初中《科学》浙教版第三册第四章第三节《物质的导电性》教学设计

初中《科学》浙教版第三册第四章第三节《物质的导电性》教学设计一、教学目标1.知识与技能目标了解导体和绝缘体的概念，能识别常见的导体和绝缘体。知道导体容易导电和绝缘体不容易导电的原因。理解电阻的概念，知道电阻是导体对电流阻碍作用的大小，能说出电阻的单位及其换算关系。了解半导体的特性和应用，知道超导现象和超导体的应用前景。2.过程与方法目标通过实验探究，培养学生观察、分析、归纳和概括的能力，提高学生的实验操作技能。通过对导体导电原因的分析，培养学生运用微观粒子模型解释物理现象的能力，体会科学思维方法。3.情感态度与价值观目标通过实验探究活动，激发学生学习科学的兴趣，培养学生严谨的科学态度和合作精神。了解半导体和超导技术的发展，感受科学技术对社会发展的巨大推动作用，培养学生的创新意识和社会责任感。

二、教学重难点1.教学重点导体和绝缘体的概念及区别。导体导电的原因和电阻的概念。2.教学难点用微观粒子模型解释导体导电的原因。理解电阻是导体本身的一种性质，与电流、电压无关。

三、教学方法1.实验探究法：通过设计一系列实验，如导体和绝缘体的导电实验、探究影响导体电阻大小的因素等，让学生亲身体验和观察，培养学生的实验能力和科学探究精神。2.讲授法：对于一些抽象的概念和理论知识，如导体导电的微观解释、电阻的概念等，通过讲授进行清晰、准确的讲解，帮助学生理解。3.讨论法：组织学生对实验现象和问题进行讨论，促进学生之间的交流与合作，培养学生的思维能力和表达能力。4.类比法：将电流与水流进行类比，帮助学生理解电流的形成；将电阻与水管对水流的阻碍作用进行类比，帮助学生理解电阻的概念，使抽象知识形象化。

四、教学过程

（一）导入新课1.播放视频播放一段关于家庭电路中电流通过用电器工作的视频，如灯泡发光、电视机播放节目等。2.提出问题引导学生思考：在家庭电路中，电流是如何从电源流向用电器的？为什么不同的用电器接入电路后，有的能正常工作，有的却不能工作？3.引入课题由此引出本节课的课题物质的导电性，激发学生的学习兴趣和求知欲。

（二）新课教学1.导体和绝缘体实验演示准备实验器材：电池组、小灯泡、导线、开关、铅笔芯、塑料尺、橡皮、玻璃、铜丝、铁丝等。按照如图所示的电路图连接电路，将铅笔芯接入电路，闭合开关，观察小灯泡的发光情况。依次将塑料尺、橡皮、玻璃、铜丝、铁丝等接入电路，观察小灯泡的发光情况，并记录在表格中。|接入物质|小灯泡发光情况||::|::||铅笔芯|发光||塑料尺|不发光||橡皮|不发光||玻璃|不发光||铜丝|发光||铁丝|发光|引导分析让学生根据实验现象进行讨论，哪些物质能够使小灯泡发光，哪些物质不能使小灯泡发光。教师总结：容易导电的物体叫做导体，如铅笔芯、铜丝、铁丝等；不容易导电的物体叫做绝缘体，如塑料尺、橡皮、玻璃等。举例说明让学生列举生活中常见的导体和绝缘体，如金属制品（钥匙、电线等）是导体，陶瓷、橡胶制品（插座外壳、轮胎等）是绝缘体。强调导体和绝缘体之间没有绝对的界限，在一定条件下，绝缘体也可能变成导体，如玻璃在高温下会变成导体。2.导体导电的原因微观粒子模型展示原子结构示意图，讲解原子是由原子核和核外电子组成，原子核带正电，电子带负电。解释金属导体中存在大量能够自由移动的电子，这些电子在电场的作用下定向移动形成电流，所以金属容易导电。对于溶液导电，以氯化钠溶液为例，说明溶液中存在能够自由移动的离子（钠离子和氯离子），这些离子在电场作用下定向移动形成电流，所以溶液也能导电。动画演示通过动画演示金属导体和溶液中自由电荷定向移动形成电流的过程，帮助学生直观理解导体导电的原因。小组讨论组织学生讨论：为什么绝缘体不容易导电？引导学生从微观角度分析，绝缘体中几乎没有能够自由移动的电荷。3.电阻实验探究提出问题：不同的导体对电流的阻碍作用是否相同？设计实验：准备实验器材：电池组、电流表、电压表、开关、导线、长度相同、横截面积不同的镍铬合金丝和铜丝。按照如图所示的电路图连接电路，分别将镍铬合金丝和铜丝接入电路，闭合开关，读出电流表和电压表的示数，记录在表格中。|接入导体|电流表示数\(I/A\)|电压表示数\(U/V\)||::|::|::||镍铬合金丝|\(I_1\)|\(U_1\)||铜丝|\(I_2\)|\(U_2\)|进行实验：学生分组进行实验，测量不同导体接入电路时的电流和电压值。分析数据：引导学生根据欧姆定律\(I=\frac{U}{R}\)，计算出不同导体的电阻\(R_1=\frac{U_1}{I_1}\)，\(R_2=\frac{U_2}{I_2}\)，比较它们的大小。得出结论：不同的导体对电流的阻碍作用不同，导体对电流阻碍作用的大小叫做电阻，用字母\(R\)表示。电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是\(\Omega\)。常用的单位还有千欧（\(k\Omega\)）和兆欧（\(M\Omega\)），\(1k\Omega=1000\Omega\)，\(1M\Omega=1000000\Omega\)。影响电阻大小的因素提出问题：电阻的大小与哪些因素有关？猜想假设：引导学生根据生活经验和实验现象进行猜想，如电阻可能与导体的长度、横截面积、材料、温度等因素有关。设计实验：准备实验器材：电池组、电流表、电压表、开关、导线、长度不同、横截面积相同的镍铬合金丝、横截面积不同、长度相同的镍铬合金丝、不同材料（镍铬合金丝、铜丝）长度和横截面积相同的导体、酒精灯等。采用控制变量法分别研究电阻与各因素的关系。例如，研究电阻与长度的关系时，保持横截面积、材料和温度不变，更换不同长度的镍铬合金丝接入电路，测量电流和电压，计算电阻；研究电阻与横截面积的关系时，保持长度、材料和温度不变，更换不同横截面积的镍铬合金丝接入电路进行实验；研究电阻与材料的关系时，保持长度、横截面积和温度不变，分别将镍铬合金丝和铜丝接入电路进行实验；研究电阻与温度的关系时，对一根镍铬合金丝加热，观察电流表和电压表的示数变化，从而判断电阻的变化。进行实验：学生分组进行实验，记录实验数据。分析数据：分析实验数据，得出电阻与长度、横截面积、材料和温度的关系：导体的电阻与长度成正比，在材料、横截面积和温度相同时，导体越长，电阻越大。导体的电阻与横截面积成反比，在材料、长度和温度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小。不同材料的导体，电阻一般不同。大多数导体的电阻随温度的升高而增大，少数导体（如碳）的电阻随温度的升高而减小。电阻是导体本身的一种性质强调电阻是导体本身的一种性质，它的大小只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与导体两端的电压和通过导体的电流无关。例如，一段导体的电阻是\(10\Omega\)，当它两端的电压增大时，通过它的电流会增大，但它的电阻仍然是\(10\Omega\)。4.半导体介绍半导体讲解半导体的概念：导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体，如硅、锗等。介绍半导体的一些特性，如热敏特性（半导体的电阻随温度的升高而减小）、光敏特性（半导体的电阻随光照强度的增大而减小）、掺杂特性（在纯净的半导体中掺入少量杂质，其导电性能会发生显著变化）。应用举例列举半导体在生活和科技中的应用，如二极管、三极管、集成电路等都是由半导体材料制成的。二极管具有单向导电性，可用于整流、检波等；三极管可用于放大电信号，是电子电路中的重要元件；集成电路是将大量的晶体管、电阻、电容等元件集成在一块硅片上，具有体积小、功能强大等优点，广泛应用于计算机、手机、电视机等电子产品中。5.超导现象实验演示准备实验器材：超导材料制成的线圈、电池组、电流表、开关等。将超导线圈接入电路，闭合开关，观察电流表的示数变化。可以发现，当温度降低到某一临界温度时，电流表的示数突然增大，说明电路中的电阻突然消失，电流可以持续不断地流动。讲解超导现象讲解超导现象：一些物质在温度很低时，电阻会突然变为零，这种现象叫做超导现象。具有超导现象的物体叫做超导体。介绍超导体的应用前景，如利用超导体的零电阻特性可以实现远距离无损耗输电，减少电能的损失；利用超导体的抗磁性可以制造磁悬浮列车，提高列车的运行速度和效率；在电子技术中，超导体可用于制造高性能的电子元件，提高电子设备的性能等。课堂讨论组织学生讨论：超导技术目前还没有得到广泛应用的原因是什么？引导学生思考超导体的临界温度较低，需要在极低的温度下才能表现出超导特性，这对技术要求较高，成本也较大。鼓励学生关注超导技术的发展动态，激发学生对科学技术的探索欲望。

（三）课堂小结1.知识梳理引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括导体和绝缘体的概念、导体导电的原因、电阻的概念、影响电阻大小的因素、半导体的特性和应用、超导现象和超导体的应用前景等。2.重点强调强调导体和绝缘体的区别、电阻的概念及影响因素、电阻是导体本身的一种性质等重点知识，帮助学生加深理解和记忆。3.方法总结总结本节课运用的实验探究法、类比法、控制变量法等科学方法，培养学生的科学思维和探究能力。

（四）课堂练习1.基础巩固下列物质中，属于导体的是（）A.橡胶B.玻璃C.塑料D.金属导体容易导电是因为导体中存在大量的（）A.自由电子B.原子核C.质子D.中子电阻是导体对电流的______作用，电阻的单位是______。一段导体两端的电压为\(6V\)时，通过它的电流为\(0.3A\)，则该导体的电阻为______\(\Omega\)；当导体两端的电压变为\(3V\)时，该导体的电阻为______\(\Omega\)。2.能力提升如图所示，将长度、横截面积都相同的铜丝和镍铬合金丝串联在电路中，闭合开关后，观察到小灯泡\(L_1\)比\(L_2\)亮。则下列说法正确的是（）A.\(L_1\)的电阻比\(L_2\)的电阻大B.通过\(L_1\)的电流比通过\(L_2\)的电流大C.铜丝的电阻比镍铬合金丝的电阻大D.无法比较两灯丝电阻的大小某同学在探究影响导体电阻大小的因素时，做出了如下猜想：猜想一：导体的电阻与导体的长度有关；猜想二：导体的电阻与导体的横截面积有关；猜想三：导体的电阻与导体的材料有关。实验室提供了4根电阻丝，其规格、材料如下表所示：|编号|材料|长度\(l/m\)|横截面积\(S/mm^2\)||::|::|::|::||A|镍铬合金|0.5|0.5||B|镍铬合金|1.0|0.5||C|镍铬合金|0.5|1.0||D|锰铜合金|0.5|0.5|（1）为了验证猜想一，应选用编号为______的两根电阻丝进行实验。（2）为了验证猜想二，应选用编号为______的两根电阻丝进行实验。（3）为了验证猜想三，应选用编号为______的两根电阻丝进行实验。3.拓展延伸超导材料是一种电阻为零的材料，某同学预测超导材料将会在以下方面得到应用，你认为其中不合理的是（）A.制成电饭锅的发热体B.制成远距离输电导线C.制成磁悬浮列车的超导线圈D.制成电子元件的超导芯片有两个电阻\(R_1=10\Omega\)，\(R_2=15\Omega\)，将它们并联在电路中，通过\(R_1\)的电流为\(0.3A\)，求：（1）电源电压；（2）通过\(R_2\)的电流；（3）干路中的电流。

（五）布置作业1.书面作业完成课本上的课后练习题。查阅资料，了解半导体和超导技术在新能源领域的应用，并写一篇简短的科普文章。2.实践作业在家里找一些常见的物体，用简单的电路检测它们是导体还是绝缘体，并记录下来。思考生活中还有哪些地方利用了导体和绝缘体的特性，举例说明。

五、教学反思通过本节课的教学，学生对物质的导