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16.3 電阻
第十六章 電壓、電阻
授課教師： .
班 級： .
時 間： .
物理觀念 通過觀察和實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識電阻的概念，知道電阻的單位及換算。理解電阻的大小與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積、溫度有關(guān)。
科學(xué)思維 體會用控制變量法探究電阻與哪些因素有關(guān)，了解半導(dǎo)體和超導(dǎo)體以及它們在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。
科學(xué)探究 通過控制變量法探究影響電阻大小的因素。
科學(xué)態(tài)度 與責(zé)任 通過了解半導(dǎo)體及超導(dǎo)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用，開闊視野，激發(fā)學(xué)生求知欲。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
教學(xué)重難點(diǎn)
①電阻概念的建立；
②探究影響電阻大小的因素。
①理解電阻是導(dǎo)體本身的一種屬性；
②實(shí)驗(yàn)的設(shè)計與分析論證。
導(dǎo)線多是用銅或鋁做的，特別重要的電氣設(shè)備的導(dǎo)線還要用昂貴的銀來做。鐵也是導(dǎo)體，既多又便宜，為什么很少用它來做導(dǎo)線呢
銅、鋁和鐵都是導(dǎo)體，但它們的導(dǎo)電性能不同。我們通過研究不同材料的導(dǎo)電性來回答這個問題。
銅質(zhì)導(dǎo)線
鋁質(zhì)導(dǎo)線
鍍銀音響線
情景導(dǎo)入
1. 探究導(dǎo)體對電流的阻礙作用
（1）實(shí)驗(yàn)過程
將電池、電流表、小燈泡、開關(guān)和一小段細(xì)鐵絲如圖所示串聯(lián)起來，觀察電流表的示數(shù)和小燈泡的亮度。把細(xì)鐵絲換成其他導(dǎo)體，例如鉛筆芯，電流表的示數(shù)和小燈泡的亮度是否發(fā)生變化
（2）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
把細(xì)鐵絲換成其他導(dǎo)體，例如鉛筆芯，電流表的示數(shù)和小燈泡的亮度都會發(fā)生變化，電流表的示數(shù)變小，小燈泡變暗。
電阻
在上面的實(shí)驗(yàn)中，電池提供的電壓是相同的。當(dāng)電路中接入不同的導(dǎo)體時，電流表的示數(shù)通常不同。為什么會有這種差別呢
（3）實(shí)驗(yàn)分析
導(dǎo)體雖然容易導(dǎo)電，但對電流也有一定的阻礙作用。在相同的電壓下，通過鐵絲的電流比較大，表明鐵絲對電流的阻礙作用比較小；通過鉛筆芯的電流比較小，表明鉛筆芯對電流的阻礙作用比較大。
（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論
導(dǎo)體在導(dǎo)電的同時，對電流產(chǎn)生阻礙作用。不同導(dǎo)體對電流的阻礙作用不同，在物理學(xué)中，用電阻來表示導(dǎo)體的這種性質(zhì)。　
電阻
2. 電阻
（1）概念：在物理學(xué)中，把導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小叫電阻。
用字母R表示。
（2）單位
①國際單位：歐姆，簡稱歐，符號Ω。
②常用單位：千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）。
③換算關(guān)系：1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ。
（3）電阻器
　在電子技術(shù)中，我們常用到有一定電阻的元件——電阻器，也叫作定值電阻。在電路圖中的符號 。
電阻
（4）對電阻的理解
可從“阻礙作用”和“性質(zhì)”兩個角度來分析。
①導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大。在相同的電壓下，導(dǎo)體對電流的阻礙作用（電阻）越大，電路中的電流越小。而絕緣體之所以起絕緣作用，就是由于其電阻很大。
②導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，由自身情況決定。不管這個導(dǎo)體是否連入電路，是否有電流通過，也不管它兩端的電壓是否改變，導(dǎo)體對電流的阻礙作用（電阻）總是存在的。無電流通過時，這種阻礙作用僅僅是沒有體現(xiàn)出來而已。
電阻
（5）常見的一些電阻器
普通電阻
壓電電阻
線繞電阻
熱敏電阻
貼片電阻
陶瓷電阻
電阻
（6）一些物體的電阻值
小燈泡
約10歐
白熾燈約800歐
熱水壺
約50歐
電流表內(nèi)阻約0.1歐
電壓表內(nèi)阻
約幾十兆歐
人體約
幾千歐
電阻
電阻的概念
1.關(guān)于導(dǎo)體電阻，下列說法中正確的是（　　）
A．導(dǎo)體兩端的電壓越大，導(dǎo)體的電阻也越大
B．通過導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體的電阻也越小
C．導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓和通過的電流都無關(guān)
D．導(dǎo)體的電阻只決定于導(dǎo)體的長度、橫截面積和溫度
解：A、因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體的屬性，只與長度、橫截面積和材料有關(guān)；故A錯誤；
B、因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體的屬性，只與長度、橫截面積和材料有關(guān)；故B錯誤；
C、電阻是導(dǎo)體的屬性，只與長度、橫截面積和材料有關(guān)；導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓和通過的電流都無關(guān)；故C正確；
D、導(dǎo)體的電阻除了與長度、橫截面積和溫度還與材料有關(guān)；故D錯誤。
故選：C。
C
練習(xí)1
鐵和銀都是導(dǎo)體，為什么有不同的導(dǎo)電性呢？
科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，金屬中的電子大部分被束縛在原子核周圍，幾乎不能自由移動，只有部分電子可以脫離開原子核的束縛而自由移動，成為自由電子。不同材料的物體中，自由電子的情況不同，所以它們的導(dǎo)電性能不同。
電阻描述的是導(dǎo)體對電流的阻礙作用。
不同導(dǎo)體的電阻通常不同，那么導(dǎo)體的電阻與哪些因素有關(guān)呢？接下來我們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究這一問題......
影響電阻大小的因素
電阻
2. 探究影響電阻大小的因素
【問題】絕緣體對電流的阻礙作用大，導(dǎo)體對電流的阻礙作用小。天然橡膠棒的電阻，大約是相同粗細(xì)、長短鐵棒的 2×1016倍！看來材料不同，阻礙作用不同。那么，在材料一定的情況下，電阻還與什么因素有關(guān)呢？
【猜想與假設(shè)】
電阻的大小可能與導(dǎo)體的材料、導(dǎo)體的長度、導(dǎo)體的粗細(xì)、導(dǎo)體的溫度有關(guān)。
實(shí)驗(yàn)
（1）實(shí)驗(yàn)器材
電源、規(guī)格不同（長度、橫截面積不同）的鎳鉻合金絲、錳銅合金絲、電流表、導(dǎo)線、開關(guān)等。
【設(shè)計實(shí)驗(yàn)】
實(shí)驗(yàn)
（2）探究方法
①轉(zhuǎn)換法：用電流表測量通過導(dǎo)體的電流，通過比較電流的大小來間接轉(zhuǎn)換為電阻的大小。電流越大，則導(dǎo)體的電阻越小，電流越小，則導(dǎo)體的電阻越大。注意要保持導(dǎo)體兩端的電壓不變（用同一個電源）。
實(shí)驗(yàn)
筆記：
②控制變量法
利用控制變量法探究每一個因素對電阻大小的影響。
探究導(dǎo)體的電阻與材料的關(guān)系。應(yīng)該控制兩根導(dǎo)體的長度、橫截面積相等，材料不同，所以應(yīng)該選擇A、B。
探究導(dǎo)體的電阻與長度的關(guān)系。應(yīng)該控制兩根導(dǎo)體的材料、橫截面積相等，長度不等，所以應(yīng)該選擇B、D。
探究導(dǎo)體的電阻與橫截面積的關(guān)系。應(yīng)該控制兩根導(dǎo)體的材料、長度相等，橫截面積不等。所以應(yīng)該選擇B、C。
實(shí)驗(yàn)
（3）記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
把四段合金絲分別接入電路中，閉合開關(guān)，觀察電流表的示數(shù)并記錄。
次數(shù) 導(dǎo)線 長度 橫截面積 電流/A
1 錳銅合金絲A 2l S 0.50
2 鎳鉻合金絲B 2l S 0.28
3 鎳鉻合金絲C 2l 2S 0.60
4 鎳鉻合金絲D l S 0.62
實(shí)驗(yàn)
（4）分析論證
①分析實(shí)驗(yàn)1與2可得出：長度與橫截面積相同的錳銅合金絲和鎳鉻合金絲，通過它們的電流不同，說明導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料有關(guān)。
②分析實(shí)驗(yàn)2與4可得出：材料和橫截面積相同，長度不同的兩根鎳鉻合金絲，長度越大，電流越小，說明導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度有關(guān)。
③分析實(shí)驗(yàn)2與3可得出：材料和長度相同，粗細(xì)不同的兩根鎳鉻合金絲，橫截面積越大，電流越大，說明導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。
次數(shù) 導(dǎo)線 長度 橫截面積 電流/A
1 錳銅合金絲A 2l S 0.50
2 鎳鉻合金絲B 2l S 0.28
3 鎳鉻合金絲C 2l 2S 0.60
4 鎳鉻合金絲D l S 0.62
（5）. 探究電阻的大小與導(dǎo)體溫度的關(guān)系
選用一根鎳鉻合金絲，接入電路中，觀察電流表的示數(shù)，用酒精燈對合金絲進(jìn)行加熱，觀察電流表的示數(shù)，比較通過鎳鉻合金絲的電流大小。
材料 溫度 小燈泡亮暗變化 電流I/A 電流I/A
鎳鉻合金 亮
暗
結(jié)論四：導(dǎo)體的電阻跟溫度有關(guān)。
金屬導(dǎo)體的電阻在一定條件下，溫度越高，電阻越大。
低
高
小
大
0.2
0.15
實(shí)驗(yàn)
在材料和橫截面積不變時，導(dǎo)體的長度越長，電阻越大；
在材料和長度不變時，導(dǎo)體的橫截面積越小，電阻越大。
在一定條件下，金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大。
（6）歸納總結(jié)
導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小取決于導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積和溫度等因素。
實(shí)驗(yàn)
溫度對導(dǎo)體電阻的影響
2.如圖所示，將鎢絲接入電路，閉合開關(guān)S后電流表有示數(shù)。用酒精燈對鎢絲進(jìn)行加熱，電流表示數(shù)變小，此過程中鎢絲的電阻______（選填“變大”、“不變”或“變小”），說明鎢絲的電阻大小與______有關(guān)。
解：用酒精燈給鎢絲加熱，可以觀察到電流表示數(shù)變小，這表明溫度升高，鎢絲的電阻變大，同時也說明電阻大小與溫度有關(guān)。
故答案為：變大；溫度。
溫度
變大
練習(xí)2
為什么日常生活中用銅、鋁來做導(dǎo)線，而不能用鐵代替呢？
材料 銀 銅 鋁 鎢 鐵 錫 鍍鉻合金
電阻值 /Ω 0.016 0.017 0.027 0.053 0.099 0.110 1.100
1.導(dǎo)體的長為1m、橫截面積為1mm2的不同材料的金屬絲在溫度20 ℃時的電阻值。
　　相同規(guī)格下，鐵導(dǎo)線的電阻大，用鐵做導(dǎo)線，會損耗大量的電能。用銅、鋁做導(dǎo)線，電阻較小，電能損耗少。
材料的導(dǎo)電性
導(dǎo)電性
　　研究表明，材料不同，導(dǎo)電性能也不同。天然橡膠棒的電阻，大約是長度、橫截面積相同鐵棒的2×1016倍！右圖顯示的是不同材料在導(dǎo)電性能上的排序，從下至上， 材料的導(dǎo)電性能依次增強(qiáng)。 銅的導(dǎo)電性能優(yōu)于鐵。 對于長度、 橫截面積相同的鐵絲和銅絲，鐵絲的電阻是銅絲的近6倍，所以一般不用鐵制作導(dǎo)線。
2.不同材料在導(dǎo)電性能上的排序
導(dǎo)電性
科學(xué)世界
半導(dǎo)體
1.概念：導(dǎo)體導(dǎo)電性能好，絕緣體導(dǎo)電性能比較差。有一些材料，例如鍺、硅，導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，常常稱做半導(dǎo)體。
溫度、光照、雜質(zhì)等外界因素對半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能有很大影響。
2.常見半導(dǎo)體及應(yīng)用
二極管
三極管
芯片應(yīng)用
半導(dǎo)體
超導(dǎo)現(xiàn)象
1. 概念：當(dāng)溫度降低到某個臨界值時一些全屬的電阻會突然消失，這種現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象。
①零電阻和完全抗磁性是超導(dǎo)體的基本特性。
②出現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象的臨界溫度低于－250.15 °C 。
2. 超導(dǎo)材料: 電阻為零的這種性質(zhì)稱為超導(dǎo)性，具有這種性質(zhì)的材料稱為超導(dǎo)材料。
超導(dǎo)
3.超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用與未來
如果把超導(dǎo)現(xiàn)象應(yīng)用于實(shí)際，會給人類帶來很大的好處。在發(fā)電廠發(fā)電、輸送電能等方面若能采用超導(dǎo)材料，就可以大大降低由于電阻引起的電能損耗。如果用超導(dǎo)材料來制造電子元件，由于沒有電阻，不必考慮散熱的問題，元件尺寸可以大大縮小，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的微型化。
超導(dǎo)
電阻表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小，常用字母R表示.
單位：Ω、kΩ、MΩ 1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ
電路圖中的符號：
導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料和溫度有關(guān).
在材料、橫截面積相同時，導(dǎo)體越長，電阻越大.
在材料、長度相同時，導(dǎo)體的橫截面積越大，電阻越小.
在長度、橫截面積相同時，導(dǎo)體的材料不同，電阻不同.
在一定條件下，金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大.
半導(dǎo)體：導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料.
應(yīng)用：二極管、三極管、集成電路.
超導(dǎo)現(xiàn)象：溫度降到某臨界值時一些金屬的電阻會突然消失.
應(yīng)用：超導(dǎo)磁體、超導(dǎo)濾波器等.
影響因素
電阻
半導(dǎo)體
超導(dǎo)現(xiàn)象
實(shí)驗(yàn)方法：
控制變量法、轉(zhuǎn)換法
課堂總結(jié)
【解析】因?yàn)?1MΩ =103kΩ 1kΩ =103Ω
所以 24 000 Ω =24kΩ =0.024M Ω 。
1. 有一個定值電阻的電阻為24 000 Ω。
24 000 Ω =_______kΩ =______MΩ 。
24
0.024
教材習(xí)題1
2. 如果要用圖所示的電路比較小燈泡和電阻器的電阻大小，請你用筆畫線表示導(dǎo)線，把電路連接完整并畫出電路圖。怎樣比較小燈泡和電阻器的電阻大小
分別閉合兩個開關(guān)，讀出電流表的示數(shù)。電流表示數(shù)較大的，電阻較小；電流表示數(shù)較小的，電阻較大。
教材習(xí)題2
3. 在通過實(shí)驗(yàn)研究影響導(dǎo)體電阻大小的因素時，分別對導(dǎo)體電阻跟它的長度、橫截面積、材料有關(guān)的猜想進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。某實(shí)驗(yàn)小組準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)時對每一個猜想都用三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，下表中給出了可供選擇的幾種導(dǎo)體，分別用A~G七個字母代表。請你按該小組的要求選用。
（1）為檢驗(yàn)“導(dǎo)體電阻跟長度有關(guān)”的猜想，應(yīng)選用哪三種導(dǎo)體
（2）為檢驗(yàn)“導(dǎo)體電阻跟橫截面積有關(guān)”的猜想，應(yīng)選用哪三種導(dǎo)體
（3）為檢驗(yàn)“導(dǎo)體電阻跟材料有關(guān)”的猜想，應(yīng)選用哪三種導(dǎo)體
說出你選擇的理由。
C、F、G
B、D、E
A、B、C
【解析】
（1）為了檢驗(yàn)“導(dǎo)體電阻跟長度有關(guān)”的猜想，則需使導(dǎo)體的材料和橫截面積相同，長度不同，由表可知，應(yīng)選用的三種導(dǎo)體是B、D、E。
（2）為了檢驗(yàn)“導(dǎo)體電阻跟橫截面積有關(guān)”的猜想，則需使導(dǎo)體的材料和長度相同，橫截面積不同，由表可知，應(yīng)選用的三種導(dǎo)體是A、B、C。
（3）為了檢驗(yàn)“導(dǎo)體電阻跟材料有關(guān)”的猜想，則需使導(dǎo)體的長度和橫截面積相同，材料不同，由表可知，應(yīng)選用的三種導(dǎo)體是C、F、G。
本實(shí)驗(yàn)采用的主要實(shí)驗(yàn)方法為控制變量法，所以在檢驗(yàn)導(dǎo)體的電阻大小與某一個量之間的關(guān)系時，必須控制其他的量保持不變。
教材習(xí)題3
【解析】
把A剪去一半，剩下的一半導(dǎo)線跟B相比，材料、橫截面積都相同，但長度減小了，電阻變小，所以小于B的電阻，即B的電阻大；
把A剩下的一半再拉長到1m跟B相比，材料不變，長度一樣，但是橫截面積變小了，電阻變大，所以大于B的電阻，即B的電阻小。
故答案為：B；A.
4. A、B是兩根完全相同的導(dǎo)線，長度都是1m。把A剪去一半，剩下的一半跟B相比，哪個的電阻大？把A剩下的一半再拉長到1m，跟B相比，哪個的電阻大
教材習(xí)題4
1.基礎(chǔ)性作業(yè)：完成課件中的課堂練習(xí)。
2.拓展性作業(yè)：
自行查閱有關(guān)超導(dǎo)材料應(yīng)用的相關(guān)資料。
布置作業(yè)
下 課
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