第十四章  歐姆定律

一、電阻

高郵市贊化學校  沈  進

教學目標：

1、經歷改變電路中電流大小的各種嘗試，初步體會改變電流大小的兩類途徑。

2、初步形成電阻的概念，知道電阻是表示導體對電流阻礙作用的物理量。會讀寫電阻的單位。

3、知道影響金屬電阻大小的因素，了解長度、橫截面積與電阻大小的定性關系，4、體會到電阻的大小由導體自身決定，知道電阻是導體的一種屬性。

4、初步了解半導體的一些特點，了解半導體材料的發(fā)展對社會的影響。

教學重點：電阻概念的建立

教學難點：決定電阻大小的因素的探究

教學用具：演示用電流表、干電池組、開關、導線若干、小燈泡、電阻定律實驗器、各種導線、相同長短、粗細的銅絲和鐵絲、投影儀等

教學過程：

一、引入新課：

師：生活中你們看見過哪些類型的導線？

生：電線、導線、電纜線、電話線、有線電視線…

師：大家知道各種導線都有什么共同點嗎？它們都是由什么材料做成的？

生：出示各種類型的導線，請大家從導線的截面觀察。

引導學生歸納：電線芯是用容易導電的金屬來做的，是導體；電線芯的外面包了一層橡膠或塑料，是不容易導電的物體，叫絕緣體。

[板書]導體:容易導電的物體；絕緣體：不容易導電的物體。

師：現在請同學看看剝開的導線的絕緣外皮，導線的芯到底是用什么材料做成的？

生：有的是用銅做的，有的是用鋁做的。

師：常用的導線通常是用銅來做的，也有用鋁做的，特別重要的用電設備的導線還要用昂貴的銀來做。我們知道鐵也是導體，又多又便宜，想想看，為什么不用鐵來做導線呢？請大家大膽猜想。

生：……。

師：大家想不想用實驗找找原因呢？

二、進行新課：

（一）電阻

1、活動14.1 嘗試改變電路中電流的大小

實驗：請同學按教材圖14-1連接電路，器材：兩節(jié)干電池、小燈泡、不同材料的金屬絲、電流表。（板畫電路圖，介紹A、B是用來接導體的導線夾）

師：將元件連接成如圖所示的電路，可用哪些方法來改變電路中電流的大小呢？同時介紹演示電表的讀數方法（量程為0～0.5A）。

點撥：我們可以通過動手嘗試的方法來解決問題，不過，如果動手前能猜想一下，電流的大小可以怎么改變？說不定可以減小嘗試的盲目性，從而可以更準確快捷地找到解決問題的方法。類似的方法：改變水流大小的方法。――“類比法”

生：改變電池的節(jié)數、改變電路中的導線材料、導線長短、導線粗細、……。

師：跟你的同學進行交流，看還有什么獨特的方法？用實驗來驗證你的方法，看看是否可行。

學生互相討論交流實驗方法，教師及時歸納總結。

教師：試一試：記錄你的方法和看到的現象，設計記錄表格。

實驗次數

改變電流大小的方法

燈泡亮度

電流表示數

1

2

3

…

學生動手實驗。（投影實驗方法和記錄表格）

1）增加或減少一節(jié)電池，合上開關，觀察小燈泡的亮度和電流表的示數。

2）先將鐵絲接入電路，合上開關，觀察小燈泡的亮度和電流表的示數。

3）再將鐵絲換成長短、粗細相同的銅絲，合上開關，觀察小燈泡的亮度和電流表的示數。

……

觀察結果1： 增加串連的電池節(jié)數時電流更大、燈泡更亮。

觀察結果2：接入銅絲比接入鐵絲時電流更大、燈泡更亮。

師：請大家交流并總結得出結論，怎樣才能改變電路中的電流大��？

（1）改變電池的節(jié)數，也就是改變電源電壓，可以改變電路中電路的大小。

（2）改變電路中的導體，可以改變電路中的電流大小。

……

2、歸納電阻概念

師：通過上述活動可知，影響電路中電流大小的因素有兩個：一是電路兩端的電壓，二是連接在電路中的導體。

原來，導體能導電，但同時對電流又有阻礙作用，而且，不同的導體對電流的阻礙作用不同，在物理學中用“電阻”這個物理量來表示導體對電流阻礙作用的大小。

（類比走路，不同的道路，通過時的難易程度不同。）

［板書］導體對電流的阻礙作用叫電阻。

導體對電流的阻礙作用越大，導體的電阻越大。不同的導體，電阻一般不同。所以說，電阻是導體本身的一種特性。

［板書］電阻的符號：R

電阻的單位：歐姆、簡稱歐、符號“Ω”。讀法：“歐米伽”

常用單位：千歐（kΩ）、兆歐（MΩ）、

單位換算：1 kΩ=10³ Ω   1 MΩ=10⁶ Ω

了解一些常見的電阻值

（投影出示) 表一：

常見的電阻值R/Ω

“15-40W”熒光燈絲（冷態(tài)）直流電阻

3.5～5Ω

“220V 40W”白熾燈（冷態(tài)）

約100Ω

正常工作的“220V 40W”白熾燈（熱態(tài)）

約1200Ω

實驗用的小燈泡

5～10Ω

實驗用的導線（每根）

約0.01Ω

3、活動14.2  探究影響導體電阻大小的因素

師：通過上面的學習我們知道不同導體電阻大小不同，那么導體的電阻大小到底跟那些因素有關呢？先請大家作出猜想。

生：導體的長度、導體粗細、導體的材料、……。

師：板書列出上述因素。在探究導體的電阻與哪些因素有關時你怎樣知道導體電阻的大小呢？通過什么方法來比較材料的電阻大小？先請同學們設計一個合理的電路。

學生設計實驗電路圖并說明理由。

電路圖如右圖：

生：通過燈的亮度來說明接入電路的導體的電阻的大小。

師：科學探究的一般程序是建立猜想后再設計實驗，進行驗證。那么請大家思考，我們在實驗時該怎樣處理我們這么多的變量？

生：變量控制法。

師：介紹實驗器材，尤其是電阻定律演示器的特點及使用方法。

師：導體的各個變量應如何控制？

生：研究電阻與長度的關系時，應保證導體的長度不同，但必須控制導體的材料和粗細要一致。類似地，研究電阻與橫截面積的關系時改變橫截面積不同，而控制長度和材料相同，……。

引導學生實施探究

1）  研究導體電阻與長度的關系

師：選用哪兩根導體進行對比實驗？

生：導體A和B

投影記錄表格1：

接入導體

長度

橫截面積

電流強度

電阻

A（鎳鉻合金）

L

S

B（鎳鉻合金）

2L

S

學生匯報實驗成果。

得出結論并板書：導體長度越長，電阻越大

2）研究導體電阻與粗細的關系

記錄表格2：

接入導體

長度

橫截面積

電流強度

電阻

A（鎳鉻合金）

L

S

C（鎳鉻合金）

L

2S

學生匯報實驗成果。

得出結論并板書：導體越細，電阻越大。

3）研究導體的電阻與材料的關系

記錄表格3：

接入導體

長度

橫截面積

電流強度

電阻

A（鎳鉻合金）

L

S

D（錳銅）

L

S

學生匯報實驗成果。

得出結論并板書：導體材料不同，電阻不同。

（投影出示）幾種常見導體材料的電阻（電阻率）：

幾種長1m橫截面積1mm²的金屬導線在20℃時的電阻值（材料的電阻率） 

導線材料

電阻/Ω

銀

0.016

銅

0.017

鋁

0.027

鐵

0.096

鎳鉻合金

0.1

總結規(guī)律：

[板書]導體的電阻與導體的長度、橫截面積粗細和材料都有關。導體越長、橫截面積越小，導體的電阻就越大。

4、影響導體電阻的其他因素

回放常見電阻值的表格。

常見的電阻值R/Ω

“15-40W”熒光燈絲（冷態(tài)）直流電阻

3.5～5Ω

“220V 40W”白熾燈（冷態(tài)）

約100Ω

正常工作的“220V 40W”白熾燈（熱態(tài)）

約1200Ω

實驗用的小燈泡

5～10Ω

實驗用的導線（每根）

約0.01Ω

人的雙手間（干燥）

1000～5000Ω

人的雙手間（潮濕）

200～800Ω

師：你有什么發(fā)現？

生：電阻的大小可能還跟溫度有關，

研究表明：溫度升高，金屬導體的電阻會增大。溫度降低，金屬導體的電阻會減小。經研究還發(fā)現，某些材料的溫度降到一定程度時，電阻會突然消失，這叫做超導現象。例如，水銀在-269℃時，電阻會突然消失。

能否設計實驗方案來驗證金屬導體的電阻大小與溫度有關系？課后思考。

實驗表明：人體都有一定的電阻，每個人的電阻是不同的，正常情況下人體電阻大約在1000歐至2000歐（上表）。同一個人在不同情況下，電阻不同。氣溫高或是人體出汗時電阻就小；氣溫低、干燥的冬天，電阻就較大。

5、讀一讀

教師引導學生：看課本81頁的物體的導電能力的順序排列。你能得出什么結論呢？

生：不同的導體導電能力不同；

接著前面板書：導體如金屬、石墨、人體、大地以及酸堿鹽的水溶液等。

絕緣體如橡膠、玻璃、陶瓷、塑料、油、空氣等。

導體和絕緣體之間沒有絕對的界限。一定條件下，絕緣體也可能變成導體。例如：玻璃常溫下是絕緣體，但是加熱到紅熾狀態(tài)下就會導電。再如：純水是絕緣體，但是含有雜質的水就容易導電。

師：為什么不能用濕手摸正在工作的電器開關？

生：人雙手間電阻在手干燥時很大，潮濕時會變小，甚至比照明燈泡工作用的電阻還小。相同電壓下，電阻小的電流大，電阻大的電流小，所以電器工作時，用濕手去觸摸用電器開關會很不安全。

師：根據不同導體的導電性能，常用的導線為什么不用鐵來做呢？為什么不用銀來做呢？

學生討論，得出：鐵雖然是導體，但是它的導電能力比銅和鋁的差，所以，導線的材料不用鐵；銀的導電性能良好，但是它的價格比較昂貴，所以，也很少用銀做導線。

師：同學們對于電阻這個物理量已經有了一定的了解.在電子技術中經常用到具有一定電阻值的元件――電阻器，電阻器也叫定值電阻。

注意：這些電阻器，無論它們是否被連入電路，通過它們電流是多少，其阻值一般是不變的，即電阻是導體本身的一種性質。

師：絕緣體不容易導電，是否就沒有用處呢？

其實導體和絕緣體都是很好的電工材料。

講解：在電子技術中，除了同學們已了解的導體和絕緣體外，還有一種很重要的材料就是半導體。

［投影］半導體及超導的相關內容，通過介紹這方面內容，進一步提高學生的學習興趣.

三、課后小結

同學們，通過本節(jié)課的學習我們知道了影響導體電阻大小的因素；回去后我希望同學們去查找一些有關半導體材料的應用以及超導體材料的應用前景和開發(fā)情況。

四：例題精析

例1：把一根粗細均勻的銅絲均勻的拉長為原來的兩倍后，銅絲的電阻為原來的幾倍。

此時，很多學生會選擇2倍。正解：4倍。

例2：如圖所示，長短、粗細都相同的錳銅線AC和鎳鉻合金線BD，先后接入電路，接AC時電流表的示數大，這表明AC的電阻       。兩次實驗電流表示數不同，說明導體的電阻與           有關。

例3：在溫度一定的條件下，做“研究決定電阻大小的因素”的實驗，采用了控制變量的方法．下表給出了實驗中所用到的導體的情況，選擇B、E導體進行對比，是為了研究導體電阻大小與___________是否有關系；為了研究導體電阻與橫截面積的關系，應選擇的兩根導體是D和__________。(填導體的代號)

導體代號

A

B

C

D

E

F

長度／m

1.0

0.5

1.5

1.0

1.5

1.5

橫截面積／mm²

1.2

0.8

1.0

0.6

0.8

1.0

材料

錳銅

鎢

鎳鉻絲

錳銅

鎢

錳銅

五：布置作業(yè)

作業(yè)：物理同步導學《電阻》