内容正文:
第十四章 欧姆定律
第一节 电 阻
1
预习清单
1.影响电路中电流大小的因素有两个:一是_________;二是__________。将不同的导体接在同一个电路中,电流的大小不相等。这是因为,不同导体__________不同。
2.物理学中,用___表示导体对电流的阻碍作用。导体的电阻越大,对电流的阻碍作用越__。
电路两端的
电压
连接在电路中的导体
对电流的
阻碍作用
电阻
大
预习清单
3.大量实验表明,电阻的大小与导体的___、___和_____等因素有关。相同材料的导体,长度越__,横截面积越__,电阻越大。电阻的大小还与导体的___有关。电阻是导体本身的一种___。
4.电阻通常用字母__表示,在国际单位制中,它的单位是___,简称__,符号为__。电阻的常用单位还有___(符号为___)、___(符号为___)等。
材料
长度
横截面积
长
小
温度
R
属性
欧姆
欧
Ω
千欧
kΩ
兆欧
MΩ
预习清单
5.导电性能是物质的一种属性,不同材料的导电性能___。_____的物体叫作导体;______的物体叫作绝缘体。实验表明,导体和绝缘体之间____绝对的界限。原来不容易导电的物体,当_____时,也有可能变成导体。
6.科学家还发现了____,它在超低温的情况下电阻突然_____。
不同
容易导电
不容易导电
并没有
条件改变
超导体
减小为零
预习清单
7.导电性能介于导体和绝缘体之间的物质,叫作____。 __和__是常用的两种半导体材料。半导体材料经过特殊处理后,可以制成____、____等,它们是计算机和其他电子设备的重要元器件。有些半导体材料的导电性能受___、___、___等的影响而显著变化,有些半导体有特殊的 ___特性,能在一定条件下释放光能。人们利用半导体的这些特性,制成了_____、_____、_____等传感元件,以及______等。
半导体
锗
硅
二极管
三极管
光照
温度
压力
光电
光敏电阻
热敏电阻
力敏电阻
发光二极管
导入新课
如图所示的用电器的这些调节功能是如何实现的呢?
电路中电流强弱的变化实现了这些用电器的调节功能。
那么,我们可以通过哪些方法来改变电路中电流的强弱呢?
导入新课
任务一:初识电阻
【活动】尝试改变电路中电流的大小。
如何知道电路中电流的大小发生了变化?
可以在电路中串联一个小灯泡,根据小灯泡的亮暗情况就可以知道电流的大小变化。
如何能更精确地知道电路中的电流大小发生的变化?
在电路中再串联一个电流表。
任务一:初识电阻
实验器材:两节干电池、一个小灯泡(3.8 V 0.3 A)、一个开关、几根不同的金属丝、电流表(量程为0~0.6 A)等。
实验电路:
你能想到哪些改变电流大小的方法?
任务一:初识电阻
方法一:改变电池的节数(改变电源电压)。
连接图甲、乙所示的电路,将实验数据记录在下面的表格中。
甲 乙
任务一:初识电阻
方法一:改变电池的节数(改变电源电压)。
连接图甲、乙所示的电路,将实验数据记录在下面的表格中。
任务一:初识电阻
方法二:接入不同的导体(改变电路中的导体)。
连接图丙、丁所示的电路,将实验数据记录在下面的表格中。
丙 丁
任务一:初识电阻
方法二:接入不同的导体(改变电路中的导体)。
连接图丙、丁所示的电路,将实验数据记录在下面的表格中。
任务一:初识电阻
方法三:接入不同的灯泡。
为什么电路两端的电压相同时,通过不同灯泡的电流不同?
形成电流的原因是什么?
影响电路中电流大小的因素有哪些?
任务一:初识电阻
【总结】影响电路中电流大小的因素,一是电路两端的电压;二是连接在电路中的导体,不同导体对电流的阻碍作用不同。
电阻的概念:物理学中,用电阻表示导体对电流的阻碍作用。导体的电阻越大,对电流的阻碍作用就越大。
任务二:影响导体电阻大小的因素
【活动】探究影响导体电阻大小的因素。
1.提出问题
影响导体电阻大小的因素有哪些?
任务二:影响导体电阻大小的因素
2.进行猜想
猜想一:导体的电阻可能与导体的材料有关。
猜想二:导体的电阻可能与导体的长度有关。
猜想三:导体的电阻可能与导体的横截面积有关。猜想四:导体的电阻可能与导体的温度有关。
……
任务二:影响导体电阻大小的因素
3.设计实验
在实验中如何将导体的电阻“显示”出来?
可以用灯泡的亮度或电流表的示数将导体的电阻“显示”出来。
如何比较不同金属丝的电阻大小?
任务二:影响导体电阻大小的因素
如图所示的电路中,哪个电路更合理? 理由是什么?
如图丙所示的电路更合理。因为既可以保护电路(不发生短路),又可以精确“显示”电阻的大小。
任务二:影响导体电阻大小的因素
根据前面的猜想,你需要怎样的一些导线来进行探究?
需要材料、长度相同而粗细不同的导线,长度、粗细相同而材料不同的导线,材料、粗细相同而长度不同的导线。
任务二:影响导体电阻大小的因素
4.进行实验
实验中用到了哪些方法?
实验中用到了转换法和控制变量法:通过灯泡亮度及电流表示数大小知道电阻的大小应用了转化法。探究影响电阻大小的多个因素应用了控制变量法。
任务二:影响导体电阻大小的因素
实验电路:
任务二:影响导体电阻大小的因素
实验中使用的导线:
任务二:影响导体电阻大小的因素
【实验1】探究导体电阻大小与长度的关系。
研究导体电阻大小与长度的关系时,应选择哪两根电阻丝来进行实验?
应选择编号为 A、B的两根电阻丝来进行实验。
结论:材料、横截面积相同的导体,长度越长,电阻越大。
任务二:影响导体电阻大小的因素
【实验2】探究导体电阻大小与横截面积的关系。
研究导体电阻大小与横截面积的关系时,应选择哪两根电阻丝来进行实验?
应选择编号为 A、C的两根电阻丝来进行实验。
结论:材料、长度相同的导体,横截面积越小,电阻越大。
任务二:影响导体电阻大小的因素
【实验3】探究导体电阻大小与材料的关系。
研究导体电阻大小与材料的关系时,应选择哪两根电阻丝来进行实验?
应选择编号为 A、D的两根电阻丝来进行实验。
结论:长度、横截面积都相同的导体,材料不同,电阻一般不同。
任务二:影响导体电阻大小的因素
【实验4】探究导体电阻大小与温度的关系。
标有“220 V 40 W”的白炽灯未接入电路时,其灯丝电阻约为100 Ω;白炽灯正常工作时,其灯丝电阻约为1 200 Ω。由此可知,电阻大小还与什么因素有关?
电阻的大小还与温度有关。
结论:对大多数导体来说,温度越高,电阻越大。但也有少数导体,其电阻随温度的升高而减小,如石墨(铅笔芯)、玻璃柱等。
任务二:影响导体电阻大小的因素
任务二:影响导体电阻大小的因素
【总结】
1.电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度等因素有关。
(1)长度和横截面积相同的不同导体,其导电能力不同。
(2)材料和横截面积相同的导体越长,电阻越大;材料和横截面积相同的导体越短,电阻越小。
任务二:影响导体电阻大小的因素
(3)材料和长度相同的导体横截面积越大,电阻越小;材料和长度相同的导体横截面积越小,电阻越大。
(4)对大多数导体来说,电阻随温度的升高而增大;但也有少数导体,电阻随温度的升高而减小。
2.电阻是导体本身的一种属性。电阻的大小取决于其自身特点,与加在它两端的电压和通过它的电流无关。
任务二:影响导体电阻大小的因素
3.电阻通常用字母R 表示,在国际单位制中,它的单位是欧姆,简称欧,符号是 Ω。这是为了纪念欧姆对电学研究的贡献而命名的。电阻的常用单位还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。电阻单位的换算关系是:1 MΩ=103 kΩ,1 kΩ=103 Ω。
任务三:物质的导电性能
1.导体和绝缘体
导电性能是物质的一种属性,不同材料的导电性能不同。容易导电的物体叫作导体,如金属、石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液等;不容易导电的物体叫作绝缘体,如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。
任务三:物质的导电性能
导体和绝缘体之间并没有绝对的界限。原来不容易导电的物体,当条件改变时,也可能变成导体。例如,常态下的玻璃是相当好的绝缘体,但如果给玻璃加热,当它达到炽热状态,它就变成了导体。再如,纯净的水不容易导电,但含有杂质的水却容易导电。
一些常见物质的导电性能:
任务三:物质的导电性能
2.半导体
导电性能介于导体和绝缘体之间的物质,叫作半导体。锗和硅是常用的两种半导体材料。半导体材料经过特殊处理后可以制成二极管、三极管等,它们是计算机和其他电子设备的重要元器件。
任务三:物质的导电性能
有些半导体材料的导电性能受光照、温度、压力等的影响而显著变化,有些半导体有特殊的光电特性,能在一定条件下释放光能。人们利用半导体的这些特性,制成了光敏电阻、热敏电阻、力敏电阻等传感元件,以及发光二极管等。这些发明,使得现代电子工业的发展突飞猛进。
任务三:物质的导电性能
半导体材料应用:
任务三:物质的导电性能
3.超导体
超导是指某些材料在特定温度(低温)条件下,电阻会突然消失(减小为零),电流可以在其中无损耗地流动的现象。具有超导特性的材料称为超导体。
1911年,荷兰科学家昂内斯发现水银(汞)在4.2K(约-269℃)时电阻突然消失,开启了超导研究的大门。
任务三:物质的导电性能
超导体除了具有零电阻的特性外,还具有完全抗磁性等特性。超导在电力传输、磁悬浮列
车、医学成像(如 MRI)等领域有
着广泛的应用前景,能极大提高能
源利用效率、提升技术性能等,是
现代物理学和材料科学研究的重
要领域之一。
核心总结
1.物理学中,用电阻(R)来表示导体对电流阻碍作用的大小。
2.电阻的单位是欧姆,简称欧,符号Ω。
3.电阻是导体本身的一种属性。它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积,还受温度影响。
课堂评价
1.一根金属导体,把它拉长后,跟原来相比较,它的电阻___(选填“不变”“变大”或“变小”)。
变大
课堂评价
2.有甲、乙、丙三根同种材料制成的导线,甲、乙两根导线的长度均为1 m,乙导线粗些;乙、丙两根导线粗细相同,丙导线的长度为0.5 m。则按电阻由大到小排列的三根导线应是( )
A.甲、乙、丙 B.丙、乙、甲
C.丙、甲、乙 D.甲、丙、乙
A
课堂评价
3.关于导线电阻的大小,下列说法中正确的是(温度对电阻的影响可以忽略不计)( )
A.横截面积越大的导线,电阻越小
B.横截面积相同的导线,长导线的电阻大
C.长度相同的导线,细导线的电阻大
D.同种材料制成的长短相同的导线,粗导线的电阻小
D
课堂评价
4.在改变电路中的电流大小的活动中:
(1)在如图所示的实验中,通过观察______来判断电流的大小;若灯泡变暗,说明电流___,也说明A、B 间接入的金属丝电阻___。若两个导体的电
阻差异不大,则可以用___表替换灯
泡进行实验,得出的结果会更准确。
灯泡的亮度
变小
变大
电流
课堂评价
(2)除了在A、B 间更换不同的金属丝,你还有何办法改变此电路中的电流大小?
改变电源电压。
Lavf58.20.100
Lavf58.12.100
$