2020学年高中物理 6 导体的电阻

2020学年高中物理 6 导体的电阻

‎6　导体的电阻 ‎ 教学建议 可以通过实验研究导体电阻与长度的关系,感受实验的魅力,然后引导学生联系串联电路电阻的关系,从理论上加以论证,进而引导学生用并联电路电阻的关系,推导导体电阻与导体横截面积的关系,体验逻辑思维的力量。‎ 探究方案一:可以从生活生产实例入手,找出影响电阻大小的可能因素。然后引导学生用控制变量的思想去设计实验研究方案。在设计研究电阻与长度关系的方案时,学生根据已有的知识和经验,往往会选取材料、横截面积一定,长度不同的导线,分别测出它们的长度和电流,以此得到导体电阻与电流的关系。可以在此基础上引导学生优化实验。将这些导线串联起来(电流相同),只要比较它们两端的电压,知道电压与长度的关系,也就知道了电阻与长度的关系。要注意这里不仅仅是方法优化的问题,物理研究中往往没有办法测量出一些物理量的确切数值,但可以研究得到它们的定量关系。比如库仑定律的研究,当时不可能测量电荷量,也无法测量力的具体大小,但可以得到它们之间的定量关系。‎ 探究方案二:教科书采用通过串、并联电路的知识,利用逻辑推理来探究电阻与长度和横截面积的关系,并用实验来探究导体电阻与材料的关系。教学中要有效地启发学生进行逻辑思维,并让学生明确,逻辑推理和实验探究一样,也是科学研究的方法之一,两者是相辅相成的。‎ 教科书两种探究方案中,关于电阻与材料的关系的研究都采用了实验的方法。教学中可以利用前面探究得到的电阻与长度、横截面积的关系:‎ ‎①写出电阻的表达式:R=ρ;‎ ‎②引导学生对比例系数ρ进行研究(典型的物理学方法)。要让学生明确:对于同一种导体材料而言,不管导体的长度、横截面积和电阻多大,ρ是一 个不变的量;对于不同的导体材料ρ是不同的。长度、横截面积相同、材料不同的导体,ρ越大,电阻越大。认识ρ是表征材料性质的一个重要物理量,称为电阻率。‎ 最后可以介绍不同材料电阻率大小不同,与温度的关系也不同,因而有不同的用途。有些金属材料(如纯金属)电阻率较小,可以用来制作连接电路用的导线;有些金属材料(如合金材料)电阻率较大,可以用来制作电阻丝等;还有一些合金材料电阻率随温度变化很小,可用于制作标准电阻;而那些电阻率随温度变化较大的材料,可以用来制作电阻温度计,电阻温度计连接在电路里,温度越高,导体电阻越大,电路里的电流就越小,可以用电流表的示数来表示相应的温度。有条件的也可以演示电阻温度计。让学生了解科学与技术的联系。‎ 参考资料 超导托卡马克 中国科学院等离子体物理研究所是我国核聚变研究的重要基地,主要从事高温等离子体物理、受控热核聚变技术的研究以及相关高技术的开发研究工作。担负着国家核聚变大科学工程的建设和研究任务。20世纪80年代建成HT-6B、HT-6M、MPTX、磁镜等一批有影响的聚变研究实验装置。进入90年代,又成功地建成我国第一个超导托卡马克HT-7实验装置,使我国成为继俄、法、日之后第四个拥有超导托卡马克装置的国家,为我国的核聚变研究进入世界核聚变前沿打下了坚实的基础。等离子体所承担了国家八六三高技术发展计划、国家计委重大科技攻关项目,国防科工委预研项目、国家基金委和科学院重大、重点等多项研究任务,是世界实验室在我国设立的核聚变研究中心,是第三世界科学院优秀研究中心。‎ ‎90年代初,等离子体所利用前苏联赠送的原价值约1 500万美元的T-7装置进行大幅度改造,使其成为研究性能不仅更加先进,而且更加完善的我国第一个超导托卡马克——HT-7。其主要研究目标是,获得并研究长脉冲或准稳态高温等离子体,并检验和发展与其相关的工程技术,为未来稳态先进托卡马克聚变堆提供工程技术和物理基础。‎ 经过三年半的努力,已全部按新设计要求完成任务。1994年12月至1995年3月成功地进行了HT-7首次工程联调,1994年12月28日首次得到等离子体。迄今,已成功地进行了十几轮实验运行,取得了多项工程和物理上的重要成果。HT-7的建设和投入运行将使我国的核聚变研究跨上一个新台阶,跻身于世界核聚变研究的前沿。为我国和世界核聚变研究事业作出重要的直接贡献。同时也使我国成为继俄、法、日之后拥有超导托卡马克的几个少数国家之一,并使我国的聚变等离子体物理研究进入世界前列。‎ 我国的核聚变科学研究工作已经得到国家的大力支持,该项科学研究已经有着广泛的国际合作的基础。随着我国综合国力的提高,相信国家对聚变研究的支持强度肯定会不断增加,在此基础上,中国开发聚变能的研究一定会进入世界先进行列并为人类社会的可持续发展作出重大贡献。 ‎