人教版九年级全册第3节 电阻导学案及答案
展开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。
【学习重点】电阻概念的建立。
【学习难点】通过实验说明决定电阻大小的因素有哪些。
【自主预习】阅读教材,完成以下问题:
1. 电阻
(1)定义:表示导体对电流 的大小,用字母R表示.
(2)性质:不同的导体,电阻一般不同,电阻是导体的一种 .
(3)单位:国际单位为 ,简称欧,符号是 。常用的单位还有 (kΩ)、 (MΩ)
换算关系: 1kΩ= Ω 1MΩ= Ω.
(4)电阻器:在电子技术中,经常用到具有一定电阻值的元件,也叫 ,在电路图中的符号为: 。
2. 决定电阻大小的因素
(1)为了比较电阻的大小,在电压一定时,比较通过不同导体的 大小,这叫转换法。
(2)导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的 、 、 和 。与电压和电流 (选填“有关”、“无关”)。
3. 半导体和超导体
(1)导电性能介于 体和 体之间,称做半导体,例如锗、硅等。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),就成为 电路。
(2)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 ,这就是 现象。
【合作探究】
探究一、电阻
1. 实验探究:导体对电流的阻碍作用
(1)实验过程
如图所示,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,电流表的示数比较 ,小灯泡较 ;把镍铬合金丝接入电路,电流表的示数比较 ,小灯较 。
(3)实验分析
在相同的电压下,通过铜丝的电流较大,表明铜丝对电流的阻碍作用比较 ;通过镍铬合金丝的电流较小,表明镍铬合金丝对电流的阻碍作用比较 。
(4)实验结论
导体在导电的同时,对电流产生 作用。不同导体对电流的阻碍作用不同,物理学中用 来表示导体的这种性质。
2. 电阻
【阅读归纳】p64有关内容。
(1)概念:在物理学中,用电阻表示导体对电流 的大小。用字母 表示。
(2)单位:
①国际单位: ,简称欧,符号Ω.
②常用单位: (kΩ)、 (MΩ).
③换算关系:1 kΩ = Ω 1MΩ = 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 。电路图中用符号 表示。
(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 。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 。而绝缘体之所以起绝缘作用,就是由于其电阻很 。
②导体的电阻是导体本身的一种 ,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 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
【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。
【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
探究二、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 、导体的 、导体的 、导体的 有关。
【设计实验】
(1)探究方法
①控制变量法:在探究电阻的大小可能与导体的材料、导体的长度、导体的粗细、导体的温度有关时,利用控制变量法去探究每一个因素对电阻大小的影响。
②转换法:在电源电压不变的情况下,通过 或灯泡亮度来判断导体电阻的大小。
【进行实验】
(1)实验器材
电源(电池或蓄电池)、导线、规格不同的镍铬合金丝、锰铜合金丝、电流表、灯泡、开关、酒精灯、日光灯丝等。
(2)实验步骤
①根据所研究的问题连接如图所示的实物图。
探究导体的电阻与长度、粗细、材料及温度的关系
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。
(3)数据收集
【分析论证】
(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。
(2)金属导体的电阻与温度的关系
结论:同一灯丝的电阻随温度的升高而增大。
(3)实验结论
导体的电阻与 、 、 和 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。
2. 小资料
(1)导体的长为1米、横截面积为1毫米2的不同材料的金属丝在20 ℃时的电阻值.
(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 ;反之,电阻较大的导电性能较 。下图展示的是不同材料在导电性能上的排序,从左至右下,材料的导电性能依次 。
3. 半导体和超导体
【阅读p66“科学世界”并归纳】
(1)半导体
导电性能介于 体和 体之间,称做半导体。例如锗、硅等。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 电路。
(2)超导现象
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 ,这就是 现象。
【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
【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
【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
(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。
【精讲点拨】
1. 导体的电阻是导体本身的一种性质,由自身长度、横截面积、材料决定,与导体两端的电压,通过的电流都无关。
2. 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。
【归纳整理】
第3节 电阻
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.
单位 常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)
换算关系:1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ
电路元件符号:
导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积、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.
电阻
影响因素
电阻
【课堂练习】
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
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
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
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
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
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。
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。
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;
(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;
(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。
【课后反思】
本节课学习中,你有哪些收获,还有哪些问题?
小灯泡
约10欧
人体
约几千欧
白炽灯
约800欧
电流表
约0.1欧
热水壶
约50欧
电压表
约几十兆欧
材料
电阻值 /Ω
材料
电阻值 /Ω
银
0.016
钨
0.053
铜
0.017
铁
0.099
铝
0.027
镀铬合金
1.100
编号
材料
长度/m
横截面积/mm2
1
钢丝
0.5
0.1
2
铁丝
0.5
0.1
3
镍铬合金丝
0.5
0.1
4
镍铬合金丝
0.5
0.2
5
镍铬合金丝
0.1
0.1
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