15.1 电阻和变阻器 课时1 电阻课件- 2023-2024学年初中物理沪科版九年级全一册

第十五章 探究电路 我们的生活和生产建设都离不开电，同学们已经初步学习了电路、电流和电压，如何运用电学知识探究和分析简单电路？探究时应注意哪些用电安全原则呢？ 第一节 电阻和变阻器 课时1 电阻 主题情境 为输电线路选材 初步确定输电线的材料特点 判断备选材料对电流的阻碍作用的大小 任 务 线 知 识 线 认识电阻 确定备选材料对电流阻碍作用的影响因素 电阻的应用 半导体和 超导现象 选择输电线的材料种类及规格 了解可用于制作输电线的最佳材料 电阻的影响因素 1. 知道电阻的概念、单位及其换算、以及电阻器在电路中的符号. 2. 利用“控制变量法”对影响电阻大小的因素进行实验探究，知道决定 电阻大小的因素. 学习目标 任务1 初步确定输电线的材料特点 情境串新知 如果你是架设输电线路的工程师，你会选择具有什么特点的材料来制作输电线呢？有哪些材料可以满足要求呢？ 思考 具有导电性的导体材料，银、铜、铁、合金等金属材料. 银 铜 铁 锰铜合金 镍铬合金 除了导电性，当电路中电流流过不同材料的导线时，电流的大小相同吗？为什么？ ？ 水在水管中流动会受到阻力，同样，电荷在导体中定向移动也会受到阻力，不同导体对电流的阻碍作用相同吗？ 思考 任务2 判断备选材料对电流的阻碍作用的大小 探究导体对电流的阻碍作用 如图所示，把长短、粗细相同的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路，闭合开关，观察电路中小灯泡的亮度，以及电流表的示数变化. 实 验 1 点击播放视频 铜丝 电流I=0.26 A 灯泡发光较亮 镍铬合金丝 电流I=0.20 A 灯泡发光较暗 分析： 在相同条件下，相比于镍铬合金，通过铜丝的电流较大，表明相比于镍铬合金，铜丝对电流的阻碍作用较小 . 实验现象： 导体虽然容易导电，但是不同导体对电流的阻碍作用一般不同. 请同学们阅读课本P91“电阻”内容，试回答下列问题： (1)电阻的概念是什么，用什么符号表示？ (2)在电路图中如何表示？ (3)单位和符号是什么？ (4)电阻是否还有其他的单位？换算关系怎样？ 一、电阻 ____________________叫电阻. 1. 概念： 不同的导体，电阻一般_____. 例如，分别在不同导线两端加上相同的电压，通过导线的_________通常不同. 2. 判断方式： 通过导线的电流较小 导线的电阻较____ 通过导线的电流较大 导线对电流的阻碍作用较____ 导线的电阻较____ 导线对电流的阻碍作用较____ 导体对电流的阻碍作用 不同 电流大小 小 小 大 大 3. 符号： 4. 单位： 换算关系：1 kΩ = ____ Ω 1 MΩ = ____Ω R ____. _____，简称____，符号是“____”. 常用的电阻单位还有_________和__________. 欧姆 欧 Ω 千欧(kΩ) 兆欧(MΩ) 103 106 收音机、电视机等用电器的电路中连接着许多具有一定阻值的元件 ——电阻器，用来调节电路中的电流和电压. 色环电阻 绕线电阻 水泥电阻 铝壳电阻 贴片电阻 电阻器(常简称为电阻)在电路图中的符号是 . 5. 电阻器： 常见用电器 电阻 R/Ω 白炽电灯(15 W) 3227 白炽电灯(60 W) 807 电熨斗(600 W) 80.7 电烤箱(900 W) 54 电暖器(1 000 W) 48.4 我国家庭常见用电器正常工作时的电阻 括号里面“W”是电功率的单位，我们在下一章将会学习到. 信息窗 例 关于导体的电阻，下列说法中正确的是( ) A. 导体导电说明它对电流没有任何阻碍作用 B. 导体的电阻越大，说明它对电流的阻碍作用越小 C. 相同条件下，铜导线比铁导线的导电性能好，说明此时铜导线的电 阻小于铁导线的电阻 D. 不同导体对电流的阻碍作用是相同的 C × × × √ 电阻表示导体对电流阻碍作用的大小 导体对电流的阻碍作用叫电阻，不同的导体，电阻一般不同 导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大 导体的导电性越好，电阻越小 不同的导体，电阻一般不同，那么导体的电阻与什么因素有关呢？ ？ 二、电阻的大小与哪些因素有关 探究影响电阻大小的因素 实 验 2 1. 作出猜想 前往郑州市，哪条路更快呢？ 想一想 比一比 因素：导体的长度 路越长，越费时 类比 任务3 确定备选材料对电流阻碍作用的影响因素 骑自行车，哪条路更容易通过呢？ 因素：导体的粗细 (横截面积) 路越窄，越难行 类比 想一想 比一比 电阻的大小无法直接观察到，实验中是通过电流表的示数大小或小灯泡的亮暗程度来反映的，这种研究问题的方法称为转换法. 在探究的过程中，我们如何判断电阻的大小呢？ 2. 设计方案 用“控制变量法”研究电阻跟所猜想的因素之间的关系. 思考 通过刚才的猜想，影响导体电阻大小的因素有多个，我们如何研究每个因素对电阻大小的影响呢？ 思考 比较不同粗细导体的电阻 比较不同长度导体的电阻 控制：___________、___________不变 改变：_____________ 导体材料 横截面积 导体的长度 控制：__________、____________不变 改变：___________ 导体材料 导体的长度 横截面积 控制变量 (1)探究电阻大小与导体长度的关系，选择粗细相同、长度不同的镍络合金丝，分别接入电路中，观察小灯泡的亮度情况. 实验结论：导体电阻的大小与导体的长度有关，在其他条件相同时， 导体的长度越大，电阻越大； 3. 收集证据 点击播放视频 实验现象： 材料、横截面积相同的导体接入电路的长度越长，灯泡越暗. (2)探究电阻大小与导体横截面积的关系，选择长度相同、粗细不同的镍络合金丝，分别接入电路中，观察小灯泡的亮度情况. 实验结论：导体电阻的大小与导体的横截面积有关，在其他条件相同时， 导体的横截面积越大，电阻越小； 点击播放视频 实验现象： 材料、长度相同的导体接入电路的横截面积越小，灯泡越暗. (3)探究电阻大小与导体材料的关系，选择长度相同、粗细相同的不同金属丝，分别接入电路中，观察小灯泡的亮度情况. 点击播放视频 实验结论：导体电阻的大小与导体的材料有关. 实验现象： 材料、横截面积相同,材料不同的导体接入电路，灯泡亮度不同. 4. 实验结论 导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积(粗细)有关. (1)在材料、粗细相同的情况下，导体的长度越大，电阻越大； (2)在材料、长度相同的情况下，导体横截面积越大，电阻越小. 注意：导体的电阻是导体本身的的一种性质，与通过导体的电流和导体两端电压的大小无关. 接下来同学们可以尝试用电流表代替小灯泡，一起来探究一下吧！ 通过刚才的实验，我们知道常温下导体的电阻和它的材料、长度、横截面积有关.那么，导体的温度改变时，它的电阻会不会发生变化呢？ ？ 知识拓展：探究电阻与温度的关系 随着灯丝温度的升高，电流表示数逐渐变小，灯泡逐渐变暗.说明灯丝的电阻随着温度的升高而增大. 点击播放视频 导体电阻会随温度升高一直变大吗？ 思考 热敏电阻温度升高，电流表示数变大，表明热敏电阻随温度升高而减小. 点击播放视频 资料卡 灵敏电流表是供学生实验或实验室检查直流电路中微弱的电流或微小电压用的，它是一种高灵敏度的磁电式仪表，可以测量10-7～10-12 A的微小电流. 1. 对大多数导体来说(比如金属)，温度越高，电阻越大； 2. 但也有少数导体(比如热敏电阻)，电阻随温度的升高而减小. 在常温下，常见导体的电阻随温度的变化不大，因此，在初中阶段，若无特殊说明均不考虑电阻随温度的变化. 电阻与温度的关系: 电阻与材料 右图展示的是不同材料导电性能的排序，从上至下，材料的导电性能依次减弱. 大电阻材料 导电性能弱 小电阻材料 导电性能强 对电流阻碍作用小 对电流阻碍作用大 小资料 例1 下列关于导体电阻的说法正确的是( ) A. 长度长的导体，电阻一定大 B. 横截面积大的导体，电阻一定小 C. 导体的电阻由其两端的电压和通过的电流来决定 D. 导体的电阻与导体的材料、长度和横截面积等因素有关 D × × × √ 没有控制变量：材料、横截面积 没有控制变量：材料、长度 电阻是导体本身的一种性质，与其两端的电压和通过的电流无关 例2 把一根粗细均匀的细铁丝对折起来，形成一根新的导线，那么与对折前相比电阻将如何变化？ 材料一定时，长度减小，横截面积增大，电阻减小. 例3 若将这根细铁丝拉长一倍，形成一根新的导线，那么与拉长前相比电阻将如何变化？ 材料一定时，长度增加，横截面积减小，电阻增大. 导线对折与拉长电阻的变化：(材料一定) 对折：长度减小，横截面积增大，电阻减小; 拉长：长度增加，横截面积减小，电阻增大. 下表列出了生活中一些常见金属制成长1 m、横截面积为1 mm2的导线时在20 ℃时的电阻值，综合购买成本考虑，你认为哪种材料作为输电导线的材料最合适？ 导线 银 铜 铁 锰铜合金 镍铬合金 电阻R/Ω 0.016 0.017 0.096 0.44 1.1 价格(万元/吨) 323 6.2 0.22 6.8 21.6 在备选材料中，银的电阻最小，但价格高昂，铜的电阻与银接近，价格却低很多，适合做为输电导线的材料. 任务4 选择输电线的材料种类及规格 铜最合适. 导线的电阻越小，对电流的阻碍作用越小，越适合作为输电导线的材料. 由表中信息可知银的电阻最小，那么有没有电阻为零的材料呢？ 思考 任务5 了解可用于制作输电线路的最佳材料 导线 银 铜 铁 锰铜合金 镍铬合金 电阻R/Ω 0.016 0.017 0.096 0.44 1.1 价格(万元/吨) 323 6.2 0.22 6.8 21.6 超导现象：某些物质在很低的温度时， 电阻就变成了0；例如水银. 超导材料： 在很低的温度下，电阻为0的材料被称为超导材料，也被称为超导体. 点击播放视频 拓展：超导现象 特点： ①延长电路元件的使用寿命； ②降低电能损耗； ③实现电子设备微型化. 应用：利用超导材料可以制造超导电缆、磁体和一些精密仪器及元件. 目前，超导材料还没有广泛应用于实际生活. 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的导体. 半导体 硅 锗 半导体的电阻比导体大，但比绝缘体小得多. 常见物质：硅、锗、砷化镓等. 应用：通常用半导体材料可以制作二极管和三极管. 它被广泛应用于各种电子设备. 二极管 三极管 集成电路 具有一定阻值的元件，常简称为电阻，在电路图中的符号是_________. 电阻 概念:导体对电流_____作用. 国际单位：_____，简称___，符号为___; 其他常用单位：千欧(kΩ)、兆欧(MΩ) 探究方法：__________、转换法 影响因素：材料、____、横截面积、温度(一般忽略不计)等. 电阻 探究影响导体电阻大小的因素 导体本身的一种性质 单位换算：1 kΩ = ____Ω 1 MΩ = ____Ω 阻碍 欧姆 控制变量法 长度 课堂小结 符号及单位 电阻器： 符号： 电阻用字母___表示. R Ω 欧 103 106 1. 在不计温度对电阻影响的情况下，比较两根铜导线的电阻，下列说法中正确的是( ) A. 较长的铜导线电阻一定大 B. 横截面积大的铜导线电阻一定大 C. 长度相同时，横截面积大的铜导线电阻大 D. 长度、横截面积相同时，两根铜导线的电阻一定相同 D × × 随堂练习 √ × 导体的电阻与其材料、长度、横截面积等因素有关 长度相同时，横截面积越大，电阻越小 没有控制变量：横截面积 没有控制变量：长度 2. 某实验小组的同学利用如图所示的实验装置图来探究影响导体电阻大小的因素．实验中分别把A、B、C、D四根合金丝接入电路，其规格如下表所示： 编号 材料 长度/m 横截面积/mm2 A 镍铬合金 0.5 0.5 B 镍铬合金 1.0 0.5 C 镍铬合金 0.5 1.0 D 锰铜合金 0.5 0.5 (1)实验中是通过____________或小灯泡的亮度来比较电阻的大小． 电流表示数 (2)选用编号为________的两根合金丝进行实验，可以用来探究导体电阻大小与长度的关系；(3)选用编号为A、C的两根合金丝进行实验，可以用来探究导体电阻大小与__________的关系．(4)选用编号为A、D的两根合金丝进行实验，可以用来探究导体电阻大小与______的关系． A、B 横截面积 材料 编号 材料 长度/m 横截面积/mm2 A 镍铬合金 0.5 0.5 B 镍铬合金 1.0 0.5 C 镍铬合金 0.5 1.0 D 锰铜合金 0.5 0.5 控制变量法 (5)实验中探究导体电阻大小与横截面积的关系时，发现A合金丝不能使用，在不增加其他器材的前提下，请你给出解决方案：___________ _________________________________． 将B合金丝的一半接入电路与C合金丝进行比较 编号 材料 长度/m 横截面积/mm2 A 镍铬合金 0.5 0.5 B 镍铬合金 1.0 0.5 C 镍铬合金 0.5 1.0 D 锰铜合金 0.5 0.5 控制导体的长度与材料不变 Lavf58.29.100 $$