第二节 影响导体电阻大小的因素（表格式教学设计）物理北师大版2024九年级全一册

第二节 影响导体电阻大小的因素（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 第二节 影响导体电阻大小的因素 教学目标 物理观念 理解电阻与材料、长度、横截面积、温度的关系，构建“电阻由导体自身特性决定”的物理模型 科学思维 运用控制变量法设计实验，通过“转换法”分析数据，发展逻辑推理与归纳能力 科学探究 经历“猜想→设计→实验→论证”完整探究过程，提升动手与问题解决能力 科学态度 与责任 了解超导现象及应用，认识物理对科技发展的推动作用，激发科学兴趣 教材分析 本节内容是北师大版九年级物理“欧姆定律”章节的核心探究课，地位关键：承接“电阻的基本概念”，为理解“欧姆定律应用”“电热计算”奠基，也为后续“家庭电路”“超导技术”做铺垫。 教材编排逻辑清晰：以“生活现象（不同导线的应用）→猜想假设→实验探究（控制变量法）→规律总结（材料、长度、横截面积、温度的影响）→拓展延伸（超导现象及应用）”为主线，融合科学探究与社会应用，既落实“控制变量法、转换法”的科学方法，又体现物理对科技发展的推动（如超导磁悬浮），契合课标“经历探究过程、理解电阻特性、关注科技应用”的要求。 学情分析 已有基础：学生掌握“电阻阻碍电流的性质”，熟悉电流表/电压表使用，对“控制变量法”（如探究摩擦力、浮力）有初步认知，具备一定实验操作能力。 认知难点：1. 实验变量控制：多因素探究中，易忽略“材料、横截面积、温度需严格一致”，导致变量混乱；2. 电阻本质理解：混淆“R=U/I的比值定义”与“电阻由导体本身决定”，误认“电压/电流影响电阻”；3. 超导抽象性：对“临界温度、零电阻特性”理解模糊，难关联实际应用的条件限制。 学习特点：九年级学生抽象思维逐步发展，但对物理规律的理解仍依赖直观实验现象；对“可操作、有明显现象”的探究兴趣高，但“多变量归纳、结论普适性推导”需教师精准引导。 教学重点 探究影响电阻的因素（材料、长度、横截面积、温度）；控制变量法的应用 教学难点 实验方案的设计与优化；理解“电阻与因素的定性关系”及实际应用 教学准备 电源、开关、电流表、导线、酒精灯、灯泡、不同电阻丝（2种材料：锰铜、镍铬；2种长度：0.5m、1m；2种横截面积：0.4mm2、0.8mm2） 教学过程 导入新课 常见的导线都是铜芯或铝芯，很少见铁芯； 同种材质的导线也有粗细、长短的差别。 【提出问题】 （1）为什么不用铁丝做导线？ （2）粗导线和细导线有什么区别？ 【教师活动】观察引导导线的材料、长度、粗细差异，引发猜想。 【学生活动】思考并发言，提出“电阻可能与材料、长度、横截面积有关”的猜想。 【设计意图】从生活实例导入，激活前认知，自然引出探究问题。 学习新课 一、探究影响导体电阻大小的因素 1. 实验探究：探究影响导体电阻大小的因素 【提出问题】导体电阻大小与什么因素有关？ 【猜想假设】电阻大小可能跟导体的材料、长度、横截面积有关 【设计实验】 如何验证猜想？需要科学方法的支持。 控制变量法：每次只改变其中一个因素，而控制其余几个因素不变； 转换法：电阻无法直接测量，通过灯的亮度或电流的大小来间接反映电阻的大小（电流越小→电阻越大）。 · 如何保证“电压相同”？ 并联电压相等，或直接用电源电压为定值。 电源电压不变时，将不同的电阻丝单独接入电路，通过电流表示数大小比较电阻。 【实验器材】电源、开关、电流表、导线、不同电阻丝（2种材料：锰铜、镍铬；2种长度：0.5m、1m；2种横截面积：0.4mm2、0.8mm2） 【实验内容】 探究1：导体的电阻大小与导体材料的关系； 控制条件：长度（1m）、横截面积（0.4mm2）相同，材料不同（锰铜丝VS镍铬丝）； 步骤1：将两种电阻丝分别接入电路，记录电流表示数； 实验数据： 实验结论一：导体的电阻与导体的材料有关。长度、横截面积相同的导体，材料不同，电阻也不同。 探究2：导体的电阻大小与导体长度的关系； 控制条件：材料（镍铬丝）、横截面积（0.4mm2）相同，长度不同（0.5m VS 1m）； 步骤2：将不同长度的电阻丝分别接入电路，记录电流表示数； 实验数据： 实验结论二：导体的电阻与导体的长度有关。材料、横截面积相同的导体，长度越长，电阻越大。 探究3：导体的电阻大小与导体横截面积的关系； 控制条件：材料（镍铬丝）、长度（1m）相同，横截面积不同（0.4mm2 VS 0.8mm2 ） 步骤3：将不同横截面积的电阻丝分别接入电路，记录电流表示数； 实验数据： 实验结论三：导体的电阻与导体的横截面积有关。材料、长度相同的导体，横截面积越大，电阻越小。 【归纳总结】大量实验表明，导体电阻大小与导体的材料、长度和横截面积有关； 同种材料的导体越长，横截面积越小，电阻越大。 特别提示：电阻是物质的固有属性。由导体本身决定，与电压、电流大小没有关系。 【例题1】某同学利用如图所示的装置探究影响导体电阻大小的因素，实验中四根金属丝的规格如下表所示。下列说法正确的是（    ） 编号 材料 长度/m 横截面积/ ① 锰铜丝 1.0 0.2 ② 镍铬合金丝 0.5 0.2 ③ 镍铬合金丝 1.0 0.2 ④ 镍铬合金丝 1.0 0.6 A．实验过程中，灯泡越亮，说明接入电路中金属丝的电阻越大 B．选择金属丝①和③可以探究电阻的大小是否跟导体的材料有关 C．选择金属丝②和④可以探究电阻的大小是否跟导体的长度有关 D．选择金属丝①和④可以探究电阻的大小是否跟导体的横截面积有关 【答案】B 【详解】A．灯泡越亮，说明电路中的电流越大，则表明接入电路中的金属丝的电阻越小，故A错误； B．选择金属丝①和③，导线的长度和横截面积均相同，而材料不同，可以探究导体的电阻大小是否跟导体的材料有关，故B正确； C．探究电阻的大小是否跟导体的长度有关，保持导体的材料和横截面积相同，长度不同，选择金属丝②和④，导线的长度和横截面积都不同，不能探究电阻的大小与导体的长度的关系，故C错误； D．探究电阻的大小是否跟导体的横截面积有关，保持导体的材料和长度相同，横截面积不同，选择金属丝①和④，导体的材料和横截面积不同，长度相同，不能探究电阻的大小跟导体的横截面积的关系，故D错误。 故选B。 【例题2】充电宝给手机充电过程中，手机电池是 （选填“电源”或“用电器”）；“护套线”是一种家用电线，由铜芯和塑料层组成（如图所示），其中的 （选填“铜”或“塑料”）是绝缘体；家用空调所用导线的电阻较小，该导线的铜芯要 （选填“粗”或“细”）一些。 【答案】 用电器 塑料 粗 【详解】[1]充电宝给手机充电过程中，手机电池需要消耗电能，是用电器。 [2]家用电线中，由铜芯和塑料层组成，其中的铜容易导电，是导体，塑料不容易导电，是绝缘体。 [3]当材料、长度一定时，导体越粗，电阻越小；家用空调所用导线的电阻较小，该导线的铜芯要粗一些。 学习新课 二、探究导体电阻大小受温度的影响情况 【提问】除了材料、长度、横截面积，温度会影响电阻吗？ 1.实验探究：探究导体电阻大小受温度的影响情况 【实验装置】镍铬丝、酒精灯、电流表、灯泡、电源 【实验步骤】闭合开关，用酒精灯加热镍铬丝，观察电流表示数和灯泡亮度变化； 【思考】记录实验现象，思考“温度如何影响电阻？” 【实验结论】导体电阻大小与它的温度高低有关，金属导体的电阻随温度的升高而增大。 【例题3】某电路连接如图所示，当细铁丝绕制的线圈不加热时，闭合开关，电流表示数为0.6A。用酒精灯缓慢加热铁丝圈一段时间后，电流表的示数将（　　） A．大于 B．等于 C．小于 D．电流表烧坏 【答案】C 【详解】因为温度越高，铁丝的电阻越大，所以电路中的总电阻就越大，电流就会变小，所以电流表的示数将小于0.6A。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 学习新课 三、超导体 定义：当温度降低到某一温度时，导体的电阻突然变为零，这种现象叫作超导现象，发生超导现象的导体叫作超导体。 特性：零电阻性、完全抗磁性（即对磁体有排斥作用）→推动电力、交通、医疗等领域发展 超导体应用：超导电缆（远距离输电过程中减少输电损耗）；超导磁悬浮列车（具有超高速、低噪声、低振动、节能等特点）；东方超环EAST（我国自主设计、自主建造，世界领先水平的核聚变实验装置） 【讨论】超导应用的优势与挑战（如临界温度低） 【例题4】“中国造”稀释制冷机已交付用户，并在实际运行中显示了良好的技术实力。稀释制冷机，是构建超导量子计算机的关键核心设备，可为超导量子计算芯片提供接近绝对零度的超低温环境。超导材料在很低的温度下 变为零；超导材料一旦在常温环境下成为现实，将会给人类带来极大的好处，请写出超导体材料的一种用途 。 【答案】 电阻 用于制作输电导线（合理即可） 【详解】[1]超导体在超低温的情况下，电阻突然减小为零，所以超导材料在很低的温度下电阻变为零。 [2]超导体在临界温度下电阻为零，电流在其中不受阻碍，如能用超导体制成的导线把电能从发电厂送到各个用户，将大大降低输电过程的能量损耗，节约大量能源，所以超导体材料可以用于制作输电导线。 课 堂 练 习 1．如图所示的铝芯电缆是一种输电导线。在某村输电线路改造工程中，更换铝芯更粗的电缆，其目的是（　　） A．增大电阻 B．减小电阻 C．减小质量 D．减小密度 【答案】B 【详解】新电缆的铝芯更粗，即横截面积大，根据电阻的影响因素可知，当材料、长度相同时，横截面积越大，电阻越小，因此更换的铝芯电缆比旧铝芯电缆电阻更小，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．某实验小组利用如图所示的装置探究影响导体电阻大小的因素，实验中用到的锰铜丝和镍铬合金丝的横截面积相同。下列说法正确的是（    ） A．选择金属丝①和②可以探究电阻的大小是否跟导体的材料有关 B．选择金属丝①和②可以探究电阻的大小是否跟导体的长度有关 C．选择金属丝②和③可以探究电阻的大小是否跟导体的长度有关 D．实验过程中，若灯泡亮度变化不明显，可将灯泡换成电压表进行实验 【答案】C 【详解】AB．金属丝①和②的材料、长度均不同，选择金属丝①和②不可以探究电阻的大小是否跟导体的材料有关，也不可以探究电阻的大小是否跟导体的长度有关，故AB错误； C．选择金属丝②和③的材料、横截面积相同，长度不变，可以探究电阻的大小是否跟导体的长度有关，故C正确； D．电流表使用时串联在电路中，电压表使用时与用电器并联。实验中，若灯泡亮度变化不明显，可将灯泡换成电流表进行实验，故D错误。 故选C。 3．如图是一个长方体的金属电阻，材料分布均匀，长、宽、高分别为a、b、c，且a>b>c、当电流沿 （选填“AB”或“CD”或“EF”）方向通过该电阻时，它的电阻最小；当该电阻没有电流流过时，它的电阻 （选填“为零”或“不为零”）。 【答案】 AB 不为零 【详解】[1]金属电阻的材料分布均匀，分析题图可知，当沿AB方向通电流时，横截面积最大，长度最小，此时电阻的阻值是最小的。 [2]电阻是导体的一种特性，它与导体的材料、长度和横截面积大小有关，和导体两端的电压、导体中的电流大小无关，当该电阻没有电流流过时，它的电阻不为零。 4．物理兴趣小组的同学开展“探究盐水电阻大小与哪些因素有关”的实验，他们提出了以下猜想： A．可能与盐水的浓度有关。 B．可能与盐水的液柱长度有关。 他们利用玻璃管（管中带有接线柱的金属活塞可以左右移动）、电源、开关、小灯泡、导线等器材，组装成如图所示的电路进行实验。 (1)向玻璃管内注满盐水，闭合开关后灯泡发光，说明盐水是 （选填“导体”或“绝缘体”）；根据小灯泡的亮度可以判断盐水的电阻大小，这种研究方法是 ； (2)探究猜想A时，为了增加盐水的浓度，可向玻璃管中添加 （选填“盐”或“清水”）并搅拌均匀。探究猜想B时，用注射器缓慢地从玻璃管中抽取部分盐水，同时调节活塞使玻璃管中仍充满盐水，灯泡的亮度逐渐变亮，这一实验过程 （选填“能”或“不能”）验证猜想B； (3)实验中发现，盐水的电阻改变较小时，灯泡的亮度无明显变化。甲、乙同学分别对实验装置做以下改进：甲同学把灯泡更换为电流表，乙同学在原电路中串联接入电流表，改进方法更好的是 同学，理由是 。 【答案】(1) 导体；转换法；(2)盐；能；(3)乙；可以起到保护电路的作用 【详解】（1）[1]将适量盐水从注水口倒入玻璃管中并闭合开关，观察到小灯泡发光，说明盐水容易导电，所以盐水是导体。 [2]盐水浓度不同，灯泡的亮度不同，可以根据灯泡的亮度判断盐水电阻的大小，运用了转换法。 （2）[1]要增加盐水的浓度，应该往盐水中加盐，并搅拌。 [2]探究猜想B时，用注射器缓慢地从玻璃管中抽取部分盐水，同时调节活塞使玻璃管中仍充满盐水，保持了横截面积、盐水的浓度不变，盐水的长度变短，灯泡的亮度逐渐变亮，表明盐水的电阻大小与长度有关，即这一实验过程能验证猜想B。 （3）[1][2]将灯泡换为电流表，盐水的电阻变化会引起电路中的电流的变化，但是，当盐水的电阻过小时，电流会过大，电路可能会被烧坏；在原电路中串联一个电流表，灯泡可以起到保护电路的作用，因此乙同学的方案更好。 板 书 设 计 第二节 影响导体电阻大小的因素 一、探究实验（控制变量法） 1.材料：长度、横截面积相同→材料不同，电阻不同； 2.长度：材料、横截面积相同→长度越长，电阻越大； 3.横截面积：材料、长度相同→横截面积越大，电阻越小。 二、温度的影响 金属导体：温度升高→电阻增大； 超导体：临界温度下电阻为0 3、 科学方法 控制变量法、转换法 课 堂 小 结 第一节 不同物质的导电性能 课 后 作 业 1.习题作业：完成课本“自我检测”剩余题目； 2.拓展作业：查阅“室温超导”研究进展，记录查阅结果。 教 学 反 思 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$