导体对电流的阻碍作用——电阻

(一)教材 人教社九年义务教育初中物理第二册

(二)教学目的

　　1．知道电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量．

　　2．知道电阻的单位，能进行电阻的不同单位之间的变换．

　　3．理解电阻的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度．能根据决定电阻大小的因素，判断、比较不同导体电阻的大小．

(三)教具

　　1．学生实验：自制电阻定律演示器，一节干电池，一只学生电流表，一个开关，导线若干．

　　2．演示实验：自制电阻定律演示器，一节干电池，一只演示电流表，一个开关，废日光灯管的灯丝（图1），或固定在胶木板上的用直径0.3毫米以下的铁丝绕成的螺旋状线圈（铁丝线圈），酒精灯一个，小灯泡一只，电源一个，导线若干．

　　自制电阻定律演示器，是在长木板上固定的四条金属线，其中AB为锰钢（或炭钢）线，CD、EF，GH都是镍铬合金线．导线AB、CD、GH均长1米，导线EF长0.5米，导线AB、CD、EF的横截面积相等，导线GH的横截面积是上述导线横截面积的二倍（参看图2）

(四)教学过程

　　1．复习

　　提问：将一只灯泡、一个演示电流表、一节干电池和一个开关连接成电路，并读出电流表的示数．（一位学生到前面来连接电路，其他同学审查连接过程是否正确）

　　2．引入新课

　　用电阻定律演示器做演示实验．将导线AB代替灯泡连入上述电路，闭合开关，读出电流表的示数；再将导线CD代替AB，接通电路，读出电流表的示数，两次示数不同．

　　提出问题：上述两次实验，用的都是一节干电池，也就是说电压相同，那么两条导线中的电流大小为什么不同呢？

　　3．进行新课

　　原来，导体能够通过电流，但同时对电流有阻碍作用．以金属导体为例，金属导体中定向移动的电子跟金属正离子频繁碰撞而形成对电流的阻碍作用，在物理学中用“电阻”这个物理量来表示导体对电流阻碍作用的大小．

　　在相同的电压下，导线AB中通过的电流大，表明AB对电流的阻碍作用小，导线AB的电阻小；导线CD中通过的电流小，表明CD对电流的阻碍作用大，导线CD的电阻大．不同导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种性质．

　　（这部分教材是通过演示实验引出电阻的概念，明确怎样用实验的方法比较导体电阻的大小，为讲授决定电阻大小的因素作好准备，并说明电阻是导体本身的性质．）

　　板书：〈一、电阻用来表示导体对电流阻碍作用的大小，用字母R表示．

　　二、在国际单位制里，电阻的单位是欧母，简称欧，符号是Ω．〉

　　提出问题：导体的电阻既然是导体本身的一种性质，你猜一猜它跟哪些因素有关？

　　你能不能设计一组实验来证明你的猜想是否正确？

　　（提示：电阻是否跟材料、长度、导线的粗细有关）

　　在学生提出猜想的基础上加以归纳，用图2所示的装置做下面三组学生实验．

　　(1)研究导体的电阻跟制作它的材料是否有关．

　　交代新课开始的实验所用的导线是锰铜线AB和镍铬合金线CD，将电流表示数填入表1内．

　　表1：研究导体的电阻跟材料的关系

　　提问：分析实验数据，可以得到什么结论？

　　（导体的电阻跟导体的材料有关．）

　　(2)研究导体的电阻跟它的长度是否有关．

　　用镍铬合金导线CD和EF做实验，将实验测出的电流表示数填入表2内．

　　表2：研究导体的电阻跟长度的关系

　　提问：分析实验数据，可以得到什么结论？

　　（导体的材料、横截面积，都相同时，导体越长，电阻越大．）

　　(3)研究导体的电阻跟它的横截面积是否有关．

　　用镍铬合金线CD和GH做实验．将实验测出的电流表的示数填入表3内．

　　表3：研究导体的电阻跟横截面积的关系

　　提问：分析实验数据，可以得到什么结论？

　　（导体的材料、长度都相同时，导体的横截面积越小，电阻越大．）

　　导体的电阻跟长度、横截面积的关系可以用人在街上行走作比喻，街道越长，街面越窄，行人受到阻碍的机会越多．同理，导体越长、越细，自由电子定向移动受到碰撞的机会就会越多．

　　导体的电阻还跟什么因素有关？请大家看下面的演示实验（图3）．

　　演示实验：把铁丝线圈（或日光灯管的灯丝）按图3接入电路，用酒精灯缓慢地对灯丝加热观察加热前后，演示电流表的示数有什么变化．

　　提问：从电流表示数的变化，得到什么结论？

　　（导体被加热后，它的温度升高，电流表示数变小，表明导体的电阻变大，这说明导体的电阻还跟温度有关，对大多数导体来说，温度越高电阻越大．）

　　板书：〈三、导体的电阻决定于它的材料、长度、横截面积和温度．〉

　　导体的电阻由它自身的条件决定，因此，不同的导体，电阻一般不同，所以说，电阻是导体本身的一种性质．

　　为了表示导体的电阻跟材料的关系，应取相同长度，相同的横截面积的不同材料在相同温度下加以比较，课本上的表列出了一些长1米、横截面积1毫米2、在20℃时的不同材料的导线的电阻值．

　　提问：从查表，你知道哪些材料的导电性能好？

　　（银的导电性能最好，因此，在相同长度和横截面积的情况下，它的电阻最小．其次是铜，再次是铝．）

　　看课本中的小注，介绍电阻率的概念．

　　练习题：

　　(1)电阻的国际单位是什么？0.2兆欧=______欧．

　　(2)为什么说电阻是导体本身的一种性质？

　　(3)有两条粗细相同、材料相同的导线，一条长20厘米，另一条长1.3米，哪条导线电阻大，为什么？

　　(4)有两条长短相同、材料相同的导线，一条横截面积0.4厘米2，另一条2毫米2，哪条导线电阻大，为什么？

　　(5)“铜导线比铁导线的电阻小．”这种说法对吗？应当怎么说？

　　4．小结（略）

(五)说明

　　突出阐述了决定电阻大小的因素，进一步引出电阻是导体本身的一种性质，这种编排既有利于学生弄清电阻的概念，理解电阻是导体的一种性质，也有利于教学．

　　2．课本上的“如果导体两端的电压是1伏，通过的电流是1安，这段导体的电阻就是1欧”，这句话说的是电阻单位“欧姆”的物理意义，这一内容只做简单介绍．

　　3．有关“决定导体电阻大小的因素”的教学，最好采用实验探索的方法．先由学生猜测，再由学生做实验，分析实验数据得出结论．这样做可使学生学到一些研究物理的方法，也可使学生加深对决定导体电阻大小因素的理解．

　　4．关于导体的电阻跟它的材料、长度和横截面积的关系，在初中阶段，只要求定性了解，不做定量的研究．但由于导体的电阻跟诸多因素有关，研究电阻跟其中之一因素的关系时，其它因素应保持相同，这要在实验前先交代清楚．