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3.2 物质的导电性
本节导航·目标清单 教材精研·内容全解 避坑指南·易错辨析实战演练·随堂检测 巩固拓展·课后提升
01 本节导航·目标清单
目标导航 方法指导
知道常见的导体和绝缘体，了解半导体材料及其应用，理解电阻的概念。 能用转化思想设计简单的实验检测物质的导电能力。 能利用控制变量法设计实验，探究导体电阻与其长度、横截面积和材料的关系。 了解滑动变阻器的结构和功能，理解滑动变阻器的工作原理。 能正确连接和使用滑动变阻器。 转换法：物质的导电能力无法直接测量，用灯泡的亮暗或电流表的示数来反映。 控制变量法：探究电阻与某一因素的关系时，控制其他因素不变。 电阻是导体本身的一种性质，与电流、电压无关；叙述结论必须运用控制变量思想。 滑动变阻器“一上一下”接入，闭合开关前滑片置于阻值最大处。
02 教材精研·内容全解
考点01 物质的导电能力（导体与绝缘体）
1. 探索活动：检测物质的导电能力
取硬币、塑料直尺、玻璃片、铅笔芯（碳棒）、食盐水、粉笔、纯净水等物品，设计实验方案检测哪些物质容易导电、哪些不容易导电。实验采用转换法：物质的导电能力无法直接测量，用灯泡的亮暗程度或电流表的示数大小来反映。导电能力越强，灯泡越亮、电流表示数越大。实验结果表明：易导电的物质有硬币、铅笔芯（碳棒）、食盐水；不易导电的物质有塑料直尺、玻璃片、粉笔、纯净水。
检测物质导电性的实验电路
2. 导体和绝缘体
容易导电的物质叫作导体，如金属、石墨（碳）、人体、大地、盐类的水溶液等。不容易导电的物质叫作绝缘体，如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、干木材、植物油和干燥的空气等。注意：“容易”和“不容易”不能理解为“能”和“不能”。纯净的水不导电，但自然界的水中溶有大量其他物质，含有能自由移动的离子，因此生活中的水一般能导电。导体和绝缘体并不是绝对的：玻璃在通常情况下是绝缘体，被烧红时会导电；干木头在潮湿时可导电；空气在闪电作用下可导电。导体的表面被氧化或腐蚀后导电能力会下降，因此电路关键部位要采取防腐蚀措施，如人造卫星电路的接触点表面镀金。
3. 导体容易导电、绝缘体不容易导电的原因
物质由分子构成，分子由原子构成，原子由带正电的原子核和绕核高速运动的带负电的电子构成。导体内部存在大量可自由移动的电荷（如金属中的自由电子），所以容易导电；绝缘体中几乎没有能自由移动的电荷，所以不容易导电。金属导电：金属内部原子核位置相对固定，但存在大量可自由移动的电子，自由电子定向移动产生电荷的流动，所以金属能导电。玻璃被烧红时导电是离子导电——高温下玻璃软化后内部形成带电的离子。
考点02 半导体
半导体及其应用
导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫作半导体。常见的半导体材料有单晶硅，以及化合物半导体如砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）等。半导体主要用于电子工业与信息技术（IT）产品。芯片是一种集成电路，由大量晶体管构成，是半导体元件的统称；一辆汽车上可有几百到上千个芯片。我国芯片设计与制造能力是国家科技实力的重要标志。
芯片（半导体元件）
考点03 电阻
电阻的概念与单位
为了描述物体导电能力的强弱，引入电阻的概念。电阻表示导体对电流的阻碍作用：导体对电流的阻碍作用越强，电阻值越大；绝缘体电阻非常大，电流不容易通过；导体电阻非常小，电流很容易通过。电阻用字母 R 表示，单位是欧姆，简称欧，符号是 Ω。比欧姆大的单位有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ），它们之间的换算关系为：1 MΩ＝10 kΩ，1 kΩ＝10 Ω。
考点04 影响导体电阻大小的因素
1. 探究影响导体电阻大小的因素
导体的电阻大小与导体的长度、横截面积（粗细）和材料有关。用同种材料的导线，导线越长电阻越大；导线越细（横截面积越小）电阻也越大。实验用控制变量法逐个研究：探究电阻与长度的关系时，控制材料和横截面积相同；探究与横截面积的关系时，控制材料和长度相同；研究材料的关系时，控制横截面积和长度相同。都用转换法，以灯泡亮暗或电流表大小比较电阻。
探究导体电阻大小的电路
2. 电阻与温度的关系及超导现象
导体的电阻还与温度有关。例如金属导体的电阻随温度升高而增大；有的合金（如康铜、锰铜）电阻几乎不随温度变化，是制作标准电阻的好材料。当某些材料的温度降低到一定程度时，电阻会突然消失，这就是超导现象；电阻为零的导体称为超导体。超导体还具有“抗磁性”。超导现象有广泛应用，如磁悬浮高速列车、长途输电几乎无电能损失、超大功率电动机和变压器。
探究电阻与温度的关系 超导抗磁性示意图
3. 各种材料的电阻
与密度、比热、导热性一样，导电性也是物质的一种特性。在相同条件下，银、铜、铝的电阻很小，镍铬合金的电阻较大，因此常用电阻小而价格实惠的铜或铝制作导线，电木和橡胶的电阻很大可用作绝缘材料。
考点05 变阻器
1. 电阻器与变阻器
生产、生活和实验研究中，经常用到具有一定阻值的元件——电阻器（也称电阻），用来控制电路中的电流大小，其符号为可以改变电阻值的电阻器叫作变阻器。改变电阻最简便的方法是改变电阻丝接入电路的有效长度。变阻器可改变音响设备的音调响度、收音机、电话机和电视机的音量、电动机的转速等。
电阻器符号
2. 滑动变阻器
滑动变阻器靠改变接入电路的电阻丝有效长度来改变电阻大小。其作用：逐渐改变连入电路的电阻，从而逐渐改变电路中的电流；还能起到保护电路的作用。构造：很长的漆包合金丝缠绕在陶瓷圆筒上，通过移动滑片改变接入电阻丝的长度。使用要点：①与被控制的用电器串联；②接入电路的两个接线柱必须“一上一下”；③闭合开关前滑片置于阻值最大处（离所选下接线柱最远的一端）；④电流不能超过允许通过的最大电流值。
滑动变阻器构造 滑动变阻器结构示意图与符号
3. 旋钮型变阻器与敏感电阻
旋钮型变阻器的原理与滑动变阻器相同，只是形状由直线形变成圆弧形。连接电路时要注意是哪两个接线柱接入，以及旋钮触片顺时针或逆时针旋转时电阻的变化。敏感电阻是指电阻值会随温度、光照、压力等环境因素变化而变化的电阻器，如热敏电阻、光敏电阻、气敏电阻、力敏电阻等。光敏电阻在光照下电阻迅速减小，可用于光电转换；力敏电阻（电子秤中有应用）能把压力转换成电信号。
自制调光灯
03 避坑指南·易错辨析
易错警示 1. 导体和绝缘体不是绝对的，条件改变可相互转化：玻璃烧红后会导电，干木头潮湿时可导电，空气在闪电作用下可导电，纯水掺杂质后可导电。 2. 电阻是导体本身的一种性质，与通过的电流、两端的电压无关；任何物体都有电阻，导体和绝缘体都有电阻，只是大小不同。 3. 导体的电阻与长度、横截面积、材料、温度都有关；叙述实验结论时必须运用控制变量思想，如“在材料、长度相同时，横截面积越大电阻越小”。 4. 滑动变阻器接入电路必须“一上一下”两个接线柱；若接“两上”相当于导线，接“两下”相当于定值电阻，移动滑片都不改变电阻。 5. 闭合开关前，滑动变阻器的滑片应置于阻值最大处（离所选下接线柱最远的一端），以保护电路。
04 实战演练·随堂检测
【实战演练】
1. （题干如图所示，根据图片中的物品判断）
A.铁钉
B.木筷
C.橡皮擦
D.塑料管
2. 下列关于电阻的说法中，正确的是（ ）
A.绝缘体有电阻，导体没有电阻
B.导体的电阻与通过的电流有关，电流越大，电阻越大
C.通过导体的电流为零时，电阻不为零
D.只有导体才能用作电工材料
3. “探究影响导体电阻大小的因素”的实验装置如图所示，在实验中使用四根电阻丝，其材料规格如表所示。
（1）实验中通过观察__________比较电阻丝电阻的大小。
（2）实验中采用的研究方法是____________和转换法。
（3）分别将编号为______的电阻丝接入电路进行实验，可得出结论：导体的电阻大小与导体的材料有关。
答：________________________________
答：________________________________
答：________________________________
参考答案
【实战演练】
第1题： A
解析：铁钉是导体（容易导电），木筷、橡皮擦、塑料管都是绝缘体（不容易导电），故属于导体的是铁钉。
第2题： C
解析：任何物体都有电阻，绝缘体电阻非常大，故 A 错误；电阻是导体本身的性质，与通过的电流大小无关，故 B 错误、C 正确；导体和绝缘体都可用作电工材料，如电工手套用绝缘材料制成，故 D 错误。
第3题： （1）小灯泡的亮度（或电流表的示数）；（2）控制变量法；（3）材料不同、长度和横截面积均相同的两根（如编号1、2）
解析：（1）用转换法，通过观察小灯泡的亮度或电流表示数比较电阻大小；（2）研究多个因素时用控制变量法；（3）比较材料的影响，应控制长度和横截面积相同、只改变材料，即选表中材料不同其余相同的两根电阻丝。

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