内容正文:
实验突破21
探究影响导体电阻大小的因素
2023江西物理
实验器材 电源、开关、电阻丝、电流表(或灯泡)、导线等
实验方法 转换法和控制变量法
实验关键步骤操作及注意事项
1.连接电路时要断开开关,注意电流表正、负接线柱的接线和量程选择;
2.转换法的应用:用电流表的示数大小(或灯泡的亮度)来反映导体的电阻大小;
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3.控制变量法的应用:(如图所示)
(1)探究导体的电阻与导体材料的关系:选取长度、横截面积相同的不同材料制成的导体进行实验;(选取电阻丝a、d)
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(2)探究导体的电阻与导体长度的关系:选取材料、横截面积相同,长度不同的导体进行实验;(选取电阻丝a、c)
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(3)探究导体的电阻与横截面积的关系:选取材料、长度相同,横截面积不同的导体进行实验;(选取电阻丝a、b)
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(4)探究导体的电阻与温度的关系:选取同一个导体,改变温度进行实验;
4.方案改进:在电路中串联一只小灯泡,可以保护电路,从而防止烧坏电流表
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实验分析
1.导体电阻大小的判断方法:将图中M、N接线柱分别与几根电阻丝的两端连接,闭合开关后,若观察到电流表示数较大,则说明此电阻丝的阻值较小;
2.实验数据记录表格的设计、数据分析及实验方案评估;
3.实验结论及其应用;
4.实验拓展:探究温度对导体电阻大小的影响
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实验结论
导体的电阻大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关。同种材料、长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大;同种材料、横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大
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母题 在做“探究影响导体电阻大小的因素”的实验中,小婷作出了如下猜想:
猜想一:导体的电阻与导体的长度有关;
猜想二:导体的电阻与导体的横截面积有关;
猜想三:导体的电阻与导体的材料有关。
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【设计实验】小婷利用如图所示电路进行探究,实验中分别将多根规格、材料不同的电阻丝两端接入电路MN两点间。
(1)实验中,通过观察 小灯泡的亮度 可以判断电阻丝的电阻大小,这种物理研究方法是 转换法 。
固基础
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(2)小灯泡在电路中的主要作用是 反映电路中导体电阻的大小,以及保护电路 。
(3)下表给出了可供选择的4根电阻丝,分别用A、B、C、D四个字母代表。
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【分析与论证】
(1)若选用编号为 A、B 的电阻丝接入电路进行实验,是为了验证猜想三。
(2)若选用编号为B、C的电阻丝,是为了验证猜想 二 ,得到的结论是: 当导体材料、长度相同时,导体的横截面积越小,电阻越大 。
(3)分别将编号为C、D的电阻丝接入电路进行实验,其得到的实验结论被实际应用到了 滑动变阻器 (选填“电流表”“电压表”或“滑动变阻器”)的工作原理中。
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【交流与反思】
(1)若将编号为D的电阻丝对折后重新接入电路,闭合开关,灯泡的亮度将 变亮 (选填“变亮”“变暗”或“不变”)。
(2)实验中给同一段电阻丝加热的过程中,发现灯泡的亮度逐渐变暗,说明电阻丝的电阻逐渐变 大 ,从而得出导体的电阻与 温度 有关。
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(3)实验过程中小婷更换电阻丝后发现灯泡的亮度变化不明显,不能准确判断电阻大小,请你提出改进建议: 在电路中串联一只电流表 。
(4)同桌小亮在探究同样的课题时,手边只有一根电阻丝,那么他利用这根电阻丝和上述电路,不能够完成猜想 ① (填序号)的实验验证。
①导体的电阻与导体的材料有关
②导体的电阻与导体的横截面积有关
③导体的电阻与导体的长度有关
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【拓展】
(1)细心的小婷发现,白炽灯用久了之后,灯泡会变黑,灯丝变细,导致灯丝电阻变大,在使用时白炽灯的实际功率将 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)额定功率。
提能力