初中第一节 电阻和变阻器教案配套课件ppt

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电阻电阻的大小与哪些因素有关变阻器电阻箱
在电路中，持续的电流通过用电器时，可以使得用电器工作，那么电流在用电器中是否畅通无阻？如图1 实验表明，在同一个电路中，接入不同的导体，电流的大小不同，灯泡的亮度也不同，说明不同的导体对电流的阻碍作用是不同的。
物理学中，为了描述导体的这个性质，引入物理量——电阻。(1)定义：导体对电流的阻碍作用。(2)符号：R。
(3)单位①在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。②比欧姆大的单位有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)等。③ 运用英文的意义记忆单位间的换算关系。其中k 表示千，M 表示百万，故：1 MΩ=103 kΩ=106 Ω。(4)在电路图中的符号：
深度思考 导体为什么有电阻？
深度理解在导体当中，自由电子在定向移动时，会与其他粒子发生碰撞，也会受到带正电荷的原子核的影响，从而造成自由电子损失动能，损失的动能将转化为导体本身的内能， 从宏观上看，导体也就有了电阻。
特别提醒电阻是导体对电流的阻碍作用，是电学中的基本物理量，注意区别电阻的符号R和其单位的符号Ω。
关于导体的电阻，下列说法不正确的是( )A. 导体能够导电，但它对电流仍有阻碍作用B. 导体的电阻是导体对电流的阻碍作用，当没有电流通过时，就没有电阻C. 导体的电阻越大，说明它对电流的阻碍作用越大D. 相同条件下，铜导线比铁导线的导电性能好，说明铜导线对电流的阻碍作用小
解题秘方：导体的电阻是导体本身的一种性质，与是否接入电路无关。
解析：电阻是导体对电流的阻碍作用，导体能导电，也有电阻，故A 正确；电阻是导体本身的一种性质，与是否有电流通过没有关系，故B 不正确；导体的电阻越大，说明它对电流的阻碍作用越大，故C 正确；相同条件下，铜导线比铁导线的导电性能好，说明铜导线对电流的阻碍作用小，故D正确。
1 . 石墨烯是碳的二维结构。它作为一种新型的特殊材料，有很多特殊的性质，科学家研究发现，它在室温下传递电子的速度快，电子很容易通过它传输。可见， 这种材料具有电阻______(填“较大”或“较小”)的特点。
电阻的大小与哪些因素有关
实验探究：电阻的大小与哪些因素有关。(1)猜想：与导体的长度、横截面积、材料以及温度有关。(2)实验的主要方法：控制变量法、转换法。
(3) 实验设计：探究导体的电阻与导体的长度、横截面积和材料是否有关。当探究是否与其中某一个因素有关时，要保证其他因素相同。实验装置如图2 所示。
(5)分析论证① 由表中数据可知，将a、b 两根合金丝接入电路，a、b 合金丝的材料、长度均相同，而横截面积不同，电流表的示数不同，可初步探究出的结论是导体的材料、长度相同时，横截面积越小，电阻越大。
② 由表中数据可知，将a、c 两根合金丝接入电路，a、c 合金丝的材料、横截面积均相同，而长度不同，电流表的示数不同，可初步探究出的结论是导体的材料、横截面积相同时，长度越长，电阻越大。③ 由表中数据可知，将c、d 两根合金丝接入电路，c、d 合金丝的长度、横截面积均相同，而材料不同，电流表的示数不同，说明电阻与导体的材料有关。
(6)实验结论①长度相同的同种材料的导体，横截面积越小，电阻越大。②横截面积相同的同种材料的导体，长度越长，电阻越大。③长度和横截面积都相同的不同材料的导体，其电阻一般不同。
拓展：导体的电阻还与导体的温度有关。大多数金属导体的电阻随温度的升高而增大，某些合金(如锰铜)的电阻随温度变化较小，少数物质(如碳)的电阻随温度的升高而减小。常温下，常见的金属导体的电阻随温度变化不大。在初中阶段，若无特别说明均不考虑电阻随温度的变化。
方法点拨(1) 转换法
(2)控制变量法电阻与以上因素是相关的，所以在研究电阻与某一个因素的关系时，要保证其他的因素不变，改变相关的因素。
在探究导体电阻大小与哪些因素有关的实验中，小兵、小红两名同学作出了如下猜想：①导体的电阻可能与导体的长度有关；②导体的电阻可能与导体的横截面积有关；③导体的电阻可能与导体的材料有关。实验室提供了4 根电阻丝，规格、材料如下表：
为了验证上述猜想，他们设计了如图3 所示的实验电路。
解题秘方：熟记本实验所用到的两种方法，并依据两种方法的操作要求分析对应的问题。
(1)为了验证上述猜想①，应该选用______ (填编号)两根电阻丝进行实验；如果选用 A、D 两根电阻丝进行实验，是为了验证猜想______ (填序号)。分别将A 和C 两根电阻丝接入电路中M、N 间时，发现接入C 时电流表示数更大，由此，初步得到的结论是_______________________________________________。
导体横截面积越大，电阻越小
解析：验证导体的电阻可能与导体的长度有关时，需要控制导体的材料、横截面积相同，而长度不同，所以根据题表选择A、B 两根电阻丝进行实验；如果选用A、D 两根电阻丝进行实验，根据题表可知A、D 的长度、横截面积相同，而材料不同，所以是验证猜想③；A 和C 的材料、长度相同，C 的横截面积大；分别将A 和C 两根电阻丝接入电路中M、N间时，发现接入C 时电流表示数更大，则C 的电阻小，由此，初步得到的结论：在材料、长度相同时，导体横截面积越大，电阻越小。
(2)有同学认为：可以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝阻值的变化情况。老师指出：此实验中这种方法不可取。这是因为电源电压一定时，如果所选电阻丝的阻值相差太小，灯泡亮度变化将______(填“明显”或“不明显”)；小红做实验时把C 电阻丝接入M、N 间，灯泡发光，接着用酒精灯加热C 电阻丝，发现灯泡亮度明显变暗，说明导体的电阻还跟______有关。
解析：电源电压一定时，所选电阻丝的阻值相差太小，灯泡亮度变化不明显，人们用肉眼难以区分，所以根据灯泡亮度的变化来判断接入的电阻丝阻值的变化情况不可取；小红做实验时把C电阻丝接入M、N间，灯泡发光，接着用酒精灯加热C电阻丝，C电阻丝的温度发生了变化，发现灯泡亮度明显变暗，说明电路中的电流发生了变化，C电阻丝的电阻发生了变化，由此可知，导体的电阻跟温度有关。
知识链接导体、绝缘体、半导体和超导体这四类材料在导电性能上有显著的不同，它们的导电性能差异主要来源于构成它们的物质的微观结构不同。导体：具有良好的导电性能，电阻很小。绝缘体：不善于传导电流，电阻很大。半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，可以通过掺杂来改变其导电性能。超导体：在某一温度下，电阻变为零，具有完全导电性。
拓展延伸几个特殊电阻值：1. 导线的电阻很小，近似情况下可看作电阻等于零。2. 电流表的电阻很小，近似情况下可看作电阻等于零。3. 电压表的电阻很大，近似情况下可看作电阻无限大。
学法指导影响导体电阻大小的因素：
1. 变阻器 易于改变电阻的器件。2. 滑动变阻器的原理及结构(1)滑动变阻器：实验中常用的一种变阻器，如图4 所示。
(2) 滑动变阻器的原理：通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变接入电路中的电阻大小。(3)结构：结构示意图，如图5 甲所示。(4)电路图中的符号：如图5 乙所示。
(5)电阻丝的选材：滑动变阻器所选择的电阻丝与普通导体相比，在长度和横截面积相等的情况下，电阻较大，即电阻率较大。这样，可以在更大范围内改变连入电路的电阻值。
电阻率大的含义：在长度和横截面积都相等的情况下，这种材料做成的导体电阻大。
3. 滑动变阻器的连接(1)多数情况下，应将滑动变阻器串联接入电路。(2) 一般情况下，实验中使用4 个接线柱的滑动变阻器，如图6 所示。连接的方法有6 种，分别为AC、AD、BD、BC、CD、AB。其中只有AC、AD、BD、BC 这四种方法，也就是所谓的“一上一下”连接，可以改变接入电路的阻值。剩下的两种接法不能改变接入电路的阻值。
①滑动变阻器的有效接法：串联在电路中，一上一下(图7)。
②滑动变阻器的无效接法：全接上或全接下(图8)。
4. 滑动变阻器的“铭牌”中两个数据的意义滑动变阻器的铭牌上标有最大电阻和允许通过的最大电流。使用滑动变阻器时，电路中的电流不能超过其允许通过的最大电流。
5. 使用滑动变阻器的操作注意点(1)电路中开关闭合前，滑动变阻器应接入最大阻值，即滑片离接线的下接线柱最远。(2)使用时，通过滑动变阻器的电流不能超过它允许通过的最大电流，否则会烧坏滑动变阻器。
特别提醒1. 改变电阻丝的长度来改变电阻大小，是因为改变长度比较方便，材料和横截面积不容易改变。2. 改变的是接入电路中电阻丝的长度，而不是全部电阻丝的长度。3. 电阻丝外涂着绝缘层，再紧密地绕在绝缘瓷筒上，电流是沿着电阻丝流动，而不是横向流过。不能错误地认为滑动变阻器是通过改变电阻丝的粗细来改变接入电路的电阻大小的。
紧抓物理本质滑动变阻器下列两种接法，实质相同。
“ 乐思”小组在学习使用滑动变阻器的实验中，连接了如图10 所示的电路。
下列分析正确的是( )A. 连接电路时，若M接C点，N接B点，闭合开关前，滑片P应移动到最左端B. 若M接C点，N接D点，滑动变阻器与灯泡并联C. 若M接C点，N接B点，闭合开关，滑片P向右移，灯泡变暗D. 若M接C点，N接D点，闭合开关，滑片P向右移，灯泡变暗
解题秘方：判断滑片移动方向与电阻变化关系：滑片靠近下端接线柱→ 接入电路的电阻丝长度减少→ 电阻减小。滑片远离下端接线柱→接入电路的电阻丝长度增加→电阻增大。
解析：连接电路时，若M 接C 点，N 接B 点，闭合开关前，若使滑动变阻器接入电路的电阻最大，则滑片P 应移动到最左端，故A 正确；若M 接C 点，N 接D 点，滑动变阻器接入电路的电阻为0，只有灯泡接入电路中，故B 错误；若M 接C 点，N 接B 点，闭合开关，滑片右移，滑动变阻器接入电路的电阻变小，电路中的电流变大，灯泡变亮，故C 错误；
若M 接C 点，N 接D 点，闭合开关，滑动变阻器接入电路的电阻为0 ，移动滑片，电阻不变，电流不变，灯泡亮度不变，故D 错误。
2 . 如图所示，将两个滑动变阻器串联起来，将a 端和b 端接入电路中，要使两个滑动变阻器的总电阻最大，那么这两个滑动变阻器的滑片的位置为( )A. P1 在最左端，P2 在最右端B. P1 在最右端，P2 在最左端C. P1 在最右端，P2 在最右端D. P1 在最左端，P2 在最左端
1. 旋钮式电阻箱(1)电阻箱是一种能读出连入电路阻值的变阻器，在电路图中用符号“ ”表示。(2)结构：如图1 1 所示的电阻箱，箱面上有四个旋盘，两个接线柱。
(3)使用方法：使用时，把两个接线柱接入电路，调节旋盘就能得到相应的任意阻值。(4)读数方法：读数时，将各个旋钮对应的示数乘面板上的倍数，然后加在一起即为电阻箱接入电路中的电阻值。
2. 电位器(1)结构如图12 所示，使用时，把a(或c)和b 接入电路，调节旋钮，就可以使滑片旋转，从而改变接入电路中电阻丝的长度，改变接入电路中的电阻。
(2)应用：旋钮式台灯的开关(图13)。当转动旋钮时，滑片可以在弧形电阻丝上旋转，从而调节台灯的亮度。
知识对比滑动变阻器可以连续改变连入电路的电阻的大小，但不能直接读出连入电路中的电阻值；电阻箱能直接读出连入电路中的电阻值，但不能连续改变电阻的大小。
知识拓展插孔式电阻箱的原理(如图14)：利用铜柱插入或拔出改变连入电路中电阻丝的长度来改变电阻的，即把铜柱插进去，铜柱处的电阻丝就会被短路，电流不会通过电阻丝。
电阻箱也是一种变阻器。如图15 所示是两种常见的电阻箱——旋钮式电阻箱和插孔式电阻箱的示意图，则图甲中电阻箱的示数为______Ω，图乙中电阻箱的示数为______ Ω。
解题秘方：旋钮式电阻箱的读数：先读出每个旋钮对应的电阻值，再将每个旋钮对应的电阻值相加得到电阻箱接入电路的阻值。插入式电阻箱的读数：将没有插入的铜柱的下方所对应的电阻值读出，相加得到电阻箱接入电路的总电阻。
解析：由图甲可知，电阻箱接入电路的阻值R甲=0×1 000 Ω+1×100 Ω+2×10 Ω+7×1 Ω=127 Ω；由图乙可知，该电阻箱接入电路的阻值R乙=10 Ω+20 Ω+20 Ω+50 Ω=1 0 0 Ω。
3 . 关于图中的电阻箱， 下列说法错误的是( )A. 电阻箱是一种变阻器B. 阻值可调范围为0 ～10 000 ΩC. 电阻箱的分度值为1 ΩD. 电阻箱的读数是622 Ω