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第十五章 探究電路
我們的生活和生產(chǎn)建設(shè)都離不開電，同學(xué)們已經(jīng)初步學(xué)習(xí)了電路、電流和電壓，如何運(yùn)用電學(xué)知識探究和分析簡單電路？探究時應(yīng)注意哪些用電安全原則呢？
第一節(jié) 電阻和變阻器
課時1 電阻
主題情境
為輸電線路選材
初步確定輸電線的材料特點(diǎn)
判斷備選材料對電流的阻礙作用的大小
任
務(wù)
線
知
識
線
認(rèn)識電阻
確定備選材料對電流阻礙作用的影響因素
電阻的應(yīng)用
半導(dǎo)體和
超導(dǎo)現(xiàn)象
選擇輸電線的材料種類及規(guī)格
了解可用于制作輸電線的最佳材料
電阻的影響因素
1. 知道電阻的概念、單位及其換算、以及電阻器在電路中的符號.
2. 利用“控制變量法”對影響電阻大小的因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，知道決定
電阻大小的因素.
學(xué)習(xí)目標(biāo)
任務(wù)1
初步確定輸電線的材料特點(diǎn)
情境串新知
如果你是架設(shè)輸電線路的工程師，你會選擇具有什么特點(diǎn)的材料來制作輸電線呢？有哪些材料可以滿足要求呢？
思考
具有導(dǎo)電性的導(dǎo)體材料，銀、銅、鐵、合金等金屬材料.
銀
銅
鐵
錳銅合金
鎳鉻合金
除了導(dǎo)電性，當(dāng)電路中電流流過不同材料的導(dǎo)線時，電流的大小相同嗎？為什么？
？
水在水管中流動會受到阻力，同樣，電荷在導(dǎo)體中定向移動也會受到阻力，不同導(dǎo)體對電流的阻礙作用相同嗎？
思考
任務(wù)2
判斷備選材料對電流的阻礙作用的大小
探究導(dǎo)體對電流的阻礙作用
如圖所示，把長短、粗細(xì)相同的銅絲和鎳鉻合金絲分別接入電路，閉合開關(guān)，觀察電路中小燈泡的亮度，以及電流表的示數(shù)變化.
實(shí) 驗(yàn) 1
點(diǎn)擊播放視頻
銅絲
電流I=0.26 A
燈泡發(fā)光較亮
鎳鉻合金絲
電流I=0.20 A
燈泡發(fā)光較暗
分析：
在相同條件下，相比于鎳鉻合金，通過銅絲的電流較大，表明相比于鎳鉻合金，銅絲對電流的阻礙作用較小 .
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
導(dǎo)體雖然容易導(dǎo)電，但是不同導(dǎo)體對電流的阻礙作用一般不同.
請同學(xué)們閱讀課本P91“電阻”內(nèi)容，試回答下列問題：
(1)電阻的概念是什么，用什么符號表示？
(2)在電路圖中如何表示？
(3)單位和符號是什么？
(4)電阻是否還有其他的單位？換算關(guān)系怎樣？
一、電阻
____________________叫電阻.
1. 概念：
不同的導(dǎo)體，電阻一般_____.
例如，分別在不同導(dǎo)線兩端加上相同的電壓，通過導(dǎo)線的_________通常不同.
2. 判斷方式：
通過導(dǎo)線的電流較小
導(dǎo)線的電阻較____
通過導(dǎo)線的電流較大
導(dǎo)線對電流的阻礙作用較____
導(dǎo)線的電阻較____
導(dǎo)線對電流的阻礙作用較____
導(dǎo)體對電流的阻礙作用
不同
電流大小
小
小
大
大
3. 符號：
4. 單位：
換算關(guān)系：1 kΩ = ____ Ω
1 MΩ = ____Ω
R
____.
_____，簡稱____，符號是“____”.
常用的電阻單位還有_________和__________.
歐姆
歐
Ω
千歐(kΩ)
兆歐(MΩ)
103
106
收音機(jī)、電視機(jī)等用電器的電路中連接著許多具有一定阻值的元件
——電阻器，用來調(diào)節(jié)電路中的電流和電壓.
色環(huán)電阻
繞線電阻
水泥電阻
鋁殼電阻
貼片電阻
電阻器(常簡稱為電阻)在電路圖中的符號是 .
5. 電阻器：
常見用電器 電阻 R/Ω
白熾電燈(15 W) 3227
白熾電燈(60 W) 807
電熨斗(600 W) 80.7
電烤箱(900 W) 54
電暖器(1 000 W) 48.4
我國家庭常見用電器正常工作時的電阻
括號里面“W”是電功率的單位，我們在下一章將會學(xué)習(xí)到.
信息窗
例 關(guān)于導(dǎo)體的電阻，下列說法中正確的是( )
A. 導(dǎo)體導(dǎo)電說明它對電流沒有任何阻礙作用
B. 導(dǎo)體的電阻越大，說明它對電流的阻礙作用越小
C. 相同條件下，銅導(dǎo)線比鐵導(dǎo)線的導(dǎo)電性能好，說明此時銅導(dǎo)線的電
阻小于鐵導(dǎo)線的電阻
D. 不同導(dǎo)體對電流的阻礙作用是相同的
C
×
×
×
√
電阻表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小
導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻，不同的導(dǎo)體，電阻一般不同
導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大
導(dǎo)體的導(dǎo)電性越好，電阻越小
不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，那么導(dǎo)體的電阻與什么因素有關(guān)呢？
？
二、電阻的大小與哪些因素有關(guān)
探究影響電阻大小的因素
實(shí) 驗(yàn) 2
1. 作出猜想
前往鄭州市，哪條路更快呢？
想一想 比一比
因素：導(dǎo)體的長度
路越長，越費(fèi)時
類比
任務(wù)3
確定備選材料對電流阻礙作用的影響因素
騎自行車，哪條路更容易通過呢？
因素：導(dǎo)體的粗細(xì)
(橫截面積)
路越窄，越難行
類比
想一想 比一比
電阻的大小無法直接觀察到，實(shí)驗(yàn)中是通過電流表的示數(shù)大小或小燈泡的亮暗程度來反映的，這種研究問題的方法稱為轉(zhuǎn)換法.
在探究的過程中，我們?nèi)绾闻袛嚯娮璧拇笮∧兀?br/>2. 設(shè)計(jì)方案
用“控制變量法”研究電阻跟所猜想的因素之間的關(guān)系.
思考
通過剛才的猜想，影響導(dǎo)體電阻大小的因素有多個，我們?nèi)绾窝芯棵總€因素對電阻大小的影響呢？
思考
比較不同粗細(xì)導(dǎo)體的電阻
比較不同長度導(dǎo)體的電阻
控制：___________、___________不變
改變：_____________
導(dǎo)體材料
橫截面積
導(dǎo)體的長度
控制：__________、____________不變
改變：___________
導(dǎo)體材料
導(dǎo)體的長度
橫截面積
控制變量
(1)探究電阻大小與導(dǎo)體長度的關(guān)系，選擇粗細(xì)相同、長度不同的鎳絡(luò)合金絲，分別接入電路中，觀察小燈泡的亮度情況.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體的長度有關(guān)，在其他條件相同時，
導(dǎo)體的長度越大，電阻越大；
3. 收集證據(jù)
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實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
材料、橫截面積相同的導(dǎo)體接入電路的長度越長，燈泡越暗.
(2)探究電阻大小與導(dǎo)體橫截面積的關(guān)系，選擇長度相同、粗細(xì)不同的鎳絡(luò)合金絲，分別接入電路中，觀察小燈泡的亮度情況.
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，在其他條件相同時，
導(dǎo)體的橫截面積越大，電阻越小；
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實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
材料、長度相同的導(dǎo)體接入電路的橫截面積越小，燈泡越暗.
(3)探究電阻大小與導(dǎo)體材料的關(guān)系，選擇長度相同、粗細(xì)相同的不同金屬絲，分別接入電路中，觀察小燈泡的亮度情況.
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實(shí)驗(yàn)結(jié)論：導(dǎo)體電阻的大小與導(dǎo)體的材料有關(guān).
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
材料、橫截面積相同,材料不同的導(dǎo)體接入電路，燈泡亮度不同.
4. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積(粗細(xì))有關(guān).
(1)在材料、粗細(xì)相同的情況下，導(dǎo)體的長度越大，電阻越大；
(2)在材料、長度相同的情況下，導(dǎo)體橫截面積越大，電阻越小.
注意：導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的的一種性質(zhì)，與通過導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端電壓的大小無關(guān).
接下來同學(xué)們可以嘗試用電流表代替小燈泡，一起來探究一下吧！
通過剛才的實(shí)驗(yàn)，我們知道常溫下導(dǎo)體的電阻和它的材料、長度、橫截面積有關(guān).那么，導(dǎo)體的溫度改變時，它的電阻會不會發(fā)生變化呢？
？
知識拓展：探究電阻與溫度的關(guān)系
隨著燈絲溫度的升高，電流表示數(shù)逐漸變小，燈泡逐漸變暗.說明燈絲的電阻隨著溫度的升高而增大.
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導(dǎo)體電阻會隨溫度升高一直變大嗎？
思考
熱敏電阻溫度升高，電流表示數(shù)變大，表明熱敏電阻隨溫度升高而減小.
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資料卡
靈敏電流表是供學(xué)生實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)室檢查直流電路中微弱的電流或微小電壓用的，它是一種高靈敏度的磁電式儀表，可以測量10-7～10-12 A的微小電流.
1. 對大多數(shù)導(dǎo)體來說(比如金屬)，溫度越高，電阻越大；
2. 但也有少數(shù)導(dǎo)體(比如熱敏電阻)，電阻隨溫度的升高而減小.
在常溫下，常見導(dǎo)體的電阻隨溫度的變化不大，因此，在初中階段，若無特殊說明均不考慮電阻隨溫度的變化.
電阻與溫度的關(guān)系:
電阻與材料
右圖展示的是不同材料導(dǎo)電性能的排序，從上至下，材料的導(dǎo)電性能依次減弱.
大電阻材料
導(dǎo)電性能弱
小電阻材料
導(dǎo)電性能強(qiáng)
對電流阻礙作用小
對電流阻礙作用大
小資料
例1 下列關(guān)于導(dǎo)體電阻的說法正確的是( )
A. 長度長的導(dǎo)體，電阻一定大
B. 橫截面積大的導(dǎo)體，電阻一定小
C. 導(dǎo)體的電阻由其兩端的電壓和通過的電流來決定
D. 導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積等因素有關(guān)
D
×
×
×
√
沒有控制變量：材料、橫截面積
沒有控制變量：材料、長度
電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，與其兩端的電壓和通過的電流無關(guān)
例2 把一根粗細(xì)均勻的細(xì)鐵絲對折起來，形成一根新的導(dǎo)線，那么與對折前相比電阻將如何變化？
材料一定時，長度減小，橫截面積增大，電阻減小.
例3 若將這根細(xì)鐵絲拉長一倍，形成一根新的導(dǎo)線，那么與拉長前相比電阻將如何變化？
材料一定時，長度增加，橫截面積減小，電阻增大.
導(dǎo)線對折與拉長電阻的變化：(材料一定)
對折：長度減小，橫截面積增大，電阻減小;
拉長：長度增加，橫截面積減小，電阻增大.
下表列出了生活中一些常見金屬制成長1 m、橫截面積為1 mm2的導(dǎo)線時在20 ℃時的電阻值，綜合購買成本考慮，你認(rèn)為哪種材料作為輸電導(dǎo)線的材料最合適？
導(dǎo)線 銀 銅 鐵 錳銅合金 鎳鉻合金
電阻R/Ω 0.016 0.017 0.096 0.44 1.1
價格(萬元/噸) 323 6.2 0.22 6.8 21.6
在備選材料中，銀的電阻最小，但價格高昂，銅的電阻與銀接近，價格卻低很多，適合做為輸電導(dǎo)線的材料.
任務(wù)4
選擇輸電線的材料種類及規(guī)格
銅最合適.
導(dǎo)線的電阻越小，對電流的阻礙作用越小，越適合作為輸電導(dǎo)線的材料.
由表中信息可知銀的電阻最小，那么有沒有電阻為零的材料呢？
思考
任務(wù)5
了解可用于制作輸電線路的最佳材料
導(dǎo)線 銀 銅 鐵 錳銅合金 鎳鉻合金
電阻R/Ω 0.016 0.017 0.096 0.44 1.1
價格(萬元/噸) 323 6.2 0.22 6.8 21.6
超導(dǎo)現(xiàn)象：某些物質(zhì)在很低的溫度時，
電阻就變成了0；例如水銀.
超導(dǎo)材料：
在很低的溫度下，電阻為0的材料被稱為超導(dǎo)材料，也被稱為超導(dǎo)體.
點(diǎn)擊播放視頻
拓展：超導(dǎo)現(xiàn)象
特點(diǎn)：
①延長電路元件的使用壽命；
②降低電能損耗；
③實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備微型化.
應(yīng)用：利用超導(dǎo)材料可以制造超導(dǎo)電纜、磁體和一些精密儀器及元件.
目前，超導(dǎo)材料還沒有廣泛應(yīng)用于實(shí)際生活.
半導(dǎo)體：導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的導(dǎo)體.
半導(dǎo)體
硅
鍺
半導(dǎo)體的電阻比導(dǎo)體大，但比絕緣體小得多.
常見物質(zhì)：硅、鍺、砷化鎵等.
應(yīng)用：通常用半導(dǎo)體材料可以制作二極管和三極管.
它被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備.
二極管
三極管
集成電路
具有一定阻值的元件，常簡稱為電阻，在電路圖中的符號是_________.
電阻
概念:導(dǎo)體對電流_____作用.
國際單位：_____，簡稱___，符號為___;
其他常用單位：千歐(kΩ)、兆歐(MΩ)
探究方法：__________、轉(zhuǎn)換法
影響因素：材料、____、橫截面積、溫度(一般忽略不計(jì))等.
電阻
探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素
導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)
單位換算：1 kΩ = ____Ω 1 MΩ = ____Ω
阻礙
歐姆
控制變量法
長度
課堂小結(jié)
符號及單位
電阻器：
符號：
電阻用字母___表示.
R
Ω
歐
103
106
1. 在不計(jì)溫度對電阻影響的情況下，比較兩根銅導(dǎo)線的電阻，下列說法中正確的是( )
A. 較長的銅導(dǎo)線電阻一定大
B. 橫截面積大的銅導(dǎo)線電阻一定大
C. 長度相同時，橫截面積大的銅導(dǎo)線電阻大
D. 長度、橫截面積相同時，兩根銅導(dǎo)線的電阻一定相同
D
×
×
隨堂練習(xí)
√
×
導(dǎo)體的電阻與其材料、長度、橫截面積等因素有關(guān)
長度相同時，橫截面積越大，電阻越小
沒有控制變量：橫截面積
沒有控制變量：長度
2. 某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置圖來探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素．實(shí)驗(yàn)中分別把A、B、C、D四根合金絲接入電路，其規(guī)格如下表所示：
編號 材料 長度/m 橫截面積/mm2
A 鎳鉻合金 0.5 0.5
B 鎳鉻合金 1.0 0.5
C 鎳鉻合金 0.5 1.0
D 錳銅合金 0.5 0.5
(1)實(shí)驗(yàn)中是通過____________或小燈泡的亮度來比較電阻的大小．
電流表示數(shù)
(2)選用編號為________的兩根合金絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以用來探究導(dǎo)體電阻大小與長度的關(guān)系；
(3)選用編號為A、C的兩根合金絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以用來探究導(dǎo)體電阻大小與__________的關(guān)系．
(4)選用編號為A、D的兩根合金絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以用來探究導(dǎo)體電阻大小與______的關(guān)系．
A、B
橫截面積
材料
編號 材料 長度/m 橫截面積/mm2
A 鎳鉻合金 0.5 0.5
B 鎳鉻合金 1.0 0.5
C 鎳鉻合金 0.5 1.0
D 錳銅合金 0.5 0.5
控制變量法
(5)實(shí)驗(yàn)中探究導(dǎo)體電阻大小與橫截面積的關(guān)系時，發(fā)現(xiàn)A合金絲不能使用，在不增加其他器材的前提下，請你給出解決方案：___________
_________________________________．
將B合金絲的一半接入電路與C合金絲進(jìn)行比較
編號 材料 長度/m 橫截面積/mm2
A 鎳鉻合金 0.5 0.5
B 鎳鉻合金 1.0 0.5
C 鎳鉻合金 0.5 1.0
D 錳銅合金 0.5 0.5
控制導(dǎo)體的長度與材料不變

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