第3节 电阻（培优教学课件）物理人教版2024九年级全一册

第十六章 电压 电阻 九年级全一册•人教版 第3节 电阻 我国西部地区的水能和煤炭资源丰富，可以用来大量发电。为了把这些电能输送到数千千米以外电力紧缺的东部地区，同时减少损耗，人们采用了一种叫作特高压输电的方式。 2018年，我国新疆昌吉至安徽古泉建成了目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术最先进的特高压直流输电工程。 通过这一章的学习，我们将了解电压是什么，它有什么作用。 1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，约50MB。 ppt共有54张、1段视频，可根据需要选择点播。 2. 视频资源： 视频演示——《探究影响导体电阻大小的因素》 3. 免责追责：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。 ppt版权归本工作室，如涉及侵权问题，将追究责任。 老师同学 致 导入新课 导线多是用铜或铝做的，特别重要的电气设备的导线还要用昂贵的银来做。铁也是导体，既多又便宜，为什么很少用它来做导线呢? 铜、铝和铁都是导体，但它们的导电性能不同。我们通过研究不同材料的导电性来回答这个问题。 铜质导线 铝质导线 镀银音响线 学习目标 物理观念 通过观察和实验，认识电阻的概念，知道电阻的单位及换算。理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关。 科学思维 体会用控制变量法探究电阻与哪些因素有关，了解半导体和超导体以及它们在现代科学技术中的应用。 科学探究 通过控制变量法探究影响电阻大小的因素。 科学态度 与责任 通过了解半导体及超导在现代科技中的应用，开阔视野，激发学生求知欲。 教学重点 电阻概念的建立。 教学难点 通过实验说明决定电阻大小的因素有哪些。 重点难点 学习内容 1. 电阻 2. 影响电阻大小的因素 3. 课堂总结 4. 练习与应用 5. 提升训练 一、电阻 第3节 电阻 一、电阻 1. 探究导体对电流的阻碍作用 （1）实验过程 将电池、电流表、小灯泡、开关和一小段细铁丝如图所示串联起来，观察电流表的示数和小灯泡的亮度。把细铁丝换成其他导体，例如铅笔芯，电流表的示数和小灯泡的亮度是否发生变化? （2）实验现象 把细铁丝换成其他导体，例如铅笔芯，电流表的示数和小灯泡的亮度都会发生变化，电流表的示数变小，小灯泡变暗。 　　 一、电阻 在上面的实验中，电池提供的电压是相同的。当电路中接入不同的导体时，电流表的示数通常不同。为什么会有这种差别呢? （3）实验分析 导体虽然容易导电，但对电流也有一定的阻碍作用。在相同的电压下，通过铁丝的电流比较大，表明铁丝对电流的阻碍作用比较小；通过铅笔芯的电流比较小，表明铅笔芯对电流的阻碍作用比较大。 （4）实验结论 导体在导电的同时，对电流产生阻碍作用。不同导体对电流的阻碍作用不同，在物理学中，用电阻来表示导体的这种性质。　 一、电阻 2. 电阻 （1）概念：在物理学中，把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。 用字母R表示。 （2）单位 ①国际单位：欧姆，简称欧，符号Ω。 ②常用单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）。 ③换算关系：1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ。 （3）电阻器 　在电子技术中，我们常用到有一定电阻的元件——电阻器，也叫作定值电阻。在电路图中的符号 。 一、电阻 （4）对电阻的理解 可从“阻碍作用”和“性质”两个角度来分析。 ①导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。在相同的电压下，导体对电流的阻碍作用（电阻）越大，电路中的电流越小。而绝缘体之所以起绝缘作用，就是由于其电阻很大。 ②导体的电阻是导体本身的一种性质，由自身情况决定。不管这个导体是否连入电路，是否有电流通过，也不管它两端的电压是否改变，导体对电流的阻碍作用（电阻）总是存在的。无电流通过时，这种阻碍作用仅仅是没有体现出来而已。 一、电阻 （5）常见的一些电阻器 普通电阻 压电电阻 线绕电阻 热敏电阻 贴片电阻 陶瓷电阻 一、电阻 （6）一些物体的电阻值 小灯泡 约10欧 白炽灯约800欧 热水壶 约50欧 电流表内阻约0.1欧 电压表内阻 约几十兆欧 人体约 几千欧 一、电阻 【例题1】导体对电流的阻碍作用叫电阻，电阻的大小与导体两端电压和通过导体的电流 _______（选填“有关”或“无关”），物理学中用科学家 ________的名字作为电阻的单位，以纪念他对物理学的贡献。在电路中，要经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器，也叫做___________，简称电阻，电路图中用_______ 表示。 无关 欧姆 定值电阻 【解析】电阻的大小与导体两端电压和通过导体的电流无关，只与导体的材料、长度、横截面积有关。 电阻的单位是欧姆，他提出了欧姆定律。电阻器即定值电阻，阻值大小一定。电路图中用 表示。 一、电阻 【例题2】关于导体的电阻，下列说法正确的是（　　） A．导体的电阻由其两端的电压和通过导体的电流共同决定 B．导体通电时有电阻，不通电时没有电阻 C．导体的电阻越大，表明导体的导电能力越强 D．导体电阻越小，对电流的阻碍作用越小 D 【解析】 AB．电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过的电流无关，导体通电时有电阻，不通电时也有电阻，故AB错误； C．导体的电阻越大，表明导体的导电能力越差，故C错误； D．电阻是指导体对电流的阻碍作用，导体电阻越小，对电流的阻碍作用越小，故D正确。 故选D。 二、影响电阻大小的因素 第3节 电阻 二、影响电阻大小的因素 1. 探究影响电阻大小的因素 【问题】绝缘体对电流的阻碍作用大，导体对电流的阻碍作用小。天然橡胶棒的电阻，大约是相同粗细、长短铁棒的 2×1016倍！看来材料不同，阻碍作用不同。那么，在材料一定的情况下，电阻还与什么因素有关呢？ 【猜想与假设】 电阻的大小可能与导体的材料、导体的长度、导体的粗细、导体的温度有关。 （1）实验器材 电源、规格不同（长度、横截面积不同）的镍铬合金丝、锰铜合金丝、电流表、导线、开关等。 【设计实验】 二、影响电阻大小的因素 （2）探究方法 ①转换法：用电流表测量通过导体的电流，通过比较电流的大小来间接转换为电阻的大小。电流越大，则导体的电阻越小，电流越小，则导体的电阻越大。注意要保持导体两端的电压不变（用同一个电源）。 二、影响电阻大小的因素 ②控制变量法 利用控制变量法探究每一个因素对电阻大小的影响。 探究导体的电阻与材料的关系。应该控制两根导体的长度、横截面积相等，材料不同，所以应该选择A、B。 探究导体的电阻与长度的关系。应该控制两根导体的材料、横截面积相等，长度不等，所以应该选择B、D。 探究导体的电阻与横截面积的关系。应该控制两根导体的材料、长度相等，横截面积不等。所以应该选择B、C。 二、影响电阻大小的因素 （3）实验记录表格 次数 导线 长度 横截面积 电流 1 锰铜合金丝A 2l S 2 镍铬合金丝B 2l S 3 镍铬合金丝C 2l 2S 4 镍铬合金丝D l S 二、影响电阻大小的因素 【进行实验】 把四段合金丝分别接入电路中，闭合开关，观察电流表的示数并记录。 次数 导线 长度 横截面积 电流/A 1 锰铜合金丝A 2l S 0.50 2 镍铬合金丝B 2l S 0.28 3 镍铬合金丝C 2l 2S 0.60 4 镍铬合金丝D l S 0.62 二、影响电阻大小的因素 【分析论证】 ①分析实验1与2可得出：长度与横截面积相同的锰铜合金丝和镍铬合金丝，通过它们的电流不同，说明导体的电阻与导体的材料有关。 ②分析实验2与4可得出：材料和横截面积相同，长度不同的两根镍铬合金丝，长度越大，电流越小，说明导体的电阻与导体的长度有关。 ③分析实验2与3可得出：材料和长度相同，粗细不同的两根镍铬合金丝，横截面积越大，电流越大，说明导体的电阻与导体的横截面积有关。 次数 导线 长度 横截面积 电流/A 1 锰铜合金丝A 2l S 0.50 2 镍铬合金丝B 2l S 0.28 3 镍铬合金丝C 2l 2S 0.60 4 镍铬合金丝D l S 0.62 2. 总结：实验结论 导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关。 在材料、横截面积相同时，导体越长，电阻越大。 在材料、长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小。 在长度、横截面积相同时，导体的材料不同，电阻不同。 电阻是导体本身的一种性质。 二、影响电阻大小的因素 演示实验——《探究影响导体电阻大小的因素》 二、影响电阻大小的因素 导体的电阻是否与导体的温度有关？ 如图所示，闭合开关S小灯泡L正常发光。用酒精灯对日光灯丝加热，会观察到灯泡L明显变暗，此时通过小灯泡的电流变小。 该实验说明导体的电阻与温度有关。 【交流讨论】 结论：对大多数导体来说， 温度越高，电阻越大。 二、影响电阻大小的因素 3. 不同材料的导电性能 （1）长为1m、横截面积为1mm2的不同材料的金属丝在20℃时的电阻值。 材料 电阻值 /Ω 银 0.016 铜 0.017 铝 0.027 钨 0.053 铁 0.099 锡 0.110 镀铬合金 1.100 想一想：通常情况下为什么用铜、铝来做导线？不用铁？ 【分析】铜的导电性能优于铁。对于长度、横截面积相同的铁丝和铜丝，铁丝的电阻是铜丝的近6倍，所以一般不用铁制作导线。如果用铁做导线，将有大量的电能损耗在导线上。 二、影响电阻大小的因素 导电性能 银 铜 铝 铁 炭笔 酸溶液 碱溶液 盐水 地表 湿木 锗 硅 汽油 干纸 干布 玻璃 橡胶 陶瓷 绝缘性能 铜、铝、橡胶、陶瓷都是良好的电工材料。介于中间的锗、硅是常用的半导体材料。 （2）不同材料在导电性能上的排序 在其他条件相同的情况下，电阻较小的材料导电性能较强；反之，电阻较大的导电性能较弱。右图展示的是不同材料在导电性能上的排序，从上至下，材料的导电性能依次减弱。 二、影响电阻大小的因素 【解析】A．电阻对电流有阻碍作用，在探究“影响电阻大小的因素”实验中，电阻的大小可以通过电流的大小来体现，故A正确，不符题意； BCD．由图可知，两根电阻丝的材料、横截面积相同，长度不同，所以此实验可以探究导体电阻的大小与导体的长度是否有关，故BC正确，不符题意，D错误，符合题意。 【例题3】用图所示电路探究“影响电阻大 小的因素”实验时，下列说法错误的是（　 ） A．电路中根据电流表的示数判断电阻大小 B．该电路中两段镍铬合金丝的横截面积相同 C．该电路探究导体的电阻大小与导体长度的关系 D．该电路探究导体的电阻大小与导体横截面积的关系 故选D. D 二、影响电阻大小的因素 【例题4】在探究影响导体电阻大小的因素中，小明猜想导体电阻大小可能与下列因素有关： A．导体的材料 B．导体的长度 C．导体的横截面积 为验证上述猜想，他用如图所示的器材进行实验，①②④横截面积相同，③横截面积最大。 A 电流表示数 （1）该实验中，通过观察_________ （选填“电流表示数”或“灯泡亮度”）来反应电阻的大小，这种物理研究方法是____； A．转换法 B．控制变量法 C．等效替代法 二、影响电阻大小的因素 （2）选用①②两根导体分别接入电路进行实验，可验证猜想______（选填猜想因素选项“A”“B”或“C”）； （3）选用①④两根导体分别接入图中M、N两点间，闭合开关电流表的示数不同，可知在导体的长度和横截面积相同时，导体电阻大小跟导体的_______有关。 A 材料 二、影响电阻大小的因素 【解析】 （1）实验中通过电流表示数的大小来反映电阻的大小，采用的是转换法。故选A。 （2）选用①②两根导体，材料、横截面积相同，长度不同，可验证导体电阻与长度的关系，即验证猜想B。 （3）选用①④两根导体，长度、横截面积相同，材料不同，探究的是电阻大小与材料的关系；电流表的示数不同，可知在导体的长度和横截面积相同时，导体电阻大小跟导体的材料有关。 二、影响电阻大小的因素 （1）半导体 导体导电性能好，绝缘体导电性能比较差。有一些材料，例如锗、硅，导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称作半导体。温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响。 （2）半导体的应用 利用半导体材料可以制作二极管、三极管。如果把很多二极管、三极管和电阻器、电容器等元件直接做在基片上，就可以制成集成电路。集成电路是20世纪最重要的发明之一，已经广泛应用于各行各业。电视机、计算机、手机以及其他数字电器中都有集成电路。图展示的是我国自主研制的北斗导航卫星上的一些芯片。 没有半导体技术的进展，就没有我们今天的现代化生活。 1. 半导体 北斗导航卫星 上的一些芯片 （1）超导现象 各种金属导体中，银的导电性能是最好的，但还是有电阻存在。 2. 超导现象 20世纪初，荷兰物理学家昂内斯发现，当温度降低到某个临界值时一些金属的电阻会突然消失，这种现象叫作超导现象。 零电阻和完全抗磁性是超导体的基本特性。 （2）超导现象的发展历程 金属和合金出现超导现象的临界温度低于-250.15°C。 1986年，瑞士科学家在铜氧化物材料中发现35K （-238.15 °C）左右的超导现象。 1987年，中国科学家赵忠贤和华裔美国籍科学家朱经武的团队各自独立发现临界温度超过90K（-183.15 °C）的钇-钡-铜-氧系材料。 2. 超导现象 2008年，继日本科学家发现26K铁基超导体之后，中国科学家将铁基超导体的临界温度提高到40K以上，直至55K的最高纪录，实现了高温超导研究领域的第二次突破。在高温超导研究领域，我国科学家作出了突破性的贡献，持续推动了国际高温超导研究的进展。 科学家还在不断探索，寻找具有更高临界温度的超导材料。 （3）超导技术的应用 超导技术已经得到实际应用，如用于核磁共振成像、高能加速器、磁约束核聚变装置等的超导磁体，检测微弱电磁信号的超导量子干涉仪和移动通信基站的超导滤波器等。超导技术还应用于有色金属加工、污水处理、超导磁悬浮列车、超导量子计算等方面，未来将进一步造福人类。 2. 超导现象 高能加速器 核磁共振成像 【例题5】2023年1月31日，中国第一条量子芯片生产线通过央视新闻客户端首次向公众亮相。量子计算机被看做是未来技术的制高点，这足以证明我国拥有的弯道超车实力。芯片是指含有集成电路的硅片，制造硅片的主要材料是（　　） A．半导体材料 B．超导体材料 C．绝缘材料 D．磁性材料 A 【解析】常见的半导体材料有：硅、锗、砷、镓等。芯片的核心部件是其中的电子芯片，是半导体材料硅制成的。故选A。 三、课堂总结 第3节 电阻 电阻表示导体对电流阻碍作用的大小，常用字母R表示. 单位：Ω、kΩ、MΩ 1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ 电路图中的符号： 导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料和温度有关. 在材料、横截面积相同时，导体越长，电阻越大. 在材料、长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小. 在长度、横截面积相同时，导体的材料不同，电阻不同. 在一定条件下，金属导体的电阻随温度的升高而增大. 半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料. 应用：二极管、三极管、集成电路. 超导现象：温度降到某临界值时一些金属的电阻会突然消失. 应用：超导磁体、超导滤波器等. 影响因素 电阻 电阻 半导体 超导现象 三、课堂总结 四、练习与应用 第3节 电阻 四、练习与应用 【解析】因为 1MΩ =103kΩ 1kΩ =103Ω 所以 24 000 Ω =24kΩ =0.024M Ω 。 1. 有一个定值电阻的电阻为24 000 Ω。 24 000 Ω =_______kΩ =______MΩ 。 24 0.024 2. 如果要用图所示的电路比较小灯泡和电阻器的电阻大小，请你用笔画线表示导线，把电路连接完整并画出电路图。怎样比较小灯泡和电阻器的电阻大小? 分别闭合两个开关，读出电流表的示数。电流表示数较大的，电阻较小；电流表示数较小的，电阻较大。 四、练习与应用 3. 在通过实验研究影响导体电阻大小的因素时，分别对导体电阻跟它的长度、横截面积、材料有关的猜想进行了实验检验。某实验小组准备实验时对每一个猜想都用三组实验数据进行对比，下表中给出了可供选择的几种导体，分别用A~G七个字母代表。请你按该小组的要求选用。 （1）为检验“导体电阻跟长度有关”的猜想，应选用哪三种导体? （2）为检验“导体电阻跟横截面积有关”的猜想，应选用哪三种导体? （3）为检验“导体电阻跟材料有关”的猜想，应选用哪三种导体? 说出你选择的理由。 C、F、G B、D、E A、B、C 【解析】 （1）为了检验“导体电阻跟长度有关”的猜想，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，由表可知，应选用的三种导体是B、D、E。 （2）为了检验“导体电阻跟横截面积有关”的猜想，则需使导体的材料和长度相同，横截面积不同，由表可知，应选用的三种导体是A、B、C。 （3）为了检验“导体电阻跟材料有关”的猜想，则需使导体的长度和横截面积相同，材料不同，由表可知，应选用的三种导体是C、F、G。 本实验采用的主要实验方法为控制变量法，所以在检验导体的电阻大小与某一个量之间的关系时，必须控制其他的量保持不变。 四、练习与应用 【解析】 把A剪去一半，剩下的一半导线跟B相比，材料、横截面积都相同，但长度减小了，电阻变小，所以小于B的电阻，即B的电阻大； 把A剩下的一半再拉长到1m跟B相比，材料不变，长度一样，但是横截面积变小了，电阻变大，所以大于B的电阻，即B的电阻小。 故答案为：B；A. 4. A、B是两根完全相同的导线，长度都是1m。把A剪去一半，剩下的一半跟B相比，哪个的电阻大？把A剩下的一半再拉长到1m，跟B相比，哪个的电阻大? 四、练习与应用 五、提升训练 第3节 电阻 【解析】导体的电阻是导体自身的一种性质，只与导体的长度、材料、横截面积等因素有关，与通过导体的电流及其两端的电压无关，导体的长度越短，电阻越小，导体的横截面积越小，电阻越大，故ABD不符合题意，C符合题意。故选C. 1．有一根电阻丝，若要使该电阻丝的阻值变小，可以采取的方法是（　　） A．减小电阻丝两端的电压 B．增大通过电阻丝的电流 C．减小电阻丝长度 D．减小电阻丝横截面积 C 五、提升训练 【解析】AB．导体的电阻是导体本身的一种性质，与导体的材料、长度和横截面积有关，与导体两端电压和通过电流无关，导体两端的电压为零时，导体的电阻并不为零，故AB错误； C．只增加导体的横截面积，导体的电阻减小，故C错误； D．导体的电阻表示的是导体对电流的阻碍作用，电阻越小，说明导体对电流的阻碍作用越小，故D正确。 故选D。 2. 关于导体电阻，下列说法正确的是（　　） A．导体的电阻由其两端的电压和通过导体的电流共同决定 B．导体两端的电压为零时，导体的电阻为零 C．只增加导体的横截面积，导体的电阻增大 D．导体的电阻越小，表示导体对电流的阻碍作用越小 D 五、提升训练 3．小明用如图所示的器材探究“影响电阻大小的因素”。a、b为长度一样的镍铬合金丝，b比a的横截面积大。关于此实验，下列说法正确的是（　　） A．小灯泡越亮，表示接入的合金丝电阻越大 B．利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系 C．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积、长度的关系 D．为了准确比较两条合金丝的电阻，可在电路中串联一个电压表 C 五、提升训练 【解析】 A．小灯泡越亮，电路中的电流越大， 表示接入的合金丝电阻越小，故A错误； B．利用此装置中的一根电阻丝，用夹子改变电阻丝的长度，也可以探究导体电阻大小和长度的关系，故B错误； C．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积的关系，长度可以选择其中一根导线，一次全部接入，另一次直接入其中一部分即可，故C正确； D．为了准确比较两条合金丝的电阻，可在电路中串联一个电流表，根据电流的大小来判断电阻的大小，故D错误。 故选C。 五、提升训练 【解析】对于AB和BC是由同种材料制成的长度相同的两段导体，由于AB段的横截面积小，BC段的横截面积大，故AB段的电阻大于BC段的电阻；且此两段电阻串联，根据串联电路中电流处处相等的关系可知，这两段导体中的电流是相等的。故ABD不符合题意，C符合题意。故选C. 4. 如图所示，AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，将它们串联后连入电路中。比较通过它们的电流的大小，有（　　 ） A．AB段电阻大，电流小 B．BC段电阻大，电流大 C．AB段电阻大，电流与BC段相等 D．BC段电阻大，电流与AB段相等 C 五、提升训练 【解析】A．铜、铝是很好的导体，陶瓷是绝缘体，故A错误； B．电加热器的发热体是用电阻率大的材料制成的，故B错误； C．导体和绝缘体没有绝对界限，在一定的条件下，绝缘体有时可以变成导体，故C正确； D．发光二极管是一种半导体材料，它具有单向导电性，正向接通才可以发光，故D错误。 故选C. 5. 关于材料，下列说法正确的是（　　） A．铜、铝、陶瓷都是很好的导体 B．电加热器最适合用超导体材料制成的 C．导体和绝缘体没有绝对界限，绝缘体有时可以变成导体 D．发光二极管是一种半导体材料，只要接入电路就可以发光 C 五、提升训练 6．小组同学用如图所示的电路和表中的金属丝探究“导体的电阻跟哪些因素有关”。 （1）为了探究电阻与长度的关系，应选择编号为______的两根金属丝，先后接入A、B间，通过观察____________来比较金属丝电阻的大小； 3、5 灯泡的亮暗 编号 材料 长度 /m 横截面积 /mm2 1 钢丝 0.5 0.1 2 铁丝 0.5 0.1 3 镍铬合金丝 0.5 0.1 4 镍铬合金丝 0.5 0.2 5 镍铬合金丝 0.1 0.1 （2）选择编号为3和4的两根金属丝，先后接入A、B间，发现接入3号金属丝时灯泡的亮度比接入4号时的更暗，说明4号金属丝的阻值更______（选填“大”或“小”），这实验表明：在其他条件相同时，_______________，电阻越大。 小 导体横截面积越小 五、提升训练 五、提升训练 【解析】 （1）为探究电阻与长度的关系，要控制两金属丝的材料和横截面积相同，长度不同，所以应选编号为3、5两根金属丝。该实验通过观察灯泡的亮暗来比较金属丝电阻的大小，这种方法是转换法。 （2）编号为3、4的两根电阻丝，材料、长度相同，而横截面积不同；3号电阻丝的横截面积比4号小，接入电路时灯泡暗，说明电路中电流小，则3号电阻丝的电阻比4号大；所以通过实验得到的结论是：在材料、长度相同的情况下，导体横截面积越小，电阻越大。 Lavf59.27.100 $$