怎样认识电阻

12.1 怎样认识电阻
1．教学目标
知识与技能
⑴知道什么是电阻，知道电阻的单位，知道决定导体电阻大小的因素。
⑵了解滑动变阻器的基本结构和原理，会使用滑动变阻器改变电路中的电流。
过程与方法
⑶通过实验探究，了解导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关，理解控制变量的科学方法。
情感态度与价值观
⑷通过观察和使用滑动变阻器，体会滑动变阻器的结构之巧、之妙，培养学生的创新意识和实践能力。
2．教材说明
本节主要内容有：电阻及其单位，决定电阻大小的因素，滑动变阻器。
电阻与电流、电压一样，是电学中的重要物理量。电阻器是电阻知识的应用，定值电阻和变阻器在电学实验和无线电技术中应用很广泛。滑动变阻器的学习，既有助于学生更好地理解电阻的概念，又为后续的学习——特别是做电学实验作了必要的准备。
本节教材的编写思路：教材开宗明义，通过一个生活现象，使学生意识到“两灯泡的灯丝”对电流的阻碍作用不同，进而学习什么是电阻和电阻的单位，并激发学生探究电阻的兴趣。知道了电阻及其单位，自然会产生一个疑问：不同的导体，电阻有大有小，那么电阻的大小与哪些因素有关？“活动1”让学生亲自动手实验，探究影响导体电阻大小的因素，并在实验过程中体会控制变量的科学方法。研究导体的电阻跟长度、横截面积、材料的关系，不仅加深了学生对电阻的理解，也是学生学习滑动变阻器的基础。关于滑动变阻器，教材安排了两个活动。“活动2”让学生对照实物和结构图，边观察、边，并通过几个问题引导学生思考讨论，从而搞清滑动变阻器的结构和原理，学会画其结构示意图和符号。“活动3”让学生练习使用滑动变阻器，重点学习滑动变阻器的接法和调节，为下一节探究欧姆定律奠定基础。
本节教学重点：电阻的概念、导体的电阻跟哪些因素有关，是本节教学的重点。
本节教学难点：滑动变阻器的结构和使用是本节教学的难点。

3．教学建议
本章内容是上一章电路知识的继续，思路顺承上一章，所以，对于章标题可不必设计专门的“引入”（如直接点题：本章我们将继续探讨电路中的规律），仅引入第一节电阻即可。
什么是导体的电阻
关于电阻，可以像教材那样从生活现象引入，也可以通过演示实验引入，以下几个实验可供参考。
实验1：如图12-1所示，电源为三节干电池串联组成的电池组，L为3.8V的小灯泡，先后将两根长度、横截面积相同的铜导线丝和镍铬合金线接入电路M、N之间，引导学生观察比较电流表的示数和小灯泡的亮度。
启发学生思考：前后两次实验，电源电压相同，为什么接入铜线时电流较大，而接入镍铬合金线时电流较小？
学生思考、讨论。
教师：这两段导体分别接入电路时，电路中的电流大小不同，这说明导体在导电的同时，对电流还有一定的阻碍作用（让学生指出哪段导体对电流的阻碍作用较大）。为了表示导体对电流阻碍作用的大小，物理学中引入了电阻的概念。
实验2：如图12-2所示，电源由两节干电池串联组成，L1和L2分别为2.5V和3.8V的小灯泡，闭合开关，观察比较小灯泡的亮度。
教师（启发）：两个小灯泡两端的电压相等吗？通过它们的电流相等吗？（当学生回答电流不等后，可用电流表测量各支路的电流，证明学生的推测。）原来，小灯泡的灯丝一方面能够导电，另一方面对电流有阻碍作用，而且这两个灯泡的灯丝对电流的阻碍作用不同。谁对电流的阻碍作用较大？（学生：3.8V的灯泡。）物理学中把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。
实验3：如图12-3所示，用一个金属夹（作滑片）、一段镍铬合金线制作一个滑线变阻器，将该“变阻器”与小灯泡、电流表、开关串联起来，接在电源上。缓缓滑动金属夹，小灯泡的亮度逐渐变化。
学生首次看到这种现象，感到既“好玩”又好奇。
教师：小灯泡的亮度为什么会变化呢？（稍停，让学生思考或猜测。）原来，当移动金属夹时，合金导线对电流阻碍作用的大小发生了变化，致使电路中的电流发生变化。滑动金属夹使灯泡变亮，此时合金线对电流的阻碍比刚才大了还是小了？（学生：对电流阻碍作用变小了。）物理学中把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。
还可以根据滑动变阻器的原理，制作诸如电子拉力计、压力计或风力计等，通过电流表显示其工作时电流的变化情况，引入电阻。
关于电阻的单位，可以直接告诉学生，或让学生看书自学，然后出示两道练习题，让学生进行单位换算，既及时巩固了知识，又锻炼了学生换算单位的能力。
为了使学生对电阻的单位“欧姆”具有感性认识，可以向学生介绍一些电器正常工作时的电阻值（见教材32页）。
电阻与哪些因素有关
教师（过渡）：不同的导体，电阻有大有小。那么电阻的大小与哪些因素有关呢？我们通过实验进行探究。
关于“活动1”的教学，这里提供两种方案，以资参考。
方案1：学案式教学法
对于“活动1”，教材是以“学案”的形式编写的，可以按照教材的编写思路进行教学，即先让学生参照教材进行实验，待学生有了感性认识，再归纳总结、反思方法。
具体教学时，教师可先向学生介绍实验器材，然后让学生认真教材，明确每一步的实验目的和方法，再动手操作。
学生分组实验、得出结论后，组织学生汇报交流。汇报和交流包括两个方面：一是得出结论，即导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关；二是总结方法，让学生结合实验过程，具体说明怎样用控制变量法进行实验，如保持哪些量不变？改变什么量？比较哪两个量的变化？二者是否有关？
方案2：探究式教学法
对于学生基础比较好的学校或班级，可以按下面的方法进行教学，让学生经历科学探究的过程。
首先让学生猜想电阻的大小可能与哪些因素有关？为便于学生提出猜想，采用这种教学法时，“本节课的引入”最好采用上面图12-3所示的实验。因为学生结合图12-3所示的实验，很容易想到电阻跟导体的长度有关，再给学生留点思考、讨论的时间，他们一般能陆续说出电阻还可能跟导体的横截面积、材料有关。
为启发引导学生设计实验，教师可把学生的猜想板书在黑板上：电阻的大小可能与导体的长度、横截面积、材料有关。
教师：要研究电阻跟几个因素的关系，应当选用什么方法？（控制变量法）具体说明控制哪些量不变？改变什么量？通过什么办法可以比较出电阻的大小？
在教师的启发下，学生结合自己桌面上的器材，经过思考讨论，设计出实验方案。
学生按照设计的实验方案进行实验，最后分析归纳得出结论。
关于“导体的电阻跟温度有关”，可通过演示实验得出结论。取废旧日光灯的灯丝或用细铁丝绕制的线圈，接入图12-1所示电路的M、N两端，用酒精灯缓缓地给灯丝加热，让学生观察加热前后小灯泡亮度的变化，由此判断电阻的变化，进而得出结论：导体的电阻跟温度有关。同时向学生说明：对大多数导体来说，温度越高，电阻越大。
关于“几种导电材料的电阻”和“一些电器正常工作时的电阻”，目的是增加学生对电阻大小的感性认识，使所学知识与生活实际联系起来，不要求学生记忆有关数据。对于这两个表格，可以让学生阅读自学；为加强学生的印象，也可以由老师提出某材料或电器，学生查找对应的电阻值，或者让学生比较它们电阻的大小；也可以让学生结合表中数据，说说为什么前面图12-3中的实验用镍铬合金作滑线？导线为什么用铜丝？还可以再补充一些电阻值，以拓展学生的视野。
电阻器
关于定值电阻和电位器，可以收集一些实物照片，用多媒体展示、介绍；如果条件允许，最好能收集（或到电子元件商店购买）一些实物，课上分发给学生，让学生观察；也可以准备一些带有电位器的用电器，如收音机等，通过调节音量旋钮，改变其音量。对于电阻的符号，可在介绍了定值电阻之后告诉学生。作为练习，可以让学生画一个由电阻、开关、电源组成的电路图。变阻器的符号可在“活动2”中介绍。
滑动变阻器的构造是本节教学的难点。对于“活动2”，可以让学生对照实物和教材图12-5及有关文字，边观察、边阅读、边思考；如有疑问，同学之间相互交流；对于小组内部解决不了的疑难问题，分组活动完成后，全班集中交流讨论，教师视情况点拨引导、提炼总结。
通过活动2，应达到如下目的：
⑴搞清滑动变阻器的构造：金属杆的电阻很小，其两端接线柱间的电阻值几乎为零，可以忽略不计；圆筒上缠绕的是表面涂有绝缘层的电阻丝，其阻值较大，标牌上所标的“50Ω”即指电阻丝两端接线柱间的电阻值；滑片可以在金属杆上左右移动，滑片的上部与金属杆相连，下端通过电阻丝的接触滑道（刮去绝缘层的部分）与电阻丝相连通。
⑵弄懂滑动变阻器的原理：通过改变连入电路的电阻丝的长度来改变接入电路中电阻的大小。当把滑动变阻器的两个接线柱接入电路时（不要求不出现三个接线柱同时接入电路的情况），学生应能指出或画出电流的路径，知道电阻丝的哪部分被连入电路，当滑片向左或向右移动时，能判断出连入电路的电阻变大还是变小。为使教学更加直观，最好制作一个关于滑动变阻器的动画，当连入不同的接线柱时，动画能清楚地显示电流的路经。如果条件不允许，可以在黑板上画几个滑动变阻器的结构示意图，如图12-4所示，教师画出不同的连接方法，让学生用彩色粉笔描出电流的路径，判断移动滑片时电阻的变化情况。最后总结：将“A与D”、“A与C”、“B与C”或“B与D”两个接线柱分别接入电路时，能起到变阻作用；将“A与B”或“C与D”两个接线柱分别接入电路时，不能起到变阻的作用。
⑶会画滑动变阻器的符号：学生知道了滑动变阻器的结构和原理，学习变阻器的符号就容易了。需要注意的是，有的学生虽然会画一个滑动变阻器的符号，但应用到具体电路图中却容易出错，所以应当结合一个完整的电路图，让学生练习滑动变阻器的画法。
为培养学生的创新意识和能力，对于“活动2”，也可以采取“让学生自制变阻器”的方法开展教学：首先明确活动目的，即让学生利用电阻丝等器材自制一个能改变电阻大小的仪器，学生通过构思、实验、尝试、交流、改进，体会到发明创造的曲折和乐趣；然后让学生观察实验室实用的滑动变阻器，并与自己制作的变阻器对比，体会到滑动变阻器设计之巧妙（如电阻丝绕在圆筒上等）。
“活动3“的目的是让学生练习使用滑动变阻器，学生通过动手操作，学会滑动变阻器的连接、调节及判断电阻的变化，同时体会到成功的喜悦（当小灯泡的亮度发生变化时），激发学生的学习兴趣。
学生活动时，教师要注意指导，培养学生形成良好的实验习惯。如：连接电路时，要断开开关，滑动变阻器的滑片要调到阻值最大的位置；调节滑片前，可先分析当向左或向右移动滑片时，电阻将如何变化，电流如何变化，然后通过实验检验自己的判断，或者先实验观察后分析原因，使理论分析与实践操作相结合。
4．教学评价
课堂测评
1．生活中常用的导线通常是用铜或铝做的，你是否思考过：钢铁也是导体，而且价格便宜，为什么不用钢铁来做导线呢？
2．人的皮肤干燥时，双手之间的电阻约为几千欧至几万欧，10kΩ＝ Ω；我们平常说的绝缘体，其电阻一般应在1MΩ以上，1MΩ＝ Ω。
3．实验室里某滑动变阻器名牌上标有“20Ω 1A”的字样，它表示该变阻器电阻的变化范围是 ，1A表示的是该滑动变阻器 。
4．在图12-5所示的电路中，滑动变阻器接入电路的电阻丝是 段（用字母表示）。闭合开关，当滑动变阻器滑片P向左移动时，变阻器连入电路的电阻 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
5．如图12-6所示，当开关闭合后，用酒精灯对导线加热，电流表的读数会 ，这是因为导体的电阻与 有关，酒精灯对导线加热时，导线的电阻 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
6．关于导体的电阻值，下列说法中正确的是（ ）
A.粗细相同的两根导线，较长的那根电阻一定较大
B.镍铬合金丝的电阻一定比铜丝的电阻大
C.长短相同的两根导线，横截面积较小的那根电阻一定较大
D.常温下同种材料制成的长短相同的两根导线，粗导线的电阻一定小
7．如图12-7所示，滑动变阻器有A、B、C、D四个接线柱，将该变阻器与一个小灯泡串联后接入电路，通电后使滑片P向右移动，小灯泡逐渐变亮，下面4种接法中正确的是（ ）

A B C D
图12-7
8．电位器是变阻器的一种，它可以用来改变收音机的音量。小红买了一个电位器，如图12-8所示。如果把它与灯泡串联起来，利用它改变灯的亮度，请仔细观察，现想使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗，下列连法正确的是（ ）
A．连接A、C B．连接B、C
C．连接A、B D．以上都不正确
9．在做“研究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验时，老师为同学们准备了以下几种电阻丝。
导线代号ABCDEFG
长 度 / m1.00.51.51.02.00.50.5
横截面积 / mm23.00.81.20.83.01.21.2
材 料铁钨镍铬合金铁钨镍铬合金铝
⑴为了研究导体的电阻与长度的关系，应选用导线C和 （填写代号）进行实验；
⑵为了研究导体的电阻与材料的关系，应选用 两根导线进行实验比较；
⑶如选用了A和D两根导线进行实验，则是为了研究导体的电阻与 的关系。
10．如图12-9所示，AC、EG分别为长度和粗细都相同的锰铜丝和镍铬合金丝，B、F分别为这两段电阻丝的中点，晓薇同学用该装置做“探究决定电阻大小因素”的实验，记录数据见下表：
步骤M接N接电流/A
1AC0.5
2AB1.0
3A和CB2.0
4EG0.2
5EF0.4
6E和GF0.8

⑴比较步骤 ，得出结论：导体电阻大小与材料有关；
⑵比较步骤1和2（或4与5），得出结论： ；
⑶比较步骤2和3（或5与6），得出结论： 。
11．图12-10给出了几个元件，要求用滑动变阻器调节小灯泡的亮度，电流表测量电路中的电流，电压表测量灯泡两端的电压。
⑴画出电路图，并按电路图连接实物图。

图12-10
⑵根据连接的实物图完成下表。
滑片P变阻器连入的电阻变化情况小灯泡的亮度变化情况电流表的示数变化情况
向右移动
向左移动
参考答案
1．在长度和横截面积相同的条件下，钢铁的电阻比铜和铝的大，电流不容易通过。
2．104Ω 106Ω
3．0～20Ω 允许通过的最大电流为1A
4．AP 变小
5．减少 温度 变大
6．D 7．B 8．C
9．⑴F ⑵F、G ⑶横截面积
10．⑴1与4（或2与5，或3与6） ⑵横截面积和材料相同时，导线越长电阻越大 ⑶长度和材料相同时，横截面积越大电阻越小
11．⑴如图12-11所示。

图12-11
⑵如下表所示：
滑片P变阻器连入的电阻变化情况小灯泡的亮度变化情况电流表的示数变化情况
向右移动变 大变 暗变 小
向左移动变 小变 亮变 大
“自我评价与作业”指导
1．右 左
2．能起到变阻作用的接法是：将“A和C”，或“A和D”“B和C”“B和D” 接入电路。将“A和B”或“C和D”接入电路不能起到变阻作用。

课外活动
本活动旨在培养学生的创新精神和实践能力。要充分发挥学生的创造性，让学生自选器材，动手制作。
下面的方案可供参考。
如图12-12所示，可以用较粗的带绝缘皮的铝导线作灯杆，用半个乒乓球或小塑料瓶作灯罩，用回形针或按扣作开关，用塑料盒、硬纸盒或小木板作底座。各部分之间用粘合性较强的胶水（五金商店有售）粘接。

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