導體對電流的阻礙作用——電阻

(一)教材 人教社九年義務教育初中物理第二冊

(二)教學目的

1.知道電阻是表示導體對電流阻礙作用大小的物理量.

2.知道電阻的單位，能進行電阻的不同單位之間的變換.

3.理解電阻的大小決定于導體的材料、長度、橫截面積和溫度.能根據決定電阻大小的因素，判斷、比較不同導體電阻的大小.

(三)教具

1.學生實驗：自制電阻定律演示器，一節干電池，一只學生電流表，一個開關，導線若干.

2.演示實驗：自制電阻定律演示器，一節干電池，一只演示電流表，一個開關，廢日光燈管的燈絲（圖1），或固定在膠木板上的用直徑0.3毫米以下的鐵絲繞成的螺旋狀線圈（鐵絲線圈），酒精燈一個，小燈泡一只，電源一個，導線若干.

自制電阻定律演示器，是在長木板上固定的四條金屬線，其中AB為錳鋼（或炭鋼）線，CD、EF，GH都是鎳鉻合金線.導線AB、CD、GH均長1米，導線EF長0.5米，導線AB、CD、EF的橫截面積相等，導線GH的橫截面積是上述導線橫截面積的二倍（參看圖2）

(四)教學過程 

1.復習

提問：將一只燈泡、一個演示電流表、一節干電池和一個開關連接成電路，并讀出電流表的示數.（一位學生到前面來連接電路，其他同學審查連接過程是否正確）

2.引入新課

用電阻定律演示器做演示實驗.將導線AB代替燈泡連入上述電路，閉合開關，讀出電流表的示數；再將導線CD代替AB，接通電路，讀出電流表的示數，兩次示數不同.

提出問題：上述兩次實驗，用的都是一節干電池，也就是說電壓相同，那么兩條導線中的電流大小為什么不同呢？

3.進行新課

原來，導體能夠通過電流，但同時對電流有阻礙作用.以金屬導體為例，金屬導體中定向移動的電子跟金屬正離子頻繁碰撞而形成對電流的阻礙作用，在物理學中用“電阻”這個物理量來表示導體對電流阻礙作用的大小.

在相同的電壓下，導線AB中通過的電流大，表明AB對電流的阻礙作用小，導線AB的電阻小；導線CD中通過的電流小，表明CD對電流的阻礙作用大，導線CD的電阻大.不同導體，電阻一般不同，電阻是導體本身的一種性質.

（這部分教材是通過演示實驗引出電阻的概念，明確怎樣用實驗的方法比較導體電阻的大小，為講授決定電阻大小的因素作好準備，并說明電阻是導體本身的性質.）

板書：〈一、電阻用來表示導體對電流阻礙作用的大小，用字母R表示.

二、在國際單位制里，電阻的單位是歐母，簡稱歐，符號是Ω.〉

提出問題：導體的電阻既然是導體本身的一種性質，你猜一猜它跟哪些因素有關？

你能不能設計一組實驗來證明你的猜想是否正確？

（提示：電阻是否跟材料、長度、導線的粗細有關）

在學生提出猜想的基礎上加以歸納，用圖2所示的裝置做下面三組學生實驗.

(1)研究導體的電阻跟制作它的材料是否有關.

交代新課開始的實驗所用的導線是錳銅線AB和鎳鉻合金線CD，將電流表示數填入表1內.

表1：研究導體的電阻跟材料的關系

提問：分析實驗數據，可以得到什么結論？

（導體的電阻跟導體的材料有關.）

(2)研究導體的電阻跟它的長度是否有關.

用鎳鉻合金導線CD和EF做實驗，將實驗測出的電流表示數填入表2內.

表2：研究導體的電阻跟長度的關系

提問：分析實驗數據，可以得到什么結論？

（導體的材料、橫截面積，都相同時，導體越長，電阻越大.）

(3)研究導體的電阻跟它的橫截面積是否有關.

用鎳鉻合金線CD和GH做實驗.將實驗測出的電流表的示數填入表3內.

表3：研究導體的電阻跟橫截面積的關系

提問：分析實驗數據，可以得到什么結論？

（導體的材料、長度都相同時，導體的橫截面積越小，電阻越大.）

導體的電阻跟長度、橫截面積的關系可以用人在街上行走作比喻，街道越長，街面越窄，行人受到阻礙的機會越多.同理，導體越長、越細，自由電子定向移動受到碰撞的機會就會越多.

導體的電阻還跟什么因素有關？請大家看下面的演示實驗（圖3）.

演示實驗：把鐵絲線圈（或日光燈管的燈絲）按圖3接入電路，用酒精燈緩慢地對燈絲加熱觀察加熱前后，演示電流表的示數有什么變化.

提問：從電流表示數的變化，得到什么結論？

（導體被加熱后，它的溫度升高，電流表示數變小，表明導體的電阻變大，這說明導體的電阻還跟溫度有關，對大多數導體來說，溫度越高電阻越大.）

板書：〈三、導體的電阻決定于它的材料、長度、橫截面積和溫度.〉

導體的電阻由它自身的條件決定，因此，不同的導體，電阻一般不同，所以說，電阻是導體本身的一種性質.

為了表示導體的電阻跟材料的關系，應取相同長度，相同的橫截面積的不同材料在相同溫度下加以比較，課本上的表列出了一些長1米、橫截面積1毫米2、在20℃時的不同材料的導線的電阻值.

提問：從查表，你知道哪些材料的導電性能好？

（銀的導電性能最好，因此，在相同長度和橫截面積的情況下，它的電阻最小.其次是銅，再次是鋁.）

看課本中的小注，介紹電阻率的概念.

練習題：

(1)電阻的國際單位是什么？0.2兆歐=______歐.

(2)為什么說電阻是導體本身的一種性質？

(3)有兩條粗細相同、材料相同的導線，一條長20厘米，另一條長1.3米，哪條導線電阻大，為什么？

(4)有兩條長短相同、材料相同的導線，一條橫截面積0.4厘米2，另一條2毫米2，哪條導線電阻大，為什么？

(5)“銅導線比鐵導線的電阻小.”這種說法對嗎？應當怎么說？

4.小結（略）

(五)說明

突出闡述了決定電阻大小的因素，進一步引出電阻是導體本身的一種性質，這種編排既有利于學生弄清電阻的概念，理解電阻是導體的一種性質，也有利于教學.

2.課本上的“如果導體兩端的電壓是1伏，通過的電流是1安，這段導體的電阻就是1歐”，這句話說的是電阻單位“歐姆”的物理意義，這一內容只做簡單介紹.

3.有關“決定導體電阻大小的因素”的教學，最好采用實驗探索的方法.先由學生猜測，再由學生做實驗，分析實驗數據得出結論.這樣做可使學生學到一些研究物理的方法，也可使學生加深對決定導體電阻大小因素的理解.

4.關于導體的電阻跟它的材料、長度和橫截面積的關系，在初中階段，只要求定性了解，不做定量的研究.但由于導體的電阻跟諸多因素有關，研究電阻跟其中之一因素的關系時，其它因素應保持相同，這要在實驗前先交代清楚.