的温度下能突然转变为零的现象叫超导现象，把具有超导现象的材料叫超导材料。超导材料做成的元件叫做超导体。
1930年人们发现了11K的氮化铌超导性，又揭开了利用化合物的寻找转变温度高的超导材料序幕。至今已经发现的最高转变温度为164K的汞钡钙铜氧化物，而法国在1994年声称发现了250K的超导体。
目前已发现了8000多种超导材料，使这门新兴技术得到了飞速发展，但由于出现超导现象时的温度大都极低（接近-273℃），因此，没有太大的实用经济价值。为了寻找在较高温度下的超导材料，世界上无数科学家为之努力奋斗，直到20世纪90年代才取得了重大突破，发现了接近于100K(-173℃)的超导材料。我国科学家在1988年研制出了转变温度在120K的超导材料钛钡钙铜氧化物，1990年初又研制出了临界温度132K的超导材料，显示我国在超导材料研究方面，已跻身于世界先进行列。
【问】超导体有何应用？
我们知道金属通常总是有电阻的，当电流通过金属时，金属会发热，像电炉就是利用电阻丝发热制成的。电阻的存在使电流通过时受到一些损耗，这种情况在许多场合是人们所不希望的。凡是要避免电流发热的地方均可以采用超导体：输电线路、电动机、磁悬浮列车等。
电缆：粗细主要是考虑发热，超导电缆与相同的导线比，理论电流可达100倍以上。01年4月，清华大学应用超导研究中心，制成高温超导导线（37芯）340米，-196℃。
超导电缆技术的发展已有十余年的历史。至今参与超导电缆技术研究的国家主要有美国、日本、欧洲、中国和韩国等。04年7月，第一组超导电缆在昆明正式并网运行，这标志着继美国、丹麦之后，我国成为世界上第三个将超导电缆投入电网运行的国家。超导电缆传输电力，运行总损耗仅为常规电缆的50％至60％（导体损耗不足常规电缆的十分之一，加上制冷的能量损耗），显示出明显的经济效益，由于超导电缆传输电力的能力是传统常规电缆的3至5倍，所以使用超导电缆还可以节约输电系统的占地面积和空间，节省大量宝贵的土地资源。
超导的研究方向：温度、混合物、磁场、电流，新材料和新工艺的探索及化学结构特征。具体应用：磁悬浮列车、超导船、超级计算机、超导电机等。
超导线圈的通电方法：超导状态下撤销磁场，能维持两年半无明显（磁性）减弱。
自1972年至1999年不足三十年时间里，因超导而获得诺贝尔物理学奖有六次。
课外作业：《电阻定律》
教学札记：
1．
2．
3．