影响电阻大小的因素.doc

第四节 影响电阻大小的因素
占美蓉
[教学目标]：
1、经初步分析能猜测影响电阻的一些因素。
2、知道在与一个物理量的相关因素较多时，能用控制变量法进行实验方案设计。
3、能根据实验思想设计需要的实验方案。
4、能从实验结果定性得出导体电阻与其长度、粗细和组成材料之间的关系。
5、知道金属导体的电阻与温度之间的关系和超导现象。
6、能设计一个实验来探究金属导体的电阻随温度变化的影响。
[重点难点分析]
重点：从实验结果得出导体的电阻与长度、粗细、材料之间的关系
难点：根据实验思想设计需要的实验方案
教学过程：

【复习引入】1、导体和绝缘体的区别是什么？－－导电能力的差异
2、导体的导电能力都一样吗？由问题1和问题2说明什么？
－－说明各种材料的导电能力是不同的。
【猜测】影响电阻大小的因素有哪些？－－生答：导线的材料、粗细、长度、温度等。
师：科学猜想不是无根据地瞎猜，而是以掌握的事实为依据。以上的猜想你分别有什么理论依据？（理论见教参P104页）猜想必须经过实践的检验才能得到证实，请同学设计研究的方案来检验你的猜想。
问：一个科学量可能与多个因素有关时，如何展开研究？
（常采用控制变量法来研究各个因素对这个量的影响程度）
【实验探究】（一）研究导体电阻与长度的关系。
问：1、如何控制变量？
2、如何选材？
3、怎样才能知道哪个导体的电阻大？
要求学生设计研究的的方案，并画出电路图：

图3可行

图2可行

图1不可行

要求学生设计实验表格1：
控制导体的材料和粗细相同，用镍铬合金导线CD和EF做实验，将实验测出的电流表示数填入表1内
次数
材料
长度
横截面积
温度
电流
1

2

3

4

5

6

提问：分析实验数据，可以得到什么结论？
　　－－导体的材料、粗细（横截面积）、温度都相同时，导体越长，电阻越大。
二、研究导体的电阻与粗细的关系
　　问：1、如何控制变量？（控制导体的材料、长度、温度不变）
2、如何较准确的测量一根金属丝导线的直径？（“累积法”测微小量）
3、如何选材？（用镍铬合金线CD和GH做实验）
将实验测出的电流表的示数填入表2内．
表2：研究导体的电阻跟横截面积的关系
次数
材料
长度
横截面积
温度
电流
1

2

3

4

5

6

提问：分析实验数据，可以得到什么结论？
－－导体的材料、长度、温度都相同时，导体的越细（横截面积越小），电阻越大。
　　导体的电阻跟长度、横截面积的关系可以用人在街上行走作比喻，街道越长，街面越窄，行人受到阻碍的机会越多．同理，导体越长、越细，自由电子定向移动受到碰撞的机会就会越多．
三、研究导体电阻与材料的关系
在本研究中应该控制导体的长度、横截面积不变，研究当导体的长度发生变化时，导体电阻的变化情况。
问：选择下列表3中哪几组做实验能得出:导体的电阻与材料有关的结论 ？
在学生选择的基础上进行实验，研究导体的电阻跟制作它的材料是否有关．实验所用的导线是锰铜线AB和镍铬合金线CD，将电流表示数填入表内。（电流列中**表示上课测出的具体数据）

表3：研究导体的电阻跟材料的关系

编号
材料
长度
横截面积
温度
电流
1
锰铜
1
0．5
20 ℃
**
2
锰铜
1．5
0．5
20 ℃

3
锰铜
1
1
20 ℃
**
4
镍铬
1
0．5
20 ℃
**
5
镍铬
1．5
0．5
15 ℃

6
镍铬
1
1
20 ℃
**
提问：分析实验数据，可以得到什么结论？－－导体的电阻跟导体的材料有关。
四、研究导体的电阻与温度的关系
【提问】如何用实验的方法来验证金属导体的电阻大小与它的温度有关这个结论？请大家设计一个方案与老师一起进行实验。
看学生设计的情况可以问下列问题或不问。
1、如何控制变量？
2、如何选材？
3、如何使导体的温度发生改变？

【演示实验】灯泡的灯丝按图接入电路，用酒精灯缓慢地对灯丝加热观察加热前后，演示电流表的示数有什么变化。
【提问】从电流表示数的变化，得到什么结论？
－－导体被加热后，它的温度升高，电流表示数变小，表明导体的电阻变大，这说明导体的电阻还跟温度有关，对大多数导体来说，温度越高电阻越大，温度越低电阻越小。
1911年，荷兰物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时发现，当温度降到-269℃左右时，水银的电阻变为零，这种现象叫超导现象．
超导体：能够发生超导现象的物质，叫做超导体．（注意：不是所有物体都会发生超导现象）

【小结】探究结果：
• 一、研究导体的电阻是否与长度有关
• 导体的长度越长，电阻越大
• 二、研究导体的电阻是否与横截面积有关
• 导体的横截面积越大，电阻越小
• 三、研究导体的电阻是否与材料有关
• 四、研究导体的电阻是否与温度有关
• 导体的温度越高，电阻越大

导体的电阻由它自身的条件决定，因此，不同的导体，电阻一般不同，所以说，电阻是导体本身的一种性质．
为了表示导体的电阻跟材料的关系，应取相同长度，相同的横截面积的不同材料在相同温度下加以比较，课本上的表列出了一些长1米、横截面积1毫米2、在20℃时的不同材料的导线的电阻值．
在20℃时，长1米，横截面积毫米2 的各种材料的电阻
材料
电阻
材料
电阻
银
0.016
铁
0.10
铜
0.0175
镍铬合金
1.0
铝
0.029
电木
1016---1020
钨
0.053
橡胶
1019---1022

【提问】从查表，你知道哪些材料的导电性能好？
－－银的导电性能最好，因此，在相同长度和横截面积的情况下，它的电阻最小．其次是铜，再次是铝．）
问：1、人体的电阻究竟有多大？
2、 不同情况下的电阻相同吗？

【练习题】
(1)电阻的国际单位是什么？0.2兆欧=______欧．
(2)为什么说电阻是导体本身的一种性质？
(3)有两条粗细相同、材料相同的导线，一条长20厘米，另一条长1.3米，哪条导线电阻大，为什么？
(4)有两条长短相同、材料相同的导线，一条横截面积0.4厘米2，另一条2毫米2，哪条导线电阻大，为什么？
(5)“铜导线比铁导线的电阻小．”这种说法对吗？应当怎么说？

【课后反思】

【补充阅读】超导体的知识：
一、金属的电阻随温度的升高而增大，当金属的温度降低时，它的电阻减小．1911年，荷兰物理学家昂内斯在测定水银在低温下的电阻值时发现，当温度降到-269℃左右时，水银的电阻变为零，这种现象叫超导现象．
1、超导体：能够发生超导现象的物质，叫做超导体．（注意：不是所有物体都会发生超导现象）
2、超导转变温度（又叫超导临界温度）：物质的电阻降到一定温度时，才会出现超导现象，物质电阻变为零的温度叫做超导转变温度，用Tc表示．
3、几种超导体的超导转变温度（Tc）．
铝：-271.76℃．铅：-265.97℃．锡：-269.43℃．水银：-268.99℃．钨：-273.14℃．
二、超导体的应用前景
因为超导体在很低的温度下才会发生超导现象，目前超导体还不能在常温下应用于实际生产和生活中，只应用于科学实验和高新技术中．如果能应用于实际，会给人类带来很大的好处．举几例如下：
①输电导线利用超导体，可以大大降低输电的电能损耗．
②如果把发电机和电动机的线圈用超导体制成超导线圈，可以使发电机和电动机的质量减小，功率增大，效率提高．
三、超导研究的历史和发展前景
1911年，昂内斯首先发现水银的超导现象．
1911年～1986年3月经过75年的努力，找到具有高转变温度的超导材料——铌三锗，Tc为-250℃．
1987年2月24日，我国宣布获得Tc为～173℃以上的超导体．
1989年，我国已找到Tc为-141℃的超导体材料．
目前，各国科学家还在继续研究Tc值更高的超导体材料，以将超导应用到生产和生活中去．