初中物理人教版九年级全册第4节 变阻器导学案

这是一份初中物理人教版九年级全册第4节 变阻器导学案，共9页。学案主要包含了学习目标，要点梳理，典型例题，思路点拨，总结升华等内容，欢迎下载使用。

【学习目标】
1.了解电阻是导体本身的一种属性，电阻的大小和材料、长度、横截面积以及温度有关；
2.知道电阻的单位和单位换算；
3.会用控制变量法探究电阻大小的决定因素；
4.了解滑动变阻器的构造、在电路中的符号，理解变阻器的工作原理；
5.正确使用滑动变阻器改变电路中的电流。
【要点梳理】
要点一：电阻
1.定义：电阻表示导体对电流阻碍作用的大小。
2.物理意义：导体对电流阻碍作用的大小。
3.符号：R 电路图中的符号：
4.单位：欧姆，简称欧，符号是Ω。常用单位：千欧、兆欧。单位换算：1MΩ=1000KΩ，1KΩ=1000Ω。
要点诠释：
1．导体虽然能够导电，但是对电流有一定的阻碍作用，电阻越大对电流的阻碍作用越大。电阻是导体本身的一种性质。
2.了解一些电阻值：手电筒的小灯泡—－灯丝的电阻为几欧到十几欧。日常用的白炽灯—－灯丝的电阻为几百欧到几千欧。实验室用的1m长的铜导线—－电阻约百分之几欧。电流表的内阻为零点几欧。电压表的内阻为几千欧左右。
3.半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的影响。
4.某些物质在很低的温度时，电阻就变成了0，这就是超导现象。如果把超导现象应用于实际，会给人类带来很大的好处。
要点二：影响电阻大小的因素
1.实验过程：
（1）电阻大小是否跟导线的长度有关：
选用粗细相同、长度不同的两根镍铬合金丝，分别将它们接入电路（如下图所示）中，观察电流表的示数。比较流过长短不同的镍铬合金丝电流的大小。
（2）电阻的大小是否跟导线的粗细有关：
选用长度相同、横截面积不同的两根镍铬合金丝，分别将它们接入电路中，观察电流的示数。比较流过粗细不同的镍铬合金丝电流的大小。
（3）电阻的大小是否跟导线的材料有关：
选用长度、横截面积相同，材料不同的镍铬合金丝和铜丝，分别将它们接入电路中，观察电流表的示数。比较流过材料不同的镍铬合金丝和铜丝电流的大小。
2．实验方法：控制变量法。所以讨论“电阻的大小与哪一个因素的关系”时必须指明“相同条件”。
3．结论：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与于导体的材料、长度和横截面积等因素有关。
要点诠释：
1、一般金属导体的电阻是随着温度的升高而增大，而有些导体电阻，如铅笔芯（石墨），其电阻是随着温度的升高而减小。在温度变化不大时，一般不考虑温度对电阻的影响。
2、结论可总结成公式 ，其中叫电阻率，与导体的材料有关。假如架设一条输电线路，一般选铝导线，因为在相同条件下，铝的电阻小，减小了输电线的电能损失；而且铝导线相对来说价格便宜。
3、“控制变量法”是指一个物理量同时与几个因素有关时，我们控制其中的一些因素不变，只研究期中某个因素对所研究物理量的影响，如“研究电阻与导体材料关系时”控制长度和横截面积不变，只改变材料，看电流表示数的变化，从而得出电阻与材料有关的结论。
要点三：变阻器
1．滑动变阻器：
（1）电路符号：或者
（2）构造：瓷筒、线圈、滑片、金属棒、接线柱。
（3）结构示意图：
（4）变阻原理：通过改变接入电路中的电阻丝的长度来改变电阻。
（5）铭牌：某滑动变阻器标有“50 1.5A”字样，50Ω表示滑动变阻器的最大阻值为50Ω或变阻范围为0～50Ω。1.5A表示滑动变阻器允许通过的最大电流为1.5A。
（6）作用：①通过改变电路中的电阻，逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压；②保护电路。
（7）连接方式：
（8）应用：音响设备上的电位器、风扇上的调速开关，握力计、油量表等都是利用了滑动变阻器的原理。
2.旋盘式电阻箱：
（1）结构：两个接线柱、旋盘。
（2）变阻原理：转动旋盘，可以得到 0～9999之间的任意阻值。
（3）读数：各旋盘对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，然后加在一起，就是接入电路的电阻。
3.插孔式电阻箱：
（1）结构：铜块、铜塞，电阻丝。
（2）读数：拔出铜塞所对应的电阻丝的阻值相加，就是连入电路的电阻值。

要点诠释：
1、滑动变阻器使用方法：选、串、接、调。即：根据铭牌选择合适的滑动变阻器；滑动变阻器要串联在电路中；接法：“一上一下”；接入电路前应将电阻调到最大。
2、滑动变阻器的铭牌，告诉了我们滑片放在两端点时，变阻器连入电路的电阻；分析因变阻器滑片的变化引起的动态电路问题，关键搞清哪段电阻丝连入电路，再分析滑片的滑动导致变阻器的阻值如何变化。
3、滑动变阻器能够逐渐改变连入电路的电阻，但不能表示连入电路的阻值。变阻箱能表示出连入电路的阻值，但不能够逐渐改变连入电路的电阻。
【典型例题】
类型一、电阻 影响电阻大小的因素
1.下面有关导体电阻的说法中正确的是（ ）
A.导体没有电阻，绝缘体有电阻
B.铜的电阻比铁的电阻小
C.粗细、长短都相同的铜丝和铁丝比较，铁丝的电阻较大
D.要改变导体的电阻，可以改变通过的电流
【思路点拨】电阻为导体一种属性，其大小取决于导线长度、粗细及导体的材料，与是否有电流无关；横截面积、长度相同的铜丝和铁丝，铁丝的电阻大。
【答案】C
【解析】导体和绝缘体的区别在于电阻的大小，绝缘体是指电阻无穷大的物体，故A错误；要比较电阻的大小，需要比较导线长度、粗细及导体的材料，故B错误；粗细相同，长度相同的铜丝的电阻要比铁丝小，故C正确；导体的电阻与通过导体的电流无关，故改变电流无法改变导体的电阻，故D错误；故选C。
【总结升华】题目考查了电阻的性质，电阻为导体一种属性，其大小取决于导线长度、横截面积、材料以及温度有关。
举一反三：
【变式】下列关于电阻的说法中，正确的是（ ）
A．导体中有电流时有电阻，无电流时没有电阻
B．通过导体的电流越小，它的电阻就越大
C．导体两端的电压越大，电阻就越小
D．电阻是导体对电流的阻碍作用，导体电阻的大小由自身的条件决定，与导体两端的电压和通过的电流大小无关
【答案】D
【解析】电阻是导体本身的一种性质，它的大小只决定于导体本身的材料、与导体两端的电压和通过的电流大小无关。
2.（2015•莆田中考）要使一根镍铬合金线接入电路的电阻变大，可采用的方法是（ ）
A．增大导线两端的电压 B．减小导线中的电流
C．将导线拉长后接入电路 D．将导线对折后接入电路
【答案】C
【解析】AB、导体的电阻是导体阻碍电流的性质，与导体两端的电压和通过的电流无关；故AB错误；C、将这根导线拉长，长度变长、横截面积变小，电阻变大，可以使连入电路的导线电阻变大，故C正确；D、将导线对折后接入电路，长度变小、横截面积变大，导体的电阻变小，故D错误。
【总结升华】本题考查了学生对影响电阻大小的因素的了解与掌握，理解导体的电阻是导体的阻碍电流的性质是本题的关键。
类型二、滑动变阻器的原理
3.常用的变阻器有滑动变阻器和电阻箱，下列说法中正确的是（ ）
A.电阻箱能逐渐地改变它连入电路的电阻，但不能表示出连入的阻值
B.滑动变阻器能够表示出它连入电路的阻值
C.电阻箱能表示出它连入电路的阻值
D.种变阻器规定有最大的阻值，对通过它们的电流没有任何限制
【答案】C
【解析】电阻箱能表示出连入电路的阻值，但不能逐渐地改变连入电路的电阻，所以A错误，C正确；滑动变阻器能连续地改变接入电路中的阻值，但不能读数，所以B错；滑动变阻器和电阻箱都有允许通过的最大电流，所以D错误。
【总结升华】考察了滑动变阻器和电阻箱的优缺点，滑动变阻器通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻的，它可以连续地改变电阻值，但不能读数，而电阻箱可以读出数值，但电阻值是不连续的。
举一反三：
【变式】滑动变阻器的电阻能改变，是由于改变了（ ）
A．电阻线的长度 B．电阻线的横截面积
C．电阻线的材料 D．电阻线的密度
【答案】A
类型三、滑动变阻器的使用
4.（2015•无锡模拟）在如图所示的电路中，用滑动变阻器调节灯的亮度，若要求滑片P向右端滑动时灯逐渐变亮，则下列接法正确的是（ ）
A．M接A，N接B B．M接C，N接D C．M接C，N接B D．M接A，N接D
【思路点拨】（1）如果灯泡变亮，滑动变阻器的滑片向右移动时，接入电路的电阻丝变短，电路中的电流变大。（2）滑动变阻器在电路中的正确连接方式满足“一上一下”两个接线柱，哪一段电阻丝被接入电路中是由下面的接线柱决定的，它就是下面被连接的接线柱与滑片P之间的部分。
【答案】D
【解析】滑动变阻器的滑片右移，灯泡变亮，电路中电流变大。电源电压不变时，电流变大，电阻变小，滑片向右端滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻丝变短。所以滑动变阻器的右端连入电路，下面的接线柱一定接D，上面的接线柱接A或B均可。
【总结升华】题目考查了滑动变阻器的原理、作用、接线柱的接法。根据灯泡的亮度，判断电路中电阻的大小，再根据电阻表示对电流阻碍作用的大小，电压一定时，电阻越小，对电流的阻碍作用就越小，电流就越大，灯泡就越亮。
举一反三：
【变式】如图所示为滑动变阻器的结构示意图。
(1)把C、B接入电路，滑片P向右移动时，连入电路电阻丝的长度________，接入电路的电阻________；
(2)把D、A接入电路，滑片P向右移动时，连入电路电阻丝的长度________，接入电路的电阻将________；
(3)把A、B接入电路时，滑片P向右移动时接入电路的电阻________。
【答案】（1）变短；变小；（2）变长；变大；（3）不变
5.请回答下列有关滑动变阻器的问题：
（1）写出图甲中各字母所代表的部件名称：
（a）A、B、C、D是 （b）E是 ，其表面涂有 ；（c）F是 ，它的电阻可忽略不计；（d）G是 （e）P是 ，它与E接触的地方是相连的；（f）H是 ，它是 （填“导体’’或“绝缘体”）。
（2）滑动变阻器的工作原理是：通过改变滑动变阻器接入电路的电阻线的 ，来改变电阻的大小。
（3）图乙是滑动变阻器的结构示意图。
（a）当A、C两个接线柱接入电路时，则线圈中接入电路的电阻线是 部分；如果滑动片P向右移动，则接入电路的电阻线变 ，接入电路的电阻变 ；（b）如果将C、D两个接线柱接人电路时，相当于一段没有电阻的导线连入电路，将 （填“能”或“不能”）改变电路的电阻；（c）当A、B两个接线柱接人电路时，不管如何移动滑动片P，电阻线AB始终 （填“全部”或“部分”）接入电路，相当于接入一个定值电阻，也起不到改变电阻的作用；（d）要把滑动变阻器正确接入电路，且能起到改变电阻的作用，通常有四种接线方法，分别是将 和 、 和 、 和 、 和 接线柱接入电路中。
（4）滑动变阻器的符号是 。
（5）某滑动变阻器的铭牌上标有“电阻200Ω”电流“1A”的字样，其中“电阻200Ω”表示 ；“电流“1A”表示 。
【答案】（1）（a）接线柱；（b）线圈；绝缘层；（c）金属杆；（d）滑动头；（e）滑片；（f）瓷筒；绝缘体；（2）长度；（3）（a）AP；长；大；（b）不能；（c）全部；（d）A、C，A、D；B、C，B、D；（4）；（5）这个变阻器接入电路的最大电阻值是200Ω，电阻的变化范围是0～200Ω；这个变阻器允许通过的最大电流是1A
【解析】滑动变阻器的构造有：接线柱、滑片、电阻线、金属杆、滑动头、磁筒等；滑动变阻器的原理是靠改变连入电路中电阻线的长度；滑动变阻器的接法是四个接线柱，必须一上一下．把上面两个接线柱接入电路相当于导线，把下边两个接线柱接入电路，相当于定值电阻；滑动变阻器上所标的电阻值和电流值指允许通过的最大电流和电阻的最大阻值。
【总结升华】本题主要考查了对滑动变阻器的构造、工作原理、接线方法，以及所标数据的物理含义的了解和掌握。
举一反三：
【变式】滑动变阻器是靠改变连入电路中的电阻线的 来改变电阻的，从而改变电路中的 。旋转收音机的音量旋钮时，实质是调节内部的 。
【答案】长度；电流；滑动变阻器
类型四、实验探究
6.用实验探究决定电阻大小的因素，供选择的导体规格如下表：
（1）我们用到的实验方法是： ； 。
（2）研究电阻与材料的关系时，应选 和 。
（3）研究电阻与长度的关系时，应控制材料、横截面积不变，应选 和 。
（4）选 和 可研究电阻与横截面积的关系。
（5）对导体的选择合理的一组是（ ）
A、②③⑤⑥；B、②③⑥⑦；C、⑤⑥⑦⑧；D、①⑤⑥⑦
【答案】（1）控制变量法；转换法；（2）①；⑤；（3）⑤；⑦；（4）⑤；⑥；（5）D
【解析】探究影响电阻大小的因素时，除了探究的因素发生改变外，要控制其它因素不发生改变，因此应该用控制变量法进行探究；又因为电阻是阻碍电流的大小的因素，所以电阻的变化可以转换为电路中电流的变化，因此还需要用转换法进行分析；因为①和⑤的长度和横截面积相同，因此选择导线①和⑤可以探究电阻与材料的关系；因为⑤和⑦的材料和横截面积不变，故可以探究电阻与长度的关系；因为⑤和⑥的长度和材料相同，因此可以探究电阻与横截面积的关系；故探究影响电阻大小的实验时，可以选择导线D。
【总结升华】本题的重点理解控制变量法的实质，并且会结合相关知识进行分析问题和解决问题；当然本题中还采用转换法，通过电流表的示数大小来反映电阻的大小。
举一反三：
【变式】通过实验，王晓同学探究出了导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。此外，他注意到实验用的导线一般是铜导线，而滑动变阻器中的电阻丝一般用镍铬合金丝(或其他合金丝)，由此，他猜想导体的电阻可能与导体的材料有关。于是王晓同学找来三种不同的材料制成的各种规格的金属丝，在相同温度下，经过测量，得到下表所示的实验数据：
(1)分析比较实验序号________的实验数据，可以初步验证王晓的猜想是正确的。
(2)分析比较实验序号5、6、7、8、9的实验数据，可得出的初步结论是________。
(3)本实验所用的科学研究方法是________________。
(4)物理老师告诉王晓，不同材料的导电性能不同，在物理学中用电阻率来表示材料的导电性能。某种材料的电阻率在数值上等于用该种材料成的长为1m，横截面积为1m2的导体的电阻。王晓根据表中的实验数据及前次实验探究出的电阻与长度、横截面积的关系，归纳出R与L、S及的关系式，利用该公式计算出材料A、B、C的电阻率分别为________；进一步分析可得出电阻与材料的关系为________。
(5)请你运用有关知识，通过分析比较，帮助王晓同学补上遗漏的两个实验数据。
【答案】(1)1、3、5，或2、4、6；(2)导体材料、长度相同时，电阻与横截面积成反比；(3)控制变量法；(4)2×·m、5×·m、2×·m；在长度、横截面积及温度一定时，制作导体的材料的电阻率越大，导体的电阻越大；(5)2.0；5滑动变阻器在电路中
的连接方式
连入电路中的部分
滑片向右移动
电路图
电阻变化
电流变化
左端
变大
变小

左端
变大
变小
右端
变小
变大
右端
变小
变大
整个电阻丝
（相当于定值电阻）
不变
不变
金属杆连入
（相当于导线）
不变
不变
材料
编号
长度（米）
横截面积（毫米2）
镍铬合金
①
1
0.5
②
1
1
③
1.5
0.5
④
1.5
1
锰铜
⑤
1
0.5
⑥
1
1
⑦
1.5
0.5
⑧
1.5
1