14.1 电阻（教学设计）物理新教材苏科版九年级上册

该初中物理教学设计聚焦“电阻”核心知识，涵盖电阻概念、影响因素及导电性能。从“设计亮度可调电灯”的真实需求导入，衔接已学电流、电压知识，通过实验发现不同导体对电流阻碍差异，自然引出电阻，搭建知识学习支架。 此资料以实验探究为特色，通过活动14.1和14.2，运用控制变量法设计实验、转换法（电流表示数反映电阻）分析数据，培养科学探究与科学思维能力。融入超导研究及中国科学家贡献，渗透科学态度与责任。含实验视频、思维导图等资源，帮助学生直观理解，也为教师提供丰富教学素材，提升课堂效率。

14.1 电阻（教学设计） 年级 九年级 学科 物理 教师 课题 14.1 电阻 教学 目标 物理观念 知道电阻是导体对电流阻碍作用大小的物理量，知道电阻是导体本身的一种属性；知道电阻的符号R、单位欧姆（Ω）及其换算；知道导体、绝缘体、半导体和超导体，能举出常见的例子。 科学思维 能从“不同金属丝接入同一电路时电流不同”的事实中提炼出电阻的概念；能用控制变量法设计探究导体电阻与材料、长度、横截面积关系的实验，会根据电流的大小间接比较电阻的大小；能用电阻的知识解释生活中的现象。 科学探究 经历“活动14.1 尝试改变电路中电流的大小”和“活动14.2 探究影响导体电阻大小的因素”，体会转换法与控制变量法的运用，认识到多因素问题必须逐个因素分别研究。 科学态度 与责任 了解欧姆对电学研究的贡献；通过“超导研究与中国科学家的贡献”了解赵忠贤等我国科学家的成就与我国超导技术的应用，增强民族自豪感与科技报国意识。 教材 分析 本节是苏科版九年级上册第十四章《欧姆定律》的第一节。第十三章已经研究了电流、电压和串并联电路的规律，本节引入电学中的第三个基本物理量——电阻，为下一节的变阻器和第三节的欧姆定律做准备。教科书从“设计一盏亮度可调的电灯”这一真实需求出发，通过活动14.1 发现“换用不同的金属丝，电路中的电流不同”，从而自然地引出电阻的概念；再通过活动14.2，用控制变量法探究电阻与材料、长度、横截面积的关系。 本节还介绍了物质的导电性能（导体、绝缘体、半导体），并在“生活·物理·社会”栏目中介绍了超导研究与中国科学家的贡献。由于本节尚未学习欧姆定律，实验中只能通过比较电流的大小来间接反映电阻的大小，这种“转换”的思路是本节方法教学的重点。 电阻的概念及影响电阻大小的因素是这节课的重点；用控制变量法设计实验并理解“电阻是导体本身的属性”是这节课的难点。 学情分析 1. 知识储备分析：学生已掌握电流、电压的概念，会使用电流表，知道串联电路电流处处相等，具备完成本节实验和分析数据的基础。 2. 思维能力分析：电阻是导体本身的属性，与它两端是否有电压、有没有电流无关，但学生常误认为“没接入电路的导体就没有电阻”或“电流大的导体电阻一定小”（忽略电压条件），需要通过实例辨析。 3. 方法能力分析：学生在八年级已接触过控制变量法，但面对材料、长度、横截面积三个因素时，仍容易一次改变两个量；实验中“用电流的大小反映电阻的大小”这一转换思路也需要教师点明。 教学重点 电阻的概念、符号与单位；影响导体电阻大小的因素。 教学难点 用控制变量法探究影响电阻大小的因素；理解电阻是导体本身的一种属性。 教学 器材 干电池（两节）、小灯泡、电流表、开关、导线若干、不同规格的金属丝（镍铬合金丝、锰铜合金丝）、电阻演示板；橡皮、塑料尺、干毛巾、湿毛巾、食盐水、食用油等实验判断导体绝缘体的物品。 多媒体ppt，包含视频：《探究影响导体电阻大小的因素》《我国的超导研究》等。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 【章引入】音乐喷泉的灯光亮度需要调节，收音机、电视机的音量需要调节，电扇的转速也需要调节……这些都需要通过改变电路中电流的大小来实现。那么，电流的大小又是由什么决定的呢？ 【情境】小明说：“我想设计一盏亮度能调节的电灯。”小华说：“要调节电灯的亮度，就要调节通过电灯的电流。怎样才能改变电路中电流的大小呢？” 【设问】上一章我们知道，电压是形成电流的原因。那么，在电源不变的情况下，还有没有别的办法改变电路中的电流？ 【引入】这节课我们就从“改变电流”出发，认识一个新的物理量——电阻。 从“调节电灯亮度”的真实需求进入情景，明确本节要研究的问题。 学习新课 一、初识电阻 1. 活动14.1 尝试改变电路中电流的大小 【实验器材】两节干电池、灯泡、电流表、开关、几根不同的金属丝、导线若干。 【想一想】图14-1为实验电路图。可用哪些方法来改变电路中电流的大小？ 【学生猜想】方法一：改变电池的节数，即改变电路两端的电压；方法二：换用不同的金属丝接入电路。 【试一试】连接电路，用你想到的方法试一试，并记录观察到的现象。 【现象】增加一节电池，灯变亮、电流表示数变大；保持电池不变，换用不同的金属丝接入电路，灯的亮度和电流表的示数也会改变。 2. 电阻的概念 通过上述活动可知，影响电路中电流大小的因素有两个：一是电路两端的电压；二是连接在电路中的导体（conductor）。 将不同的导体（活动14.1中使用的不同金属丝）先后接在同一个电路中，电流的大小不相等。这是因为，不同导体对电流的阻碍作用不同。物理学中，用电阻（resistance）表示导体对电流的阻碍作用。 【理解】导体的电阻越大，它对电流的阻碍作用就越大。在电压相同的条件下，接入的导体电阻越大，电路中的电流就越小。 【方法点拨】本节还没有学习计算电阻的方法，实验中我们是通过比较电流表示数的大小来间接判断电阻的大小的，这种方法叫作转换法。 【例题1】如图所示的情景粗略而形象地反映了电流与电压、电阻的关系，图中模拟电阻的是____________，模拟电压的是____________。（选填“甲”、“乙”或“丙”） 　 【答案】乙；甲 【详解】电阻是导体对电流的阻碍作用，对应阻碍前进的乙；电压是推动电荷定向移动的动力，对应图中用力往前推的甲。 连接电路，尝试用不同方法改变电流的大小。 观察并记录灯的亮度和电流表示数的变化。 归纳出影响电流大小的两个因素，建立电阻的概念。 体会用电流的大小反映电阻大小的转换法。 做例题1，理解电阻的物理意义。 学习新课 二、影响导体电阻大小的因素 1. 活动14.2 探究影响导体电阻大小的因素 【想一想】影响导体电阻大小的因素可能有哪些？ 【猜想】可能与导体的材料有关；可能与导体的长度有关；可能与导体的横截面积有关；还可能与温度有关。 【实验器材】如图14-2所示的演示板上有四根金属丝，其中A、B、C都是镍铬合金丝，D是锰铜合金丝；A、C、D的长度相等，B的长度是A的两倍；A、B、D的横截面积相等，C的横截面积是A的两倍。 如图14-3所示，分别把演示板上的导体接入电路的M、N两点间，闭合开关，比较电流表的示数。 2. 做一做：设计与记录 【方案设计】 （1）研究电阻与长度的关系：选A和B（材料相同、横截面积相同，只有长度不同）； （2）研究电阻与横截面积的关系：选A和C（材料相同、长度相同，只有横截面积不同）； （3）研究电阻与材料的关系：选A和D（长度相同、横截面积相同，只有材料不同）。 【控制变量】每次只改变一个因素，其余因素保持相同，这样才能判断出电阻的变化是由哪个因素引起的。 将四根金属丝分别接入电路，闭合开关，将测量的数据记录在表格中。 接入的导体 长度 横截面积 电流I / A A（镍铬合金丝） l S B（镍铬合金丝） 2l S C（镍铬合金丝） l 2S D（锰铜合金丝） l S 3. 说一说：分析与结论 【分析】比较A、B：长度变为两倍时电流变小，说明电阻变大；比较A、C：横截面积变为两倍时电流变大，说明电阻变小；比较A、D：材料不同，电流不同，说明电阻不同。 【结论】大量实验表明，导体电阻的大小与导体的材料、长度和横截面积等因素有关。相同材料的导体，长度越长，横截面积越小，电阻越大。电阻是导体本身的一种属性。 【重点辨析】电阻是导体本身的属性——不论这段导体有没有接入电路、两端有没有电压、有没有电流通过，它的电阻都是确定的，不会因为电压、电流的改变而改变。 4. 电阻的符号与单位 电阻通常用字母R表示。在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号为Ω。这是为了纪念欧姆（图14-4）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）等。换算关系是：1MΩ＝1×10³kΩ，1kΩ＝1×10³Ω。 【换算练习】2.2kΩ＝2200Ω；0.5MΩ＝500kΩ＝5×10⁵Ω。 5. 电阻与温度的关系 电阻的大小还与导体的温度有关。例如，“220V　40W”的白炽灯，未接入电路时灯丝电阻约为100Ω，正常工作时灯丝温度升高，电阻约为1200Ω。 【例题2】白炽灯长期使用后，玻璃泡内侧会发黑，灯丝变细，这时灯丝的电阻与出厂时相比（　　） A．不变　　B．变小　　C．变大　　D．无法判断 【答案】C 【详解】白炽灯长期使用后，由于钨丝长期处于高温下，会发生升华现象，钨丝变细，材料和长度不变，横截面积减小，电阻变大，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 提出猜想，观察演示板上四根金属丝的差别。 用控制变量法设计三组对比方案，明确每组该选哪两根。 接入电路、记录电流，比较电阻的大小。 归纳影响电阻大小的因素，理解电阻是导体本身的属性。 掌握电阻的符号、单位与换算，知道电阻还与温度有关。 做例题2，会判断电阻的变化。 学习新课 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（insulator），如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。 【说明】导体的电阻小、绝缘体的电阻很大，但绝缘体并不是绝对不导电。 2. 导体与绝缘体没有绝对的界限 实验表明，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，也有可能变成导体。例如，常态下的玻璃是相当好的绝缘体，但如果给玻璃加热，使它达到炽热状态，它就变成导体了。再如，纯净的水不容易导电，但含有杂质的水却较容易导电。 【安全提醒】湿手不能接触电器、湿毛巾不能搭在电线上——因为含杂质的水是导体。 3. 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（semiconductor）。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。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，人们利用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（图14-6）。 4. 超导体 科学家还发现了超导体（superconductor），它在超低温的情况下电阻突然减小为零。超导体有着十分广阔的应用前景。 【想一想】超导体电阻为零，若用它做输电线，输电过程中就几乎不会因发热而损耗电能；但目前超导体需要在很低的温度下才能实现，因此还不能大规模用于日常输电。 【例题3】除了导体和绝缘体，半导体材料也与我们的生活息息相关，超导体的应用前景更是十分广阔，下列说法错误的是（     ） A．通常情况下，塑料和玻璃是绝缘体 B．利用超导现象，可以大大降低输电过程中的能量损耗 C．半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间 D．导体两端电压越大，导体的电阻也越大 【答案】D 【详解】A．通常情况下塑料、玻璃都不容易导电，属于绝缘体，故A正确； B．超导体电阻为零，输电时几乎不会因发热而损耗电能，能大幅降低输电过程的能量损失，故B正确； C．半导体的定义就是导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，故C正确； D．电阻是导体本身的固有属性，只和导体的材料、长度、横截面积、温度有关，和导体两端的电压、通过的电流无关，不会随电压增大而变大，故D错误。 故选D。 举例说出常见的导体和绝缘体。 理解导体与绝缘体没有绝对界限，联系用电安全。 知道半导体及其常见器件。 了解超导体的特点与应用前景。 做例题3，会区分导体、绝缘体和半导体。 学习新课 四、生活·物理·社会——超导研究与中国科学家的贡献 学生阅读课本第87～88页《超导研究与中国科学家的贡献》，回答：什么是超导现象？我国在超导领域取得了哪些成就？ 【教师归纳】 1. 超导现象：1911年，荷兰物理学家昂内斯发现，当水银的温度降到－268.95℃时，其电阻会完全消失，这种现象叫作超导现象。在特定温度以下电阻为零的导体叫作超导体，导体电阻转变为零时的温度称为超导体的临界温度。 2. 意义：利用超导现象，可以大大降低输电过程中的能量损耗，并能节省设备占用的空间。超导体的临界温度越高，应用限制就越少，应用范围就越广。 3. 中国贡献：1987年，我国物理学家赵忠贤（图14-7）及其研究团队，创造性地制成了临界温度约为－183℃的超导体，打破了“超导体的临界温度不能高于－233.15℃”的“麦克米兰极限”；后来他又成功将含铁材料转变成了超导体。 4. 应用成就：2021年1月，我国研制的速度达620km/h的高温超导高速磁悬浮工程化样车及试验线正式启用；同年12月，上海市用1200m长的超导电缆为徐汇区核心商业街4万多用户供电，这是目前世界上输电距离最长的超导电缆工程。 实践与练习 1. 试用实验判断：食用油、酱油、醋、空气、食盐水、糖水、橡皮、干毛巾、湿毛巾、塑料尺中哪些是导体，哪些是绝缘体？ 【解答】把待测物体接入串有小灯泡（或电流表）的电路中，闭合开关观察灯是否发光。导体：酱油、醋、食盐水、湿毛巾（含有酸碱盐或杂质的水溶液）；绝缘体：食用油、空气、橡皮、干毛巾、塑料尺。糖水中糖不电离，导电性很弱，通常视为绝缘体。 2. 在探究金属丝的电阻与长度和横截面积的关系时，小明手边只有一根金属丝，他该怎么做？ 【解答】研究与长度的关系：把这根金属丝接入电路，先接入全长，再改接一半长度（用夹子夹在中点），比较两次电流的大小——这样材料和横截面积都不变，只改变长度。研究与横截面积的关系：把这根金属丝对折（或多股并起来）后接入电路，相当于长度减半而横截面积加倍；也可以先测对折前后的电流，再结合长度的影响进行分析。 【例题4】某些材料在特定温度下，电阻变成零，这种材料在物理学上称为___________；华为麒麟芯片是华为海思自主研发的芯片之一，是业界领先的智能手机芯片，该芯片所用的主要材料为___________（选填“半导体”或“导体”）；2025年9月3日“纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年阅兵仪式”中，在受阅的东风-17高超音速导弹的弹体内部，布满精密电子元件的电路板通常安装在由___________（选填“导体”或“绝缘体”）材料制成的支架上，以防止短路。 【答案】超导体；半导体；绝缘体 【详解】物理学中，把在特定温度下电阻降为零的材料称为超导体。 目前制作芯片的主要材料是硅、锗等，它们的导电性介于导体和绝缘体之间，属于半导体材料。 短路是电流不经过用电器直接连通的故障，为了防止精密电子元件短路，支架需要不能导电，因此使用绝缘体制成支架。 阅读课本第87～88页，了解超导现象与临界温度。 了解赵忠贤等我国科学家的贡献，增强民族自豪感。 完成课本“实践与练习”第1、2题。 做例题4，综合运用本节知识。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．下列物质中属于导体的是（　　） A．橡皮　　B．塑料尺　　C．钢尺　　D．陶瓷 【答案】C 【详解】容易导电的物体叫做导体，不容易导电的物体叫做绝缘体。橡皮、塑料尺、陶瓷都属于绝缘体，钢尺是金属制品，属于导体，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．关于导体的电阻，下列说法正确的是（　　） A．导体两端的电压越大，导体电阻越大 B．通过导体的电流为0，导体的电阻也为0 C．通过导体的电流越大，导体电阻越小 D．导体的电阻与电流、电压无关 【答案】D 【详解】电阻是导体本身的属性，只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与导体两端的电压和通过的电流无关。 故选D。 3．将一根阻值为R的均匀电阻丝，从中点对折后接入电路，其阻值为（　　） A．R/4　　B．R/2　　C．2R　　D．4R 【答案】A 【详解】导体电阻大小和导体长度成正比，和横截面积成反比。从中点对折后，长度变为原来的1/2，仅考虑长度变化时，电阻先变为原来的1/2，即R/2；对折后两根电阻丝并联，总横截面积变为原来的2倍，因此电阻再变为R/2的1/2，即R/4，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．如图是小明学完电阻一节后描绘的思维导图，请在图中①、②、③处填写正确的内容。 ①__________。②__________。③__________。 　 【答案】电流；欧姆；长度 【详解】[1]当电流流过导体时，导体对电流有阻碍作用，叫电阻。 [2]电阻的单位是欧姆。 [3]电阻的影响因素有材料、长度、横截面积大小。 5．如图所示的实验装置，闭合两开关不点燃酒精灯，看到的现象是：电流表 _______（选填：“甲”、“乙”或“甲、乙都”）有示数；闭合两开关点燃酒精灯，加热一段时间，在加热过程中发现：电流表甲示数______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 　 【答案】乙；变大 【详解】[1]闭合两开关，不点燃酒精灯，因玻璃是绝缘体，电路中只有灯丝部分接通，因此电流表乙有示数，而电流表甲没有示数。 [2]加热玻璃时，玻璃的温度升高，玻璃的导电性能发生变化，会由绝缘体变成导体，电路逐渐形成通路，电流逐渐变大，所以电流表甲的示数变大。 6．用如图所示的电路，探究影响导体电阻大小的因素。图中a、b、c是镍铬合金丝。其中，a、b长度相同，b、c粗细相同。实验中，根据__________判断接入M、N两点间电阻的大小。探究导体电阻大小与粗细的关系，需选用的电阻丝是__________；若将M点连接c电阻丝的一端，同时改变N点与c电阻丝连接的位置，可探究导体电阻的大小与__________的关系。 　 【答案】电流表示数；a、b；长度 【详解】[1]实验中，电阻的大小无法直接观察，所以通过电流表的示数来判断接入 M、N 两点间电阻的大小，这是应用了转换法。即电阻越大，电路中的电流越小，电流表的示数就越小；反之则越大。 [2]探究导体电阻大小与粗细（横截面积）的关系时，根据控制变量法，需要控制材料和长度相同，改变横截面积，已知a、b长度相同且材料都是镍铬合金，所以应选用的电阻丝是a、b。 [3]将M点连接c电阻丝的一端，同时改变N点与c电阻丝连接的位置，此时电阻丝c接入电路的长度发生变化，材料和横截面积不变，所以可探究导体电阻的大小与长度的关系。 板 书 设 计 14.1 电阻 一、电阻：表示导体对电流阻碍作用的物理量。符号R，单位欧姆（Ω）。 　　1MΩ＝10³kΩ＝10⁶Ω 二、影响因素：材料、长度、横截面积（还与温度有关）。 　　同种材料：越长电阻越大；横截面积越大电阻越小。 三、电阻是导体本身的属性，与电压、电流无关。 四、方法：控制变量法（逐个因素研究）＋转换法（用电流大小反映电阻大小）。 五、物质的导电性能：导体—半导体—绝缘体；超导体在超低温下电阻为零。 课 堂 小 结 14.1 电阻 1. 电阻——导体对电流的阻碍作用，符号R，单位Ω，1MΩ＝10³kΩ＝10⁶Ω。 2. 影响因素——材料、长度、横截面积和温度；同种材料越长、越细，电阻越大。 3. 本质——电阻是导体本身的一种属性，与两端电压和通过的电流无关。 4. 实验方法——控制变量法研究多因素问题，转换法用电流大小反映电阻大小。 5. 导电性能——导体、绝缘体没有绝对界限；半导体介于两者之间；超导体电阻为零。 作 业 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $