3.2 物质的导电性 第2课时（导学案）科学新教材浙教版八年级上册

3.2 物质的导电性 第2课时导学案 【学习目标】 1. 科学观念：知道电阻的概念以及单位之间的换算，知道影响导体电阻大小的因素，知道金属导体电阻与温度的关系，知道超导现象，知道人体电阻以及影响因素。 2. 科学思维：会利用控制变量法设计实验探究影响导体电阻大小的因素；能通过实验探究，利用实验结果归纳分析得出结论。 3. 探究实践：通过探究影响导体电阻大小的因素实验，形成能够利用控制变量法设计实验方案、收集实验证据以及分析证据得出结论的能力。 4. 态度责任：敢于对现象提出自己的猜想，并利用实验求证；树立严谨的科学态度，培养协作精神。 【学习重点】 电阻的概念及单位换算；影响导体电阻大小的因素；控制变量法在探究电阻实验中的应用。 【学习难点】 理解电阻是导体本身的一种属性，与电压、电流无关；利用控制变量法设计实验探究影响电阻大小的因素。 【自主预习】阅读教材 P116-P119，完成填空 1. 为了描述物体导电能力的强弱，物理学中引入电阻的概念。电阻表示导体对电流的阻碍作用。 2. 电阻用字母R表示，国际单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。常用单位有千欧kΩ和兆欧MΩ。 3. 单位换算：1 MΩ = 103 kΩ，1 kΩ = 103 Ω。 4. 导体的电阻大小与导体的长度、横截面积和材料有关。用同种材料的导线，导线越长，电阻越大；导线越细，电阻越大。 5. 金属导体的电阻会随温度的升高而增大；当某些材料的温度降低到一定程度时，电阻会突然消失，这种现象叫超导现象。一般来说，人体的电阻为1000～2000Ω。 【课堂探究】 探究一：认识电阻 怎么定量描述物体导电能力的强弱？物理学中用电阻来表示。电阻表示导体对电流的阻碍作用，导体对电流的阻碍作用越强，其电阻值就越大；绝缘体的电阻非常大，电流很难通过。 形象类比：电阻就像水管对水流的阻碍 电阻的表示：用字母 R 表示。电路图中的符号是长方形。 电阻的国际单位是欧姆，简称欧，符号是 Ω读作 omega。比欧姆大的常用单位有千欧kΩ和兆欧MΩ。 换算关系：1 MΩ = 103 kΩ，1 kΩ = 103 Ω。 探究二：探究影响导体电阻大小的因素 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？ 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。 图3.2-4 比较电阻大小的电路图 进行实验：通过控制变量法来逐个研究影响电阻的因素。用电阻相对容易测量的镍铬合金丝作为被测导线，按照图3.2-4所示的电路比较不同长度、不同粗细导线的电阻大小。 探究结论：导线越长，电阻越大；导线横截面积越大越粗，电阻越小。不同材料的导线，导电能力也不同。 问题讨论：实验室里有两种导线，一种是导电性较强的铜丝电阻较小，另一种是导电性较弱的镍铬合金丝电阻较大，本实验选用镍铬合金丝作为被测导线的原因是：镍铬合金丝电阻较大，实验中电流变化明显，便于用电流表或小灯泡观察比较。 表3.2-1 长1 m、横截面积1 mm²的几种材料的电阻20℃时 材料名称 电阻率（单位：Ω） 材料名称 电阻率（单位：Ω） 银 0.016 铁 0.10 铜 0.0175 镍铬合金 1.0 铝 0.029 电木 1016～1020 钨 0.053 橡胶 1019～1022 思考与讨论：在甲、乙两地之间，用长100 m、横截面积1 mm²的铝导线连接一条电路，该电路的电阻为多少？如何减小导线的电阻？ 探究三：导体、绝缘体与半导体 导体：容易导电的物质叫作导体。常见的导体有金属铜、铁、铝等、石墨铅笔芯、人体、大地以及盐类的水溶液食盐水等。 金属铜是良好的导体 绝缘体：不容易导电的物质叫作绝缘体。常见的绝缘体有橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、干木材、植物油、干燥的空气以及纯净的水等。 陶瓷是常见的绝缘体 导体和绝缘体并不是绝对的。例如，玻璃在通常情况下是绝缘体，但被烧红时会导电。常温下玻璃几乎没有自由移动的电荷，是很好的绝缘体；但当玻璃被烧红、温度很高时，内部会形成带电的离子，玻璃就变成导体了。 常温下玻璃是绝缘体 烧红的玻璃能导电 导体表面被氧化或腐蚀后，导电能力会下降，甚至不导电。因此，电路的关键部位必须采取防腐蚀措施。例如，人造卫星上的电路接触点表面一般镀金，防止腐蚀，确保导电可靠。 铁片表面氧化后导电能力下降 思考与讨论：家庭电路中，所有导线都是用塑料或橡胶等材料包裹着，这是为什么？ 答：塑料、橡胶是绝缘体，可以防止漏电、触电，保护人身安全。 半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质，叫作半导体。常见的半导体材料有单晶硅和化合物半导体［如砷化镓GaAs、氮化镓GaN、碳化硅SiC等］。半导体主要用于电子工业或信息技术IT产品。 图3.2-1 电脑主板上的芯片 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。一个指甲盖大小的芯片上，可以集成几十亿到几百亿个半导体元件。芯片的设计与制造能力是国家科技实力的重要标志，我国正大力发展芯片制造，加速国产化进程。 探究四：金属导电与绝缘体不导电的微观解释 金属为什么能导电？金属内部存在着大量可自由移动的电子。这些自由电子能从一个地方移动到另一个地方，产生电荷的定向流动，也就是电流。 图3.2-2 金属中自由电子的模式图 绝缘体为什么不导电？在绝缘体中，几乎没有能自由移动的电子，电子都被束缚在原子周围，不能自由移动，所以不能形成电流，也就不能导电。 图3.2-3 烧红的玻璃能导电 玻璃高温导电的微观解释：常温下玻璃是绝缘体，高温软化后内部形成带电的离子，所以玻璃在高温下导电是离子导电，不是电子导电。 探究五：电阻与温度、超导现象、人体电阻 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℃时，电阻会突然消失。 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。 科学·技术·社会·环境：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－269℃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。寻找常温下的超导材料成为各国科学家努力的目标。 一般来说，人体的电阻为1000～2000 Ω。不同的人电阻不同，同一个人在不同情况下的电阻也不同。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。 例题 1 下列说法中正确的是（ ） A．绝缘体有电阻，导体没有电阻 B．电路两端有电压，此电路中不一定有电流 C．通过导体的电流越大，导体的电阻就一定越小 D．导体容易导电，是因为它们内部具有大量自由电子 【答案】B 【解答】解：A．容易导电的物体叫导体，导体的电阻较小；不容易导电的物体叫绝缘体；绝缘体的电阻很大，故A错误；B．电路中有电流的条件是闭合回路且有电压。若电路断开，即使有电压也无电流，故B正确；C．电阻是导体的固有属性，与电流和电压无关，故C错误；D．导体容易导电是因为导体中有大量的自由电荷，金属导体导电靠自由电子，但其他导体如酸碱盐溶液导电靠离子，故D错误。故选：B。 【归纳整理】 1. 电阻：表示导体对电流的阻碍作用，用 R 表示，单位是欧姆Ω，常用单位还有千欧kΩ和兆欧MΩ。 2. 影响导体电阻大小的因素：导体的长度、横截面积和材料。同种材料，导线越长、越细，电阻越大。 3. 导体和绝缘体不是绝对的：条件改变时可相互转化，如烧红的玻璃能导电；导体表面氧化或腐蚀后导电能力下降。 4. 金属导电的微观本质：金属内部存在大量可自由移动的电子；绝缘体中几乎没有自由电子。 5. 电阻与温度有关：金属导体电阻随温度升高而增大；某些材料温度降到一定程度电阻消失，称为超导现象。 6. 人体电阻约为1000～2000 Ω，受气温、出汗、皮肤干燥程度等因素影响。 【课堂练习】 1．为维护消费者权益，我市技术监督部门对市场上的电线产品进行抽查，发现某品牌的铜芯电线不符合规格：电线直径明显比说明书上标定的直径要小。这种电线不符合规格的主要原因是（　　） A．导线材料不当，导致电阻偏小 B．导线长度过长，导致电阻偏大 C．导线横截面积偏小，导致电阻偏大 D．导线温度偏高，导致电阻偏大 【答案】C 【解答】解：由题干信息可知，电线直径明显比说明书上标定的直径要小，而电线可看作圆柱体，直径变小意味着横截面积变小，由影响电阻大小的因素可知，会导致电阻偏大，故C符合题意、ABD不符合题意。 故选：C。 2．一根电阻丝，下列操作能使其电阻变大的是（　　） A．把它剪去一半 B．把它拉长 C．把它对折 D．减小通过它的电流 【答案】B 【解答】解：A、把电阻丝剪去一半，材料和横截面积没变，长度减小一半，因此电阻减小，故A不符合题意； B、把电阻丝拉长，材料没变，长度增大，横截面积减小，因此电阻增大，故B符合题意； C、把电阻丝对折使用，材料没变，长度减小一半，横截面积增大一倍，因此电阻减小，故C不符合题意； D、电阻是导体本身的一种性质，与通过它的电流无关，故D不符合题意。 故选：B。 3．近日，山东大学某科研团队在全球首次实现镍基高温超导单晶的常压制备，将超导转变温度提升至﹣177℃，刷新了该项研究的世界纪录。假如这种超导体应用到实际生活中，它最适合用来制作（　　） A．熔断器中的熔丝 B．电热器中的发热体 C．滑动变阻器上的电阻丝 D．远距离送电时的输电线 【答案】D 【解答】解：A．熔断器的熔丝依靠电流过大时发热熔断来保护电路，需要电阻产生热量，超导体不发热无法熔断，不能起到保护作用，故A不正确； B．超导体电阻为零无法产生热量，电热器的发热体依靠电流热效应工作，需要利用电阻发热，故B不正确； C．滑动变阻器依靠改变接入电阻丝的长度改变电阻，要求电阻丝本身有电阻，超导体电阻为零无法实现变阻功能，故C不正确； D．超导体的核心特点是电阻为零，电流通过超导体时不会产生电热损耗。远距离输电线需要减少输电过程的电能损耗，超导体电阻为零，完全不会因电流热效应损耗电能，非常适合制作输电线，故D正确。 故选：D。 4．2025年诺贝尔物理学奖颁给约翰•克拉克、米歇尔•德沃雷特、约翰•马丁尼斯，他们利用超导体构建了电路，实现不同量子态之间的隧穿，超导体在临界温度时（　　） A．电流很小 B．硬度很高 C．电压很高 D．电阻为零 【答案】D 【解答】解：超导体是指在临界温度时，导体的电阻为零。超导体的电阻为零，电流会很大，电压为零，超导体与材料的硬度无关，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 5．中国一位“95后”年轻科学家发现：当两层石墨烯以一个“魔角”扭曲在一起时，就能在零电阻下导电。这一发现为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常温超导体研究的里程碑。你认为常温下的超导体最适合用来做（　　） A．滑动变阻器的电阻线 B．电灯的灯丝 C．传输电能的导线 D．电烤箱的电热丝 【答案】C 【解答】解：常温下超导体的电阻为零，导体没有了电阻，电流流经超导体时就不发生热效应 A．滑动变阻器的电阻线是通过改变导线接入电路的长度来改变电阻的，不能用超导体来做，故A不符合题意； B．灯丝的电阻，利用电流的热效应来使电阻丝发热发光，不能用超导体来做，故B不符合题意； C．传输电能的导线电阻越小，导线产生的热损耗越小，当导线电阻为零时，导线上没有电损，有利于电能传输，最适合用超导体来做传输电能的导线，故C符合题意； D．电烤箱的电热丝利用电流的热效应来工作，不能用超导体来做，故D不符合题意。 故选：C。 【课后作业】 1.书面：完成导学案全部填空；写出电阻的单位及换算关系。 2.思考与讨论：在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，为什么要用控制变量法？研究电阻与长度的关系时应控制哪些量不变？ 3.选做查阅资料：超导现象在实际生活中有哪些应用？并举例说明。 1 / 1 学科网北京股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.2 物质的导电性 第2课时导学案 【学习目标】 1. 科学观念：知道电阻的概念以及单位之间的换算，知道影响导体电阻大小的因素，知道金属导体电阻与温度的关系，知道超导现象，知道人体电阻以及影响因素。 2. 科学思维：会利用控制变量法设计实验探究影响导体电阻大小的因素；能通过实验探究，利用实验结果归纳分析得出结论。 3. 探究实践：通过探究影响导体电阻大小的因素实验，形成能够利用控制变量法设计实验方案、收集实验证据以及分析证据得出结论的能力。 4. 态度责任：敢于对现象提出自己的猜想，并利用实验求证；树立严谨的科学态度，培养协作精神。 【学习重点】 电阻的概念及单位换算；影响导体电阻大小的因素；控制变量法在探究电阻实验中的应用。 【学习难点】 理解电阻是导体本身的一种属性，与电压、电流无关；利用控制变量法设计实验探究影响电阻大小的因素。 【自主预习】阅读教材 P116-P119，完成填空 1. 为了描述物体导电能力的强弱，物理学中引入 的概念。电阻表示导体对电流的 作用。 2. 电阻用字母 表示，国际单位是 ，简称 ，符号是 。常用单位有千欧kΩ和兆欧MΩ。 3. 单位换算：1 MΩ = 103 kΩ，1 kΩ = 103 Ω。 4. 导体的电阻大小与导体的 、 和 有关。用同种材料的导线，导线越长，电阻越 ；导线越细，电阻越 。 5. 金属导体的电阻会随温度的升高而 ；当某些材料的温度降低到一定程度时，电阻会突然消失，这种现象叫 现象。一般来说，人体的电阻为 Ω。 【课堂探究】 探究一：认识电阻 怎么定量描述物体导电能力的强弱？物理学中用电阻来表示。电阻表示导体对电流的阻碍作用，导体对电流的阻碍作用越强，其电阻值就越大；绝缘体的电阻非常大，电流很难通过。 形象类比：电阻就像水管对水流的阻碍 电阻的表示：用字母 R 表示。电路图中的符号是长方形。 电阻的国际单位是欧姆，简称欧，符号是 Ω读作 omega。比欧姆大的常用单位有千欧kΩ和兆欧MΩ。 换算关系：1 MΩ = kΩ，1 kΩ = Ω。 探究二：探究影响导体电阻大小的因素 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？ 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。 图3.2-4 比较电阻大小的电路图 进行实验：通过控制变量法来逐个研究影响电阻的因素。用电阻相对容易测量的镍铬合金丝作为被测导线，按照图3.2-4所示的电路比较不同长度、不同粗细导线的电阻大小。 探究结论：导线越长，电阻 ；导线横截面积越大越粗，电阻 。不同材料的导线，导电能力也不同。 问题讨论：实验室里有两种导线，一种是导电性较强的铜丝电阻较小，另一种是导电性较弱的镍铬合金丝电阻较大，本实验选用镍铬合金丝作为被测导线的原因是：镍铬合金丝电阻较大，实验中电流变化明显，便于用电流表或小灯泡观察比较。 表3.2-1 长1 m、横截面积1 mm²的几种材料的电阻20℃时 材料名称 电阻率（单位：Ω） 材料名称 电阻率（单位：Ω） 银 0.016 铁 0.10 铜 0.0175 镍铬合金 1.0 铝 0.029 电木 1016～1020 钨 0.053 橡胶 1019～1022 思考与讨论：在甲、乙两地之间，用长100 m、横截面积1 mm²的铝导线连接一条电路，该电路的电阻为多少？如何减小导线的电阻？ 探究三：导体、绝缘体与半导体 导体：容易导电的物质叫作导体。常见的导体有金属铜、铁、铝等、石墨铅笔芯、人体、大地以及盐类的水溶液食盐水等。 金属铜是良好的导体 绝缘体：不容易导电的物质叫作绝缘体。常见的绝缘体有橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、干木材、植物油、干燥的空气以及纯净的水等。 陶瓷是常见的绝缘体 导体和绝缘体并不是绝对的。例如，玻璃在通常情况下是绝缘体，但被烧红时会导电。常温下玻璃几乎没有自由移动的电荷，是很好的绝缘体；但当玻璃被烧红、温度很高时，内部会形成带电的离子，玻璃就变成导体了。 常温下玻璃是绝缘体 烧红的玻璃能导电 导体表面被氧化或腐蚀后，导电能力会下降，甚至不导电。因此，电路的关键部位必须采取防腐蚀措施。例如，人造卫星上的电路接触点表面一般镀金，防止腐蚀，确保导电可靠。 铁片表面氧化后导电能力下降 思考与讨论：家庭电路中，所有导线都是用塑料或橡胶等材料包裹着，这是为什么？ 答： 半导体：导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质，叫作半导体。常见的半导体材料有单晶硅和化合物半导体［如砷化镓GaAs、氮化镓GaN、碳化硅SiC等］。半导体主要用于电子工业或信息技术IT产品。 图3.2-1 电脑主板上的芯片 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。一个指甲盖大小的芯片上，可以集成几十亿到几百亿个半导体元件。芯片的设计与制造能力是国家科技实力的重要标志，我国正大力发展芯片制造，加速国产化进程。 探究四：金属导电与绝缘体不导电的微观解释 金属为什么能导电？金属内部存在着大量可自由移动的电子。这些自由电子能从一个地方移动到另一个地方，产生电荷的定向流动，也就是电流。 图3.2-2 金属中自由电子的模式图 绝缘体为什么不导电？在绝缘体中，几乎没有能自由移动的电子，电子都被束缚在原子周围，不能自由移动，所以不能形成电流，也就不能导电。 图3.2-3 烧红的玻璃能导电 玻璃高温导电的微观解释：常温下玻璃是绝缘体，高温软化后内部形成带电的离子，所以玻璃在高温下导电是离子导电，不是电子导电。 探究五：电阻与温度、超导现象、人体电阻 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℃时，电阻会突然消失。 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。 科学·技术·社会·环境：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－269℃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。寻找常温下的超导材料成为各国科学家努力的目标。 一般来说，人体的电阻为1000～2000 Ω。不同的人电阻不同，同一个人在不同情况下的电阻也不同。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。 例题 1 下列说法中正确的是（ ） A．绝缘体有电阻，导体没有电阻 B．电路两端有电压，此电路中不一定有电流 C．通过导体的电流越大，导体的电阻就一定越小 D．导体容易导电，是因为它们内部具有大量自由电子 【归纳整理】 1. 电阻：表示导体对电流的阻碍作用，用 R 表示，单位是欧姆Ω，常用单位还有千欧kΩ和兆欧MΩ。 2. 影响导体电阻大小的因素：导体的长度、横截面积和材料。同种材料，导线越长、越细，电阻越大。 3. 导体和绝缘体不是绝对的：条件改变时可相互转化，如烧红的玻璃能导电；导体表面氧化或腐蚀后导电能力下降。 4. 金属导电的微观本质：金属内部存在大量可自由移动的电子；绝缘体中几乎没有自由电子。 5. 电阻与温度有关：金属导体电阻随温度升高而增大；某些材料温度降到一定程度电阻消失，称为超导现象。 6. 人体电阻约为1000～2000 Ω，受气温、出汗、皮肤干燥程度等因素影响。 【课堂练习】 1．为维护消费者权益，我市技术监督部门对市场上的电线产品进行抽查，发现某品牌的铜芯电线不符合规格：电线直径明显比说明书上标定的直径要小。这种电线不符合规格的主要原因是（　　） A．导线材料不当，导致电阻偏小 B．导线长度过长，导致电阻偏大 C．导线横截面积偏小，导致电阻偏大 D．导线温度偏高，导致电阻偏大 2．一根电阻丝，下列操作能使其电阻变大的是（　　） A．把它剪去一半 B．把它拉长 C．把它对折 D．减小通过它的电流 3．近日，山东大学某科研团队在全球首次实现镍基高温超导单晶的常压制备，将超导转变温度提升至﹣177℃，刷新了该项研究的世界纪录。假如这种超导体应用到实际生活中，它最适合用来制作（　　） A．熔断器中的熔丝 B．电热器中的发热体 C．滑动变阻器上的电阻丝 D．远距离送电时的输电线 4．2025年诺贝尔物理学奖颁给约翰•克拉克、米歇尔•德沃雷特、约翰•马丁尼斯，他们利用超导体构建了电路，实现不同量子态之间的隧穿，超导体在临界温度时（　　） A．电流很小 B．硬度很高 C．电压很高 D．电阻为零 5．中国一位“95后”年轻科学家发现：当两层石墨烯以一个“魔角”扭曲在一起时，就能在零电阻下导电。这一发现为超导研究打开了一扇新的大门，可能成为常温超导体研究的里程碑。你认为常温下的超导体最适合用来做（　　） A．滑动变阻器的电阻线 B．电灯的灯丝 C．传输电能的导线 D．电烤箱的电热丝 【课后作业】 1.书面：完成导学案全部填空；写出电阻的单位及换算关系。 2.思考与讨论：在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，为什么要用控制变量法？研究电阻与长度的关系时应控制哪些量不变？ 3.选做查阅资料：超导现象在实际生活中有哪些应用？并举例说明。 1 / 1 学科网北京股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $