第一节 电阻和变阻器（导学案）物理沪科版2024九年级全一册

第一节 电阻和变阻器 （导学案） 【学习目标】 知道电阻的定义，能区分常见导体的电阻大小。 理解影响电阻大小的因素，知道电阻是导体本身的固有属性； 认识滑动变阻器的结构与原理，掌握滑动变阻器的使用规则； 了解电阻箱的特点，区分滑动变阻器与电阻箱的差异。 【学习重点】 电阻的定义、单位及影响电阻大小的因素（材料、长度、横截面积）。 滑动变阻器的结构、工作原理及使用规则（“一上一下” 接线、滑片移至最大阻值处）。 “探究影响电阻大小的因素”“用滑动变阻器控制灯泡亮度” 的实验操作与数据分析。 【学习难点】 运用控制变量法探究影响电阻大小的因素，分析数据得出结论； 滑动变阻器的接线方式判断（“一上一下” 有效，“同上”“同下” 无效）及滑片移动对电阻、电流的影响； 理解电阻是导体的固有属性，区分 “电阻大小与电流、电压无关” 【自主预习】 电阻 1.导体对电流的_____阻碍________作用叫作电阻.不同物体，电阻一般不同.电阻用字母____R____表示；电阻的国际单位:__欧姆________,符号是____Ω_____。 2.单位换算：1 kΩ =_____10³___ Ω；1 MΩ =___10⁶_____Ω 。 3.用电器的电路中连接着许多具有一定阻值的元件一一______定值电阻_____,用来调节电路中的_____电流____ 和______电压_________。在电路图中的符号是____________。 电阻的大小与哪些因素有关 1.“探究导体的电阻大小与哪些因素有关”的实验中,怎样比较导体电阻的大小？方法是:在导体两端加相同的电压，比较通过导体的电流大小来间接比较导体的电阻大小. 通过导体的电流较大,表明该导体的电阻______较小_______；反之,则表明该导体的电阻_______较大_______。 2.“探究导体的电阻大小与哪些因素有关”的实验，由于是一个多因素问题,应当运用“_______控制变量_______法”去研究每一个因素对电阻大小的影响. 同学们猜想：导体的电阻大小可能与导体的长度、导体的横截面积、导体的材料有关。 (1)探究导体的电阻与导体长度的关系，应控制导体的_材料________、______横截面积___相同,选取长度____不同________的导体进行实验。 (2)探究导体的电阻与导体横截面积的关系，应控制导体的_____材料_____、____长度______相同,选取横截面积____不同_______的导体进行实验。 （3）探究导体的电阻与导体材料的关系,应控制导体的____长度_______、____横截面积_____相同,选取____不同_____材料的导体进行实验。 变阻器 1.实验室常用的变阻器是滑动变阻器 ,它是通过改变接入电路中的电阻丝的_____长度______来改变电阻的,从而达到改变电路中__电流_______的作用，它在电路图中的符号是________。 2.能调节电阻大小并能显示阻值的变阻器是___电阻箱______。它在电路图中的符号是______。 【课堂探究】 一、认识电阻 电阻的定义与单位 导体对电流的_____阻碍________作用叫作电阻.不同物体，电阻一般不同.电阻用字母____R____表示；电阻的国际单位:__欧姆________,符号是____Ω_____。 单位换算：1 kΩ =_____10³___ Ω；1 MΩ =___10⁶_____Ω 。 电阻的固有属性 思考：导体的电阻是否随电流、电压的变化而变化？为什么？ 不会。因为电阻是导体本身的固有属性，其大小由导体自身的材料、长度、横截面积决定，与电路中的电流、电压无关。 结论：电阻是导体本身的属性，只与导体的 _材料、长度横、截面积有关，与是否接入电路、电流大小、电压高低无关。 【例1】在农村电网升级改造工程中，用更粗的铝芯电缆（如图）替换较细的铝芯电缆，主要是因为粗芯电缆的（　　） A．电阻更小 B．更结实耐用 C．价格更便宜 D．绝缘性能更好 【答案】A 【详解】导体的电阻是导体对电流阻碍作用的大小。电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。对于同种材料的导体，在长度和温度相同时，横截面积越大，电阻越小。因为要减小电阻从而减小电能损耗，用更粗的铝芯电缆替换较细的铝芯电缆，是因为粗芯电缆的横截面积更大，电阻更小。故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 二、探究影响电阻大小的因素 1. 探究影响电阻大小的因素 （1）实验设计 •实验目的：探究电阻与材料、长度、横截面积的关系。 •实验器材：电池组、电流表、开关、导线、四根导体（a、b、c、d）： 导体 材料 长度（cm） 横截面积（mm²） a 镍铬合金 20 0.5 b 镍铬合金 20 1.0 c 镍铬合金 40 0.5 d 铜 20 0.5 •实验方法：__控制变量___法（控制其他变量不变，只改变探究变量）、____转换__法（通过电流表示数判断电阻大小，电流越小，电阻越大）。 （2） 实验操作与数据记录 实验序号 探究变量 控制变量（材料、长度、横截面积） 接入导体 电流表示数（A） 电阻大小判断（大 / 小） 结论 1 横截面积 材料：镍铬合金、长度：20cm a、b a：；b： a：；b： 同种材料、长度相同，横截面积越大，电阻___越小___ 2 长度 材料：镍铬合金、横截面积：0.5mm² a、c a：；c： a：；c： 同种材料、横截面积相同，长度越长，电阻___越大___ 3 材料 长度：20cm、横截面积：0.5mm² a、d a：；d： a：；d： 长度、横截面积相同，材料不同，电阻___不同___ （3） 归纳结论 •影响电阻大小的因素： ① 同种材料的导体，长度越长，横截面积越小，电阻_越大_____； ② 长度、横截面积相同的导体，材料不同，电阻___不同___； ③ 电阻是导体的固有属性，与电流、电压无关。 2. 不同材料的导电性能 （1）通常情况下为什么用铜、铝来做导线？不用铁？ 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。 （2）导体的电阻还与其温度有关 白炽灯不工作时（灯泡处于常温）的电阻为几十欧，而白炽灯正常发光时，其电阻就有几百、几千欧。在初中物理的学习中，通常不考虑温度对电阻的影响。 3. 导体、绝缘体、半导体和超导体 图是生活中常见材料在导电性能方面的排序。电阻较小的材料导电性能较强，电阻较大的材料导电性能较弱。 1. 导体与绝缘体：人们常把容易导电的材料叫做导体，不容易导电的材料叫做绝缘体。 2. 半导体：有些材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，叫做半导体。 3. 超导体 20世纪初，科学家们还发现，有些材料在很低的温度时，电阻就变成了0，这就是超导现象。发生超导现象的物体叫做超导体。 （1）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。2008年，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。科学家还在不断探索，寻找具有更高临界温度的超导材料。 （2）超导技术的应用 超导技术已实际应用，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。 【例2】锦州市有多家光伏产业基地，为环境保护、减少碳排放做出了贡献。光伏产业是指利用光伏效应，使太阳光射到硅光电池板上产生电流直接发电的行业。其中的硅光电池板中的主要材料硅属于（    ） A．半导体 B．超导体 C．绝缘体 D．以上说法都不对 【答案】A 【详解】硅光电池板中的主要材料硅属于半导体，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【例3】学习了电学知识后，小鸣对影响电阻大小的部分因素进行了进一步的探究，器材有：开关、电流表、电源（电压恒定）各一个，三根完全相同的合金丝，导线若干。 (1)在物理学中，为了更具体的描述物体的导电性能，用电阻来定量描述 的大小。该实验电路的设计存在不足，改进方法是 。 (2)改进电路后，小鸣想探究“电阻与长度的关系”，需将一根合金丝与 分别接入电路AB间，通过比较 来比较导体电阻大小的。 (3)小鸣发现利用改进的电路实验过程中，无法探究“电阻与长度的定量关系”，原因是无法控制 一定。 【答案】(1) 导体对电流阻碍作用 串联一个灯泡/保护电阻 (2) 另外两根合金丝串联 电流表示数 (3)AB间电压 【详解】（1）[1]在物理学中，为了更具体的描述物体的导电性能，用电阻来定量描述导体对电流阻碍作用的大小。 [2]电流表的电阻很小，相当于导线，电路中电阻过小时，电流就会很大，损坏电路，为保护电路应接入小灯泡（或保护电阻）来保护电路。 （2）[1][2]想探究“电阻与长度的关系”，控制接入电路的合金丝材料相同，需要改变合金丝的长度，因为是三根完全相同的合金丝，所以将一根合金丝与另外两根合金丝串联分别接入电路AB间，通过比较电流表示数大小来比较导体电阻大小的，这用到了转换法。 （3）探究电阻大小与导体长度的关系，要用控制导体两端的电压不变，利用改进的电路，把如图两根电阻丝分别接入AB间，两根电阻丝两端的电压会改变。无法探究“电阻与长度的定量关系”，原因是无法控制AB间电压一定。 三、认识滑动变阻器 1. 滑动变阻器的结构与原理 •观察实物：滑动变阻器由___电阻线圈___（绕在瓷筒上的电阻丝）、 滑片（可移动，改变接入电阻丝长度）、 接线柱 （4 个，分别标注 A、B、C、D，A、B 接电阻丝，C、D 接金属杆）组成。 •工作原理：它是通过改变接入电路中的电阻丝的_____长度______来改变电阻的,从而达到改变电路中__电流_______的作用（电阻丝越长，电阻越大）。 2. 滑动变阻器的使用规则 •接线方式：必须 “___一上一下___”（如接 A 和 C、A 和 D、B 和 C、B 和 D），禁止 “同上”（接 C 和 D，电阻为 0，相当于导线）或 “同下”（接 A 和 B，电阻最大且不变）； •安全操作：闭合开关前，滑片应移至__最大阻值____处（如接 A 和 C 时，滑片移至 B 端，接入电阻丝最长），保护电路； •量程限制：不超过铭牌标注的 “最大电阻” 和 “允许通过的最大电流”（如 “50Ω 1.5A” 表示最大电阻 50Ω，最大电流 1.5A）。 3. 实验：用滑动变阻器控制灯泡亮度 •实验目的：通过滑片移动改变灯泡亮度，验证滑动变阻器的作用。 •实验器材：电池组、滑动变阻器、小灯泡、电流表、开关、导线。 •实验电路图：在下方空白处画出电路图（电源→开关→电流表→滑动变阻器→灯泡→电源）： ________________________________（绘图区） •实验记录与分析： 接线方式（例：A 和 C） 滑片移动方向 接入电阻丝长度变化 电阻变化 电流表示数变化 灯泡亮度变化 A 和 C 向 A 端移动 变短 变小 变大 变亮 A 和 C 向 B 端移动 变长 变大 变小 变暗 •结论：滑动变阻器通过改变接入电阻丝长度，改变电路电阻，进而改变_电流_____，最终控制灯泡亮度。 【例4】关于如图所示滑动变阻器的部分组件的导电性能，下列说法正确的是（　　） A．滑片是导体，金属杆是半导体 B．与滑片接触的电阻丝是导体，瓷管是绝缘体 C．接线柱与导线连接的部位是绝缘体 D．滑片是导体，与滑片接触的电阻丝是绝缘体 【答案】B 【详解】A．滑片在滑动变阻器中起到改变电阻的作用，它必须能够导电，以便与电阻丝形成通路。同样，金属杆作为滑片的移动轨道，也必须是导体。故A错误； B．电阻丝是滑动变阻器中产生电阻的主要部分，它必须是导体，以便电流能够通过。瓷管则用于支撑和固定电阻丝，同时防止电流通过瓷管本身，因此瓷管是绝缘体，故B正确； C．接线柱是滑动变阻器与外部电路连接的部分，它必须能够导电，以便将电流引入或引出滑动变阻器。因此，接线柱与导线连接的部位是导体，而不是绝缘体，故C错误； D．由于滑片需要改变电阻丝接入电路的长度，从而改变电阻值，因此滑片必须与电阻丝保持导电接触。所以，与滑片接触的电阻丝是导体，而不是绝缘体，故D错误。 故选B。 【例5】如图所示，电路中一根导线已经与滑动变阻器的B接线柱连接，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，要使滑动变阻器的电阻变大，另一根导线应与滑动变阻器的 （选填“A”、“C”或“D”）接线柱连接，滑动变阻器是通过改变电阻丝的 来改变电阻的大小。 【答案】 D 长度 【详解】[1]电路中一根导线已经与滑动变阻器的B接线柱连接，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，要使滑动变阻器的电阻变大，则接入电路的电阻为DP段，则另一根导线应与滑动变阻器的D接线柱连接。 [2]滑动变阻器是通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻的大小，接入电路的电阻丝越长，电阻越大。 四、了解电阻箱 电阻箱的特点 结构：由多个定值电阻和旋钮组成，能直接读出接入的___电阻箱___（如 “3608Ω”）。 与滑动变阻器的差异： 对比项目 滑动变阻器 电阻箱 阻值变化 连续变化 跳跃变化（整数阻值） 阻值读数 无法直接读出 可准确读出 适用场景 需连续调节电流（如调光） 需准确控制阻值（如实验校准） 【例6】如图所示电阻箱的读数为 。 【答案】4635 【详解】对于 “×1000” 的旋钮，指向数字4 ，则这部分的阻值为 4×1000Ω=4000Ω 对于 “×100” 的旋钮，指向数字6，则这部分的阻值为6×100Ω=600Ω 对于 “×10” 的旋钮，指向数字 3 ，则这部分的阻值为 3×10Ω=30Ω   对于 “×1” 的旋钮，指向数字 5 ，则这部分的阻值为 5×1Ω=5Ω 将各部分阻值相加，可得电阻箱的读数为 4000Ω+600Ω+30Ω+5Ω=4635Ω 【归纳整理】 第一节 电阻和变阻器 【课堂练习】 1．如图所示，将玻璃管接入电路，探究盐水的导电性能与哪些因素有关，收集的实验数据如下表所示。下列说法错误的是（　　） 实验次序 盐水浓度 盐水液柱长度/ 盐水温度/ 灯泡亮度 逐渐变亮 逐渐变暗 A．实验中，通过小灯泡的亮度显示盐水的导电性能 B．通过3、4、5三次实验，可探究盐水的导电性能与盐水温度的关系 C．分析表中数据可知∶第6次实验时，盐水的导电性能最强 D．为更精确显示盐水导电性能，可在原电路中串联一个电流表 【答案】C 【详解】A．实验中，通过小灯泡的亮度显示盐水的导电性能，灯泡越亮，盐水的导电性越强，故A正确，不符合题意； B．通过3、4、5三次实验，盐水浓度、盐水液柱长度相同，只改变盐水温度，可探究盐水的导电性能与盐水温度的关系，故B正确，不符合题意； C．通过6、7、8三次实验可知，灯泡亮度逐渐变暗，盐水浓度、盐水温度相同时，盐水液柱长度越短，导电性能越强；由表可知，第5次实验与第6次实验，盐水浓度、盐水温度相同，则第5次实验时，盐水液柱长度更短，盐水的导电性能更强，故C错误，符合题意； D．为更精确显示盐水导电性能，可在原电路中串联一个电流表，电流表的示数比灯泡的亮暗更精确，电流表的示数越大，说明盐水导电性能越强，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．锦州市有多家光伏产业基地，为环境保护、减少碳排放做出了贡献。光伏产业是指利用光伏效应，使太阳光射到硅光电池板上产生电流直接发电的行业。其中的硅光电池板中的主要材料硅属于（    ） A．半导体 B．超导体 C．绝缘体 D．以上说法都不对 【答案】A 【详解】硅光电池板中的主要材料硅属于半导体，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．如图所示的滑动变阻器，它“变阻”的原理是改变接入电路中电阻丝的（　　） A．电压 B．粗细 C．长度 D．温度 【答案】C 【详解】滑动变阻器之所以能改变电阻阻值，靠的是改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的，长度变长，电阻变大；长度变小，电阻变小。 故选C。 4．现将可视化滑动变阻器A、D两接线柱接在电源两端，LED灯带的AP部分发光，如图所示。当滑片向右滑动时，变阻器接入电路的电阻将（　　） A．变小 B．变大 C．不变 D．先变小后变大 【答案】B 【详解】将可视化滑动变阻器A、D两接线柱接在电源两端，LED灯带的AP部分发光，滑动变阻器的滑片左侧电阻接入电路，当滑片向右滑动时，滑片左侧电阻变长，变阻器接入电路的电阻将变大，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 二、填空题 5．完成下列单位换算： (1) 。 (2) 。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）[1][2]因为1 MΩ=106Ω，1 kΩ=103 Ω，所以1Ω=10-6MΩ ，1Ω=10-3 kΩ，则； （2）； 6．手机、数码相机等电子产品都用到晶体二极管，晶体二极管的主要材料是 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”），数码相机在阳光下曝晒会烫手，这是通过 的方式改变相机的内能。 【答案】 半导体 热传递 【详解】[1]半导体材料的导电性会因受到外部环境的影响而发生变化，这使得它可以被用于制造各种类型的传感器，晶体二极管的主要材料是半导体。 [2]数码相机在阳光下曝晒会烫手，这是由于物体间存在温度差发生了热传递，数码相机吸收了阳光的热量而变得发烫，即是通过热传递的方式改变相机的内能。 7．刘老师常常骑电动自行车去学校。只要将图中的车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，但不会行驶，车钥匙的实质相当于一个 ；跨上电动自行车后，将右手把向后旋转，车子就能前进，并且向后旋转的角度越大，车速就越大，右手把的实质相当于一个 （选填“用电器”或“滑动变阻器”）。 【答案】 开关 滑动变阻器 【详解】[1]车钥匙插入锁孔，顺时针计旋转一下，车子就通电了，说明电路接通了，所以车钥匙相当于开关，顺时针旋转一下，相当于闭合开关。 [2]右手把向后旋转，车子就能前进，向后旋转角度越大，车速越大，则旋转过程中，电路中的电阻变小，电流变大，电动机的转速变快，所以右手把相当于一个滑动变阻器。 8．如图所示，电阻箱的示数为 。 【答案】6400 【详解】如图所示，该电阻箱的示数为R=6×1000Ω+4×100Ω+0×10Ω+0×1Ω= 6400Ω 9．图中电阻箱示数为 。 【答案】2104 【详解】电阻箱示数为 三、作图题 10．请用笔画线代替导线将如图所示的电路连接完整。要求：电压表测量定值电阻R两端的电压；闭合开关，向左移动滑动变阻器的滑片P，电流表的示数变小；不考虑电压表所接量程，导线不能交叉。 【答案】 【详解】要求电压表测量定值电阻R两端的电压，电压表与定值电阻并联，电压表正接线柱接R的右端，题干要求不考虑电压表所接量程，但由图可知，电源电压为3V，电压表可选小量程；还要求向左移动滑动变阻器的滑片P，电流表的示数变小，说明滑动变阻器接入电路中的阻值变大，故应该选择右下接线柱。如图所示： 四、实验题 11．【问题】市场上一些不法商贩用纯净水冒充矿泉水对外销售。那么如何分辨冒充的“矿泉水”呢？ 【证据】小优通过查阅资料，对家中桶装水的水质进行了探究。选取两根等长、等粗的玻璃管P、Q，在P、Q管内分别装满优质的矿泉水和待测的“矿泉水”，并将P、Q管连入下图所示的电路中。 【解释】 (1)矿泉水中含有多种矿物质，跟纯净水相比较，其他条件相同时，矿泉水的导电能力更 （选填“强”或“弱”），电阻 （选填“大”或“小”）。 (2)在实验中，可在电路中连接电流表来辨别纯净水和矿泉水。将电流表 （选填“并联”或“串联”）接入电路，将单刀双掷开关S从1拨到2时，观察到电流表示数 （选填“变大”或“变小”）时，则玻璃管Q内是纯净水。 (3)【交流】若想继续探究导体电阻的大小与导体长度的关系，应选择 相同、 不同的两根玻璃管，再装满同种水，接入上图所示的电路中重复上述操作。 【答案】(1) 强 小 (2) 串联 变小 (3) 横截面积 长度 【详解】（1）[1][2]矿泉水含矿物质多，导电能力比纯净水强；导电能力强则电阻小。 （2）[1]电流表在测电流时需串联接入电路。 [2]纯净水导电能力弱（电阻大），开关接2时，若玻璃管Q内是纯净水，则电流会变小。 （3）[1][2]探究电阻大小与长度关系，根据控制变量法，需控制横截面积相同、长度不同。 12．王丽利用下图的装置探究影响导体电阻大小的因素。所使用的电阻丝规格如表所示。 编号 材料 长度/m 横截面积/ 灯泡亮度 A 锰铜合金 0.5 0.8 亮 B 镍铬合金 0.5 0.8 较亮 C 镍铬合金 0.5 0.4 较暗 D 镍铬合金 1.0 0.4 暗 (1)本实验中用到的实验方法有 和 。 (2)分别将编号为 的电阻丝接入电路进行实验，可以得出结论：导体的电阻大小与导体的材料有关。 (3)分别将编号为B、C的电阻丝接入电路进行实验，可以得出结论： 。 (4)实验过程中某小组同学更换电阻丝后发现小灯泡亮度变化不明显，可以在电路中 （选填“串联”或“并联”）一只 表完成实验。 【答案】(1) 控制变量法 转换法 (2)A、B (3)当材料和长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。 (4) 串联 电流 【详解】（1）[1][2]影响导体电阻大小的因素：导体的材料、长度和横截面积，在研究电阻与其中某个因素的关系时，要采用控制变量法的思想，所以本实验采用的研究方法有控制变量法；将不同的电阻丝接入电路，电流大小不同，灯泡亮度不同，因此实验中是通过观察灯泡亮度来比较电阻大小的，这种研究问题的方法叫做转换法。综上，实验中采用的实验方法是控制变量法和转换法。 （2）要探究导体的电阻与导体材料的关系，应控制长度和横截面积相同，而材料不同，因此应将编号为A、B的电阻丝接入电路进行实验。 （3）B、C两根电阻丝，材料都是镍铬合金，长度都是0.5m，横截面积不同，B的横截面积是 ，C 的是 ，接入电路后灯泡亮度不同（B较亮，C较暗，说明C的电阻较大）。所以可以得出结论：在材料和长度相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。 （4）[1][2]更换电阻丝后小灯泡亮度变化不明显，是因为通过灯泡的电流变化不明显，而电流表可以更精确地显示电流的变化。根据串联电路的特点，电流表要串联在电路中才能准确测量电流。 13．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。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 电阻和变阻器 （导学案） 【学习目标】 知道电阻的定义，能区分常见导体的电阻大小。 理解影响电阻大小的因素，知道电阻是导体本身的固有属性； 认识滑动变阻器的结构与原理，掌握滑动变阻器的使用规则； 了解电阻箱的特点，区分滑动变阻器与电阻箱的差异。 【学习重点】 电阻的定义、单位及影响电阻大小的因素（材料、长度、横截面积）。 滑动变阻器的结构、工作原理及使用规则（“一上一下” 接线、滑片移至最大阻值处）。 “探究影响电阻大小的因素”“用滑动变阻器控制灯泡亮度” 的实验操作与数据分析。 【学习难点】 运用控制变量法探究影响电阻大小的因素，分析数据得出结论； 滑动变阻器的接线方式判断（“一上一下” 有效，“同上”“同下” 无效）及滑片移动对电阻、电流的影响； 理解电阻是导体的固有属性，区分 “电阻大小与电流、电压无关” 【自主预习】 电阻 1.导体对电流的_____________作用叫作电阻.不同物体，电阻一般不同.电阻用字母________表示；电阻的国际单位:__________,符号是_________。 2.单位换算：1 kΩ =________ Ω；1 MΩ =________Ω 。 3.用电器的电路中连接着许多具有一定阻值的元件一一___________,用来调节电路中的_________ 和_______________。在电路图中的符号是____________。 电阻的大小与哪些因素有关 1.“探究导体的电阻大小与哪些因素有关”的实验中,怎样比较导体电阻的大小？方法是:在导体两端加相同的电压，比较通过导体的电流大小来间接比较导体的电阻大小. 通过导体的电流较大,表明该导体的电阻_____________；反之,则表明该导体的电阻______________。 2.“探究导体的电阻大小与哪些因素有关”的实验，由于是一个多因素问题,应当运用“______________法”去研究每一个因素对电阻大小的影响. 同学们猜想：导体的电阻大小可能与导体的长度、导体的横截面积、导体的材料有关。 (1)探究导体的电阻与导体长度的关系，应控制导体的_________、_________相同,选取长度____________的导体进行实验。 (2)探究导体的电阻与导体横截面积的关系，应控制导体的__________、__________相同,选取横截面积___________的导体进行实验。 （3）探究导体的电阻与导体材料的关系,应控制导体的___________、_________相同,选取_________材料的导体进行实验。 变阻器 1.实验室常用的变阻器是,它是通过改变接入电路中的电阻丝的___________来改变电阻的,从而达到改变电路中_________的作用，它在电路图中的符号是________。 2.能调节电阻大小并能显示阻值的变阻器是_________。它在电路图中的符号是______。 【课堂探究】 一、认识电阻 电阻的定义与单位 自主阅读：电阻是______对______的阻碍作用，用符号______表示。国际单位为______（简称 “欧”，符号 Ω），常用单位有______（kΩ）和______（MΩ）。 单位换算练习 1kΩ=________Ω；1MΩ＝________kΩ；30Ω＝________MΩ。 电阻的固有属性 思考：导体的电阻是否随电流、电压的变化而变化？为什么？ 结论：电阻是导体本身的属性，只与导体的______、______、______有关，与是否接入电路、电流大小、电压高低无关。 【例1】在农村电网升级改造工程中，用更粗的铝芯电缆（如图）替换较细的铝芯电缆，主要是因为粗芯电缆的（　　） A．电阻更小 B．更结实耐用 C．价格更便宜 D．绝缘性能更好 二、探究影响电阻大小的因素 1. 探究影响电阻大小的因素 （1）实验设计 •实验目的：探究电阻与材料、长度、横截面积的关系。 •实验器材：电池组、电流表、开关、导线、四根导体（a、b、c、d）： 导体 材料 长度（cm） 横截面积（mm²） a 镍铬合金 20 0.5 b 镍铬合金 20 1.0 c 镍铬合金 40 0.5 d 铜 20 0.5 •实验方法：______法（控制其他变量不变，只改变探究变量）、______法（通过电流表示数判断电阻大小，电流越小，电阻越大）。 （2） 实验操作与数据记录 实验序号 探究变量 控制变量（材料、长度、横截面积） 接入导体 电流表示数（A） 电阻大小判断（大 / 小） 结论 1 横截面积 材料：镍铬合金、长度：20cm a、b a：；b： a：；b： 同种材料、长度相同，横截面积越大，电阻______ 2 长度 材料：镍铬合金、横截面积：0.5mm² a、c a：；c： a：；c： 同种材料、横截面积相同，长度越长，电阻______ 3 材料 长度：20cm、横截面积：0.5mm² a、d a：；d： a：；d： 长度、横截面积相同，材料不同，电阻______ （3） 归纳结论 •影响电阻大小的因素： ① 同种材料的导体，长度越长，横截面积越小，电阻______； ② 长度、横截面积相同的导体，材料不同，电阻______； ③ 电阻是导体的固有属性，与电流、电压无关。 2. 不同材料的导电性能 （1）通常情况下为什么用铜、铝来做导线？不用铁？ 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。 （2）导体的电阻还与其温度有关 白炽灯不工作时（灯泡处于常温）的电阻为几十欧，而白炽灯正常发光时，其电阻就有几百、几千欧。在初中物理的学习中，通常不考虑温度对电阻的影响。 3. 导体、绝缘体、半导体和超导体 图是生活中常见材料在导电性能方面的排序。电阻较小的材料导电性能较强，电阻较大的材料导电性能较弱。 1. 导体与绝缘体： 。 2. 半导体： 。 3. 超导体 20世纪初，科学家们还发现， ，这就是超导现象。发生超导现象的物体叫做 。 （1）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。2008年，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。科学家还在不断探索，寻找具有更高临界温度的超导材料。 （2）超导技术的应用 超导技术已实际应用，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。 【例2】锦州市有多家光伏产业基地，为环境保护、减少碳排放做出了贡献。光伏产业是指利用光伏效应，使太阳光射到硅光电池板上产生电流直接发电的行业。其中的硅光电池板中的主要材料硅属于（    ） A．半导体 B．超导体 C．绝缘体 D．以上说法都不对 【例3】学习了电学知识后，小鸣对影响电阻大小的部分因素进行了进一步的探究，器材有：开关、电流表、电源（电压恒定）各一个，三根完全相同的合金丝，导线若干。 (1)在物理学中，为了更具体的描述物体的导电性能，用电阻来定量描述 的大小。该实验电路的设计存在不足，改进方法是 。 (2)改进电路后，小鸣想探究“电阻与长度的关系”，需将一根合金丝与 分别接入电路AB间，通过比较 来比较导体电阻大小的。 (3)小鸣发现利用改进的电路实验过程中，无法探究“电阻与长度的定量关系”，原因是无法控制 一定。 三、认识滑动变阻器 1. 滑动变阻器的结构与原理 •观察实物：滑动变阻器由______（绕在瓷筒上的电阻丝）、（可移动，改变接入电阻丝长度）、（4 个，分别标注 A、B、C、D，A、B 接电阻丝，C、D 接金属杆）组成，电路图中符号为______。 •工作原理：通过移动______，改变接入电路的______长度，从而改变电阻（电阻丝越长，电阻越大）。 2. 滑动变阻器的使用规则 •接线方式：必须 “______”（如接 A 和 C、A 和 D、B 和 C、B 和 D），禁止 “同上”（接 C 和 D，电阻为 0，相当于导线）或 “同下”（接 A 和 B，电阻最大且不变）； •安全操作：闭合开关前，滑片应移至______处（如接 A 和 C 时，滑片移至 B 端，接入电阻丝最长），保护电路； •量程限制：不超过铭牌标注的 “最大电阻” 和 “允许通过的最大电流”（如 “50Ω 1.5A” 表示最大电阻 50Ω，最大电流 1.5A）。 3. 实验：用滑动变阻器控制灯泡亮度 •实验目的：通过滑片移动改变灯泡亮度，验证滑动变阻器的作用。 •实验器材：电池组、滑动变阻器、小灯泡、电流表、开关、导线。 •实验电路图：在下方空白处画出电路图（电源→开关→电流表→滑动变阻器→灯泡→电源）： ________________________________（绘图区） •实验记录与分析： 接线方式（例：A 和 C） 滑片移动方向 接入电阻丝长度变化 电阻变化 电流表示数变化 灯泡亮度变化 A 和 C 向 A 端移动 变短 变小 变大 变亮 A 和 C 向 B 端移动 变长 变大 变小 变暗 •结论：滑动变阻器通过改变接入电阻丝长度，改变电路电阻，进而改变______，最终控制灯泡亮度。 【例4】关于如图所示滑动变阻器的部分组件的导电性能，下列说法正确的是（　　） A．滑片是导体，金属杆是半导体 B．与滑片接触的电阻丝是导体，瓷管是绝缘体 C．接线柱与导线连接的部位是绝缘体 D．滑片是导体，与滑片接触的电阻丝是绝缘体 【例5】如图所示，电路中一根导线已经与滑动变阻器的B接线柱连接，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，要使滑动变阻器的电阻变大，另一根导线应与滑动变阻器的 （选填“A”、“C”或“D”）接线柱连接，滑动变阻器是通过改变电阻丝的 来改变电阻的大小。 四、了解电阻箱 电阻箱的特点 结构：由多个定值电阻和旋钮组成，能直接读出接入的______（如 “3608Ω”）。 与滑动变阻器的差异： 对比项目 滑动变阻器 电阻箱 阻值变化 连续变化 跳跃变化（整数阻值） 阻值读数 无法直接读出 可准确读出 适用场景 需连续调节电流（如调光） 需准确控制阻值（如实验校准） 【例6】如图所示电阻箱的读数为 。 【归纳整理】 第一节 电阻和变阻器 【课堂练习】 1．如图所示，将玻璃管接入电路，探究盐水的导电性能与哪些因素有关，收集的实验数据如下表所示。下列说法错误的是（　　） 实验次序 盐水浓度 盐水液柱长度/ 盐水温度/ 灯泡亮度 逐渐变亮 逐渐变暗 A．实验中，通过小灯泡的亮度显示盐水的导电性能 B．通过3、4、5三次实验，可探究盐水的导电性能与盐水温度的关系 C．分析表中数据可知∶第6次实验时，盐水的导电性能最强 D．为更精确显示盐水导电性能，可在原电路中串联一个电流表 2．锦州市有多家光伏产业基地，为环境保护、减少碳排放做出了贡献。光伏产业是指利用光伏效应，使太阳光射到硅光电池板上产生电流直接发电的行业。其中的硅光电池板中的主要材料硅属于（    ） A．半导体 B．超导体 C．绝缘体 D．以上说法都不对 3．如图所示的滑动变阻器，它“变阻”的原理是改变接入电路中电阻丝的（　　） A．电压 B．粗细 C．长度 D．温度 4．现将可视化滑动变阻器A、D两接线柱接在电源两端，LED灯带的AP部分发光，如图所示。当滑片向右滑动时，变阻器接入电路的电阻将（　　） A．变小 B．变大 C．不变 D．先变小后变大 二、填空题 5．完成下列单位换算： (1) 。 (2) 。 6．手机、数码相机等电子产品都用到晶体二极管，晶体二极管的主要材料是 （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”），数码相机在阳光下曝晒会烫手，这是通过 的方式改变相机的内能。 7．刘老师常常骑电动自行车去学校。只要将图中的车钥匙插入锁孔并顺时针旋转一下，车子就通电了，但不会行驶，车钥匙的实质相当于一个 ；跨上电动自行车后，将右手把向后旋转，车子就能前进，并且向后旋转的角度越大，车速就越大，右手把的实质相当于一个 （选填“用电器”或“滑动变阻器”）。 8．如图所示，电阻箱的示数为 。 9．图中电阻箱示数为 。 三、作图题 10．请用笔画线代替导线将如图所示的电路连接完整。要求：电压表测量定值电阻R两端的电压；闭合开关，向左移动滑动变阻器的滑片P，电流表的示数变小；不考虑电压表所接量程，导线不能交叉。 四、实验题 11．【问题】市场上一些不法商贩用纯净水冒充矿泉水对外销售。那么如何分辨冒充的“矿泉水”呢？ 【证据】小优通过查阅资料，对家中桶装水的水质进行了探究。选取两根等长、等粗的玻璃管P、Q，在P、Q管内分别装满优质的矿泉水和待测的“矿泉水”，并将P、Q管连入下图所示的电路中。 【解释】 (1)矿泉水中含有多种矿物质，跟纯净水相比较，其他条件相同时，矿泉水的导电能力更 （选填“强”或“弱”），电阻 （选填“大”或“小”）。 (2)在实验中，可在电路中连接电流表来辨别纯净水和矿泉水。将电流表 （选填“并联”或“串联”）接入电路，将单刀双掷开关S从1拨到2时，观察到电流表示数 （选填“变大”或“变小”）时，则玻璃管Q内是纯净水。 (3)【交流】若想继续探究导体电阻的大小与导体长度的关系，应选择 相同、 不同的两根玻璃管，再装满同种水，接入上图所示的电路中重复上述操作。 12．王丽利用下图的装置探究影响导体电阻大小的因素。所使用的电阻丝规格如表所示。 编号 材料 长度/m 横截面积/ 灯泡亮度 A 锰铜合金 0.5 0.8 亮 B 镍铬合金 0.5 0.8 较亮 C 镍铬合金 0.5 0.4 较暗 D 镍铬合金 1.0 0.4 暗 (1)本实验中用到的实验方法有 和 。 (2)分别将编号为 的电阻丝接入电路进行实验，可以得出结论：导体的电阻大小与导体的材料有关。 (3)分别将编号为B、C的电阻丝接入电路进行实验，可以得出结论： 。 (4)实验过程中某小组同学更换电阻丝后发现小灯泡亮度变化不明显，可以在电路中 （选填“串联”或“并联”）一只 表完成实验。 13．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 。 【课后反思】 本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $