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16.3 电阻
第十六章 电压、电阻
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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。
学习目标
教学重难点
①电阻概念的建立；
②探究影响电阻大小的因素。
①理解电阻是导体本身的一种属性；
②实验的设计与分析论证。
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。
铜质导线
铝质导线
镀银音响线
情景导入
1. 探究导体对电流的阻碍作用
（1）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
（2）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。
电阻
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
（3）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。
（4）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，在物理学中，用电阻来表示导体的这种性质。　
电阻
2. 电阻
（1）概念：在物理学中，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的元件——电阻器，也叫作定值电阻。在电路图中的符号 。
电阻
（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。
电阻
（5）常见的一些电阻器
普通电阻
压电电阻
线绕电阻
热敏电阻
贴片电阻
陶瓷电阻
电阻
（6）一些物体的电阻值
小灯泡
约10欧
白炽灯约800欧
热水壶
约50欧
电流表内阻约0.1欧
电压表内阻
约几十兆欧
人体约
几千欧
电阻
电阻的概念
1.关于导体电阻，下列说法中正确的是（　　）
A．导体两端的电压越大，导体的电阻也越大
B．通过导体的电流越大，导体的电阻也越小
C．导体的电阻跟导体两端的电压和通过的电流都无关
D．导体的电阻只决定于导体的长度、横截面积和温度
解：A、因为电阻是导体的属性，只与长度、横截面积和材料有关；故A错误；
B、因为电阻是导体的属性，只与长度、横截面积和材料有关；故B错误；
C、电阻是导体的属性，只与长度、横截面积和材料有关；导体的电阻跟导体两端的电压和通过的电流都无关；故C正确；
D、导体的电阻除了与长度、横截面积和温度还与材料有关；故D错误。
故选：C。
C
练习1
铁和银都是导体，为什么有不同的导电性呢？
科学家研究发现，金属中的电子大部分被束缚在原子核周围，几乎不能自由移动，只有部分电子可以脱离开原子核的束缚而自由移动，成为自由电子。不同材料的物体中，自由电子的情况不同，所以它们的导电性能不同。
电阻描述的是导体对电流的阻碍作用。
不同导体的电阻通常不同，那么导体的电阻与哪些因素有关呢？接下来我们进行实验探究这一问题......
影响电阻大小的因素
电阻
2. 探究影响电阻大小的因素
【问题】绝缘体对电流的阻碍作用大，导体对电流的阻碍作用小。天然橡胶棒的电阻，大约是相同粗细、长短铁棒的 2×1016倍！看来材料不同，阻碍作用不同。那么，在材料一定的情况下，电阻还与什么因素有关呢？
【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。
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。
【设计实验】
实验
（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）。
实验
笔记：
②控制变量法
利用控制变量法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、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、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、C。
实验
（3）记录实验数据
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。
次数 导线 长度 横截面积 电流/A
1 锰铜合金丝A 2l S 0.50
2 镍铬合金丝B 2l S 0.28
3 镍铬合金丝C 2l 2S 0.60
4 镍铬合金丝D l S 0.62
实验
（4）分析论证
①分析实验1与2可得出：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可得出：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可得出：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。
次数 导线 长度 横截面积 电流/A
1 锰铜合金丝A 2l S 0.50
2 镍铬合金丝B 2l S 0.28
3 镍铬合金丝C 2l 2S 0.60
4 镍铬合金丝D l S 0.62
（5）. 探究电阻的大小与导体温度的关系
选用一根镍铬合金丝，接入电路中，观察电流表的示数，用酒精灯对合金丝进行加热，观察电流表的示数，比较通过镍铬合金丝的电流大小。
材料 温度 小灯泡亮暗变化 电流I/A 电流I/A
镍铬合金 亮
暗
结论四：导体的电阻跟温度有关。
金属导体的电阻在一定条件下，温度越高，电阻越大。
低
高
小
大
0.2
0.15
实验
在材料和横截面积不变时，导体的长度越长，电阻越大；
在材料和长度不变时，导体的横截面积越小，电阻越大。
在一定条件下，金属导体的电阻随温度的升高而增大。
（6）归纳总结
导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小取决于导体的材料、长度和横截面积和温度等因素。
实验
温度对导体电阻的影响
2.如图所示，将钨丝接入电路，闭合开关S后电流表有示数。用酒精灯对钨丝进行加热，电流表示数变小，此过程中钨丝的电阻______（选填“变大”、“不变”或“变小”），说明钨丝的电阻大小与______有关。
解：用酒精灯给钨丝加热，可以观察到电流表示数变小，这表明温度升高，钨丝的电阻变大，同时也说明电阻大小与温度有关。
故答案为：变大；温度。
温度
变大
练习2
为什么日常生活中用铜、铝来做导线，而不能用铁代替呢？
材料 银 铜 铝 钨 铁 锡 镀铬合金
电阻值 /Ω 0.016 0.017 0.027 0.053 0.099 0.110 1.100
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。
　　相同规格下，铁导线的电阻大，用铁做导线，会损耗大量的电能。用铜、铝做导线，电阻较小，电能损耗少。
材料的导电性
导电性
　　研究表明，材料不同，导电性能也不同。天然橡胶棒的电阻，大约是长度、横截面积相同铁棒的2×1016倍！右图显示的是不同材料在导电性能上的排序，从下至上， 材料的导电性能依次增强。 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。
2.不同材料在导电性能上的排序
导电性
科学世界
半导体
1.概念：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，常常称做半导体。
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.常见半导体及应用
二极管
三极管
芯片应用
半导体
超导现象
1. 概念：当温度降低到某个临界值时一些全属的电阻会突然消失，这种现象叫作超导现象。
①零电阻和完全抗磁性是超导体的基本特性。
②出现超导现象的临界温度低于－250.15 °C 。
2. 超导材料: 电阻为零的这种性质称为超导性，具有这种性质的材料称为超导材料。
超导
3.超导技术的应用与未来
如果把超导现象应用于实际，会给人类带来很大的好处。在发电厂发电、输送电能等方面若能采用超导材料，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。如果用超导材料来制造电子元件，由于没有电阻，不必考虑散热的问题，元件尺寸可以大大缩小，进一步实现电子设备的微型化。
超导
电阻表示导体对电流阻碍作用的大小，常用字母R表示.
单位：Ω、kΩ、MΩ 1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ
电路图中的符号：
导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料和温度有关.
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.
在一定条件下，金属导体的电阻随温度的升高而增大.
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料.
应用：二极管、三极管、集成电路.
超导现象：温度降到某临界值时一些金属的电阻会突然消失.
应用：超导磁体、超导滤波器等.
影响因素
电阻
半导体
超导现象
实验方法：
控制变量法、转换法
课堂总结
【解析】因为 1MΩ =103kΩ 1kΩ =103Ω
所以 24 000 Ω =24kΩ =0.024M Ω 。
1. 有一个定值电阻的电阻为24 000 Ω。
24 000 Ω =_______kΩ =______MΩ 。
24
0.024
教材习题1
2. 如果要用图所示的电路比较小灯泡和电阻器的电阻大小，请你用笔画线表示导线，把电路连接完整并画出电路图。怎样比较小灯泡和电阻器的电阻大小
分别闭合两个开关，读出电流表的示数。电流表示数较大的，电阻较小；电流表示数较小的，电阻较大。
教材习题2
3. 在通过实验研究影响导体电阻大小的因素时，分别对导体电阻跟它的长度、横截面积、材料有关的猜想进行了实验检验。某实验小组准备实验时对每一个猜想都用三组实验数据进行对比，下表中给出了可供选择的几种导体，分别用A~G七个字母代表。请你按该小组的要求选用。
（1）为检验“导体电阻跟长度有关”的猜想，应选用哪三种导体
（2）为检验“导体电阻跟横截面积有关”的猜想，应选用哪三种导体
（3）为检验“导体电阻跟材料有关”的猜想，应选用哪三种导体
说出你选择的理由。
C、F、G
B、D、E
A、B、C
【解析】
（1）为了检验“导体电阻跟长度有关”的猜想，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，由表可知，应选用的三种导体是B、D、E。
（2）为了检验“导体电阻跟横截面积有关”的猜想，则需使导体的材料和长度相同，横截面积不同，由表可知，应选用的三种导体是A、B、C。
（3）为了检验“导体电阻跟材料有关”的猜想，则需使导体的长度和横截面积相同，材料不同，由表可知，应选用的三种导体是C、F、G。
本实验采用的主要实验方法为控制变量法，所以在检验导体的电阻大小与某一个量之间的关系时，必须控制其他的量保持不变。
教材习题3
【解析】
把A剪去一半，剩下的一半导线跟B相比，材料、横截面积都相同，但长度减小了，电阻变小，所以小于B的电阻，即B的电阻大；
把A剩下的一半再拉长到1m跟B相比，材料不变，长度一样，但是横截面积变小了，电阻变大，所以大于B的电阻，即B的电阻小。
故答案为：B；A.
4. A、B是两根完全相同的导线，长度都是1m。把A剪去一半，剩下的一半跟B相比，哪个的电阻大？把A剩下的一半再拉长到1m，跟B相比，哪个的电阻大
教材习题4
1.基础性作业：完成课件中的课堂练习。
2.拓展性作业：
自行查阅有关超导材料应用的相关资料。
布置作业
下 课
Thanks!
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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