人教版九年级全册第3节 电阻优质课课件ppt
展开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!
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。
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。
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。
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