第十四章  欧姆定律

一、电阻

高邮市赞化学校  沈  进

教学目标：

1、经历改变电路中电流大小的各种尝试，初步体会改变电流大小的两类途径。

2、初步形成电阻的概念，知道电阻是表示导体对电流阻碍作用的物理量。会读写电阻的单位。

3、知道影响金属电阻大小的因素，了解长度、横截面积与电阻大小的定性关系，4、体会到电阻的大小由导体自身决定，知道电阻是导体的一种属性。

4、初步了解半导体的一些特点，了解半导体材料的发展对社会的影响。

教学重点：电阻概念的建立

教学难点：决定电阻大小的因素的探究

教学用具：演示用电流表、干电池组、开关、导线若干、小灯泡、电阻定律实验器、各种导线、相同长短、粗细的铜丝和铁丝、投影仪等

教学过程：

一、引入新课：

师：生活中你们看见过哪些类型的导线？

生：电线、导线、电缆线、电话线、有线电视线…

师：大家知道各种导线都有什么共同点吗？它们都是由什么材料做成的？

生：出示各种类型的导线，请大家从导线的截面观察。

引导学生归纳：电线芯是用容易导电的金属来做的，是导体；电线芯的外面包了一层橡胶或塑料，是不容易导电的物体，叫绝缘体。

[板书]导体:容易导电的物体；绝缘体：不容易导电的物体。

师：现在请同学看看剥开的导线的绝缘外皮，导线的芯到底是用什么材料做成的？

生：有的是用铜做的，有的是用铝做的。

师：常用的导线通常是用铜来做的，也有用铝做的，特别重要的用电设备的导线还要用昂贵的银来做。我们知道铁也是导体，又多又便宜，想想看，为什么不用铁来做导线呢？请大家大胆猜想。

生：……。

师：大家想不想用实验找找原因呢？

二、进行新课：

（一）电阻

1、活动14.1 尝试改变电路中电流的大小

实验：请同学按教材图14-1连接电路，器材：两节干电池、小灯泡、不同材料的金属丝、电流表。（板画电路图，介绍A、B是用来接导体的导线夹）

师：将元件连接成如图所示的电路，可用哪些方法来改变电路中电流的大小呢？同时介绍演示电表的读数方法（量程为0～0.5A）。

点拨：我们可以通过动手尝试的方法来解决问题，不过，如果动手前能猜想一下，电流的大小可以怎么改变？说不定可以减小尝试的盲目性，从而可以更准确快捷地找到解决问题的方法。类似的方法：改变水流大小的方法。――“类比法”

生：改变电池的节数、改变电路中的导线材料、导线长短、导线粗细、……。

师：跟你的同学进行交流，看还有什么独特的方法？用实验来验证你的方法，看看是否可行。

学生互相讨论交流实验方法，教师及时归纳总结。

教师：试一试：记录你的方法和看到的现象，设计记录表格。

实验次数

改变电流大小的方法

灯泡亮度

电流表示数

1

2

3

…

学生动手实验。（投影实验方法和记录表格）

1）增加或减少一节电池，合上开关，观察小灯泡的亮度和电流表的示数。

2）先将铁丝接入电路，合上开关，观察小灯泡的亮度和电流表的示数。

3）再将铁丝换成长短、粗细相同的铜丝，合上开关，观察小灯泡的亮度和电流表的示数。

……

观察结果1： 增加串连的电池节数时电流更大、灯泡更亮。

观察结果2：接入铜丝比接入铁丝时电流更大、灯泡更亮。

师：请大家交流并总结得出结论，怎样才能改变电路中的电流大小？

（1）改变电池的节数，也就是改变电源电压，可以改变电路中电路的大小。

（2）改变电路中的导体，可以改变电路中的电流大小。

……

2、归纳电阻概念

师：通过上述活动可知，影响电路中电流大小的因素有两个：一是电路两端的电压，二是连接在电路中的导体。

原来，导体能导电，但同时对电流又有阻碍作用，而且，不同的导体对电流的阻碍作用不同，在物理学中用“电阻”这个物理量来表示导体对电流阻碍作用的大小。

（类比走路，不同的道路，通过时的难易程度不同。）

［板书］导体对电流的阻碍作用叫电阻。

导体对电流的阻碍作用越大，导体的电阻越大。不同的导体，电阻一般不同。所以说，电阻是导体本身的一种特性。

［板书］电阻的符号：R

电阻的单位：欧姆、简称欧、符号“Ω”。读法：“欧米伽”

常用单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）、

单位换算：1 kΩ=10³ Ω   1 MΩ=10⁶ Ω

了解一些常见的电阻值

（投影出示) 表一：

常见的电阻值R/Ω

“15-40W”荧光灯丝（冷态）直流电阻

3.5～5Ω

“220V 40W”白炽灯（冷态）

约100Ω

正常工作的“220V 40W”白炽灯（热态）

约1200Ω

实验用的小灯泡

5～10Ω

实验用的导线（每根）

约0.01Ω

3、活动14.2  探究影响导体电阻大小的因素

师：通过上面的学习我们知道不同导体电阻大小不同，那么导体的电阻大小到底跟那些因素有关呢？先请大家作出猜想。

生：导体的长度、导体粗细、导体的材料、……。

师：板书列出上述因素。在探究导体的电阻与哪些因素有关时你怎样知道导体电阻的大小呢？通过什么方法来比较材料的电阻大小？先请同学们设计一个合理的电路。

学生设计实验电路图并说明理由。

电路图如右图：

生：通过灯的亮度来说明接入电路的导体的电阻的大小。

师：科学探究的一般程序是建立猜想后再设计实验，进行验证。那么请大家思考，我们在实验时该怎样处理我们这么多的变量？

生：变量控制法。

师：介绍实验器材，尤其是电阻定律演示器的特点及使用方法。

师：导体的各个变量应如何控制？

生：研究电阻与长度的关系时，应保证导体的长度不同，但必须控制导体的材料和粗细要一致。类似地，研究电阻与横截面积的关系时改变横截面积不同，而控制长度和材料相同，……。

引导学生实施探究

1）  研究导体电阻与长度的关系

师：选用哪两根导体进行对比实验？

生：导体A和B

投影记录表格1：

接入导体

长度

横截面积

电流强度

电阻

A（镍铬合金）

L

S

B（镍铬合金）

2L

S

学生汇报实验成果。

得出结论并板书：导体长度越长，电阻越大

2）研究导体电阻与粗细的关系

记录表格2：

接入导体

长度

横截面积

电流强度

电阻

A（镍铬合金）

L

S

C（镍铬合金）

L

2S

学生汇报实验成果。

得出结论并板书：导体越细，电阻越大。

3）研究导体的电阻与材料的关系

记录表格3：

接入导体

长度

横截面积

电流强度

电阻

A（镍铬合金）

L

S

D（锰铜）

L

S

学生汇报实验成果。

得出结论并板书：导体材料不同，电阻不同。

（投影出示）几种常见导体材料的电阻（电阻率）：

几种长1m横截面积1mm²的金属导线在20℃时的电阻值（材料的电阻率） 

导线材料

电阻/Ω

银

0.016

铜

0.017

铝

0.027

铁

0.096

镍铬合金

0.1

总结规律：

[板书]导体的电阻与导体的长度、横截面积粗细和材料都有关。导体越长、横截面积越小，导体的电阻就越大。

4、影响导体电阻的其他因素

回放常见电阻值的表格。

常见的电阻值R/Ω

“15-40W”荧光灯丝（冷态）直流电阻

3.5～5Ω

“220V 40W”白炽灯（冷态）

约100Ω

正常工作的“220V 40W”白炽灯（热态）

约1200Ω

实验用的小灯泡

5～10Ω

实验用的导线（每根）

约0.01Ω

人的双手间（干燥）

1000～5000Ω

人的双手间（潮湿）

200～800Ω

师：你有什么发现？

生：电阻的大小可能还跟温度有关，

研究表明：温度升高，金属导体的电阻会增大。温度降低，金属导体的电阻会减小。经研究还发现，某些材料的温度降到一定程度时，电阻会突然消失，这叫做超导现象。例如，水银在-269℃时，电阻会突然消失。

能否设计实验方案来验证金属导体的电阻大小与温度有关系？课后思考。

实验表明：人体都有一定的电阻，每个人的电阻是不同的，正常情况下人体电阻大约在1000欧至2000欧（上表）。同一个人在不同情况下，电阻不同。气温高或是人体出汗时电阻就小；气温低、干燥的冬天，电阻就较大。

5、读一读

教师引导学生：看课本81页的物体的导电能力的顺序排列。你能得出什么结论呢？

生：不同的导体导电能力不同；

接着前面板书：导体如金属、石墨、人体、大地以及酸碱盐的水溶液等。

绝缘体如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油、空气等。

导体和绝缘体之间没有绝对的界限。一定条件下，绝缘体也可能变成导体。例如：玻璃常温下是绝缘体，但是加热到红炽状态下就会导电。再如：纯水是绝缘体，但是含有杂质的水就容易导电。

师：为什么不能用湿手摸正在工作的电器开关？

生：人双手间电阻在手干燥时很大，潮湿时会变小，甚至比照明灯泡工作用的电阻还小。相同电压下，电阻小的电流大，电阻大的电流小，所以电器工作时，用湿手去触摸用电器开关会很不安全。

师：根据不同导体的导电性能，常用的导线为什么不用铁来做呢？为什么不用银来做呢？

学生讨论，得出：铁虽然是导体，但是它的导电能力比铜和铝的差，所以，导线的材料不用铁；银的导电性能良好，但是它的价格比较昂贵，所以，也很少用银做导线。

师：同学们对于电阻这个物理量已经有了一定的了解.在电子技术中经常用到具有一定电阻值的元件――电阻器，电阻器也叫定值电阻。

注意：这些电阻器，无论它们是否被连入电路，通过它们电流是多少，其阻值一般是不变的，即电阻是导体本身的一种性质。

师：绝缘体不容易导电，是否就没有用处呢？

其实导体和绝缘体都是很好的电工材料。

讲解：在电子技术中，除了同学们已了解的导体和绝缘体外，还有一种很重要的材料就是半导体。

［投影］半导体及超导的相关内容，通过介绍这方面内容，进一步提高学生的学习兴趣.

三、课后小结

同学们，通过本节课的学习我们知道了影响导体电阻大小的因素；回去后我希望同学们去查找一些有关半导体材料的应用以及超导体材料的应用前景和开发情况。

四：例题精析

例1：把一根粗细均匀的铜丝均匀的拉长为原来的两倍后，铜丝的电阻为原来的几倍。

此时，很多学生会选择2倍。正解：4倍。

例2：如图所示，长短、粗细都相同的锰铜线AC和镍铬合金线BD，先后接入电路，接AC时电流表的示数大，这表明AC的电阻       。两次实验电流表示数不同，说明导体的电阻与           有关。

例3：在温度一定的条件下，做“研究决定电阻大小的因素”的实验，采用了控制变量的方法．下表给出了实验中所用到的导体的情况，选择B、E导体进行对比，是为了研究导体电阻大小与___________是否有关系；为了研究导体电阻与横截面积的关系，应选择的两根导体是D和__________。(填导体的代号)

导体代号

A

B

C

D

E

F

长度／m

1.0

0.5

1.5

1.0

1.5

1.5

横截面积／mm²

1.2

0.8

1.0

0.6

0.8

1.0

材料

锰铜

钨

镍铬丝

锰铜

钨

锰铜

五：布置作业

作业：物理同步导学《电阻》