人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 电阻教学设计

这是一份人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 电阻教学设计，共8页。教案主要包含了师生活动，设计意图等内容，欢迎下载使用。
1．通过实验，知道电阻。认识导体的电阻是导体本身的一种性质。
2．通过研究影响电阻大小的因素，体会实验中控制变量的思想；经历实验过程，，在实验中发展获得证据的能力。
3．认识电阻元器件在实际生活中的应用。了解我国半导体技术和超导技术的发展，关注科学技术对社会发展的影响。
教学重点
建立电阻的概念。
教学难点
通过实验分析影响电阻大小的因素。
教学过程
新课导入
【师生活动】教师展示各种导线实物（铜线、铝线），提出问题：铁也是导体，既多又便宜，为什么很少用它来做导线呢。
学生思考并讨论。
【设计意图】通过生活实例引发认知冲突，激发学生对电阻概念的学习兴趣。
新知探究
一、电阻
1．探究导体对电流的阻碍作用
【师生活动】教师演示将电池、电流表、小灯泡、开关和细铁丝串联的实验，学生观察电流表示数和小灯泡亮度。
实验过程：将电池、电流表、小灯泡、开关和一小段细铁丝如图所示串联起来，观察电流表的示数和小灯泡的亮度。把细铁丝换成其他导体，例如铅笔芯，电流表的示数和小灯泡的亮度是否发生变化?
实验现象：把细铁丝换成其他导体，例如铅笔芯，电流表的示数和小灯泡的亮度都会发生变化，电流表的示数变小，小灯泡变暗。
提问：在上面的实验中，电池提供的电压是相同的。当电路中接入不同的导体时，电流表的示数通常不同。为什么会有这种差别呢?
实验分析：导体虽然容易导电，但对电流也有一定的阻碍作用。在相同的电压下，通过铁丝的电流比较大，表明铁丝对电流的阻碍作用比较小；通过铅笔芯的电流比较小，表明铅笔芯对电流的阻碍作用比较大。
实验结论：导体在导电的同时，对电流产生阻碍作用。不同导体对电流的阻碍作用不同，用电阻来表示导体的这种性质。
【设计意图】通过实验过程，实验分析和总结，培养学生科学探究能力。
2．电阻
【师生活动】教师讲解电阻的概念、单位和换算关系，学生记录核心内容并练习单位的换算。
（1）概念：把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻，用字母R表示。
（2）单位：
①国际单位：欧姆，简称欧，符号Ω；
②常用单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ）；
③换算关系：1 kΩ = 103 Ω 1MΩ =103 kΩ。
【设计意图】建立电阻的基本概念，掌握相关单位及换算。
3．电阻的理解
【师生活动】教师讲解电阻的物理意义，强调“电阻是导体本身的一种性质”，学生理解并举例说明。
可从“阻碍作用”和“性质”两个角度来分析。
（1）导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。在相同的电压下，导体对电流的阻碍作用（电阻）越大，电路中的电流越小。而绝缘体之所以起绝缘作用，就是由于其电阻很大。
（2）导体的电阻是导体本身的一种性质，由自身情况决定。不管这个导体是否连入电路，是否有电流通过，也不管它两端的电压是否改变，导体对电流的阻碍作用（电阻）总是存在的。无电流通过时，这种阻碍作用仅仅是没有体现出来而已。
【设计意图】帮助学生建立“电阻是导体特性”的正确观念。
4．电阻器
【师生活动】教师展示各种电阻器实物，讲解电阻器的作用和电路符号，学生认识并记忆电路符号。
（1）电阻器：在电子技术中，我们常用到有一定电阻的元件——电阻器，也叫作定值电阻，电路图中的符号。
（2）常见的一些电阻器
（3）一些物体的电阻值
①手电筒的小灯泡的灯丝电阻为几欧到十几欧；
②日常用的白炽灯的灯丝电阻为几百欧到几千欧；
③家庭用热水壶的电阻约50欧；
④电流表的电阻在0.1欧左右，近似情况下可看作等于零；
⑤电压表的电阻很大，在几十兆欧左右，近似情况下看作无限大；
⑥人体的电阻约为几千欧至几千千欧。
【设计意图】联系实际电子元件，为后续电路学习打下基础。
二、影响电阻大小的因素
1．影响电阻大小的因素
【师生活动】教师展示课件，并引导学生提出问题：
提出问题：电阻大小与什么因素有关?
学生思考并回答。
教师结合学生回答，作出补充与整理。
猜想与假设：电阻的大小可能与导体的材料、导体的长度、导体的粗细、导体的温度等因素有关。
教师指导学生设计实验探究方案
设计实验：教师展示实验电路图，讲解实验方法和待测导体，学生理解实验方案。
实验器材：电源、规格不同（长度、横截面积不同）的镍铬合金丝、锰铜合金丝、电流表、导线、开关等。
探究方法：
（1）转换法：用电流表测量通过导体的电流，通过比较电流的大小来间接转换为比较电阻的大小。电流越大，则导体的电阻越小，电流越小，则导体的电阻越大。注意要保持导体两端的电压不变（用同一个电源）。有多个因素制约电阻的大小，本实验采用控制变量的方法进行研究，通过观察电流表的示数来判断导体电阻的大小。
（2）控制变量法：利用控制变量法去探究每一个因素对电阻大小的影响。
①探究导体的电阻与材料的关系。应该控制两根导体的长度、横截面积相等，材料不同，所以应该选择A与B。
②探究导体的电阻与长度的关系。应该控制两根导体的材料、横截面积相等，长度不等，所以应该选择B与D。
③探究导体的电阻与横截面积的关系。应该控制两根导体的材料、长度相等，横截面积不等。所以应该选择B与C。
进行实验：
把四段合金丝分别接入电路中，闭合开关，观察电流表的示数并记录。
实验数据：
分析论证：
（1）分析实验1与2可知：长度与横截面积相同的锰铜合金丝和镍铬合金丝，通过它们的电流不同，说明导体的电阻与导体的材料有关。
（2）分析实验2与4可知：材料和横截面积相同，长度不同的两根镍铬合金丝，长度越大，电流越小，说明导体的电阻与导体的长度有关。
（3）分析实验2与3可知：材料和长度相同，粗细不同的两根镍铬合金丝，横截面积越大，电流越大，说明导体的电阻与导体的横截面积有关。
实验结论：
导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关。
在材料、横截面积相同时，导体越长，电阻越大。在材料、长度相同时，导体的横截面积越大，电阻越小。在长度、横截面积相同时，导体的材料不同，电阻不同。
交流讨论：导体的电阻是否与导体的温度有关。
如图所示，闭合开关S，小灯泡L正常发光。用酒精灯对日光灯丝加热，会观察到小灯泡L明显变暗，此时通过小灯泡L的电流变小。
该实验说明导体的电阻与温度有关。
实验结论：对大多数导体来说，温度越高，电阻越大。
【设计意图】通过实验探究，得出导体电阻的影响因素，培养学生的实践能力和归纳总结能力。
2．不同材料的导电性能
【师生活动】教师展示课件，引导学生思考通常情况下为什么用铜、铝来做导线，而不用铁。
（1）导体的长为1 m、横截面积为1 mm2的不同材料的金属丝在温度20 ℃时的电阻值（见表）。
分析：铜的导电性能优于铁。对于长度、横截面积相同的铁丝和铜丝，铁丝的电阻是铜丝的近6倍，所以一般不用铁制作导线。如果用铁做导线，将有大量的电能损耗在导线上。
（2）不同材料在导电性能上的排序
在其他条件相同的情况下，电阻较小的材料导电性能较强；反之，电阻较大的材料导电性能较弱。上图展示的是不同材料在导电性能上的排序，从左至右，材料的导电性能依次减弱。
铜、铝、橡胶、陶瓷都是良好的电工材料，介于中间的锗、硅是常用的半导体材料。
【设计意图】通过分析不同材料的电阻和导电性能，让学生掌握材料与电阻的关系，明确铜、铝做导线的原因，培养数据分析与逻辑推理能力，建立物理知识与生活应用的联系，并为后续电学学习奠基。
三、科学世界
1．半导体
【师生活动】教师讲解半导体的定义、特性及应用，引导学生思考半导体在生活中的实例，师生共同总结其重要性。
（1）半导体：导体导电性能好，绝缘体导电性能比较差。有一些材料，例如锗、硅，导电性能介于导体和绝缘体之间，常常称作半导体。温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响。
（2）半导体的应用：利用半导体材料可以制作二极管、三极管。如果把很多二极管、三极管和电阻器、电容器等元件直接做在基片上，就可以制成集成电路。集成电路是20世纪最重要的发明之一，已经广泛应用于各行各业。
【设计意图】让学生掌握半导体的概念、特性及应用，理解其在现代科技中的关键作用，为后续学习电子技术相关知识奠定基础。
2．超导现象
【师生活动】教师介绍超导现象的定义、发展历程及应用，引导学生探讨超导技术的价值，师生交流总结。
（1）超导现象：20世纪初，荷兰物理学家昂内斯发现，当温度降低到某个临界值时，一些金属的电阻会突然消失，这种现象叫作超导现象。零电阻和完全抗磁性是超导体的基本特性。
（2）超导现象的发展历程
金属和合金出现超导现象的临界温度低于－250.15 °C。
1986年，瑞士科学家在铜氧化物材料中发现35 K（－238.15 °C）左右的超导现象。
1987年，中国科学家赵忠贤和华裔美国籍科学家朱经武的团队各自独立发现临界温度超过90 K（－183.15 °C）的钇－钡－铜－氧系材料。
2008年，继日本科学家发现26 K铁基超导体之后，中国科学家将铁基超导体的临界温度提高到40 K以上，直至55 K的最高纪录，实现了高温超导研究领域的第二次突破。
（3）超导技术的应用：超导技术已经得到实际应用，如用于核磁共振成像、高能加速器、磁约束核聚变装置等的超导磁体，检测微弱电磁信号的超导量子干涉仪和移动通信基站的超导滤波器等。
【设计意图】让学生掌握超导现象的知识，了解其发展成就（含中国贡献）与应用，激发科技兴趣和民族自豪感。
四、课堂练习
【师生活动】展示课堂练习，学生思考作答。
用如图所示的电路探究“影响电阻大小的因素”，下列说法错误的是（ ）
A．若电路电流变化较大时，可以用小灯泡代替电流表判断电流强弱
B．两根电阻丝分别接入电路，按图接入乙电阻丝时电流表示数较小
C．该电路探究导体的电阻大小与导体长度有关
D．根据图中的实验可以得出：导体电阻的大小与导体的材料有关
【答案】D
【解析】在A选项中，在探究“影响电阻大小的因素”实验时，若电路电流变化较大时，如果接入小灯泡，小灯泡的亮度变化较大，易观察，所以可通过观察小灯泡的亮度来反映导体对电流阻碍作用的大小；在B选项中，两根电阻丝分别接入电路，按图接入长的合金丝乙时，其他条件不变，电阻变大，电流表示数较小；在C选项中，图中的实验控制了导体的材料和横截面积不变，所以探究的是导体的电阻与导体长度的关系；在D选项中，根据图中的实验可得出的结论是：在导体的材料和横截面积一定时，长度越长，电阻越大。故选D。
【设计意图】通过学生对课堂练习的作答与教师的讲解，进一步巩固学生对电阻的理解与应用。
课堂小结
次数
导线
长度
横截面积
电流/A
1
锰铜合金丝A
2l
S
2
镍铬合金丝B
2l
S
3
镍铬合金丝C
2l
2S
4
镍铬合金丝D
l
S
次数
导线
长度
横截面积
电流/A
1
锰铜合金丝A
2l
S
0.50
2
镍铬合金丝B
2l
S
0.28
3
镍铬合金丝C
2l
2S
0.60
4
镍铬合金丝D
l
S
0.62
材料
电阻值/Ω
材料
电阻值/Ω
银
0.016
钨
0.053
铜
0.017
铁
0.099
铝
0.027
镀铬合金
1.100