初中物理人教版九年级全册第3节 电阻精品ppt课件

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第十六章 电压 电阻
一道电光像把利刃刺破了黑色的天幕，大地也被闪电照得通亮。紧接着，震耳欲聋的巨雷在耳边炸响……自然界真是奇妙无穷。你想知道雷电有多么强大吗？雷电的电压能达到多高？雷电和家里用的电在本质上一样吗？让我们一起探索这些有趣的问题吧！
01. 电阻02. 影响电阻大小的因素
1. 认识电阻的概念，知道电阻是导体本身的一种性质。2. 能画出电阻的符号，知道电阻的单位及其换算。 3. 能在实验研究的基础上理解电阻的大小与导体的材料、 长度、横截面积、温度有关。 4.体会用控制变量法探究电阻与哪些因素有关，积极动手 进行实验。
在生活及工程技术中，都要用到铜、铝金属材料制成的导线来传送电能（或信息）。铁也是导体，而且价格便宜，为什么不用铁线？学习了《电阻》的概念你就明白了。
一、电阻二、影响电阻大小的因素三、课堂总结四、动手动脑学物理五、课堂练习
1. 实验探究：导体对电流的阻碍作用（1）实验过程把长短、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和电流表的示数。
（2）实验现象把铜丝接入电路，电流表的示数较大，小灯泡较亮；把镍铬合金丝接入电路，电流表的示数小，小灯较暗。 　　
（3）实验分析导体虽然容易导电，但对电流也有一定的阻碍作用。在相同的电压下，通过铜丝的电流比较大，表明铜丝对电流的阻碍作用比较小；通过镍铬合金丝的电流比较小，表明镍铬合金丝对电流的阻碍作用比较大。（4）实验结论导体在导电的同时，对电流产生阻碍作用。不同导体对电流的阻碍作用不同，用电阻来表示导体的这种性质。　
2. 电阻（1）概念：在物理学中，把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。用字母 R 表示。（2）单位：①国际单位：欧姆，简称欧，符号Ω.②常用单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）. ③换算关系：1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ.（3）电阻器　在电子技术中，我们常用到有一定电阻值的元件——电阻器，也叫做定值电阻。电路图中的符号 。
（4）对电阻的理解 可从“阻碍作用”和“性质”两个角度来分析。①导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。在相同的电压下，导体对电流的阻碍作用（电阻）越大，电路中的电流越小。而绝缘体之所以起绝缘作用，就是由于其电阻很大。②导体的电阻是导体本身的一种性质，由自身情况决定。不管这个导体是否连入电路，是否有电流通过，也不管它两端的电压是否改变，导体对电流的阻碍作用（电阻）总是存在的。无电流通过时，这种阻碍作用仅仅是没有体现出来而已。
（5）常见的一些电阻器
（6）一些物体的电阻值
电流表的内阻约0.1欧
电压表的内阻约在几十兆欧
【例题1】导体对电流的阻碍作用叫电阻，电阻的大小与导体两端电压和通过导体的电流 _______（选填“有关”或“无关”），物理学中用科学家 ________的名字作为电阻的单位，以纪念他对物理学的贡献。在电路中，要经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器，也叫做___________，简称电阻，电路图中用_______ 表示。
电阻的大小与导体两端电压和通过导体的电流无关，只与导体的材料、长度、横截面积有关。电阻的单位是欧姆，他提出了欧姆定律。电阻器即定值电阻，阻值大小一定。电路图中用 表示。
【例题2】关于导体的电阻，下列说法正确的是（　　）A．导体的电阻由其两端的电压和通过导体的电流共同决定 B．导体通电时有电阻，不通电时没有电阻C．导体的电阻越大，表明导体的导电能力越强D．导体电阻越小，对电流的阻碍作用越小
AB．电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过的电流无关，导体通电时有电阻，不通电时也有电阻，故AB错误；C．导体的电阻越大，表明导体的导电能力越差，故C错误；D．电阻是指导体对电流的阻碍作用，导体电阻越小，对电流的阻碍作用越小，故D正确。 故选D。
二、影响电阻大小的因素
1. 探究影响电阻大小的因素 【提出问题】导体的电阻大小与哪些因素有关呢？【猜想与假设】电阻的大小可能与导体的材料、导体的长度、导体的粗细、导体的温度有关。【设计实验】 有多个因素制约电阻的大小，本实验采用控制变量的方法进行研究，通过观察电流表的示数来判断导体电阻的大小。①研究电阻与材料的关系，控制导体的长度和横截面积相同。②研究电阻与长度的关系，控制导体的材料和横截面积相同。③研究电阻与横截面积的关系，控制导体的长度和材料相同。
【进行实验】 （1）实验器材 电源、导线、规格不同的镍铬合金丝、锰铜合金丝、电流表、灯泡、开关等。（2）实验步骤 ① 根据所研究的问题连接如图所示的实物图。
②选用长度和横截面积相同的锰铜合金丝a和镍铬合金丝b，分别将它们接入电路，观察电流表的示数，记入表格中。③选用横截面积相同，长度不同的两根镍铬合金丝b和c，分别将它们接入电路，观察电流表的示数，记入表格中。④选用长度相同，横截面积不同的两根镍铬合金丝b和d ，分别将它们接入电路，观察电流表的示数，记入表格中。
⑤探究导体的电阻与温度的关系控制导体的材料、长度、横截面积相同，导体的温度不同。用酒精灯给日光灯丝加热，观察灯泡的亮暗情况及电流表的示数，记入表格中。
（1）电阻与导体的材料、长度、横截面积的关系
①由实验次数1与2可得出：在导体的长度和横截面积相同时，导体的电阻与导体的材料有关。②由实验次数2与3可得出：在导体的材料和横截面积相同时，导体的长度越长，电阻越大。③由实验次数2与4可得出：在导体的材料和长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小。
结论：在一定条件下，金属导体的电阻随温度的升高而增大。
（2）金属导体的电阻与温度的关系
2. 实验结论 导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料和温度有关。在材料、横截面积相同时，导体越长，电阻越大。在材料、长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小。在长度、横截面积相同时，导体的材料不同，电阻不同。在一定条件下，金属导体的电阻随温度的升高而增大。
【交流与讨论】（1）转换法 在电源电压不变的情况下，通过电流表示数或灯泡亮度来判断导体电阻的大小。（2）控制变量法 ①探究导体电阻与导体材料的关系：选取长度、横截面积均相同的不同材料制成的导体；②探究导体电阻与导体长度的关系：选取横截面积、材料均相同，长度不同的导体；③探究导体电阻与导体横截面积的关系：选取长度、材料均相同，横截面积不同的导体.
（3）实验中选用电流表或小灯泡的评价 当电阻变化较大时，选用电流表或小灯泡都能够直观反映出来；但若电阻变化不大时，优先选用电流表，使用电流表能够直观判断电阻的变化情况，通过小灯泡亮度无法直观比较出电阻变化情况。
（4）串联滑动变阻器的目的在电路中串联一个滑动变阻器，在开关闭合前滑动变阻器滑片移动到阻值最大处，可以使电路中的电流最小，保护电路安全 。
视频演示——《探究影响导体电阻大小的因素》
3. 小资料（1）导体的长为1m、横截面积为1mm2的不同材料的金属丝在温度20 ℃时的电阻值。
想一想：通常情况下为什么用铜、铝来做导线？不用铁？【分析】相同规格下，铁导线的电阻大，如果用铁做导线，将有大量的电能损耗在导线上。所以在通常情况下用铜、铝做导线，电阻较小，电能损耗少。
铜、铝、橡胶、陶瓷都是良好的电工材料。介于中间的锗、硅是常用的半导体材料。
（2）不同材料在导电性能上的排序 在其他条件相同的情况下，电阻较小的材料导电性能较强；反之，电阻较大的导电性能较弱。右图展示的是不同材料在导电性能上的排序，从上至下，材料的导电性能依次减弱。
1. 半导体导体导电性能好，绝缘体导电性能比较差。有一些材料，例如锗、硅，导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称做半导体。温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响。
利用半导体材料可以制作二极管、三极管。如果把很多二极管、三极管和电阻、电容等元件直接做在硅单晶片上（俗称芯片)，就成了集成电路。集成电路是20世纪最重要的发明之一，现代的收音机、电视机、电话机、计算机，以及打电话用的IC卡、算账用的计算器，里面都有集成电路。
科 学 世 界
2. 超导现象各种金属导体中，银的导电性能是最好的，但还是有电阻存在。20世纪初，科学家发现，某些物质在很低的温度时，如铝在-271.76°C以下，铅在-265.95°C以下，电阻就变成了0，这就是超导现象。目前已经开发出一些“高温”超导材料，它们在100K（-173°C）左右电阻就能降为0。
如果把超导现象应用于实际，会给人类带来很大的好处。在发电厂发电、输送电能等方面若能采用超导材料，就可以大大降低由于电阻引起的电能损耗。如果用超导材料来制造电子元件，由于没有电阻，不必考虑散热的问题，元件尺寸可以大大缩小，进一步实现电子设备的微型化。
【例题3】用图所示电路探究“影响电阻大小的因素”实验时，下列说法错误的是（　）A．电路中根据电流表的示数判断电阻大小B．该电路中两段镍铬合金丝的横截面积相同C．该电路探究导体的电阻大小与导体长度的关系D．该电路探究导体的电阻大小与导体横截面积的关系
A．电阻对电流有阻碍作用，在探究“影响电阻大小的因素”实验中，电阻的大小可以通过电流的大小来体现，故A正确，不符题意；BCD．由图可知，两根电阻丝的材料、横截面积相同，长度不同，所以此实验可以探究导体电阻的大小与导体的长度是否有关，故BC正确，不符题意，D错误，符合题意。
【例题4】1月31日，中国第一条量子芯片生产线通过央视新闻客户端首次向公众亮相。量子计算机被看做是未来技术的制高点，这足以证明我国拥有的弯道超车实力。芯片是指含有集成电路的硅片，制造硅片的主要材料是（　　）A．半导体材料 B．超导体材料C．绝缘材料 D．磁性材料
常见的半导体材料有：硅、锗、砷、镓等。芯片的核心部件是其中的电子芯片，是半导体材料硅制成的。故选A。
【例题5】在探究影响导体电阻大小的因素中，小明猜想导体电阻大小可能与下列因素有关：A．导体的材料 B．导体的长度 C．导体的横截面积为验证上述猜想，他用如图所示的器材进行实验，①②④横截面积相同，③横截面积最大。（1）该实验中，通过观察_________（选填“电流表示数”或“灯泡亮度”）来反应电阻的大小，这种物理研究方法是_______；A．转换法 B．控制变量法 C．等效潜代法
实验中通过电流表示数的大小来反映电阻的大小，采用的是转换法。故选A。
（2）选用①②两根导体分别接入电路进行实验，可验证猜想______（选填猜想因素选项“A”“B”或“C”）；（3）选用①④两根导体分别接入图中M、N两点间，闭合开关电流表的示数不同，可知在导体的长度和横截面积相同时，导体电阻大小跟导体的_______有关；
（2）选用①②两根导体，材料、横截面积相同，长度不同，可验证导体电阻与长度的关系，即验证猜想B。（3）选用①④两根导体，长度、横截面积相同，材料不同，探究的是电阻大小与材料的关系；电流表的示数不同，可知在导体的长度和横截面积相同时，导体电阻大小跟导体的材料有关。
电阻表示导体对电流阻碍作用的大小，常用字母R表示. 国际单位：欧姆，简称欧，符号Ω. 常用单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ） 换算关系：1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ符号：导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料和温度有关.在材料、横截面积相同时，导体越长，电阻越大.在材料、长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小.在长度、横截面积相同时，导体的材料不同，电阻不同.在一定条件下，金属导体的电阻随温度的升高而增大.
课堂小影院——《实验探究“影响电阻大小的因素”》
1. 有两段导线A和B，在相同的电压下，通过导线A的电流较大，通过导线B的电流较小，哪段导线的电阻大？2. 24 000 Ω =_______kΩ =______MΩ 。
1. 在相同电压下，通过导线A的电流较大，说明导线A对电流的阻碍作用小，它的电阻比较小；通过导线B的电流较小，说明导线B对电流的阻碍作用大，它的电阻比较大。2. 因为 1MΩ =103kΩ 1kΩ =103Ω 所以 24 000 Ω =24kΩ =0.024M Ω 。
3. 铁比铜便宜，为什么家庭电路中用铜导线而不用铁导线?
相同条件下，铜的导电性能比铁好，电阻小，因此家庭电路中用铜导线而不用铁导线。
4. A、B两根完全一样的导线，长度都是1m。把A剪去一半，剩下的一半跟B相比，哪个电阻大？把A剩下的一半再拉长到1m跟B相比，哪个电阻大?
把A剪去一半，剩下的一半导线跟B相比，材料、横截面积都相同，但长度减小了，电阻变小，所以小于B的电阻，即B的电阻大；把A剩下的一半再拉长到1m跟B相比，材料不变，长度一样，但是横截面积变小了，电阻变大，所以大于B的电阻，即B的电阻小． 故答案为：B；B.
5. 在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，分别对导体电阻跟它的长度、横截面积、材料有关的猜想进行了实验检验。某实验小组准备实验时对每一个猜想都用三个实验数据进行对比，下表中给出了可供选择的几种导体，分别用A~G七个字母代表。请你按该组的要求选用。
（1）为检验“导体电阻跟长度有关”的猜想，应选用哪三种导体？（2）为检验“导体电阻跟横截面积有关”的猜想，应选用哪三种导体？（3）为检验“导体电阻跟材料有关”的猜想，应选用哪三种导体？说出你做出选择的理由。
要研究“导体电阻与长度”的关系，必须控制导体的材料和横截面积相同；要研究“导体电阻与横截面积”的关系，必须控制导体的材料和长度相同；要研究“导体电阻与材料”的关系，必须控制导体的长度和横截面积相同。答案：（1）B、D、E；（2）A、B、C；（3） C、F、G.
1．有一根电阻丝，若要使该电阻丝的阻值变小，可以采取的方法是（　　）A．减小电阻丝两端的电压 B．增大通过电阻丝的电流C．减小电阻丝长度 D．减小电阻丝横截面积
导体的电阻是导体自身的一种性质，只与导体的长度、材料、横截面积等因素有关，与通过导体的电流及其两端的电压无关，导体的长度越短，电阻越小，导体的横截面积越小，电阻越大，故ABD不符合题意，C符合题意。
2. 关于导体电阻，下列说法正确的是（　　）A．导体的电阻由其两端的电压和通过导体的电流共同决定B．导体两端的电压为零时，导体的电阻为零C．只增加导体的横截面积，导体的电阻增大D．导体的电阻越小，表示导体对电流的阻碍作用越小
AB．导体的电阻是导体本身的一种性质，与导体的材料、长度和横截面积有关，与导体两端电压和通过电流无关，导体两端的电压为零时，导体的电阻并不为零，故AB错误；C．只增加导体的横截面积，导体的电阻减小，故C错误；D．导体的电阻表示的是导体对电流的阻碍作用，电阻越小，说明导体对电流的阻碍作用越小，故D正确。 故选D。
3．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．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积、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压表
A．小灯泡越亮，电路中的电流越大，表示接入的合金丝电阻越小，故A错误；B．利用此装置中的一根电阻丝，用夹子改变电阻丝的长度，也可以探究导体电阻大小和长度的关系，故B错误；C．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积的关系，长度可以选择其中一根导线，一次全部接入，另一次直接入其中一部分即可，故C正确；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，根据电流的大小来判断电阻的大小，故D错误。故选C。
4. 如图所示，AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体，将它们串联后连入电路中。比较通过它们的电流的大小，有（　　 ）A．AB段电阻大，电流小B．BC段电阻大，电流大C．AB段电阻大，电流与BC段相等D．BC段电阻大，电流与AB段相等
对于AB和BC是由同种材料制成的长度相同的两段导体，由于AB段的横截面积小，BC段的横截面积大，故AB段的电阻大于BC段的电阻；且此两段电阻串联，根据串联电路中电流处处相等的关系可知，这两段导体中的电流是相等的。故ABD不符合题意，C符合题意。
5. 关于材料，下列说法正确的是（　　）A．铜、铝、陶瓷都是很好的导体B．电加热器最适合用超导体材料制成的C．导体和绝缘体没有绝对界限，绝缘体有时可以变成导体D．发光二极管是一种半导体材料，只要接入电路就可以发光
A．铜、铝是很好的导体，陶瓷是绝缘体，故A错误；B．电加热器的发热体是用电阻率大的材料制成的，故B错误；C．导体和绝缘体没有绝对界限，在一定的条件下，绝缘体有时可以变成导体，故C正确；D．发光二极管是一种半导体材料，它具有单向导电性，正向接通才可以发光，故D错误。 故选C。
6．如图展示的是不同材料在导电性能上的排序，从左至右，材料的导电性能依次 ______（选填“增强”或“减弱”）。图中的银、铜、铝属于______（选填“导体” “半导体”或“绝缘体”）。第五届中国国际进口博览会上展示了全球首个量产的3nm芯片.芯片主要利用______ （选填“导体”“半导体”或“绝缘体”）材料制作而成。
根据图中的导电性能可知，由左向右看，其导电能力减弱，绝缘能力增强。图中的银、铜、铝都是容易导电的，属于导体。芯片的核心部分制作的材料导电性能介于导体和半导体之间，是由半导体材料制成的。
7. 如图，将导体接到电路的A、B之间时，导体与灯泡是_____联的；如果将不同的导体分别接到A、B之间，闭合开关，可通过观察、比较___________来判断不同导体电阻的大小，若两个导体的电阻差异不大，则可以在电路中_____________作进一步的判断。
将某一导体接到电路A、B之间，则电流会依次经过灯泡、导体，电流路径只有一条，它们是串联的。将不同导体接到电路A、B之间时，电路中接入的电阻不同，电源电压不变，由公式 会导致电路中电流也不同，所以灯泡的亮度也不同，因此我们可以简单的通过灯泡的亮暗比较两个电阻的阻值大小。若两个导体的电阻差异不大，灯泡亮度差别不明显，则需在电路中串联一个电流表，作更为准确的判断。
8．小组同学用如图所示的电路和表中的金属丝探究“导体的电阻跟哪些因素有关”。（1）为了探究电阻与长度的关系，应选择编号为______的两根金属丝，先后接入A、B间，通过观察____________来比较金属丝电阻的大小；
（1）为探究电阻与长度的关系，要控制两金属丝的材料和横截面积相同，长度不同，所以应选编号为3、5两根金属丝。该实验通过观察灯泡的亮暗来比较金属丝电阻的大小，这种方法是转换法。
（2）选择编号为3和4的两根金属丝，先后接入A、B间，发现接入3号金属丝时灯泡的亮度比接入4号时的更暗，说明4号金属丝的阻值更______（选填“大”或“小”），这实验表明：在其他条件相同时，_______________，电阻越大；
编号为3、4的两根电阻丝，材料、长度相同，而横截面积不同；3号电阻丝的横截面积比4号小，接入电路时灯泡暗，说明电路中电流小，则3号电阻丝的电阻比4号大；所以通过实验得到的结论是：在材料、长度相同的情况下，导体横截面积越小，电阻越大。
（3）在我国城乡许多地区进行输电线路的改造，将原来细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，这样就______（选填“增大”或“减小”）了输电线的电阻。
（3）细的铝质输电线换成较粗的铝质输电线，导线的横截面积增大了，电阻值减小了。