浙教版（2024）八年级上册第3节 物质的导电性与电阻教案设计

这是一份浙教版（2024）八年级上册第3节 物质的导电性与电阻教案设计，共12页。教案主要包含了物质的导电能力，电阻等内容，欢迎下载使用。
年级
八年级
授课时间
课题
4.3 物质的导电性与电阻
教学
目标
科学观念：知道常见的导体和绝缘体；了解电阻的概念和单位及不同材料电阻特性；通过实验探究得出影响导体电阻大小的因素，及其之间的定性关系。
科学思维：知道检测物质的导电性的简易方法；判断常见的导体与绝缘体，并知道一定条件下可转化；能根据控制变量法设计实验；理解在与一个物理量的相关因素较多时，能用控制变量法进行实验方案设计。
探究实践：通过科学探究全过程的切身体验增强理论联系实际，继而解决理论问题的能力。
态度责任：通过科学探究的学习方式，让学生体验科学探究活动的过程和方法，接受自然界是物质的、多样化的、可以相互转化的和可以被认识的辩证唯物主义自然观。
教学
重难点
重点：电阻的概念与单位；电阻大小的影响因素
难点：探究电阻大小的影响因素
学情
分析
本节内容选自浙教版八上第四章第3节，本节主要内容：物质的导电能力、电阻。电阻是初中科学学科中电学三个基本科学量之一，是在学习了电流、电压以后紧接着的一节实验探究课的主要探究内容，与理解电流和电压的初步概念一样，理解电阻的概念的初步含义及其决定因素，是变阻器、欧姆定律以及电阻的串、并联等后续学习的必要基础，在生产和生活中也有广泛的应用。所以无论从课程标准的要求上看，还是从科学学知识的扩展上看，本节课都具有承前启后的重要作用。
本节内容拟用1课时完成。
教学
准备
课件、课本、活动器材等
教学过程
教师活动
学生活动
新
课
导
入
导线多是用铜制作的，特别重要的电器设备的导线还要用昂贵的银来做。铁也是导体，既多又便宜，想想看，我们为什么用金属铜做导线而不是用铁做导线呢，而用塑料或橡胶做金属导线的外套呢？为什么不能用湿手去操作开关呢？
根据导线内部和外部材质思考物质的导电能力
新 知 讲 授
一、物质的导电能力
不同的物质具有不同的导电能力。哪些物质容易导电？哪些物质不容易导电？我们可以用什么方法辨别呢？
活动：有硬币、塑料直尺、玻璃片、铅笔芯（碳棒）、食盐水、粉笔、纯净水等物品，试设计实验方案来检测哪些物质容易导电，哪些不容易导电。
（1）设计一个实验方案，并在右框中画出方案的电路图。
把待检物质接入电路中，闭合开关，通过观察小灯泡是否发光来辨别物质是否导电（转换法）。
（2）交流并改进自己的方案。
（3）实验检测，并将待测物质归类为易导电物质和不易导电物质。
注意：科学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的量，通常会用一些非常直观的现象去认识或用易测量的量来间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。
实验结论
易导电物质有 硬币、碳棒、食盐水 ；
不易导电物质有 塑料直尺、玻璃片、粉笔、纯净水 。
导体和绝缘体
导体：容易导电的物质叫做导体。金属、石墨（碳）、人体、大地、盐类的水溶液等都是导体。
绝缘体：不容易导电的物质叫做绝缘体。橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木材、油和干燥的空气等都是绝缘体。
注意：纯净的水是不导电的，但由于自然界的水中溶有大量其他物质，因此生活中所用的水一般是能导电的。
导体和绝缘体并不是绝对的，有些绝缘体在条件改变时会变成导体。
例如，玻璃在通常情况下是绝缘体，但被烧红时会导电，图中的发光二极管在电路畅通后发光了。
导体的表面被氧化或腐蚀后，导电能力会下降，甚至不导电。因此，电路的关键部位必须采取防腐蚀措施。例如，人造卫星电路的接触点表面一般都会镀上金，以防止腐蚀，确保电路导电的可靠性。
思考与讨论：在家庭电路中，所有导线都是用塑料和橡胶等材料包裹着，这是为什么？
用来做导线的材料是一些导电能力很强的金属，而塑料和橡胶等材料是绝缘体，用它们包裹在导线外面可以防止导线漏电导致人体触电。
导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫做半导体。常见的半导体材料是硅和锗。半导体主要用于电子工业、信息通信系统、光伏发电、智能电网等多个领域。发光二极管就是由半导体材料制成的，具有单向导电性，当长端接电源正极，短端接电源负极时，电路导通，二极管发光，反之二极管不发光。
金属是良导体。那么，金属为什么能导电呢？
我们知道物质是由分子构成的，而分子由原子构成，原子又是由原子核和绕核高速运动的电子构成的。电子带负电，原子核带正电。
金属内部原子核的位置是相对固定的，但存在着大量可自由移动的电子。金属能够导电是因为金属内部存在着大量可以自由移动的电子，绝缘体不容易导电是因为绝缘体中几乎没有能自由移动的电子。
思考与讨论：用金属导电的原理，你能否解释玻璃烧红后能导电的原因？
玻璃烧红后，内部几乎不能自由移动的电荷可以自由移动了，所以能导电。
二、电阻
为了描述物体导电能力的强弱，我们引入电阻的概念。
电阻的概念：电阻表示导体对电流的阻碍作用。导体对电流的阻碍能力越强，其电阻值就越大。
电阻用字母R表示。它的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。比欧姆大的单位是千欧（kΩ）和兆欧（MΩ）。
1兆欧（MΩ）=103千欧（kΩ） 1千欧（kΩ）= 103欧（Ω）
绝缘体的电阻非常大，电流不容易通过；导体的电阻非常小，电流很容易通过。
欧姆 (1789～1854)是德国物理学家，提出了经典电磁理论中著名的欧姆定律。人们将其名字作为电阻单位。
探究影响导体电阻大小的因素
【提出问题】
哪些因素会影响电阻大小呢？
我们知道，各种材料的导电能力并不相同；电流在粗的导线中流动相当于行车于宽阔的道路，阻碍作用小；电流在长度较大的导线中流动相当于行车于长度大的道路中，阻碍道路的因素会更多一些；烧红玻璃由绝缘体变为导体，可做出如下猜想：
【实验猜想】
①导体的材料可能会影响电阻大小 ；
②导体的粗细（横截面积）可能会影响电阻大小 ；
③导体的长度可能会影响电阻大小 ；
④温度可能会影响电阻大小 。
【实验方案及方法】
我们可以通过控制变量法来逐个研究影响电阻的因素。依据控制变量法研究导体电阻与某一因素的关系时，要控制其他因素都不变。
【实验电路图】
将待测导线接入电路，电流表示数越大，导体电阻越小，电流表示数越小，导体电阻越大。也可根据小灯泡亮度判断电阻大小。
实验一：探究导体电阻与材料之间的关系
①控制导体的 温度、长度、横截面积 相同， 材料 不同。在电路中分别接入 a 和 b ，观察到电流表示数不同。
②结论： 在温度、长度、横截面积相同时，材料不同，电阻一般不同 。
实验二：探究导体电阻与长度之间的关系
①控制导体的 温度、材料、横截面积 相同， 长度 不同。在电路中分别接入 b 和 c ，观察到接入b时电流表示数小于接入c时电流表示数。
②结论： 在温度、材料、横截面积相同的情况下，长度越长，电阻越大 。
实验三：探究导体电阻与横截面积之间的关系
①控制导体的 温度、材料、长度 相同， 横截面积 不同。在电路中分别接入 b 和 d ，观察到接入b时电流表示数小于接入d时电流表示数。
②结论： 在温度、材料、长度相同的情况下，横截面积越大，电阻越小 。
实验四：探究导体的电阻与温度的关系
①控制导体的 材料、长度、横截面积 相同， 温度 不同。在电路中接入某一导体均可，对该导体加热，观察到随着温度升高，电流表示数变小。
②结论： 导体的电阻与温度有关。在一定条件下，金属导体的电阻随温度的升高而增大。 。
导体电阻大小的影响因素
导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体的材料、长度、横截面积及温度有关。同种材料的导线，导线越长，电阻越大；导线越细，电阻也越大。
思考与讨论：实验室里有两种导线，一种是导电能力极强的铜线（电阻极小），另一种是导电能力较差的镍铬合金线（电阻较大），为什么本实验用镍铬合金线作为被测导线？
因为在相同长度和粗细的情况下，镍铬合金线的电阻比铜线的电阻大得多，改变长度时，电阻变化大，灯泡的亮度和电流表示数变化明显。
与密度、比热、导热性等特性一样，导电能力的强弱也是物质的一种特性，即每一种物质的导电能力是不相同的。
从表4-3中可知，在相同条件下，银、铜、铝的电阻很小，而镍铬合金的电阻较大。因此，人们常用电阻小而价格实惠的铜或铝来制作导线。电木和橡胶的电阻很大，可用作绝缘材料。
科学研究还表明，导体的电阻与温度有关。例如，金属导体的电阻会随温度的升高而增大。同时，科学家还发现，某些材料的温度降低到一定程度时，电阻会突然消失，这就是超导现象（如水银在-269℃时，电阻会突然消失）。
思考与讨论：图4-30实验可说明玻璃的电阻与温度有什么关系？
玻璃的电阻与温度有关，温度越高，玻璃的电阻越小。
超导现象与超导体
超导现象是荷兰物理学家昂尼斯（1853~1926）于1911年发现的。当温度降低到某一值（称为转变温度）时，有些物质的电阻会变为零，科学家把这种现象称为超导现象，把能发生超导现象的物体称为超导体。大多数超导体的转变温度极低（如水银的转变温度为-269℃），难以应用于实际生产与生活，因此寻找高转变温度超导材料成为各国科学家努力的目标。现在科学家已经发现了转变温度高于100K（-173.15℃）的超导体。
超导现象有很广泛的应用价值。例如，用超导技术可制造磁悬浮高速列车；用超导材料制成的导线在长途输电时几乎没有电能损失；用超导材料制造电动机和变压器，其内部线圈不会发热，等等。
一般来说，人体电阻的平均值是1000~2000欧。当然，不同的人电阻是不同的，同一个人在不同情况下的电阻也是不同的，如气温和皮肤湿润程度可使人体电阻的测量值产生极大波动。当气温高或人体出汗时，人体电阻较小；而在气温低、空气干燥的冬季，皮肤很干燥时，人体电阻较大。
设计实验比较物质的导电能力。
根据实验结论，引入导体和绝缘体的概念，了解导体和绝缘体没有绝对界限。
了解半导体的概念。
理解导体导电的原因，了解导体和绝缘体的区别。
了解电阻的概念、单位。
实验探究电阻大小的影响因素，设计实验，得出结论。
了解不同材质的导电能力
了解超导现象。
课
堂
练
习
典例1 用一个物体将如图电路中a和b两点连接起来，下列物体中可以使小灯泡发光的是（ ）
A.铅笔芯
B.塑料尺
C.橡皮
D.棉线
【答案】A
【解析】A.铅笔芯是导体，将铅笔芯接在a、b之间，可以使小灯泡发光，故A符合题意；
BCD.塑料尺、橡皮和棉线都是绝缘体，接在a、b之间，不能使小灯泡发光，故BCD不符合题意。
故选A。
典例2 为了探究物质的导电性，某同学利用一只废旧的白炽灯进行了如下实验：在甲图中，闭合开关S后，点燃酒精灯加热白炽灯的灯丝，小灯泡L的亮度慢慢变暗了；而在乙图中，闭合开关S后，用酒精灯加热废灯泡灯芯的玻璃柱至红热，小灯泡L慢慢变亮了。关于该实验下列说法不正确的是（ ）
A.甲图实验说明灯丝是导体，它的电阻会随温度的升高而增大
B.乙图实验说明玻璃是绝缘体，加热后变成了半导体
C.甲乙两图实验说明导体和绝缘体并不是绝对的，一定条件下会发生改变
D.本实验通过观察小灯泡的亮暗来判断物质的导电性，应用的科学方法是转换法
【答案】B
【解析】A.图甲中接通开关S后，点燃酒精灯加热白炽灯的灯丝，由于灯丝温度升高，电阻变大，小灯的亮度逐渐变暗。它表明：灯丝的电阻随温度升高而增大，故A正确，A不符合题意；
B.图乙中当接通开关S后，电路是断路，灯泡不亮，说明常温下玻璃是绝缘体，当用酒精灯加热废灯泡灯芯的玻璃柱，玻璃的温度升高，玻璃变为导体，电路形成通路，灯泡变亮，故B错误，B符合题意；
C.甲乙两图实验现象说明导体和绝缘体之间没有绝对的界限，在一定条件下可以相互转化，故C正确，C不符合题意；
D.实验通过观察小灯泡的亮暗来判断物质的导电性，属于转换法，故D正确，D不符合题意。
故选B。
典例3 下列关于导体和绝缘体的说法不正确的是（ ）
A.金属能导电是因为金属中有自由电子
B.酸碱盐的水溶液是导体，它导电的特点是离子导电
C.绝缘体不容易导电，是因为绝缘体内没有电荷
D.有些绝缘体在一定的条件下会变成导体
【答案】C
【解析】A.金属能导电的原因是金属中存在大量的自由电子，故A正确，不符合题意；
B.酸碱盐的水溶液导电，靠的就是溶液中大量的正、负离子，故B正确，不符合题意；
C.绝缘体不容易导电，是因为绝缘体内几乎没有自由移动的电荷，并不是没有电荷，故C错误，符合题意；
D.导体和绝缘体没有绝对的界限，有些绝缘体在一定的条件下会变成导体，故D正确，不符合题意。
故选C。
典例4 如图为探究“影响导体电阻大小因素”的一套实验器材（其中A、B、C为锰铜合金，D为镍铬合金），请回答下列问题：
（1）实验时无法借助仪器直接测得导体电阻大小，而是通过对比 得出；
（2）为探究导体电阻大小与横截面积的关系，可选取 两根导线进行实验；
（3）本实验在进行现象对比时，存在主观性。若在电路中串联一个 （选填“电流表”或“电压表”），则可以通过定量的数据客观地比较导体电阻的大小。
【答案】（1）小灯泡亮度（2）A、C（3）电流表
【解析】（1）在探究“影响导体电阻大小的因素”的实验中，无法直接观察到电阻丝的阻值大小，所以运用转换法，通过观察灯泡亮度来比较导体电阻的大小。
（2）为了探究导体电阻大小与横截面积的关系，由控制变量法可知，应该控制电阻的材料、长度相同，改变电阻的横截面积，所以选取A、C两根导线进行实验。
（3）由于灯泡的亮度不能明显的显示电阻的大小，所以可以在电路中串联一个电流表，通过观察电流表的示数客观地比较导体电阻的大小。
课
堂
小
结
1.物质的导电能力
（1）导体和绝缘体
①导体：容易导电的物质叫做导体。金属、石墨（碳）、人体、大地、盐类的水溶液等都是导体。
②绝缘体：不容易导电的物质叫做绝缘体。橡胶、玻璃、瓷、塑料、干木材、油和干燥的空气等都是绝缘体。
③纯净的水是不导电的，但由于自然界的水中溶有大量其他物质，因此生活中所用的水一般是能导电的。溶液导电是因为其中含有自由移动的离子。
导体和绝缘体并不是绝对的，有些绝缘体在条件改变时会变成导体。例如，玻璃在通常情况下是绝缘体，但被烧红时会导电。
（2）半导体
导电能力介于导体与绝缘体之间的一类物质叫做半导体。
（3）导体易导电、绝缘体不易导电的原因
金属能够导电是因为金属内部存在着大量可以自由移动的电子，绝缘体不容易导电是因为绝缘体中几乎没有能自由移动的电子。
2.电阻
（1）概念：电阻表示导体对电流的阻碍作用。导体的电阻值越大，表示导体对电流的阻碍作用越大，导体的电阻通常用字母R表示。它的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω（希腊字母，读作mega）。比欧姆大的单位是千欧（kΩ）和兆欧（MΩ）。
1兆欧（MΩ）=103千欧（kΩ） 1千欧（kΩ）=103欧（Ω）
绝缘体的电阻非常大，电流不容易通过；导体的电阻非常小，电流很容易通过。
（2）影响电阻大小的影响因素
①导体的电阻大小与导体的长度、横截面积（粗细）、材料及温度有关。用同种材料的导线，导线越长，电阻越大；导线越细，电阻也越大。金属导体的电阻会随温度的升高而增大。
②某些材料的温度降低到一定程度时，电阻会突然消失，这就是超导现象。
③电阻是导体本身的一种固有属性，它反映了导体对电流的阻碍作用。
板
书
设
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作
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计
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