化学中的物理定律

第一篇：化学中的物理定律

化学中的物理定律--质量作用定律的创立

质量作用定律（Iawofmaaction）在现代意义上理解，就是在一定温度下，一个均匀化学反映（homogeneouschemicalreaction），其反映速率与反应物质的浓度成正比。事实上与反应物质的质量的浓度有关，所以此定律字面的意义是错了，但因为习惯也就沿用下来了。

在质量作用定律创立的发展史中，有3次比较重大的时间：一是贝托雷提出质量作用的思想；而是威廉米得出的第一个物质浓度与反应速率有关系的书决表示式；三是古得贝格比较完整地叙述质量作用定律。现对该定律创立过程的近180年的历史进行简单回顾。

1、从日夫鲁瓦到贝托雷

化学作用的本质是化学领域中最古老又最有吸引力的课题。古希腊哲学家恩培多可勤（Empedokles,公元前约490~430）认为物质之所以能够发生化学变化，只不过是由于“爱”和“憎”的2种力的作用，即元素在爱的作用下结合，在憎的影响下分离；古希腊医学家希波克拉底（Hiocrates,公元前约466-377）用亲疏关系结实化学作用。公元13世纪，德国炼金家马格努斯（AibertusMagnus，1193~1282）提出亲合力概念，其原意也是姻亲关系，认为一切化学结合都看做是因有关物质的“亲合性”所致。早期化学家们接受了这种观点，把导致化学反应得以发生的力称为化学“亲合力”（addinity或chemicalaffinity）。

在18世纪初，英国著名物理学家牛顿（SirIsaacNewton，1642~1727）在他的拉丁语版《光学》（Optics）（1705）的疑问31中，就从力学的角度发展了物质构造的微粒说，提出了他对化学亲合力的见解。他提出：“我们已知物体间能通过重力、磁力和电力的吸引而相互发生作用，那么在不同物质的微粒间，当距离很小时（即相接触时），则还会有另一种吸引力使2中微粒以加速地相互发生冲击。”他把各种化学物理现象，都归结于这种使物体趋近的力。牛顿对化学亲合力的这种形而上学的机械论观点，使他在化学研究上没什有取得什么成就。

英国化学家、物理学家波义耳（Robertboyle，1627~1691）曾不满于“……酸和…碱之间假想的敌视”，并表明，盐是由一种酸和一种碱相化而生成的，一种酸或碱能取代一种盐中的另一种酸或碱。他认为：“相异两元素之微粒相互吸引，则生成第三物质，即成为化合物。倘若此化合物中两元素成分之相互亲合力小于其中一成分与第四物质之亲合力，则此化合物即分解，而生成第五种物质。”波义耳试图力学原理说明化学亲合力的性质，又用这种亲合力大小解释各种微粒的分解和结合。因此，化学工作者都认为反应物间存在着亲合力，且出现了多种亲合力表。

最早的这类表中，有日夫鲁瓦（EtieeFrancoisGeoffroy，1672~1731。法国化学家）制定的一种。他在1718年试图表明一种碱对各种酸或一种酸对各种碱的亲合性的次序。他从这样的假设出发：如果一种盐中置换它，即物质间的反应能力可以进行比较。因此，日夫鲁瓦指定了一些类似物质的表，它们按照在同表首所列物质相化合时，彼此置换的能力排列。然而，在此之后不久人们便发现，一种物质对另一种物质的亲合性不是不变的。尤其是法国药学家、波美（AntonineBaume，1728~1804）

在1773年表明，这些亲合性是变化的，视溶液中反应是在常温（“温法”）下还是这些物质一起加热到较高温度（“干温”）进行而定的。因此，需要对这2种“法”即反应条件下制定不同的表。

在日夫鲁瓦以后，更应注目的是在1775年，瑞典化学家贝格曼(TorbenOlofBergman，1735~1784)的著作《选择性引力研究》（DisquistiodeArractiousElectivis）中提出的“有择亲合性”概念。根据贝格曼的提法，化学反应知识根据反应物的性质，通过其所决定的有择亲合力的大小而发生的，而这个有择亲合力的大小应由置换反映来决定。他在1775年~1783年间编制了这种亲合性表。贝格曼花了艰巨劳动研究了范围广泛的物质，编撰了2张亲合性表，每张表包括59种不同的物质，正式结果发表于贝格曼的《物理化学简论》（OpusculaPhysicaetChimica）中。可惜，贝格曼没有认识到且非常重要的是：要考虑一切参加化学过程的物理条件，而他倾向于把亲合性看做是不变的，很少受热以及外界条件的影响。他写到：“在这篇论文学位论著中，我将致力于按照吸引的强度确定其次序；但是，每个吸引力的比较精确的量度（它可以表达为数字，并将表明整个这学说），则还知识迫切追求的东西。”他按照下述原则得出其结果：“设A是一种物质，其他异质物质a、b、c等等都对它有吸引力；再设同c相化合而饱和（satuation）的A（我称这化合物为Ac），在添加了b之后，便倾向于同b化合而排除c，于是可以说A对b的吸引强于c，或者说，A对b有较强的有择吸引；最后，设Ab的化合在加入a时破裂，设b被拒斥，a被选来取代b，则将可因出结论：a在吸引本领上超过b，这样,我们便有按效验排列的系列a、b、c我在这里称做吸引的东西，其他人命名其为亲合性，我以后将不加区

别地使用这2个术语，虽然后者比较带隐喻性，从哲学上看不怎么合适。”贝格曼将亲合力看作是吸引力，是物体化合的原因，也是物体发生化学变化的原因。但贝格曼的有择亲合力概念，对于整理当时化学反应有关的知识起到了很大的作用。

1777年，即贝格曼提出有择亲合力概念的第二年，德国化学家、冶金家温策尔（KarlFriedrichWenzel，1740~1793）对金属溶于酸中的溶解速率进行了研究，并根据这些研究估计这是化学亲合力的作用；同时，他还发现了金属的溶解速度率除了酸的种类之外，还受到酸的用量的影响，即他在《物质间亲合势的学说》（LehrevonderVerwandschafrtderKorper）中提出，化学反应的变化率与酸的“有效质量”（浓度）成正比。这是对质量作用的早期认识。

不管怎样，首先明确指出“质量效应”的还是法国著名化学家贝托雷（ClaudeLouisBerthoolet，1748~1822）。他在1798年随拿破伦远征埃及，发现当地盐湖沿岸有碳酸钠，便设想了这是湖水（主要成分是氯化钠）与岩石（主要成分是碳酸钙）作用的产物。由此猜测到，当产物过量时，化学变化会逆向进行。贝托雷用这种观点重新研究了化学变化。第二年他在开罗由一些远征者建立的开罗学院的学术会议上宣读了题为“亲合力定律的研究”（RecherchessurlesLoisdeL’affinit）一文，该文于1802年出版。文中提出：化学反应不但要看亲合力，而且更重要的是反应中各个物质及其产物的性质，尤其是发挥性及溶解度。这篇论文中的思想在他1803年出版的两卷本著作《化学静力学》（EaideStatiqueChimique）中得到进一步推广。他认为增加浓度使反应继续进行；反应通常是不完全的，而是建立起平衡状态，在这种状态下，反应产物也有变回原来物质的趋势：“亲合力并非是化合物中置换出某物质的独一无二的力量，但在化合和分解时，它有某种程度的决定性……一个物质被另外两个物质以相反力量作用，就被它们划分开来，分配的比例不仅以来于亲合力的固有强度，而且还以来于现存的作用物体的量，所以，为了产生相等的饱和度，分量可以补充亲合力之不足。”贝托雷比较全面地认识到化学反应中的“质量效应”：首先，他发现化学反应可以达到平衡状态，在这种状态下，存在着产物变回反应物的趋势；其次，他看到不仅是反应物，而且产物的质量（浓度）也会对反应发生影响，产物量可使反应向相反方向进行；最后他指出了物质的发挥性和溶解度等影响物质浓度的性质对反应的影响。这就比较系统地提出了质量作用定律的思想。

古德贝格和瓦格

1862年~1879年，挪威的克利斯蒂安娜（现在的奥斯陆）大学应用数学教授古德贝格（CatoMaximillianGuldberg,1836~1902）和化学教授瓦格（PeterWaage,1833~1900），在贝特罗和圣·吉尔工作的基础上，研究了碳酸钡与硫酸钾作用产生硫酸钡和硫酸钾的反应，他们根据实验结果首先以最一般的形式宣布质量作用定律。在1862年至1864年间，他们做了差不多300个实验，于1864年用挪威文发表了他们的研究结果。他们指出：对于一个化学过程，有2个相反方向的力同时在起作用，一个是帮助生成新物质，另一个帮助从新事物再生成原物质，当这2个力相等时，体系便处于平衡。在这里，他们阐述了两条规律性认识：（1）质量作用，也就是力的作用是与他们本身的质量乘积成正比；（2）如果相同质量的起作用的物质包含在不同的体积中，这些质量作用是与体积成反比。186年用法文以《化学亲合力研究》（Etudessurlesaffinitsechimiques）为题出版，该书主要是讨论他们自己的以及贝特罗的结果。他们用质量作用定律进行计算，与实验结果很为一致。他们指出，如在力学中一样，“我们必须研究这样的化学反映，其中产生新化合物的力被其他的力所平衡……，反应是不完全的，而是部分的。”他们把“活性质量（activema）”定义为单位体积内的分子数。当“2个物质A与B由于双取代变成2个新物质A’ B’，且在同样条件下A’及B’可把自己变为A及B，……生成A’及B’的力随反映A B=A’ B’的亲和性系数成比例地增加，但它也和A’B的质量关系有关。我们从自己的实验中知道，力是和两物A及B的活性质量之积成正比。如果用n,q表示A，B的活性质量，用k表示亲合性喜蛛，则力=k.n.q。”

但是，这个力不是唯一的作用，这样就弥补不了贝特罗和圣·吉尔工作的不足。“命A’ B’=A B的反应中，A’B的活性质量为n1及q1，亲合性系数为k1,引起重新生成A及B的力是k1.n1.q1，这个力与第一个平衡，所以k.n.q=k1.n1.q1。通过实验测定活性质量n、q、n1、q1,我们就可以求出系数k与k1之比。反过来，如果我们能求出这比k/k1,我们就能算出4个物质在任何初始条件下进行反应的结果。”这些结果在当时仍然没有引起人们的重视。

1866~1867年，英国化学家哈库特（AugustusGeorgeVernonHarcourt,1834~1919）和艾逊（WilliamEon,1838~1916.英国化学家）研究了在硫酸存在下过氧化氢氧化氢碘酸的反映，并且还研究了稀硫酸和硫酸锰存在下，用草酸还原高锰酸钾的反映；1873年，英国牧师、物理学家杰莱特（JohnHewittJellett,1817~1888）等也分别发现了质量作用定律。但这些充其量是与贝托雷意义上的质量作用定律思想相尽。1887年，德国物理学家霍斯特曼（AugustFriedlichHorstma,1842~1920）、德国有机化学家霍夫曼（AugustWillhelmVonHodma，1818~1892）等人也分别从热力学导出了质量作用定律。古德贝格和瓦格在他们用法问发表著作后12年，即1879年，又在德国的一个重要刊物上全面阐述了他们的结果。此后，这个定律才引起化学界的重视。这样，质量作用定律成为反应速率理论和化学平衡理论的核心。质量作用定律的建立是化学研究的新起点，它与热力学结合研究化学平衡形成了化学热力学，研究化学反应速率则成了化学动力学。

古德贝格和瓦格在描述他门的工作时说：“从事本领域的研究，无疑地比那些手到大多数化学家们关注的即新化合物的发现更加困难、更家乏味很少有成果。”但是诸如此类的这些研究，对于把化学引到“真正的精密的一类科学里来”却是必要的。（好范文整理）

第二篇：高二物理库伦定律教案

库仑定律教案

枣庄二中

宋庆华

一、教材分析

库仑定律既是电荷间相互作用的基本规律，又是学习电场强度和电势差概念的基础，也是本章重点，不仅要求学生定性的知道，而且还要求定量的了解和应用。对库仑定律的讲述，教材是从学生已有认识出发，采用了一个定性实验，展示库仑定律的内容和库仑发现这一定律的过程，并强调该定律的条件和意义。

二、学情分析

学生在上一节的学习中掌握了电荷之间存在相互作用力，且同性相斥，异性相吸。掌握了电荷守恒定律，并会简单的运用。在力学的学习中，学会了处理共点力作用下物体的平衡，并会通过偏转角度的变化判断受力的变化，初步掌握了研究多个变量之间关系的常用方法—控制变量法。学生的观察水平不断的提高，能够初步地、独立发现事物的本质及各个主要细节，发现事物的因果关系。具有初步的归纳重点，抓住问题本质的能力。已经初步具备了基本地实验操作和实验观察能力。

三、教学目标

1、知识与技能：

(1)了解定性实验探究与理论探究库伦定律建立的过程。(2)库伦定律的内容及公式及适用条件，掌握库仑定律。

2、过程与方法

(1)通过定性实验,培养学生观察、总结的能力，了解库伦扭秤实验。(2)通过点电荷模型的建立,感悟理想化模型的方法。

3、情感态度与价值观

(1)体验探究自然规律的艰辛与喜悦；培养学生热爱科学的，探究物理的兴趣。

(2)培养学生“发现问题，提出假设，并用实验来验证”的探究物理规律的科学方法与思路。(3)通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性与统一性。

四、教学重点和难点

教学重点：库仑定律及其理解与应用。教学难点：库仑定律的实验探究。

教学难点的突破措施：定性实验探究与定量实验视频及理论探究相结合。

五、教学用具

多媒体课件、起电机、验电器,带绝缘柄的金属小球,毛皮，橡胶棒，气球，易拉罐，用金属薄纸包裹的泡沫小球，铁架台。

六、教学过程

引入新课

演示实验：让气球摩擦起电，将气球靠近易拉罐，会发生什么现象？（易拉罐被气球吸引滚动起来了。）既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小与什么因素有关呢？ 新课教学：

（一）探究电荷间作用力的决定因素 电荷间相互作用力可能与哪些因素有关？(1)你认为实验应采取什么方法？

控制变量法。

(2)你想选取什么形状的带电体？

给出立方体，圆柱体，球形带电体让学生选择。

(3)这种作用力的大小可以通过什么方法直观的显示出来？

学生：比较悬线偏角的大小。(4)你想选取哪些实验器材？

球形导体，两个自制的带细线的用香烟金属纸包裹的泡沫小球，铁架台，感应起电机，橡胶棒，毛皮，(5)实验前先思考：可用什么方法改变带电体的电荷量?(6)实验探究步骤：

引导学生得出实验的具体步骤 细线吊一个小球A（带电），另一个带同种电的小球B，A球受力平衡时，细线偏离竖直方向一个角度θ.①保持距离r一定，研究相互作用力F与距离r的关系.先让塑料球带电，后给球形导体带电并逐渐增加电量，观察偏角； ②保持电量q一定，研究相互作用力F与电荷量Q的关系.将球形导体逐渐靠近减小距离，观察偏角。学生实验、观察记录并得出结论：

先画受力图，如果B对A的力是水平的，则F电=mgtanθ，如果θ越大，则F电越大，这样可以通过θ的变化来判断F电的变化。

定性实验结论：

距离r一定，电量q增加，偏角变大，作用力F电越大：

电量q一定，距离r越小，偏角越大，作用力F电越大。实验条件：保持实验环境的干燥和无流动的空气 播放配套课件

（二）定量实验探究，结合物理学史，得出库仑定律：

提出问题：带电体间的作用力与距离及电荷量有怎样的定量关系呢？

定性实验探究结论：间距增大，作用力减小；电荷量增大，作用力增大。请同学们想一下，我们以前有没有遇到过类似的物理规律呢？ 提示：如果把上面结论中的电荷量换成质量呢？

1、分析问题：万有引力的变化规律与电荷间的作用力变化规律有很大的相似性，这就使我们联想到，既然在变化规律上具有相似性，那么表达公式也应该是类似的,。下面请同学们根据万有引力定律的公式，大胆地猜想一下电荷间作用力的公式。

2、提出猜想（类比）：我们这样猜想的公式是否正确呢？要想验证我们的想法，需要进行实验探究，我们仍然用控制变量法进行探究。

3、定量探究三者的关系：

教师提出库仑在探究三者之间的定量关系时遇到的三大困难：

① 带电体间作用力小，没有足够精密的测量仪器；怎样确定带电体间的作用力的数量

关系？

② 没有电量的单位，无法比较电荷的多少；怎样确定电荷量的数量关系？

③ 带电体上电荷分布不清楚，难测电荷间距离。怎样测定电荷间的距离？

引导学生用类比的方法得出三大困难的对策：

卡文地许扭称实验——库仑扭称实验，对称性——等分电荷法，质点——点电荷

①放大思想：力很小，但力的作用效果（使悬丝扭转）可以比较明显。

②转化思想：力的大小正比于悬丝扭转角，通过测定悬丝扭转角度倍数关系即可得到力的倍数关系。

③均分思想：带电为Q的金属小球与完全相同的不带电金属小球相碰分开，每小球带电Q/2，同理可得Q/

4、Q/

8、Q/16等等电量的倍数关系（电荷在两个相同金属球之间等量分配）。课件演示电荷在相同的两个金属球间的等量分配.④理想化模型思想：把带电金属小球看作点电荷（理想化模型）利用刻度尺间接测量距离。点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看做带电的点，叫点电荷。它是一个理想化模型，实际上点电荷不存在。(与“质点”进行比较)

4、引导学生观看库仑扭秤的实验视频与库仑当时的数据，总结规律。（观看视频）库仑扭称实验，库伦在艰苦的条件下，联想到万有引力定律和卡文地许扭称实验，利用巧妙的库伦扭秤装置和方法，发现了库伦规律。通过刚才的展示过程让学生了解库仑探究的过程、思路、方法。你能用自己的语言总结出规律吗？

学生：电荷间相互作用力与电荷间距离成平方反比关系，与电荷电量乘积成正比。介绍：库仑扭称实验只能定量测出同种电荷间相互作用力，库仑还利用电单摆实验定量测出异种电荷间作用力大小。让学生体会库仑定律的完美。

（三）库仑定律：

1、内容：真空中两个点电荷间的作用力大小与两电荷量的乘积成正比，与电荷间的距离平方成反比；方向在它们的连线上。这个规律叫做库仑定律。电荷间这种相互作用的电力叫做静电力或库仑力。

2、公式：

Q1Q2r2

3、说明：

①k为静电力常量, k=9.0×109N.m2/C2，其大小是用实验方法确定的。其单位是由公式中的F、Q、r的单位确定的，使用库仑定律计算时，各物理量的单位必须是：F：N，Q：C，r：m。

②库仑定律的适用条件：真空中，两个点电荷之间的相互作用。让学生回答实际带电体可以看成点电荷的条件。思考：当r趋向于0时，F趋向于无穷大吗？

③关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法，使用公式计算时，点电荷电量用绝对值代入公式进行计算，然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向。Fk④F是Q1与Q2之间的相互作用力，是Q1对Q2的作用力，也是Q2对Q1的作用力的大 小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。

⑤库仑力(静电力)是性质力，与重力，弹力，摩擦力是并列的。

任意带电体可以看成是由许多点电荷组成的，所以，知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和力的合成法则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向。

（四）库仑定律与万有引力定律的比较

例题1：

已知氢核（质子）的质量m2=1.67×10-27 kg，电子的质量m1=9.1×10-31kg，电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C，在氢原子内电子与质子间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核和电子之间的库伦力和万有引力。(课件播放解题过程)小结：

库仑定律在应用时，可以不代入电性符号，直接代入绝对值，最后判定方向；

计算说明万有引力远远小于库仑力，以后在研究微观带电粒子的相互作用力时,通常可以忽略万有引力。

讨论：比较库仑定律和万有引力定律（相似点与不同点）,你会有什么样的感想？如何认识自然规律的多样性与统一性？

（五）静电力的叠加

对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和。

例题2：

真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求他们各自所受的库仑力。（课件播放解题过程）小结：选择研究对象，画出受力图，由库伦定律和平行四边形定则求解。

七、当堂达标：

1、关于点电荷的说法，正确的是（）A、只有体积很小的带电体，才能作为点电荷 B、体积很大的带电体一定不能看作点电荷 C、点电荷一定是电量很小的电荷

D、体积很大的带电体只要距离满足一定条件也可以看成点电荷

2、库仑定律公式中静电力常数k的大小为_______________．在国际单位制中k的单位是________．

3、库仑定律的适用范围是（）A、真空中两个带电球体间的相互作用 B、真空中任意带电体间的相互作用 C、真空中两个点电荷间的相互作用

D、真空中两个带电体的大小远小于它们之间的距离，则可应用库仑定律

4、两个点电荷相距为r，相互作用力为F，则（）A、电荷量不变，距离加倍时，作用力变为F/4 B、其中一个点电荷的电荷量和两点电荷之间的距离都减半时，作用力不变

C、每个点电荷的电荷量和两个点电荷间的距离都增加相同的倍数时，作用力不变

D、将其中一个点电荷的电荷量取走一部分给另一个点电荷，两者的距离不变，作用力可能不变

5、真空中有两个点电荷A、B．其带电量qA=2qB，当二者相距0.01m时，相互作用力为1.8×10-2N，则其带电量分别为qA=_____，qB=_____．

6、真空中有三个同种的点电荷，它们固定在一条直线上，如图所示，它们的电荷量均为4.0×10－12C，求Q2受到静电力的大小和方向。

八、教学反思：

九、教学的资源：

物理选修3-1 物理课程标准

物理教学参考书

物理优秀教案选

十、参考答案：

1、D

2、在真空中两个1C的点电荷相距1m时的相互作用力．N·m2／C23、CD

4、ACD 5、2×108C，1×108C6、1.110

11N，方向向右。

第三篇：高一物理《电阻定律》教学设计

高一物理《电阻定律》教学设计

高一学年物理组李雪丽

一、教材分析与处理

1、教材分析：电阻定律是电学中最基本的一个定律，是学习电学内容的基础。本节课的内容并不多，教材力求通过实验的方法来验证电阻和电压、电流的关系，从而得出电阻定律的内容，从对导体电阻的分析，得出电阻率的概念，并用实验的方法验证不同材料的导体在同一温度时其电阻率大小不同，得出电阻率是导体材料的属性这一基本规律。

2、教材处理：本节以实验验证为主，在研究两个以上物理量间的关系时，常用控制1.变量法，本节课仍用这种方法来研究电阻R与有关物理量间的定性关系。所以可对2.教材中提到的实验进行实际操作，加以验证，同时根据我校实际情况，将实验稍作改动，满足实验室的要求。

同时帮助学生进一步体会研究物理规律的一般方法和过程，在自己科学猜想的基础上通过实验进行验证，即通过观察物理实验、分析实验中有关物理量、运用数学方法处理实验结果，得出物理规律，充分体现“猜想----验证”的物理思维模式。同时能运用得出的规律解决一些实际问题，并在此过程中加深对电阻定律的认识和理解。

五 教学流程：

1、提问：（1）欧姆定律的内容（2）给定一个导体，如何测量它的电阻？

2、新课教学（1）电阻定律

提出问题：① 影响电阻的因素可能有哪些呢：（材料、长度、横截面积、温度……）② 演示实验(思路)

1观察2.推导导体电阻与导体长度的关系。导体电阻与导体横截面积的关系

二、教学目标及重难点

1、教学目标：知识与技能：理解电阻定律和电阻率的物理意义，能利用电阻定律

进行有关分析和计算，同时了解电阻率与温度的关系。

过程与方法：通过电阻定律实验，运用控制变量法来提高学生对电阻

实验表明：导体的电阻R只跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比

定律和电阻率的认识。

（2）电阻率

情感态度与价值观：培养学生的应用物理解决实际问题的能力和科学

单位：欧姆 米

探索意识

意义：反映材料导电性能的物理量，电阻率与温度有关。

2、重点：电阻定律和电阻率

难点: 实验研究得出导体电阻与导体材料、长度和横截面积的关系及电阻率的概念

重难点突破：通过实验的方法概括得出电阻定律和电阻率的内容。

金属的电阻率随温度升高而增大，制成温度计（电阻温度计）

3、作业

六 板书设计

§14.2电阻定律电阻率

一．电阻定律二.电阻率

三 学情分析

高二学生在以前已经学过电阻R与有关量间的定性关系，又承接了前节部分欧姆定律的知识，这为电阻定律的得出打下了基础，同时对应用控制变量法的实验并不陌生，通过教师的点拨在科学猜想的基础上顺利的得出实验结论。

1.内容1.反映材料导电性能的物理量2.表达式2.单位：

四 设计思想

本节课教学以实验为突破口，通过演示实验让学生得出电阻定律的内容，同是推导出电阻率的概念，在教师点拨思维下，分析数据、探究规律、重视知识的形成过程。

第四篇：中国物理 电阻定律教案[最终版]

第六节：电阻定律

教学设计即是运用系统方法分析教学问题，确定教学目标，建立解决教学问题的策略，试行解决方案，评价试行结果和对方案进行修改的过程。“施教之法，贵在启导”。教师是教学活动的设计者和组织者。主导着课堂教学活动的全过程。一堂成功优质课的背后，潜在地隐藏着教师的教学意识和思想。并直接或间接地影响着教学的策略和效果。为此，要优化教学设计，必须更新教学观念，增强课堂教学意识。本文根据浙江省青年教师优质课的课堂实录整理，扼要介绍“电阻定律”的教学过程。旨在阐述增强教师的课堂意识，对优化教学设计的重要性。

（一）教学设计

一、提出问题

（2）如何测定导体的电阻（请同学设计电路）？

（3）出示电阻器实物，提出课题（电阻的大小与哪些因素有关？）。

（评述：从学生已有的认知结构出发，让学生自行设计电路，对所设计电路中各元件（如变阻器等）功能进行分析。在此基础上提出课题。以突出学习者的主体作用。）

二、探索规律

（1）猜想：R可能与哪些因素有关？（材料、长度、横截面积、温度„„）

（2）研究方法：控制变量法（通过与牛二定律研究方法类比、迁移）

（3）实验操作：a.学生连接电路

b.教师演示，学生读数并记录表中 c.控制变量完成操作

（4）分析数据：先定性观察：R与材料、长度、横截面积有关。，（5）得出结论：（板书）（研究电阻有关因素）距离已经消失，要么创新，要么死亡。——托马斯·彼得斯

（评述：通过从猜想→研究方法→实验操作等一系列探索过程，将学习者始终置于探索者的位置，使学习过程成为“再发现”或“重新发现”的过程。以此，让学生掌握获取知识的方法，发展思维能力。）

三、深化规律

（1）动用实验，研究电阻与温度的关系，从而加深对定律适用范围的理解。

实验

（一）：研究小灯泡灯丝的电阻率与温度的关系，并用多媒体模拟板画I-U图线。

结论

（一）：金属材料（灯丝）电阻随温度的升高而增大，其实质是电阻定律中的电阻率增大。

并指出各种不同材料的电阻率不同。从而明确电阻定律适用于温度一定的条件下。

（2）运用实验变式，进一步研究不同材料的电阻率，其热敏特性不同。

实验

（二）：选用日光灯管中的灯丝为材料，用火柴燃烧。观察到小灯泡逐渐变暗。

实验

（三）：选用合金材料，用火柴燃烧。观察到小灯泡逐距离已经消失，要么创新，要么死亡。——托马斯·彼得斯渐变暗。

实验

（四）：选用半导体材料，用火柴燃烧时小灯泡逐渐变亮。降温后，小灯泡逐渐变暗。

小结：不同材料的电阻率随温度的变化情况不同，根据这一特性，我们可以物尽其用。

（1）常用的电阻温度计是用金属铂做成的，锰铜和康铜的电阻率几乎不受温度变化的影响，常常用来制作标准电阻。

（2）超导现象。当温度降低到一定温度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零。

多媒体投影：超导现象中电阻与温度关系图线以及磁悬浮列车画面，并简析磁悬浮列车原理。

（评述：教学设计的重点是充分利用已有的设施和选择编辑现有的教学材料来完成教学目标。通过运用演示实验、多媒体教学及教师的言语等手段，创设直观问题情境。激发学生的思维和情感，使之进入特定的学习状态。）

四、应用规律（以下用多媒体投影）：

问题

（一）：已知导线的电阻为4Ω，如果把它对折起来，电阻变为多少？如果把它拉长为两倍，电阻变为多少？

问题

（二）：用滑动变阻器控制电路中的电流。

问题

（三）：（96上海设计性实验题改编）如图所示，P是一根表面均匀地镀有很薄的发热电阻膜的长陶瓷管（其长度L为50cm，直径D为10cm），镀膜材料的电阻率ρ，已知管的两端有导距离已经消失，要么创新，要么死亡。——托马斯·彼得斯电箍MN。测得两端电压为U，通过电阻膜的电流为I，试计算薄膜的厚度。

五、小结，作业布置

（二）教学意识透析

从上述教学设计可以看出：本节课通过教师创造性的处理教材，提取课文陈述知识的内容蕴含的方法教育素材。努力策划各种教学情境。始终将学生置于研究者、探索者的位置，让学生通过本身的思考与活动来获取知识。学生课堂思维有较大力度，教学效果明显。其着重体现了教师以下课堂意识：

一、师生易位，突出“主体”意识。

学生是学习活动的主体。课堂教学应最大限度地调动学生的思维和学习自觉性。以使学生能够生动活泼、主动地发展。为此，教学要突出主体意识，教师必须。

（1）心理——角色换位。

即教师要自觉地进行“角色转换”，经常扮演学生的角色，多用学生的心态和眼光去审视所学的内容，民主地与学生一同成为知识的探索者。

（2）思维——还原稚化。

即在备课或讲课时，教师要把自己的思维降格、后退到学生原有的思维水平上。面对一个问题，要有意识地造成一种陌生感、新鲜感（尽管这个问题你已经是多次遇到过了）。要多从学生的思维角度、思维习惯和方法去体验。在问题的设计时，教师应从高的悬念向低悬念逐渐过渡，逐渐找到接近“发展区”的结合点。力求保证教学双方思维活动能够达到同步协调地进行。

（3）时空——留有余地。

人的思维活动总是需要一定的时空条件才能进行的。因此在教学活动中，要坚持“延迟判断”的原则，给学生以必要的时间，引导他们积极参与物理知识的探索、发现和推理过程，使得学生对于物理结论的判断，产生于经历必要的思维过程之后。同时，还要发挥“空白效应”。即在教学中，教师要“言犹未尽”，留距离已经消失，要么创新，要么死亡。——托马斯·彼得斯下一些空白，让学生去独立思考，尽情想象，或者有意设置几个“窟窿”，让学生自己去钻研、去填补，以充分发挥学生的主动精神。

二、变换手段，深化“情境”意识。

情境，曾被简化为“一组刺激”。教育家杜威认为：“思维起源于直接经验的情境。”情境教学是将情境作为一个心理场，一个整体，作用于学生的意识，它运用直观手段使客观场景、主观意象、教学的气氛、师生的情绪贯穿于整个教学过程。情境不但在于激发学生求知、求真，而且更可以用来激发美感，陶冶情操，引导学生求善求美。简言之，情境教育中的情境是多元、多构、多功能的。

思维自疑问开始，并在一定的情境下诱发的。在物理课堂教学中，教师要善于创设问题情境。

（1）运用实验演示情境

运用演示实验的教学手段，能创设直观而富有趣味的情境，激发学生的思维和情感，使之进入特定的学习状态。教师在教学中，应根据学生已有的认知结构和思维层次，运用实验创设情境，造成学生认知冲突，从而激发学生的思维。

（2）运用多媒体展现画面情境。使之动静结合，声图并茂，创设形象的思维情境，活化物理过程。

（3）运用语言描绘情境。声情并茂，抑扬顿挫，高低清浊等形象化的语言，使学生的情绪兴奋，激发学生学习的内驱力，丰富学生的想象力。使学生感觉到“含不尽之意见于言外”、“状难写之景如在目前”。

三、思维中心，增强探究意识。

学生学习过程是一个“再发现”或“重新发现”的过程。为此：

（1）活化教材，优化教学过程。教师对教材应作创造性的处理，而不必完全形式化地依据教材展示和进行。不论是教师的讲授，还是实验，都应努力创造一种有利于学生独立思考的情景，将学生始终置于探索者、发现者的位置。

（2）让学生掌握获取知识的方法。如果我们在进行物理知识教学的同时，能把浓缩在其中的思维历程重视，让学生沿着前人思维活动的足迹“短暂而迅速”地重走一遍，从中体验和学习科学思维的方法，拓宽思维的深度和广度，那就等于交给了学生一把打开思维宝库的金钥匙。

距离已经消失，要么创新，要么死亡。——托马斯·彼得斯（3）突出多维度的教学目标。每一节课都要考虑三个方面的目标：教养性目标、教育性目标和发展性目标。教养性目标就是“上完一节课，教给了学生什么”；教育性目标就是“通过这节课，向学生渗透了什么”；发展性目标就是“假如学生把这一节课的知识忘记了，还剩下什么”。

综上所述，实施素质教育应不断增强教师的课堂意识，使教学逐渐从“应试意识”向“发展意识”转变。应重视培养学生的自我发展能力，立足让学生掌握获得知识的方法，提高对来自外部信息的处理加工能力，使学生真正地学会学习，使认知能力、学习能力、发现能力、创造能力成为学生终身受用的宝贵财富。

距离已经消失，要么创新，要么死亡。——托马斯·彼得斯

第五篇：高二物理电阻定律教案3

第三节 电阻定律（2）

教学目的：进一步深化对电阻概念的认识，掌握电阻率的物理意义。教学过程： 复习引入：（1）欧姆定律是如何表述的？

（2）不同导体的电阻大小不同，那么，导体电阻的大小是由哪些因素决定的呢？

我们这堂课就来研究这个问题。

讲授新课：

演示实验：在如图所示的电路中，保持BC间的电压不变

① BC间接入同种材料制成的粗细相同，但长度不相同的导线。现 象：导线越长，电路中电流越小。

计算表明：对同种材料制成的横截面积相同的导线，电阻大小

跟导线的长度成正比。

② BC间接入同种材料制成的长度相同，但粗细不相同的导线。现 象：导线越粗，电路中的电流越大

计算表明：对同种材料制成的长度相同的导线，电阻大小跟导线的横截面种成反比。即：导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比——这就是电阻定律。

R∝L/S

R=ρL/S„„„„„„（1）

（1）式中的ρ是个比例系数.当我们换用不同材料的导线重做上述实验时会发现:不同材料的ρ值是不相同的,可见, ρ是个与材料本身有关的物理量,它直接反映了材料导电性的好坏,我们把它叫做材料的电阻率.ρ＝RS/L„„„„„„（2）

注意: ⑴电阻率ρ的单位由(2)式可知为:欧姆米(Ωm)各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1米,横截面积为1平方米的导体的电阻.但电阻率并不由R S和L决定.⑵引导学生阅读P30表格 思考: ①哪些物质电阻率小,哪些物质电阻率大? 纯金属的电阻率小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大.②电阻率相差悬殊各有什么用途? 电阻率小用作导电材料,电阻率大的用作绝缘材料.0③表中说明“几种材料在20C时的电阻率”,这意味着什么? 材料的电阻率跟温度有关系.各种材料的电阻率都随温度而变化.a,金属的电阻率随温度的升高而增大,用这一特点可制成电阻温度计(金属铂).b,康铜,锰铜等合金的电阻率随温度变化很小,故常用来制成标准电阻.c,当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫做超导现象,处于这种状态的物体叫做超导体.综上所述可知:电阻率与材料种类和温度有关.(对某种材料而言,只有温度不变时ρ才是定值,故(1)式成立的条件是温度不变)在温度不变时,导线的电阻跟它的长度成正比,跟它的横截面积成反比——这就是电阻定律。巩固新课：

提出问题1：改变导体的电阻可以通过哪些途径？

回 答：改变电阻可以通过改变导体的长度，改变导体横截面积或是更换导体材料等途径。最简 单的方法是通过改变导体的长度来达到改变电阻的目的。（以P31（5）题为例介绍滑线变阻器的构造及工作原理）

提出问题2:有一个长方体的铜块,边长分别为4米,2米,1米(如图所示),求它的电阻是多大?(铜的-8电阻率为1.7×10欧米).通过本例注意: R=ρL/S 中S和L及在长度L中, 导体的粗细应该是均匀的.提出问题3:一个标有“220V，60W”的白炽灯泡，加上的电压U是由0逐渐增大到220V，在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示，在下图中的四个图线中，肯定不符合实际的是（ACD）

提出问题4：一根粗细均匀的电阻丝，当加2V电压时，通过的电流强度为4A。现把此电阻丝均匀拉长，然后加1V的电压，这时电流强度为0.5A.求此时电阻丝拉长后的长度应原来长度的几倍?（2倍）

-6提出问题5:一立方体金属块,每边长2cm,具有5×10欧的电阻,现在将其拉伸为100米长的均匀导线,求它的电阻?（125欧）

作 业：1.高二物理课本P30(1)～(4)2.《基础训练》第三节电阻定律