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/ 让教学更有效 高效备课 | 物理学科
第3节 电阻（教学设计）
年级 九年级 学科 物理 教师
课题 16.3 电阻
教学 目标 1. 认识电阻的概念，知道电阻是导体本身的一种性质。 2. 能画出电阻的符号，知道电阻的单位及其换算。 3. 能在实验研究的基础上 4. 体会用控制变量法探究电阻与哪些因素有关，积极动手进行实验。
教学 目标 物理观念 通过观察和实验，认识电阻的概念，知道电阻的单位及换算。理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关。
科学思维 体会用控制变量法探究电阻与哪些因素有关，了解半导体和超导体以及它们在现代科学技术中的应用。
科学探究 通过控制变量法探究影响电阻大小的因素。
科学态度 与责任 通过了解半导体及超导在现代科技中的应用，开阔视野，激发学生求知欲。
教材 分析 电阻是电学的一个重要物理量，它是初中电学学习的核心之一。本节内容由“电阻”和“决定电阻大小的因素”两部分构成。教学重点是电阻概念的建立，教学难点是通过实验说明决定电阻大小的因素有哪些。建议教师把不同的电阻丝接入电路，通过观察小灯泡的亮度或者电流表示数大小的不同，引起学生对是什么原因导致灯泡亮度不同或者电流大小不同的思考。这样做，可以让学生通过自己的观察发现问题并进一步思考问题的原因，有利于对“决定电阻大小的因素”的进一步教学。
学情 分析 1. 知识储备分析：在这节课之前，学生已学过一些电学基础知识，包括电路、电流和电压等基本概念，这为学生学习电阻奠定了基础。然而，电阻是一个相对抽象的概念，需要学生具备一定的逻辑思维能力和抽象思维能力。因此，教师在教授这一节时，需要充分考虑学生的知识水平和认知能力，采用合适的教学方法和手段，帮助学生建立和理解电阻的概念。 2. 学习兴趣与态度分析：九年级的学生正处于青春期，好奇心强，求知欲旺盛，对新鲜事物充满兴趣。电阻作为电学中的一个重要元器件，与学生的日常生活密切相关，因此，学生对学习电阻可能具有较高的兴趣。然而，由于电阻概念的抽象性，学生在学习过程中可能会遇到一些困难和挑战。因此，教师要注意激发学生的学习兴趣和积极性，帮助学生克服学习困难。 3. 学习难点分析：在学习电阻的过程中，学生可能会遇到以下难点： （1）电阻概念的抽象性：电阻是一个表示导体对电流阻碍作用大小的物理量，这一概念对于学生来说可能较为抽象，难以直观理解。 （2）影响电阻因素的复杂性：电阻的大小受导体的材料、长度、横截面积以及温度等多种因素的影响，学生可能难以完全掌握。 针对以上难点，教师在教学过程中需要采用多种教学策略和方法，如通过直观的实验演示、生动的比喻和案例分析等方式帮助学生理解电阻的概念。通过组织小组讨论、合作学习等活动引导学生探究电阻的影响因素；通过加强实验操作的指导和训练提高学生的实验操作能力。
教学重点 电阻概念的建立。
教学难点 通过实验说明决定电阻大小的因素有哪些。
教学 器材 接线板、演示用电流表、电池组、开关、导线若干、小灯泡、规格不同的镍铬合金丝（长度、横截面积不同）、锰铜合金丝、酒精灯、日光灯钨丝等。 多媒体ppt，包含视频：《探究影响导体电阻大小的因素》等。
教学过程
教师活动 学生活动
导入新课 【提出问题】导线多是用铜或铝做的，特别重要的电气设备的导线还要用昂贵的银来做。铁也是导体，既多又便宜，为什么很少用它来做导线呢 铜、铝和铁都是导体，但它们的导电性能不同。我们通过研究不同材料的导电性来回答这个问题。 思考问题，激发兴趣，进入情景。
学习新课 一、电阻 1. 探究导体对电流的阻碍作用 【实验过程】将电池、电流表、小灯泡、开关和一小段细铁丝如图所示串联起来，观察电流表的示数和小灯泡的亮度。把细铁丝换成其他导体，例如铅笔芯，电流表的示数和小灯泡的亮度是否发生变化 用细铁丝连接电路 【实验现象】把细铁丝换成其他导体，例如铅笔芯，电流表的示数和小灯泡的亮度都会发生变化，电流表的示数变小，小灯泡变暗。 　　 【提问】在上面的实验中，电池提供的电压是相同的。当电路中接入不同的导体时，电流表的示数通常不同。为什么会有这种差别呢 【实验分析】导体虽然容易导电，但对电流也有一定的阻碍作用。在相同的电压下，通过铁丝的电流比较大，表明铁丝对电流的阻碍作用比较小；通过铅笔芯的电流比较小，表明铅笔芯对电流的阻碍作用比较大。 【实验结论】导体在导电的同时，对电流产生阻碍作用。不同导体对电流的阻碍作用不同，用电阻来表示导体的这种性质。　 2. 电阻 （1）概念：把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻，用字母R表示。 （2）单位 ①国际单位：欧姆，简称欧，符号Ω。 ②常用单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ） ③换算关系：1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ （3）电阻器：在电子技术中，我们常用到有一定电阻值元件——电阻器，也叫作定值电阻，电路图中的符号。 （4）对电阻的理解 可从“阻碍作用”和“性质”两个角度来分析。 ①导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。在相同的电压下，导体对电流的阻碍作用（电阻）越大，电路中的电流越小。而绝缘体之所以起绝缘作用，就是由于其电阻很大。 ②导体的电阻是导体本身的一种性质，由自身情况决定。不管这个导体是否连入电路，是否有电流通过，也不管它两端的电压是否改变，导体对电流的阻碍作用（电阻）总是存在的。无电流通过时，这种阻碍作用仅仅是没有体现出来而已。 （5）常见的一些电阻器 （6）一些物体的电阻值 ①手电筒的小灯泡灯丝电阻为几欧到十几欧； ②日常用的白炽灯灯丝电阻为几百欧到几千欧； ③家庭用热水壶的电阻约50欧； ④电流表的电阻在0.1 欧左右，近似情况下可看作等于零； ⑤电压表的电阻很大，在几十兆欧左右，近似情况下看作无限大； ⑥人体的电阻约为几千欧至几千千欧。 【例题1】导体对电流的阻碍作用叫电阻，电阻的大小与导体两端电压和通过导体的电流无关（选填“有关”或“无关”），物理学中用科学家欧姆的名字作为电阻的单位，以纪念他对物理学的贡献。在电路中，要经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器，也叫做定值电阻，简称电阻，电路图中用符号___表示。 【例题2】关于导体的电阻，下列说法正确的是（　D　） A．导体的电阻由其两端的电压和通过导体的电流共同决定 B．导体通电时有电阻，不通电时没有电阻 C．导体的电阻越大，表明导体的导电能力越强 D．导体电阻越小，对电流的阻碍作用越小 观看实验，分析实验现象，初步知道导体对电流有一定的阻碍作用，引出电阻的概念。 知道电阻的概念，知道电阻的单位及其换算。 会画电阻的元件符号。 理解导体的电阻是导体本身的一种性质。 知道常见的一些电阻器和一些物体的电阻值。 做例题，知道电阻的概念，知道电阻是导体本身的一种性质。
学习新课 二、影响电阻大小的因素 1. 探究影响电阻大小的因素 【提出问题】导体的电阻大小与哪些因素有关呢？ 【猜想与假设】电阻的大小可能与导体的材料、导体的长度、导体的粗细、导体的温度有关。 【设计实验】 （1）实验器材：电源、规格不同（长度、横截面积不同）的镍铬合金丝、锰铜合金丝、电流表、导线、开关等。 （2）探究方法： ①转换法：用电流表测量通过导体的电流，通过比较电流的大小来间接转换为电阻的大小。电流越大，则导体的电阻越小，电流越小，则导体的电阻越大。注意要保持导体两端的电压不变（用同一个电源）。有多个因素制约电阻的大小，本实验采用控制变量的方法进行研究，通过观察电流表的示数来判断导体电阻的大小。 ②控制变量法：利用控制变量法去探究每一个因素对电阻大小的影响。 探究导体的电阻与材料的关系。应该控制两根导体的长度、横截面积相等，材料不同，所以应该选择A与B。 探究导体的电阻与长度的关系。应该控制两根导体的材料、横截面积相等，长度不等，所以应该选择B与D。 探究导体的电阻与横截面积的关系。应该控制两根导体的材料、长度相等，横截面积不等。所以应该选择B与C。 （3）实验记录表格 次数导线长度横截面积电流/A1锰铜合金丝A2lS0.502镍铬合金丝B2lS0.283镍铬合金丝C2l2S0.604镍铬合金丝DlS0.62
【进行实验】 把四段合金丝分别接入电路中，闭合开关，观察电流表的示数并记录。 【分析论证】 ①分析实验1与2可知：长度与横截面积相同的锰铜合金丝和镍铬合金丝，通过它们的电流不同，说明导体的电阻与导体的材料有关。 ②分析实验2与4可知：材料和横截面积相同，长度不同的两根镍铬合金丝，长度越大，电流越小，说明导体的电阻与导体的长度有关。 ③分析实验2与3可知：材料和长度相同，粗细不同的两根镍铬合金丝，横截面积越大，电流越大，说明导体的电阻与导体的横截面积有关。 2. 探究影响电阻大小的因素 导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关。 在材料、横截面积相同时，导体越长，电阻越大。在材料、长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小。在长度、横截面积相同时，导体的材料不同，电阻不同。 【播放视频】——《探究影响导体电阻大小的因素》 【交流讨论】导体的电阻是否与导体的温度有关。 如图所示，闭合开关S小灯泡L正常发光。用酒精灯对日光灯丝加热，会观察到灯泡L明显变暗，此时通过小灯泡的电流变小。 该实验说明导体的电阻与温度有关。 实验结论：对大多数导体来说，温度越高，电阻越大。 3. 不同材料的导电性能 【提问】通常情况下为什么用铜、铝来做导线？不用铁？ （1）导体的长为1m、横截面积为1mm2的不同材料的金属丝在温度20 ℃时的电阻值（见表）。 材料电阻值 /Ω材料电阻值 /Ω银0.016钨0.053铜0.017铁0.099铝0.027镀铬合金1.100
【分析】铜的导电性能优于铁。对于长度、横截面积相同的铁丝和铜丝，铁丝的电阻是铜丝的近6倍，所以一般不用铁制作导线。如果用铁做导线，将有大量的电能损耗在导线上。 （2）不同材料在导电性能上的排序 在其他条件相同的情况下，电阻较小的材料导电性能较强；反之，电阻较大的导电性能较弱。上图展示的是不同材料在导电性能上的排序，从左至右，材料的导电性能依次减弱。 铜、铝、橡胶、陶瓷都是良好的电工材料，介于中间的锗、硅是常用的半导体材料。 【例题3】用图所示电路探究“影响电阻大小的因素”实验时，下列说法错误的是（ D　） A．电路中根据电流表的示数判断电阻大小 B．该电路中两段镍铬合金丝的横截面积相同 C．该电路探究导体的电阻大小与导体长度的关系 D．该电路探究导体的电阻大小与导体横截面积的关系 【例题4】在探究影响导体电阻大小的因素中，小明猜想导体电阻大小可能与下列因素有关： A．导体的材料 B．导体的长度 C．导体的横截面积 为验证上述猜想，他用如图所示的器材进行实验，①②④横截面积相同，③横截面积最大。 （1）该实验中，通过观察 （选填“电流表示数”或“灯泡亮度”）来反应电阻的大小，这种物理研究方法是 ； A．转换法 B．控制变量法 C．等效潜代法 （2）选用①②两根导体分别接入电路进行实验，可验证猜想 （选填猜想因素选项“A”“B”或“C”）； （3）选用①④两根导体分别接入图中M、N两点间，闭合开关电流表的示数不同，可知在导体的长度和横截面积相同时，导体电阻大小跟导体的 有关。 【答案】（1）电流表示数， A。（2）B。（3）材料。 4. 半导体与超导现象 （1）半导体 ①半导体：导体导电性能好，绝缘体导电性能比较差。有一些材料，例如锗、硅，导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称作半导体。温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响。 ②半导体的应用：利用半导体材料可以制作二极管、三极管。如果把很多二极管、三极管和电阻器、电容器等元件直接做在基片上，就可以制成集成电路。集成电路是20世纪最重要的发明之一，已经广泛应用于各行各业。 （2）超导现象 ①超导现象：20世纪初，荷兰物理学家昂内斯发现，当温度降低到某个临界值时一些金属的电阻会突然消失，这种现象叫作超导现象。零电阻和完全抗磁性是超导体的基本特性。 ②超导现象的发展历程 金属和合金出现超导现象的临界温度低于-250.15°C。 1986年，瑞士科学家在铜氧化物材料中发现35K（-238.15 °C）左右的超导现象。 1987年，中国科学家赵忠贤和华裔美国籍科学家朱经武的团队各自独立发现临界温度超过90K（-183.15 °C）的钇-钡-铜-氧系材料。 2008年，继日本科学家发现26K铁基超导体之后，中国科学家将铁基超导体的临界温度提高到40K以上，直至55K的最高纪录，实现了高温超导研究领域的第二次突破。 （3）超导技术的应用：超导技术已经得到实际应用，如用于核磁共振成像、高能加速器、磁约束核聚变装置等的超导磁体，检测微弱电磁信号的超导量子干涉仪和移动通信基站的超导滤波器等。 【例题5】2023年1月31日，中国第一条量子芯片生产线通过央视新闻客户端首次向公众亮相。量子计算机被看做是未来技术的制高点，这足以证明我国拥有的弯道超车实力。芯片是指含有集成电路的硅片，制造硅片的主要材料是（　A　） A．半导体材料 B．超导体材料 C．绝缘材料 D．磁性材料 进行猜想与假设并回答。 设计实验，会用控制变量法进行探究，画出电路图，设计出实验表格，写出实验步骤。 以小组为单位进行实验并收集数据。 进行分析论证，归纳出影响导体电阻大小的因素。 观看视频，了解探究的完整过程。 阅读课本第79页有关“不同材料的导电性能”部分，回答问题。对引言所提的问题回答呼应。 了解不同材料在导电性能上的差异，会按照导电能力的强弱排序。 做例题3并进行回答。知道控制变量法在该实验中的具体应用。 做例题4，进行交流回答，会分析解决“探究影响电阻大小的因素”实验中的有关问题。 阅读教材第80页《科学世界》，了解半导体及其应用；了解超导现象、发展历程、我国科学家的贡献及其应用。 做例题5，知道半导体材料的应用。
课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．有一根电阻丝，若要使该电阻丝的阻值变小，可以采取的方法是（　　） A．减小电阻丝两端的电压 B．增大通过电阻丝的电流 C．减小电阻丝长度 D．减小电阻丝横截面积 【答案】C. 【解析】导体的电阻是导体自身的一种性质，只与导体的长度、材料、横截面积等因素有关，与通过导体的电流及其两端的电压无关，导体的长度越短，电阻越小，导体的横截面积越小，电阻越大，故ABD不符合题意，C符合题意。所以选C。 2．关于导体电阻，下列说法正确的是（　　） A．导体的电阻由其两端的电压和通过导体的电流共同决定 B．导体两端的电压为零时，导体的电阻为零 C．只增加导体的横截面积，导体的电阻增大 D．导体的电阻越小，表示导体对电流的阻碍作用越小 【答案】D。 【解析】AB．导体的电阻是导体本身的一种性质，与导体的材料、长度和横截面积有关，与导体两端电压和通过电流无关，导体两端的电压为零时，导体的电阻并不为零，故AB错误； C．只增加导体的横截面积，导体的电阻减小，故C错误； D．导体的电阻表示的是导体对电流的阻碍作用，电阻越小，说明导体对电流的阻碍作用越小，故D正确。所以选D。 3．小明用如图所示的器材探究“影响电阻大小的因素”。a、b为长度一样的镍铬合金丝，b比a的横截面积大。关于此实验，下列说法正确的是（　　） A．小灯泡越亮，表示接入的合金丝电阻越大 B．利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系 C．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积、长度的关系 D．为了准确比较两条合金丝的电阻，可在电路中串联一个电压表 【答案】C。 【解析】A．小灯泡越亮，电流越大，表示接入的合金丝电阻越小，故A错误； B．利用此装置中的一根电阻丝，用夹子改变电阻丝的长度，也可以探究导体电阻大小和长度的关系，故B错误； C．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积的关系，长度可以选择其中一根导线，一次全部接入，另一次直接入其中一部分即可，故C正确； D．为了准确比较两条合金丝的电阻，可在电路中串联一个电流表，根据电流的大小来判断电阻的大小，故D错误。 故选C。 4. 如图所示，AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，将它们串联后连入电路中。比较通过它们的电流的大小，有（　 ） A．AB段电阻大，电流小 B．BC段电阻大，电流大 C．AB段电阻大，电流与BC段相等 D．BC段电阻大，电流与AB段相等 【答案】C. 【解析】对于AB和BC是由同种材料制成的长度相同的两段导体，由于AB段的横截面积小，BC段的横截面积大，故AB段的电阻大于BC段的电阻；且此两段电阻串联，根据串联电路中电流处处相等的关系可知，这两段导体中的电流是相等的。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。 5．关于材料，下列说法正确的是（　　） A．铜、铝、陶瓷都是很好的导体 B．电加热器最适合用超导体材料制成的 C．导体和绝缘体没有绝对界限，绝缘体有时可以变成导体 D．发光二极管是一种半导体材料，只要接入电路就可以发光 【答案】C。 【解析】A．铜、铝是很好的导体，陶瓷是绝缘体，故A错误； B．电加热器的发热体是用电阻率大的材料制成的，故B错误； C．导体和绝缘体没有绝对界限，在一定条件下，绝缘体可以变成导体，C正确； D．发光二极管是一种半导体材料，它具有单向导电性，正向接通才可以发光，故D错误。故选C。 6．小明用如图所示的电路和表中的金属丝探究“导体的电阻跟哪些因素有关”。 编号材料长度/m横截面积/mm21钢丝0.50.12铁丝0.50.13镍铬合金丝0.50.14镍铬合金丝0.50.25镍铬合金丝0.10.1
（1）为了探究电阻与长度的关系，应选择编号为______的两根金属丝，先后接入A、B间，通过观察______来比较金属丝电阻的大小； （2）选择编号为3和4的两根金属丝，先后接入A、B间，发现接入3号金属丝时灯泡的亮度比接入4号时的更暗，说明4号金属丝的阻值更______（选填“大”或“小”），这实验表明：在其他条件相同时，______，电阻越大； （3）在我国城乡许多地区进行输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样就______（选填“增大”或“减小”）了输电线的电阻。 【答案】（1）3、5，灯泡的亮度：（2）小，导体横截面积越小；（3）减小. 【详解】（1）为了探究电阻与长度的关系，要控制两根金属丝的材料和横截面积相同，而长度不同，所以应选编号为3、5两根金属丝。 该实验中通过观察灯泡的亮暗来比较金属丝电阻的大小，这种方法是转换法。 （2）编号为3、4的两根电阻丝，材料相同、长度相同，而横截面积不同；3号电阻丝的横截面积小，3号电阻丝接入电路时灯泡暗，说明电路中电流小，则3号电阻丝的电阻大；4号电阻丝接入电路时灯泡亮，说明电路中电流大，则4号电阻丝的电阻小，所以通过实验得到的结论是：在材料、长度相同的情况下，导体横截面积越小，电阻越大。 （3）细的铝质输电线换成粗的铝质输电线，导线的横截面积增大，电阻减小。
板 书 设 计 第3节 电阻 1. 电阻：导体对电流的阻碍作用叫电阻。是导体的一种性质。 2. 电阻的单位和换算 （1）电阻的单位：Ω；常用单位有：kΩ、MΩ。 （2）1 MΩ=103kΩ 1 kΩ=103Ω 3. 电阻在电路图中的符号： 4. 影响电阻大小的因素：长度、横截面积、材料和温度。 5. 半导体与应用：利用半导体可以制作二极管、三极管及集成电路。 6. 超导现象与应用：超导磁体、超导滤波器等。
课 堂 小 结 第3节 电阻
作 业
教学反思
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