3.2 物质的导电性（教学课件）科学新教材浙教版八年级上册

科学八年级上册 •人教版 第2节 物质的导电性 第三章 电路探秘 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 物质的导电能力 2.电阻 3.变阻器 1. 物质的导电能力 2.电阻 3.变阻器 课堂引入 为什么用金属铜做导线，而用塑料或橡胶做金属导线的外套?为什么不能用湿手去操作开关?使用电插头时碰到电线，为什么不会受到电击? 知识点1 物质的导电能力 导电性是物质的重要性质，不同物质具有不同的导电性。那么，如何研究各种物质的导电性呢? 有硬币、塑料直尺、玻璃片、铅笔芯(碳棒)、食盐水、粉笔、纯净水等物品，试设计实验方案来检测哪些物质容易导电，哪些不容易导电。 1.设计一个实验方案，并画出方案的电路图。 2.与同学交流实验方案，并改进自己的方案。 3.实验检测，并将待测物质归类为易导电物质和不易导电物质。 4.结果记录:易导电物质有不易导电物质有 探索新知 1.导体与绝缘体： ①导体定义：容易导电的物质叫做导体，主要是物体中电荷可以自由移动。常见的导体有各种金属、石墨(碳)、入体、大地、盐类的水溶液等。 ②绝缘体定义：不容易导电的物质叫做绝缘体。电荷不能定向移动，摩擦起电的材料多数使用绝缘体，常见的绝缘体有橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木材、油和干燥的空气等。 知识点1：物质的导电能力 ③导体与绝缘体并不是绝对的：有些绝缘体在条件改变时会变成导体，例如：常温下玻璃是绝缘体，当烧到红炽状态时可以导电。导体的表面被氧化或腐蚀后，导电能力下降，甚至不导电，所以电路的关键部位必须采取防腐蚀措施。 ④半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是硅和锗，半导体主要应用于电子工业。 知识点1：物质的导电能力 2.物质导电的原因：有些物质是由分子构成的，分子是由原子构成的，原子又是由原子核和绕核高速运动的电子构成的。电子带负电，原子核带正电。金属内部原子核的位置基本固定，但是存在着大量可自由移动的电子，自由电子可以发生转移，所以能导电。而绝缘体中几乎没有能自由移动的电子，所以不能导电。 知识点1：物质的导电能力 3.芯片：芯片是一种集成电路，由大量的晶体管构成，是半导体元件产品的统称。不同的芯片有不同的集成规模，一个指甲盖大小的芯片上可集成几十个到几百亿个不等的半导体元件。 芯片是现代制造业的必备元件，我们使用的所有电器、设备几乎都有芯片。一辆传统的汽车上有多达500~600个芯片，具有自动驾驶功能的汽车上则有1000个以上的芯片。 芯片的设计与制造能力是国家科技实力的重要标志。我国的芯片设计近年来进步很快，但由于起步晚、前期投入相对较少等原因，芯片制造相对落后于发达国家。2010年后，国家在芯片制造领域加大投入，芯片国产化进程进一步加速，相信假以时日，中国的芯片制造业必定会赶超国际先进水平。 知识点1：物质的导电能力 典例分析 例1 关于导体、绝缘体、半导体、超导体，下列说法不正确的是（     ） A．绝缘体对电流阻碍作用大，但能够带电 B．容易导电的物体叫导体，如金属、酸碱盐水溶液、橡胶等 C．超导材料适合用来进行远距离输电 D．锗、硅，导电性能介于导体和绝缘体之间 【解析】A．绝缘体对电流的阻碍作用极大，几乎不能导电，但可以通过摩擦等方式带电，故A正确； B．金属、酸碱盐水溶液属于导体，但橡胶是绝缘体，不属于导体，故B错误； C．超导材料的电阻为零，输电时不会产生电热损耗电能，适合远距离输电，故C正确； D．锗、硅是常见的半导体材料，导电性能恰好介于导体和绝缘体之间，故D正确。 故选B。 典例分析 例2 下列关于电阻的说法中正确的是（   ） A．绝缘体中几乎不存在电子，所以它的电阻非常大，不容易导电 B．导体容易导电说明它对电流没有任何阻碍作用 C．导体的电阻随电流的增大而减小 D．导体的电阻是导体本身的一种性质，不管有没有电流通过，导体的电阻都存在 【解析】A．绝缘体内存在大量电子，但绝大多数都不能自由移动，所以电阻非常大，不容易导电，故A错误； B．导体容易导电是因为导体内存在大量的自由电荷，故B错误； CD．电阻是导体对电流的阻碍作用，其大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，跟电压、电流的大小无关，不管有没有电流通过，导体的电阻都客观存在，故C错误，D正确。 故选D。 典例分析 例3 如图所示，在A,B间连入下列哪个物体可使小灯泡发光（   ） A．橡胶棒 B．铅笔芯 C．瓷片 D．纯净水 【解析】在通常情况下橡胶棒、瓷片、纯净水都是绝缘体，连入后不能使灯泡发光，铅笔芯的主要成分是石墨，是导体，连入后可使小灯泡发光。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 典例分析 例4 “闪电在水里导电！但敖丙的冰是绝缘体！”是热映电影《哪吒之魔童闹海》中的一句台词。已知自然环境中的水溶解有许多矿物质，则下列推断不正确的是（　　） A．冰的电阻比水大 B．水中自由移动的离子比冰多 C．冰的导电能力比水强 D．电器发生火灾时不能用水扑救 【解析】A．“闪电在水里导电”，说明水是导体，容易导电，“敖丙的冰是绝缘体”，说明冰不容易导电，所以冰的电阻比水大，故A正确，不符合题意； B．自然环境中的水溶解有许多矿物质，主要靠自由移动的离子导电，因此水中自由移动的离子比冰多，故B正确，不符合题意； C．根据题意，水是导体，冰是绝缘体，可以判断出冰的导电能力比水弱，故C错误，符合题意； D．电器发生火灾时不能用水扑救，否则容易发生触电事故，故D正确，不符合题意。 故选C。 知识点2 电阻 1.概念：电阻是用来表示导体对电流的阻碍作用能力强弱。绝缘体的电阻非常大，电流不容易通过；导体的电阻小，电流容易通过。 2.符号：用R表示导体的电阻，在电路图中的符号是“ ”。 3.单位：在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。 比欧姆大的单位还有千欧、兆欧, 1兆欧（MΩ）= 103千欧（KΩ）,1千欧（KΩ）= 103欧(Ω) 知识点2：电阻 影响导体电阻大小的因素 目标 探究影响导体电阻大小的相关因素。 器材：电源，开关，电流表，小灯泡，各种金属导线等。 过程 1.提出问题。 各种材料的导电能力并不相同，导体的导电能力除了与材料有关外，还与哪些因素有关呢? 2.建立猜想。 (1)导体的粗细可能会影响电阻大小，导体越粗，对电流的阻碍作用越小; (2)导体的长度可能会影响电阻大小，导体越长，对电流的阻碍作用越大。 探索新知 3.探究导体的电阻与长度的关系 ①实验操作：选择导体的材料和横截面积相同，选用不同长度的导体接入电路，比较电流大小，从而判断电阻大小 ②结论：材料、横截面积相同的导体，长度越长,电阻越大。 探索新知 4.探究导体的电阻与横截面积的关系 ①实验操作：选择导体的材料和长度相同，选用不同横截面积的导体接入电路，比较电流大小，从而判断电阻大小 ②结论：材料、长度相同的导体，横截面积越大,电阻越小。 探索新知 5.探究导体的电阻与温度的关系 ①实验操作：选择导体的材料、横截面积和长度相同，将导体接入电路，改变导体的温度，比较电流大小，从而判断电阻大小 ②结论：材料、横截面积、长度都相同的导体，电阻随着温度的变化而变化。 探索新知 6.物质的导电性：密度、比热、导热性等特性一样，导电性也是物质的一种特性，即每一种物质的导电性是不相同的。从表3.2-1中可知，在相同条件下，银、铜、铝的电阻很小，而镍铬合金的电阻较大。因此，人们常用电阻小而价格实惠的铜或铝来制作导线。电木和橡胶的电阻很大，可用作绝缘材料。 探索新知 8.超导现象：科学研究还表明，导体的电阻与温度有关。例如，金属导体的电阻会随温度的升高而增大。科学家还发现，当某些材料的温度降低到一定程度时，电阻会突然消失，这就是超导现象，如水银在-269°C时，电阻会突然消失。 知识点2：电阻 9.超导现象与超导体：1911年，荷兰物理学家昂内斯(H.K.Onnes)测量低温状态下的水银的电阻时发现，当温度降到一269°C时，水银的电阻完全消失，降为零，由此他发现了超导现象。某一温度下电阻为零的导体称为超导体。超导体不仅电阻为零，还具有“抗磁性”，即磁场无法穿过超导体。如图3.2-5所示，图中To为临界温度。显然，这么低的温度下产生的超导现象、抗磁性现象很难应用于实际生产与生活，因此寻找常温下的超导材料成为各国科学家努力的目标。 知识点2：电阻 10.超导现象有很广泛的应用价值:例如，用超导技术可制造磁悬浮高速列车;用超导材料制成的导线在长途输电时几乎没有电能损失;用超导材料可制造超大功率的电动机和变压器，因为其内部线圈不会发热。 知识点2：电阻 11.人体的电阻：一般来说，人体的电阻为1000~20000。当然，不同的人电阻是不同的，同一个人在不同情况下的电阻也是不同的。当气温高或人体出汗时，人体电阻较小;而在气温低、空气干燥的冬季，皮肤很干燥时，人体电阻较大。 知识点2：电阻 典例分析 例1 如图所示，把长短、粗细相同的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路，闭合开关，观察电路中小灯泡的亮度。下列说法不正确的是（     ） A．用灯泡的亮度来推断电路中电阻的大小 B．用到控制变量法来探究材料对电阻的影响 C．直接把电路中的小灯泡换成电流表做实验更准确 D．这是一个串联电路 【解析】A．本实验中，电源电压不变，电阻越大，电路电流越小，灯泡越暗，因此可以通过灯泡亮度推断电阻大小，用到了转换法，故A正确； B．实验中两根导线的长度、横截面积都相同，只有材料不同，控制其他变量不变探究材料对电阻的影响，使用了控制变量法，故B正确； C．小灯泡在电路中起到保护电路的作用，如果直接将小灯泡换成电流表，由于接入的导体电阻很小，电流表电阻也很小，会造成电源短路，烧坏电流表或电源，故C错误； D．由图可知，电流只有一条路径，各元件依次连接，这是一个串联电路，故D正确。 本题要求选择不正确，故选C。 典例分析 例2 老师在课堂上做了一个演示实验。实验器材有：玻璃泡破碎但钨丝完好的废白炽灯、标有“6V 1A”的小灯泡L、蓄电池、开关S、酒精灯、火柴、导线若干。连接的电路如图所示，当闭合开关S时，小灯泡L正常发光，然后用点燃的酒精灯对白炽灯的钨丝加热，可观察到小灯泡L的亮度明显变暗，下列说法不正确的是（　　） A．钨丝是导体 B．加热后，通过灯泡的电流变小 C．该实验说明了钨丝的电阻随温度升高而减小 D．该图中，电子通过灯泡的定向移动方向为从左到右 【解析】A．当闭合开关S时，小灯泡L正常发光，说明钨丝容易导电，是导体，故A正确，不符合题意； B．加热后，小灯泡L的亮度明显变暗，通过灯泡的电流变小，故B正确，不符合题意； C．温度升高，电流变小，说明电阻变大，则该实验说明了钨丝的电阻随温度升高而增大，故C错误，符合题意； D．该图中，电流从电源正极流出，从右向左通过灯泡，而电子定向移动方向与电流方向相反，电子通过灯泡的定向移动方向为从左到右，故D正确，不符合题意。 故选C。 典例分析 例3 在“设计制作一个调光灯”的实践活动中，小科设计了如图所示的电路，用A、B两个金属夹子将一根铅笔芯接入电路中，当夹子B左右移动时，小灯泡的亮度会发生变化。下列分析合理的是（　　） A．将铅笔芯换成塑料吸管，灯泡也能亮起 B．可通过灯泡的亮暗反映接入电路的电阻大小 C．当夹子B向左移动时，灯泡变暗 D．实验过程中电阻变化的主要因素是横截面积 【解析】A．将铅笔芯换成塑料吸管，塑料吸管不能导电，灯泡处于断路现象，不能亮，故A不符合题意； B．灯泡与铅笔芯串联，实验时可通过灯泡的亮暗反映接入电路的电阻大小，灯泡越亮，说明电路的电流越大，此时电路的电阻较小，故B符合题意； C．当夹子B向左移动时，铅笔芯接入电路中的长度变短，电阻变小，电路中电流变大，灯泡变亮，故C不符合题意； D．实验过程中电阻变化的主要因素是改变了铅笔芯接入电路中的长度，改变铅笔芯接入电路中的电阻，实验过程中电阻变化的主要因素是长度，故D不符合题意。 故选B。 典例分析 例4 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．利用此装置只能探究导体电阻大小和长度的关系 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流表 【解析】A．小灯泡越亮，表示通过灯泡的电流越大，接入电路的合金丝电阻越小，故A错误； BC．利用此装置还接两个不同的电阻丝，可以探究导体电阻大小和横截面积的关系，利用一根电阻丝让夹子在导体丝上滑动可以改变导体丝接入电路的长度，可以探究导体电阻大小和长度的关系，故BC错误 D．当接入电路的电阻丝电阻值变化较小时，灯泡的亮度变化较小，难以分辨；在电路中串联一个电流表，通过电流表读数大小，可以准确比较两条合金丝的电阻，故D正确。 故选D。 知识点3 变阻器 一.变阻器： 1.电阻变化的影响：在生活、生产和实验中，常常要改变电路中电流的大小，如通过改变电流来控制电动汽车的行车速度，调节收音机的音量，调节台灯的灯泡亮度等。电路中电流大小的改变可以通过改变电阻的大小来实现。 2.变阻器及应用： （1）定义:可以改变电阻值的电阻器。 （2）作用:改变电路中的电流大小。 知识点3：变阻器 （3）应用: ①调音台改变音响设备发出声音的品质（改变不同影调的声音成分的响度）； ②改变收音机和电视机等的音量（改变响度）； ③改变电动汽车的行车速度（改变电流大小，从而改变转动速度）。 ④改变台灯亮度（改变电流大小，从而改变灯泡亮度）。 知识点3：变阻器 1.工作原理：靠改变接入电路的电阻丝的有效长度来改变电阻大小。 2.作用：通过调节电阻大小，改变电流大小 3.滑动变阻器的构造：滑动变阻器是由绝缘体瓷筒、线圈、金属棒、滑片、上下接线柱等元件组成。套在瓷筒上的线圈由表面涂了绝缘漆的电阻丝绕成，它的两头分别与两个下接线柱相连，套在金属棒上的滑片可在金属棒上滑动，并与线圈紧密接触，线圈上能接触滑片的地方，绝缘漆已被刮去。 知识点3：变阻器 4.滑动变阻器的符号与接线方式： ①上端金属杆阻值不计相当于导线，下端电阻丝相当于电阻 ②以短路的方式进行连接，所以需要一上一下，两个接上端电阻被短路相当于没有电阻，两个接下面无法进行调节阻值大小 ③一上一下的时候注意滑片离下端越远是阻值越大 ④滑动变阻器一般要与被调节用电器串联才能起到调节电流的作用，为了保护电路滑动变阻器初始时要滑至阻值最大处 知识点3：变阻器 5.旋钮式变阻器的接线方式与滑动变阻器类似： ①两个焊片连接一个，一个连接滑动端 ②通过改变电阻长度来改变电阻大小 知识点3：变阻器 1.利用电池、灯座、铅笔芯和导线等制作调光灯。 2.用铅笔芯作为电阻，设计一个可变电阻使灯泡亮度发生变化的电路。 3.写出实验设计方案与操作步骤。 探索新知 6.敏感电阻：敏感电阻是指电阻值会因温度、光照、压力等环境因素的变化而变化的电阻器。其种类分别有热敏电阻、光敏电阻，气敏电阻、力敏电阻等。 敏感电阻在人们的生产和生活中有着广泛的应用。例如，光敏电阻器在光照下，其电阻值会迅速减小，因此可用于光的测量、光的控制和光电转换(将光的变化转换为电的变化)。力敏电阻是一种能将机械力转换为电信号的特殊元件，它的电阻值会随外力的大小改变而改变，常用于各种张力计、转矩计、加速度计及各种压力传感器中。电子秤中就有力敏电阻，它能把压力转换成电信号后显示在显示屏上。 知识点3：变阻器 典例分析 例1 如图所示为小明自制的简易调光灯，旋转旋钮使滑片在弧形电阻丝上滑动，可以调节灯泡的亮度，导致接入电路电阻变化的主要因素是电阻丝的（     ） A．长度 B．横截面积 C．温度 D．材料 【解析】该简易调光灯的本质就是滑动变阻器，滑动变阻器的工作原理是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻。 故选A。 典例分析 例2 如图所示，A为导线，BM、CN为两根相同的电阻丝，下列说法不正确的是（　　） A．S和A接触，P向右移动灯泡变暗 B．S和B接触，P向右移动灯泡亮度不变 C．S和C接触，P向左移动灯泡变亮 D．S和B接触，P向左移动灯泡亮度不变 【解析】A．由图知，S和A接触，电阻丝MPN接入电路，P向右移动时，MPN的长度增大，则变阻器接入电路的电阻变大，由欧姆定律可知电路中的电流将变小，所以灯泡变暗，故A正确； BD．由图知，S和B接触，电阻丝BPN接入电路，P向右或向左移动时，BPN的长度不变，则变阻器接入电路的电阻不变，由欧姆定律可知电路中的电流不变，所以灯泡亮度不变，故BD正确； C．由图知，S和C接触，电阻丝CPN接入电路，无论P怎样移动，CPN的长度均不变，则变阻器接入电路的电阻不变，由欧姆定律可知电路中的电流不变，所以灯泡亮度不变，故C错误。 故选C。 典例分析 例3 如图所示是实验室常用的一种滑动变阻器。关于该滑动变阻器的构造，下列说法正确的是（    ） A．金属棒是绝缘体，瓷筒是导体 B．线圈是用电阻率较大的合金线制成 C．滑片与线圈之间是绝缘的 D．制成线圈的合金线所有表面都是绝缘的 【解析】A．金属棒是导体，瓷筒是绝缘体，故A错误； B．滑动变阻器是一个可变的电阻，故其线圈是用电阻率较大的合金线制成，故B正确； C．滑片与金属棒之间是导电的，否则无法改变电阻，故C错误； D．瓷筒上缠绕的合金线和滑片接触的位置处没有绝缘漆，故D错误。 故选B。 典例分析 例4 题图是插入式电阻箱的结构示意图。若要使电阻箱AB之间的阻值为8Ω，下列方法可行的是（　　） A．插入1、2 B．插入2、3 C．插入4、5 D．插入3、5 【解析】A．当插入1、2，左边两个5Ω的电阻不连入，AB间的电阻为 2Ω+2Ω+1Ω=5Ω 故A不符合题意； B．当插入2、3，中间5Ω、2Ω的电阻不连入，AB间的电阻为 5Ω+2Ω+1Ω=8Ω 故B符合题意； C．当插入4、5，右边的2Ω、1Ω的电阻不连入，AB间的电阻为 5Ω+5Ω+2Ω=12Ω 故C不符合题意； D．当插入3、5，2Ω、1Ω的电阻不连入，AB间的电阻为 5Ω+5Ω+2Ω=12Ω 故D不符合题意。 故选B。 课堂练习 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 课堂练习 探究新知 1．乐思”小组在学习使用滑动变阻器的实验中，连接了如图所示的电路，下列分析正确的是（     ） A．若M接A点，N接B点，且再用一根导线连接OD两接线柱，滑动变阻器与灯泡并联 B．若M接C点，N接B点，闭合开关前，滑片P应移动到最左端 C．若M接C点，N接B点，闭合开关，滑片P向右移，灯泡变暗 D．若M接C点，N接D点，闭合开关，滑片P向右移，灯泡变暗 【答案】B 课堂练习 探究新知 2．如图所示，将电位器连接在电路中，设计了一个可调节亮度的台灯，下列说法中错误的是（     ） A．闭合开关后，电流流过的是d、P之间的电阻丝 B．若滑片P从图示位置向c点移动，则接入电路的电阻变大 C．若要使台灯工作时的亮度最小，滑片P应置于图中b点 D．若要关闭台灯，应将滑片P置于图中d点 【答案】D 课堂练习 探究新知 3．为了更好地手动调节灯泡亮度，在图甲电路中的E、F间，接入一个滑动变阻器（结构如图乙所示），不符合要求的接线方式是（     ） A．接入AD B．接入CD C．接入CB D．接入BD 【答案】B 课堂练习 探究新知 4．小黄用如图所示的电路研究导体电阻与导体长度的关系。在A、B间分别接入两根合金线，选取的两根合金线除长度不同外，应该（　　） A．材料相同、横截面积不同 B．材料不同、横截面积相同 C．材料、横截面积均不同 D．材料、横截面积均相同 【答案】D 课堂练习 探究新知 5．芯片的设计与制造能力是国家科技实力的重要标志。制造过程中微小的静电就可能损坏精密芯片元件，因此工作人员必须穿着防静电服。防静电服的面料中嵌入特定材料来导走静电，该材料可能是（   ） A．塑料 B．橡胶 C．金属 D．陶瓷 6.关于导体的电阻，下列说法正确的是（　　） A．导体容易导电说明它对电流没有任何阻碍作用 B．导体的电阻仅由长度和横截面积决定 C．绝缘体在一定条件下也可以转变为导体 D．导体的电阻与导体所通电流的大小有关 【答案】C C 课堂练习 探究新知 7．如图所示，图乙为滑动变阻器结构示意图，当滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中，图甲中电流表示数变小，则滑动变阻器接入电路的接线柱是（　　） A．C和D B．A和B C．C和B D．A和D 【答案】C $