初中物理第三节 电阻 教案

电阻

　　教学目标

　　一、知识与技能

　　1.知道电阻及其单位。

　　2.知道滑动变阻器的构造，会把滑动变阻器连入电路来改变电流。

　　二、过程和方法

　　通过观察实验、对比等方法，学习利用滑动变阻器改变电流、电压。

　　三、情感、态度与价值观

　　通过了解半导体及超导体以及它们在现代科学技术中的应用，开阔视野。

　　教学重点：电阻概念的建立，变阻器的原理及使用。

　　教学难点：根据要求正确连接与使用变阻器。

　　教学准备：接线板、演示用电流表、干电池组、开关、导线若干、小灯泡、长短粗细相同的铁丝及铜丝各一段、滑动变阻器、电阻箱、调光台灯。

　　教学过程

　　一、引入新课

　　出示预先准备的各式各样的电线，导线、电缆线、电话线、闭路线…提问:这些是什么？有什么用处？

　　或播放动画：电阻情境体验

　　请大家从导线的截面观察。电线芯是用容易导电的金属来做的，是导体。电线芯的外面包了一层橡胶或塑料，是不容易导电的物体，叫绝缘体。

　　继续播放动画：电阻情境体验

　　现在请同学们剥开导线的绝缘外皮，看一下导线的芯到底是用什么材料做成的。是用铜、铝做的。大家见过用钢、铁做芯的导线吗？常用的导线通常是用铜或铝做的，特别重要的用电设备的导线还要用昂贵的银来做。我们已经知道，钢、铁也是导体，又多又便宜，那么为什么不用钢铁来做导线呢？这节课我们就动手做实验找找原因。

　　二、新课学习

　　（一）电阻

　　1.电阻是导体本身的一种性质

　　我们可以把铁丝和铜丝分别接入电路,观察一下有什么现象发生。请同学按照电路图连接电路。

　　先将铁丝接入电路，合上开关，观察小灯泡的亮度。将铁丝换成长短、粗细相同的铜丝，合上开关，观察小灯泡的亮度。

　　现象：接入铜丝比接入铁丝时灯泡亮。

　　将电流表串入电路，重复上述的实验，观察电流表的示数。接铁丝时的电流比接铜丝时的电流小。比较两次电流的示数，实验中用的是相同的电池，也就是说电压相同，为什么两条导线中的电流不同呢？

　　原来，导体能导电，但同时对电流又有阻碍作用。相同电压下，导线中电流不同，说明两条导线对电流的阻碍作用不同。在物理学中用“电阻”这个物理量来表示导体对电流阻碍作用的大小。

　　板书：导体对电流的阻碍作用叫电阻。符号：R，单位欧姆，简称欧，符号Ω。

　　比较实验现象：相同电压下，接入铜丝的电流大，说明了什么问题？铜对电流的阻碍作用小，也就是铜丝的电阻小。相同电压下，接入等长、等粗的铁丝电流小，说明了等长、等粗的铁丝比铜丝的电阻大。

　　请同学们看书中“几种长 1 m，横截面积 1 mm²的金属导线在 20 ℃时的电阻值”比较几种材料导线的电阻值，能得出什么样的结论？并说一说为什么不用铁做导线。

　　导线的电阻值和导线的材料有关。不同材料的导线其电阻值不同。电阻是导体本身的一种性质。几种材料中银的电阻最小，除镍铬合金外，铁的电阻最大，铜的电阻和银差不多，但铜比银便宜。所以不用铁做导线，而常用铝或铜。有学生会注意到镍铬合金的电阻值最大，它有什么用？此问题可留在变阻器中再来说明。

　　2.电阻的单位换算。

　　常用单位：千欧（kΩ）、兆欧（MΩ），1 kΩ=10³ Ω、 1 MΩ=10⁶ Ω。

　　同学们对于电阻这个物理量已经有了一定的了解。在电子技术中经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器。注意：这些电阻器，无论它们是否被连入电路，通过它们电流是多少，其阻值一般是不变的，即电阻是导体本身的一种性质。电阻器也叫定值电阻，它在电路图中的符号是“”。

　　在电工材料中，除了同学们已了解的导体和绝缘体外，还有一种很重要的材料就是半导体。半导体及超导的相关内容（或让学生自己阅读课文内容）。通过介绍这方面内容，进一步提高学生的学习兴趣。

　　（二）变阻器

　　前面实验中，铁丝和铜丝电阻不同，接入电路中，使电路中电流的大小不同。由此，同学们考虑电阻的作用是什么呢？电阻可以改变电路中的电流。不同材料的铜丝、铁丝接入电路可以改变电路中的电流，那么同一种材料的一根导线能否改变电路中的电流呢？

　　想想做做

　　用刀将铅笔剖开，仔细取出铅笔芯，注意不要折断。用铅笔芯代替前面实验中铁丝（铜丝）。

　　铅笔芯是导体还是绝缘体？铅笔芯接入电路，电灯能发光，所以铅笔芯是导体。如果想要改变接入电路中的铅笔芯的长度，谁有办法，请来操作一下。将连接铅笔芯的导线一端打开，并使其在铅笔芯上滑动。滑动过程中同学们观察到了什么现象？灯泡的亮度发生了变化。连入电路的铅笔芯越长，灯越暗；连入电路的铅笔芯越短，灯越亮。

　　我们在这个过程中电源没动，是同一个电源，灯的亮、暗又说明了什么问题？灯泡的亮暗，说明通过灯泡中的电流大小不同，灯亮时电流大，灯暗时电流小。相同电压下，电流大、电阻小；电流小、电阻大。铅笔芯越长，电阻越大；铅笔芯越短，电阻越小。

　　如果我们换用铁丝做实验会怎样呢？（重复上述实验）铁丝越长,电阻越大；铁丝越短，电阻越小。铁丝和铅笔芯都是导体,根据实验现象能得到什么结论呢？

　　导体电阻的大小与导体的长度有关。在相同粗细的条件下，导体越长，电阻越大；导体越短，电阻越小。可以通过改变导体在电路中的长度来改变电阻，从而改变电路中的电流。同学们的表现太棒了，这就是变阻器的工作原理。

　　但是，老师有一个问题需要同学们帮助，在前面观察“几种金属导线的电阻”时，哪种金属电阻最大呢？镍铬合金。长 1 m，横截面积是 1 mm²的镍铬合金的电阻是0.1Ω。如果老师需要电阻在0～10Ω范围内变化，使用电阻最大的镍铬合金丝，需要多长?需 100 m。也就是说，老师要想将接入电路的电阻从0变化到10Ω，就必须进行一次百米跑，这样做可行吗？

　　将 100 m长的镍铬线绕成像弹簧那样的圈，就能减小长度。（教师可预先将变阻器拆开，取出绕着线圈的瓷管）请同学们看，是不是这样绕就可以呢？（得到同学们的肯定后，教师继续引导）怎样使用它呢？需要使用哪部分，就在哪个地方抽出一个头。就像刚才实验中在铅笔芯上滑动一样，用一个头在线圈上滑动就可以。（教师将滑动变阻器的金属杆及滑片再装上）是不是这样就可以了呢？（同学们肯定）利用滑片在线圈上滑动就可以改变接入电路的电阻，所以把它叫做：“滑动变阻器”。同学们面前的就是实验室常用的滑动变阻器。

　　板书：变阻器的构造

　　结构示意图：

　　变阻器在电路图中的符号： （先板书问题，然后由同学补充结论）电阻丝是用什么材料做的？为什么要将电阻丝绕在绝缘瓷管上？电阻丝外面为什么要涂绝缘层？教师引导同学们分析后明确：滑动变阻器是用电阻率较大的合金线制成的，这种合金线又叫电阻线。变阻器是通过改变接入电路中导体的长度来改变其电阻的。要想增大变阻范围，电阻线必须做得很长。因此要将电阻线绕在绝缘管上，并使各线圈间互不接触。

　　变阻器滑片上还有一个铭牌，上面写有“50 Ω， 1.5 A”是什么意思呢？同学们讨论一下，你认为是什么意思？“50Ω”可能是说这个变阻器的变化范围是0～50Ω，它的最大电阻值就是50Ω。 “ 1.5 A”应该是说它能通过 1.5 A的电流。变阻器铭牌上标出的是滑动变阻器的“最大阻值”和允许通过的“最大电流”。因此在使用滑动变阻器的时候要注意以下使用规则：

　　（1）为了防止烧坏变阻器，通过变阻器的电流，不能超过允许的最大值。

　　（2）为了避免电路中电流过大，使用变阻器前应将其阻值调到最大。

　　演示：

　　1.用调光台灯的控光旋钮，改变灯的亮度。

　　2.用收音机控制音量的旋钮改变收音机的音量。

　　光亮的控制、改变，收音机音量的控制、改变就是利用变阻器来实现的。收音机控制音量的变阻器是电位器。

　　探究：怎样用变阻器改变灯泡的亮度？

　　大家想不想试试怎样用滑动变阻器来改变灯泡的亮度呢？同学们先移动滑动变阻器的滑片，看一下滑片滑过的地方有什么特别吗？滑片滑过的地方绝缘漆被刮去了。为什么呢？必须刮掉这些地方的绝缘漆，滑片到达时，变阻器才能接入电路。同学们现在可以设计电路，进行实验，在设计和实验过程中弄清下列问题。

　　（1）哪两个接线柱之间的电阻是不变的？

　　（2）移动滑片时，哪两个接线柱之间的电阻随着改变？向哪个方向移动，电阻变大？

　　（3）使灯泡和变阻器中电流大小相等，变阻器应与灯泡串联还是并联？

　　（4）要能控制电流的大小，应使用滑动变阻器的哪两个接线柱？

　　（5）要使灯泡由暗变亮，接通电路前应将滑片放到什么位置上？

　　学生操作，教师巡视指导。实验结束，各组进行交流，提出发现的问题。要想控制电路中电流的大小，改变小灯泡的亮度，滑动变阻器必须串联接入电路，并使用“一上、一下”两个接线柱。

　　要使灯由暗变亮，接通电路前就应将滑动变阻器滑片放在电阻最大的位置上。请同学将你们滑动变阻器不同的连接情况画在黑板上。引导学生仔细观察比较各组变阻器的连接情况，分析产生区别的原因，进一步弄清滑动变阻器的使用规则及方法。

　　滑动变阻器阻值的最大位置及滑片的移动方向，都与变阻器的连接情况有关。如图，如果使用接线柱CA或DA，电阻丝AP段被接入电路，这时电阻值最大的位置滑片P应在B端，滑片从B端向A端滑动时，电阻逐渐减小电流逐渐变大，灯泡由暗变亮。如果使用接线柱CB或DB，则电阻丝PB部分被连入电路，电阻最大值的位置就应是滑片P在A端，而要使灯由暗变亮，滑片要从A端向B端滑动。

　　三、小结

　　（1）物理学中用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小，导体的电阻是导体本身的一种性质。

　　（2）电阻的符号是R，单位是欧姆（Ω），电阻在电路图中的符号是。

　　（3）滑动变阻器

　　原理：通过改变导体在电路中的长度来改变电阻。

　　构造：电阻丝绕成的线圈、绝缘管、金属棒、滑片。

　　结构示意图：

　　电路图中的符号：

　　使用规则：

　　a.首先观察变阻器的铭牌，弄清变阻器的最大值和允许通过的最大电流。

　　b.连接时要将滑动变阻器的“一上、一下”两个接线柱串联接入所要控制的电路中。

　　c.闭合电路前，应将滑动变阻器滑片调到阻值最大的位置上。

　　四、板书设计

　　（一）电阻：导体对电流的阻碍作用叫电阻。

　　电阻的符号：R

　　电阻的单位： 欧姆（Ω）

　　电阻在电路图中的符号：

　　（二）滑动变阻器

　　原理：

　　构造：

　　结构示意图：

　　电路图中符号：

　　使用规则：