11.7 探究——影响导体电阻大小的因素 导学案
导学目标
1.知道影响电阻大小的因素有材料、长度、横截面积和温度。
2.了解导体电阻受温度的影响、超导体的一些特点以及超导体对人类生活和社会发展可能带来的影响。
3.通过探究影响电阻大小的因素，进一步体会用“控制变量法”研究多个因素问题的方法。
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
自主学习
1.在物理学中，要研究一个物理量和几个物理量之间的关系时，应采用 控制变量法 研究方法。
2.决定电阻大小的因素是 材料 、 长度 、 横截面积 、 温度 。
3.若在常温下能获取超导体，你最想将它用来 做导线 。
4.如果考虑温度对电阻的影响，白炽灯点亮时的电阻比它熄灭时的电阻要 大 。
５、一段铝导体被均匀拉长后，其电阻变大，这是因为拉长后，它的 长度 变大而 横截面积 变小的缘故。
合作探究
（一）实验探究：影响电阻大小的因素
1.提出问题
导体的电阻与导体的什么因素有关？
2.猜想
学生猜想：导体的电阻可能与 、 、 、 有关。
3.制定计划
按照图中的电路图连接电路，观察小灯泡的 亮度 和 电流表的示数 有什么变化。
（1）研究导体的电阻与材料的关系，需保持 不变，观察电流表的示数，来比较导体的电阻。
（2）研究导体的电阻与长度的关系，需保持 不变，观察电流表的示数，来比较导体的电阻。
（3）研究导体的电阻与横截面积的关系，需保持 不变，观察电流表的示数，来比较导体的电阻。
（4）研究导体的电阻与温度的关系，需保持 不变，观察电流表的示数，来比较导体的电阻。
4.收集数据
根据指定的计划进行验证，将收集的数据和现象记录在设计的表格内。
接入电路的导体
电源两端的电压/V
电流表示数/A
小灯泡的亮度
接入导体的电阻大小
长度、粗细相同的
锰铜丝
镍铬丝
长度、材料相同的
粗镍铬丝
细镍铬丝
粗细、材料相同的
长镍铬丝
短镍铬丝
螺旋状镍铬丝
常温时
高温时
5.分析与结论
根据你记录的数据和现象，是否验证了你的猜想？
实验结论：导体的电阻与它的 、 、和 有关。导体的电阻还与 有关。
①当导体的长度和横截面积一定时， 不同，导体的电阻一般不同； ②当导体的 和 一定时，导体越长，电阻越 ；③当导体的 和 一定时，导体的横截面越小电阻越 ；④对于大多数导体，温度越高，电阻越 。
6.评估与交流
同学们得出的结论是否相同，实验时需要注意的事项有哪些？
实验还有哪些需要改进的？
（二）导体的电阻受温度的影响
当堂检测
1.关于电阻的大小(不考虑温度的影响)，下列说法中正确的是( )
A．银导线的电阻比铜导线的电阻小
B. 同种材料制成的导线，长度越长，电阻越大
C．同种材料制成的导线，横截面积越大，电阻越小
D．同种材料、粗细相同的导线，长度越短，电阻越小
2.在甲、乙两根导线的两端加相同的电压，甲导线中的电流小于乙导线中的电流，不考 虑温度的影响，下列判断中错误的是( )
A．当它们的材料、粗细都相同时，甲导线比乙导线长
B．当它们的材料、长度都相同时，甲导线比乙导线粗
C．当它们的长度、粗细都相同时，材料一定不同
D．它们的材料、长度、粗细中，至少有一项是不同的
3．电阻是导体本身的一种性质，这反映在( )
A．电阻的大小随导体中电流的变化而变化
B. 电阻的大小随导体两端电压的变化而变化
C．电阻的大小由导体两端的电压和导体中的电流共同决定
D．电阻的大小由导体本身的材料、长度和横截面积决定
4.在“探究影响导体电阻大小的因素”的活动中，小明发现实验器材中金属丝只有一根，其他器材足够，下面实验探究活动中他不可能完成的是( )
A．探究导体电阻与长度的关系 B．探究导体电阻与横截面积的关系
C．探究导体电阻与材料的关系 D．探究导体电阻与温度的关系
5.有甲、乙、丙三根铜导线，甲、乙粗细相同，但甲较长；乙、丙长度相同，但丙较粗，则常温下电阻最大的是____，最小的是______。
6.已知一段镍铬合金线的电阻为50Ω，如果导线两端所加的电压为零，通过导线的电流也为零，这时导线的电阻为_________；如果加在导线两端的电压逐渐增大，导线中的电流也随之增大，若不考虑温度的影响，这时导线的电阻将___________。
7.如图所示，把M、N跟废日光灯管中的钨丝连接，闭合开关S后，用酒精灯给钨丝加热，可以观察到电流表示数________(选填“变大”、“变小”或“不变”，下同)，这表明：温度升高，钨丝的电阻__________。
8.在温度一定的条件下，做研究决定电阻大小因素的实验，采用了控制变量法，下表给出了实验中所用到的导体情况，选择C，F两根导线进行对比，是为了研究导体电阻大小与 是否有关，选择C和 两根导线进行对比，是为了研究导体电阻大小与长度的关系，为了研究导体电阻大小与横截面积的关系，应选择的两根导体是 .（填写导体的代号）
导体代号
A
B
C
D
E
F
G
长度/m
1.0
0.5
1.5
1.0
1.2
1.5
0.5
横截面积/mm2
3.2
0.8
1.2
0.8
1.2
1.2
1.2
材料
锰铜
钨
镍铬丝
锰铜
钨
锰铜
镍铬丝
11.7 探究——影响导体电阻大小的因素
1.知道影响电阻大小的因素有材料、长度、横截面积和温度.
2.了解导体电阻受温度的影响、超导体的一些特点以及超导体对人类生活和社会发展可能带来的影响.
3.通过探究影响电阻大小的因素,进一步体会用“控制变量法”研究多个因素问题的方法.
【重点难点】
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.
【新课导入】
导入1:实验导入
上节课我们在学习导体和绝缘体的时候认识了一个新的物理量——电阻,请同学们回忆一下电阻是一个怎样的物理量?
演示:将一个5 Ω和10 Ω的电阻分别接入同一电路让学生观察.
提问:前后两次有什么不同的现象?为什么?
根据学生的回答引导认识可以通过灯的亮暗来判断电阻的大小.
提问:电阻的大小跟哪些因素有关?引入新课.
导入2:情景导入
出示常见导线的图片:
思考下面几个问题:
1.生活中常见的导线多是铜芯和铝芯,为什么不用铁芯?
2.为什么有的导线比较粗?有的导线比较细?它们都与哪些用电器连接?
3.为什么有的电炉丝长?有的电炉丝短?
从上面的现象可以猜想,电阻可能与导体的材料、粗细和长短有关.从而引入新课.
导入3:复习引入
复习提问:导体和绝缘体的区别是什么?——导电能力的差异
这说明什么?——说明各种材料的导电能力是不同的.
——影响电阻大小的因素之一:材料
【猜测】影响电阻大小的因素还有哪些?
——学生答:导线的粗细、长度、温度等.
我们学习了这节课的内容后,同学们便知道了,从而引入新课.
【课堂探究】
一、研究导体的电阻与长度的关系
控制导体的材料和粗细相同,将实验测出的电流表示数填入表1内.
表1:研究导体的电阻跟长度的关系
导线
材料
长度
横截面积
电压
电流
电阻
CD
相同
1米
相同
相同
0.16 A
电阻大
EF
0.5米
0.32 A
电阻小
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)都相同时,导体越长,电阻越大.
二、研究导体的电阻与横截面积的关系
控制导体的材料和长度不变,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
导线
材料
长度
横截面积
电压
电流
电阻
CD
相同
相同
S
相同
0.16 A
电阻大
EF
2S
0.32 A
电阻小
提问:分析实验数据,可以得到什么结论?
——导体的材料、长度都相同时,导体越细(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,研究当导体的材料发生变化时,导体电阻的变化情况.将电流表示数填入表3内.
表3:研究导体电阻与材料的关系
导线
材料
长度
横截面积
电压
电流
电阻
AB
锰铜
相同
相同
相同
0.42 A
电阻小
CD
镍铬合金
0.16 A
电阻大
【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.
【小结】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.
【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平方厘米,另一条2平方毫米,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?
四、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,荷兰物理学家昂尼斯在测定水银在低温下的电阻值时发现,当温度降到某一温度时,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 ℃.
1.关于影响导体电阻大小的因素,下列说法中正确的是( D )
A.导体的长度越长,电阻越大
B.导体的横截面积越小,电阻越大
C.铁导线的电阻一定比铜导线的电阻大
D.电阻的大小由导体的长度、横截面积、材料等决定
2.A,B,C,D四根导线,已知A,B,C三根是铜线,D是镍铬合金线,A,B两根粗细相同,A比B短,B,C两根长度相同,B比C粗,C,D的长度和粗细都相同,这四根导线的电阻大小关系为( B )
A.RA>RB>RC>RD
B.RAC.RD>RA>RB>RC
D.RD3.下列关于电阻的说法中正确的是( D )
A.导体电阻的大小决定于导体的材料、长度和通过导体的电流
B.当导体中无电流通过时,导体的电阻也就不存在了
C.导体两端的电压越高,会使导体的电阻越大
D.导体两端的电压为零,通过它的电流为零,但导体的电阻不为零
4.
如图所示,为研究电阻的大小与哪些因素有关的实验示教板,a为锰铜线,b,c,d为三根镍铬合金线,它们的长度、横截面积分别是la=lb=lc>ld,Sa=Sb=Sd5.在“探究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验中.
(1)小明的猜想是:①电阻可能与导体的材料有关;
小亮的猜想是:②电阻可能与导体的温度有关;
小敏的猜想是:③电阻可能与导体的长度有关;
根据你掌握的电学知识,你认为:④电阻还与 横截面积 有关.?
(2)如图所示是三位同学为上述探究活动准备的实验器材,他们已经完成了部分实物的连接.若电阻受温度的影响可以忽略,要探究猜想①,应该
控制 长度和横截面积 不变;要探究猜想③,应该选用导线 a 和导线 c (填导线的代号字母)进行对比实验.(说明:a,b,c是镍铬合金丝,d是锰铜合金丝;a,b的长度相同而粗细不同;a,c粗细相同而长度不同;c,d长度和粗细都相同)?
超导研究的历史和发展前景
1911年,昂尼斯首先发现水银的超导现象.
1911~1986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.
