9年级上册人教版物理 第十六章 第3课 电阻 逐字稿-4,797字

  师:同学们好。欢迎走进物理课堂,请大家准备好学习任务单,与老师一起开启今天的学习。大家知道一般电线的内部和外部都是用什么材料制作的吗?看这里,导线内部是导体,一般用铜、铝制作;外部是绝缘体,一般是橡胶、塑料等。导线通常用铜制作,特别重要的电气设备的导线还要用昂贵的银来做。铜既多又便宜,为什么不用铁来做导线呢?带着这个疑问,我们来做下面的实验。将长短、粗细相同的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路,闭合开关,观察电流表的示数。

  我们把长度和横截面积相同的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路中,观察并记录电流表的示数。发现接入铜丝的电路中电流为0.36安培,接入镍铬合金丝的电路中电流为0.18安培。

  我们对比一下两次实验现象。铜丝接入电路时,电路中电流较大;镍铬合金丝接入电路时,电路中的电流较小。因此,在相同的电路中,将粗细和长短相同的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路,电路中的电流不同。有同学就提出疑问:相同电压下,通过铜丝的电流比镍铬合金丝的大,为什么会有这种差别呢?这是因为导体对电流有一定的阻碍作用。实验表明,通过铜丝的电流比镍铬合金丝的大,说明长度和粗细相同的铜丝和镍铬合金丝对电流的阻碍作用不同。如何理解铜丝和镍铬合金丝对电流的阻碍作用呢?我们利用小车在不同表面上行驶受到不同的阻碍作用,来模拟电路中导体对电荷移动形成的阻碍。

  小车在粗糙的表面行驶受到的阻碍作用较大,在平滑的表面行驶受到的阻碍作用较小。同样,自由电荷在导体中定向移动形成电流,也会受到导体对它的阻碍作用。不同导体对电流的阻碍作用不同,所以电流不同。

  在物理学中,我们用电阻表示导体对电流阻碍作用的大小,符号是大写的R。在刚才的实验中,铜丝接入电路时,电路中的电流较大,说明铜丝对电流的阻碍作用较小,其电阻就小;把镍铬合金丝接入电路时,电路中的电流较小,说明它对电流的阻碍作用较大,电阻也就大。电阻是电学中非常重要的一个物理量。

  它的单位是欧姆,简称欧,符号是Ω。比较大的单位有千欧、兆欧。换算关系是:1千欧 = 1000欧,1兆欧 = 100万欧姆。我们再来了解一下生活中一些常见导体的电阻。大家知道手电筒中小灯泡灯丝的电阻是多少吗?在以后的实验中,我们会经常用到小灯泡,它的阻值一般是几欧至十几欧。生活中我们常用铜导线,为什么不用铁导线呢?请看下面的对比。一米横截面积是一平方毫米的家用铜导线,电阻约为百分之几欧,通常可以忽略不计。如果用铁来制作同样规格的导线,电阻比铜线高6倍左右,这就是我们一般不用铁导线的原因。实验室中的电流表可以用来测量电路中的电流,它的电阻很小,一般是零点几欧,电阻接近为0。所以在分析电路时,我们经常把电流表看成是一根导线,但不能将电流表直接连在电源两端。而电压表的阻值很大,高达几千欧甚至更高,把电压表接在电路中,通过它的电流就非常微弱。在分析电路时,我们可以把它所在的电路看成是断路。

  在电子技术中,我们经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器,也叫做定值电阻,简称电阻,其电路图符号是一个小长方形方框。画电路图时,一些用电器的符号一般也可以用电阻符号代替。这是做电学实验时经常用到的定值电阻,图上标有它的阻值和允许通过的最大电流。工业生产中也有各式各样的电阻,比如四环电阻、绕线电阻、贴片电阻等。刚才的实验表明,长度和横截面积相同的铜丝和镍铬合金丝对电流的阻碍作用不同,也就是电阻不同。

  是什么因素导致它们的电阻不同呢?这两个导体的长度和横截面积相同,只有材料不同。是材料影响了这两个导体的电阻。下面我们就来探究影响电阻大小的因素。同学们先猜想一下,材料相同的情况下,电阻的大小跟哪些因素有关呢?同学们可以根据生活现象进行猜想。电流流过导体就好比车流在道路上行进。同学们可以把导体对电流的阻碍作用与道路对车辆行进的阻碍作用进行对比,思考是什么因素会影响电流通过导体的顺畅程度。生活经验告诉我们,路况越差、路越长、路越窄,车就越难通过。会不会导体越长、越细,对电流的阻碍作用就越大呢?我们猜想电阻跟导体的长度和粗细,也就是横截面积有关。同学们再看老师做的一个实验,根据实验现象来猜想导体的电阻跟哪些因素有关。

  这是一块可以导电的橡皮泥,两边用铁片夹着接入电路。接下来我将挤压橡皮泥,请同学们注意观察电流表的示数变化和灯泡的亮度变化。在挤压过程中,我们发现电流表的示数变大了,灯泡变亮了。

  从刚刚的实验中我们看到,改变橡皮泥的形状,电路中的电流发生了变化,说明橡皮泥的电阻发生了变化。对比橡皮泥前后的形状,我们发现它的长度和横截面积变化了,因此可以猜想电阻的大小跟导体的长度和横截面积有关。我们通过实验来验证大家的猜想是否正确。先来探究电阻是否与导体的长度有关,通过刚刚的实验,我们知道导体电阻跟材料有关,还猜想电阻可能跟横截面积有关。因此,在实验中我们需要控制导体的材料、横截面积不变,只改变导体的长度,比较电阻是否会发生变化,这就是我们已经熟知的控制变量法。请同学们再来思考一下,如何判断导体电阻的大小。现在对于电阻的大小,我们没有办法直接测量。有同学提出在电路中串联一个小灯泡,如图连接电路,通过观察小灯泡的亮暗来判断电阻大小,把比较电阻的大小转化为比较灯泡的亮暗。这个思路很好,但是我们会发现一个问题,如果灯泡的亮度变化不明显,我们就无法准确地判断电阻的大小。

  因此有同学就提出在电路中串联一个电流表,通过观察电流表的示数来判断电阻大小,这种方案就更加精确了。所以我们利用第二种方案进行实验,通过观察并记录电流表的示数来判断电阻大小,探究电阻与长度的关系。实验中我们选用横截面积都是S的镍铬合金线,分别取0.5米和1米接入电路中,通过观察并记录电流表的示数来判断电阻大小。接下来请看实验。

  按照电路图连接电路,将两根横截面积相同但长度不同的镍铬合金丝分别接入电路中,观察并记录电流表的示数。我们发现接入较长镍铬合金丝的电路中,电流表的示数为0.16安培;接入较短镍铬合金丝的电路中,电流表的示数为0.32安培。

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