第三节 电阻国家优质课一等奖

电阻

整体设计

本节主要内容为电阻概念的建立及对其影响因素的探究，这些内容是学习第四节“变阻器”的理论基础。作为电学中三大基本概念之一，“电阻”处于枢纽和核心的位置。因为电学知识的应用离不开电阻，各种用电器的功能实现决定于所用电阻的性质和特点，人类对电学规律的探索、各类用电器的发明，都离不开对电阻的研究。仅就初中所学电学知识来说，电学中所考查的难点问题也离不开电阻，因电路中电阻的变化会引起电流的改变，电流的改变会引起电功率的改变。所以本节内容在为学习“变阻器”作准备的同时也为后续电学知识“欧姆定律”和“电功率”的学习提供理论支持。

“导入新课”可依据教材提示，通过学生的课前调查或教师的课堂展示使学生认识到导线多用“铜”和“铝”来制作这一事实，引出问题，从而展开探究。

“演示实验”通过把长短、粗细相同的不同导体(铜丝和镍铬合金丝)连入电路中，观察灯泡明亮程度的变化，来获得不同导体(相同条件下)对电路中电流的阻碍作用的信息。电阻概念的引出是通过上述实验得出的，教师进行演示时可以多选取几种材料进行比较。本实验有两个作用：一是引出电阻的概念，导体对电流有阻碍作用，电阻是导体本身固有的一种属性。二是表明电阻的大小跟导体的种类等因素有关。电阻的概念比较抽象，教学中教师最好不要硬性地将其灌输给学生，而应该通过演示实验，让学生观察、比较、分析，确认导体对电流有阻碍作用后得出，即要把电阻概念的教学变得直观、生动、具体，并且使学生明确怎样用实验的方法比较导体电阻的大小。

“电阻”概念的教学，教材是以电阻的定义、大小和单位、常见的电阻器为核心展开，直接给出电阻单位的名称、简称、符号、换算关系。教材没有给出电阻率的概念，而是在后面的小资料中给出几种“长度为1 m、横截面积为1 mm2金属导线在20 ℃时的电阻值”。这样处理既满足课程标准的要求，又向学生渗透电阻的本质特征是表征物质的一种固有属性，不同导体的导电能力是不同的。换句话说，不同的导体对电流的阻碍作用不同。新 -课- 标-第 -一-网

“决定电阻大小的因素”的教学，可从生活中的高压线又粗又直，而电炉丝又细又长引出问题，引导学生运用“控制变量法”设计实验进行探究，条件好的学校可设计成分组实验完全由学生进行探究，而教师进行指导。如果学校实验室中镍铬合金丝较少或不易买到，也可用电炉丝(主要成分为镍铬合金，买来后将其拉直即可)来替代进行实验。

“科学世界”主要介绍了半导体和超导现象，利用电阻的知识，进一步说明导体与绝缘体的区别，进行知识的拓展与升华。由于半导体的应用已很广泛，向学生介绍这方面的知识，对启发学生思维，开阔眼界，提高学习兴趣，都大有好处。

教学重点：

1．电阻概念的建立。

2．探究决定电阻大小的因素。

教学难点：

1．在探究决定电阻大小因素的过程中，掌握控制变量法。

2．难点是：认清电阻是导体自身的性质，与电压、电流无关。

教学方法：

自主、合作、探究式学习。

课时安排：1课时

三维目标

一、知识与技能

1．知道什么是电阻，理解电阻是导体本身的一种属性；

2．知道电阻的单位及其换算；

3．理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积有关。

二、过程与方法

在探究决定电阻大小因素的过程中，体会用控制变量法研究物理问题。

三、情感态度与价值观

激发学生对电阻大小与哪些因素有关产生兴趣，积极动手进行实验或观察实验。

课前准备

示教电路板，多媒体课件，电流表，小灯泡，干电池组，开关，导线若干，长短粗细相同的铁丝、镍铬合金丝及铜丝各一段，相同横截面积(0.16 mm2)、不同长度(10 cm和20 cm)的镍铬合金丝各一段，相同横截面积(0.16 mm2)、不同长度(10 cm和20 cm)的康铜丝各一段。

教学设计

[导入新课]

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演示导入

演示如图的实验，当用镍铬合金线替换电路中的铜导线后，灯泡亮度明显变暗。

教师引导学生分析现象，概括出：电压一定时，导体中的电流大小还与导体自身有关。

[推进新课] 一、电阻

1．探究实验，感受新知

目的：探究粗细、长短都相同的铜线、铁线和镍铬合金线的导电情况。

过程：

(1)学生设计实验、选择器材并操作(实验电路图见上图)。

(2)教师补充探究粗细、长短都相同的铜丝、碳钢丝、康铜丝及镍铬合金丝的导电情况。

提示：为了研究各种材料的导电性能，可用实验的方法进行。提示学生参照课本上的实验方法连接电路进行实验：

实验器材：铁线、铜线、镍铬合金线(电炉丝)、小灯泡(带灯座)、开关、干电池(带电池盒)、电流表、导线若干。

学生实验步骤(参考)：

①将镍铬合金线连入电路，合上开关，观察小灯泡的亮度；

②将镍铬合金线换成长短、粗细相同的铁线连入电路，合上开关，观察小灯泡的亮度；

③将铁线换成长短、粗细相同的铜线，合上开关，观察小灯泡的亮度；

④将电流表串联接入电路，重复上述的实验，观察电流表的示数。

发现小结：接入铜线比接入铁线时灯泡亮，接入铁线时比接入镍铬合金线时灯泡亮；接入铜线比接入铁线时电流大，接入铁线时比接入镍铬合金线时电流大。小灯泡亮时电流大，小灯泡暗时电流小。

教师组织学生讨论本次发现的意义。

意义概述：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。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种性质。

(教学说明：这样安排教学的目的是让学生通过观察、比较、分析，确认导体对电流有阻碍作用，并且使学生明确怎样用实验的方法来比较导体电阻的大小，从而初步突破“电阻”这一教学重难点。) 2．小组合作，阅读探究电阻相关知识

组织学生以小组为单位，阅读教材中电阻部分的材料，解决如下问题：

解决问题：(用课件展示) ①电阻是表示____________________的物理量。电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用________。

②不同的导体，电阻一般______。

③电阻的符号是____，电路图中的符号“”。

④电阻单位有______、______、______，你掌握这些单位之间的转换了么？

⑤你知道了生活中哪些常见的电阻器呢？

⑥对于电阻，你有什么新的问题和发现？

教师活动：

①组织学生进行解答问题、质疑。

②教师到各个小组当中，以小组成员的身份参加讨论。新

课

标 第

一

网

③板书电阻相关知识，并纠正学生回答过程中的错误和不足。

学生活动：①阅读教材及资料学习电阻的相关知识并初步解答问题。

②将自己没有掌握准确的知识交给小组，进行合作、交流互相解答问题。

③小组代表发言为全班同学解答问题。

④小组内解决不了的疑问提出来，其他小组答疑(如果没有则该步骤不用进行)。

总结：(用课件展示) (1)知识学习方面：

①电阻是表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。

②不同的导体，电阻一般不同。

各种固定电阻器

③电阻的符号是R，电路图中的符号“”。

④电阻单位有：欧姆(Ω)，千欧(kΩ)，兆欧(MΩ)；换算关系：1 kΩ＝103

Ω，1 M Ω＝106

Ω。

⑤生活中常见的电阻器：电视机、收音机和耳麦的调音旋钮，各种家用电器的电路板上有各种各样的电阻器(如右上图)。

⑥新的问题和发现：由课本上“几种长1 m、横截面积1 mm2的金属导线在20 ℃时的电阻值”可发现“导体电阻除与材料有关外，还可能还与导体的长度、横截面积及温度有关(‘是否有关，有什么关系？’需要用实验进行验证)。”

(2)学生小组合作交流方面。

教师对表现优秀的小组和成员进行表扬与鼓励，并提出新的要求：运用小组的合力设计实验，探究决定电阻大小的因素。

(教学说明：这样安排教学的目的有二：一是放手让学生进行知识建构，突破“电阻”这一教学重难点；二是打开新的探究之门，过渡到对影响导体电阻大小因素的探究上来。) 3．即学即练

(1)单位换算：180 Ω＝______ kΩ，3×105

Ω＝______MΩ＝______ kΩ。

(2)关于导体的电阻，下列说法正确的是(

) A．导体中的电流越大，其电阻越小

B．电阻是导体本身的性质

C．粗导线的电阻要比细导线的电阻小

D．铜导线的电阻比铁导线的电阻小

答案：(1)0.18

0.3

300

(2)B 二、决定电阻大小的因素

1．创设情景，引发猜想

展示：学生课下搜集来的各种电阻线。(要求学生搜集得多一些，种类要全，各种粗细、材料的都有，有家庭用的，有工业生产用的等等，这样有益于学生提出自己的猜想) 教师用课件展示几种电阻线：见图甲～图丁。

甲

生活中的电线(1)

乙

生活中的电线(2)

丙

高压输电线

丁

电炉

(1)他们应选择编号为________、________的两根电阻丝来探究；

(2)正确选择后，他们将所选电阻丝分别接入M、N两点间，闭合开关，通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。实验中，两次电流表指针均有偏转，但第一次的示数小于第二次的示数，说明第二次接入电路的电阻丝的电阻值__________，同时周慧发现第一次实验中灯泡不亮，你认为原因是：w W w .x K b 1.c o M

________________________________________________________________________。

答案：(1)ab

gh

(2)较小(小)

灯泡的实际功率太小(通过灯泡的电流太小或灯泡两端的电压太小) 拓展深化：

(根据课堂所剩时间，可选择下面的部分内容进行拓展) 1．半导体和超导现象

学生阅读教材“科学世界”中的内容，了解什么是半导体，什么是超导现象。

播放视频：诱人的超导，师生共同观看。

超导(视频截图) 2．介绍能导电的塑料(见参考资料)。

3．播放电阻与温度视频，师生共同观看。

电阻与温度(加热)

电阻与温度(降温) 4．走向社会

(1)假如让你架设一条输电线路，在铁线和铝线之间，你选用哪种？请说出理由。

(2)请课后调查你家里的电线、室外的电线、高压电线、电话的电缆线分别是用什么材料制成的，并用今天学到的知识分析采用该材料的原因。

[课堂总结] 本节课主要学习了以下内容：

1．电阻是用来表示导体对电流阻碍作用大小的物理量。电阻的符号为R，电路图中的符号“”；

2．电阻的单位为欧姆(Ω)，常用单位还有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)，其换算关系：1 kΩ＝310

Ω，1 MΩ＝106

Ω；

3．大量实验表明，导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度和横截面积。

[布置作业] 动手动脑学物理1、2、3。

板书设计

三、电阻

符号：R单位：Ω

kΩ

MΩ电阻电路图中的符号：材料决定电阻大小的因素长度：导体越长，电阻越大横截面积：导体的横截面积越大，电阻越小定义：导体对电流的阻碍作用

活动与探究

课题：探究导体的电阻与温度的关系。

目的：通过探究导体的电阻与温度的关系，进行知识拓展和探究能力的培养。

内容：通过课堂上的学习，同学们已经知道了决定电阻大小的因素有材料、长度和横截面积这三个因素，还有什么因素能影响导体的电阻大小呢？

导体的温度对导体电阻有没有影响呢？如果有影响，导体电阻大小与温度有什么关系呢？

设计实验：

①

要改变导体的温度，我们可以用酒精灯给导体加热。http:// www.x kb1.com

②

②设计实验，用电流表测量电路中电流的变化，实验用器材和电路如右图。

③进行实验：给接入电路中的螺旋状的导体线圈加热，观察电流表指针有什么变化。

实验现象中的电流变小说明什么？是不是所有的导体电阻都随温度升高而变大呢？请上网查阅相关资料得出结论。

结论：实验结果表明，导体的电阻除了和导体的材料、长度、横截面积有关外，还与导体的温度有关。大多数导体电阻随温度升高而增大，个别的导体的电阻随温度变化升高而减小。

设计反思

本课教学设计立足于“从生活走向物理，从物理走向社会”的思路上，以科学探究为主线，采用“提出问题——进行猜想——设计实验——进行实验——得出结论——拓展应用”的课堂探究式教学模式，让学生经历从生活到物理的认识过程，经历基本的科学探究实践，达到掌握知识与技能，提高各种能力以及培养敢于创新的探索精神的目的，充分体现课程标准所要求的“以学生为主体，以活动为主线，以创新为主旨”的探究式教学理念。

参考资料

一、电流对抗金属离子：电阻

当自由电子的流动(电流)被导体的金属离子所阻碍时，就产生了电阻。金属离子具有规则的晶体结构，但实际上它们也不是纯的(含有其他金属和含有不规则的结构，所有这些就干扰了金属离子对称的和同质的结构)。另外由于热能的原因，离子不停地振动。这种网状的不规则和由热能引起的摆动是对电流造成阻力的起因。

在普通导体中会发生什么情况：

右图使电传导观念形象化了，电传导就如同球体(电子)运动一样。它在斜面上流动(斜面相当于一个导体)。障碍物代表金属离子不规则的网状结构，它们不允许电子自由流动。这就是形成电阻的原因。电子与金属离子相撞，输出了它的部分能量，这些能量又转化为热量。

超导体会发生什么变化：超导体中电子两个两个地成组聚集在所谓的“库珀对”里面，它们又表现为单一的粒子，这同煤气分子能够聚集成液体状是同样的道理。超导电子作为整体以液体的形态表现出来，尽管存在着由于金属离子摆动和金属离子网的不规则带来的阻碍，它还是能够自由流动而不受影响。

二、能导电的塑料

提到塑料和橡胶，人们当然地认为它们是很不错的电绝缘体。是的，绝大多数高分子材料都具有优异的电绝缘性能，可以用来做电线的包覆、插座、插头、电器外壳等。但是，你可知道，在这一般认为不能导电的塑料家族中，却出现了一支“叛军”，这就是导电聚合物材料。说起它的发现和发展，几十年来，不知凝聚着多少高分子材料专家的心血。w W w .X k b 1.c O m

意大利的纳塔教授是配位络合聚合理论的创立者，前面说过，是他首先在世界上把丙烯合成为聚丙烯。由于这些成就，他后来荣获了1963年的诺贝尔化学奖。从1958年起，他就对把乙炔合成为聚乙炔产生了浓厚的兴趣，开始了孜孜不倦的研究。直至1979年他去世时，这项工作仍然没有很大的进展。尽管纳塔一生取得了许多科学成就，但在乙炔聚合的研究上，他终于抱憾而逝。

从1958年纳塔教授的研究开始，到1987年纳尔曼教授的成功，经过30年的努力，导电聚乙炔终于诞生了。事实上，聚乙炔只是导电塑料的一种。这些年来，对其他导电塑料的研究也有许多成就，每年发表的有关论文达数百篇。单是美国，在这几年的美国物理学会和美国化学学会的年会论文中，有近一半是关于导电高分子材料的。研制成功的导电塑料有：胺、聚噻吩及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚对苯乙炔、聚对亚苯基等。

导电聚合物的研究除了在开发品种上，还在导电机制上、导电聚合物的应用、超导聚合物等方面取得了进展。在应用方面已有许多成功的尝试，我们举几个例子。

导电聚乙炔的吸收光谱与照到地面上的太阳光十分相似，也就是说，导电聚乙炔能把太阳光中几乎所有的能量都吸收下来，因此是做太阳能电池的理想材料。

导电聚合物由于掺杂、脱杂，会发生从绝缘体到导电体之间的不同相变化，这种变化同时带来吸收光谱的变化，聚合物的颜色也就发生变化，所以用来做电致变色显示元件是很理想的。

透明的导电聚合物已成为透明导电膜的首选材料。我国访问学者曹镛参与的希格尔小组，已用某种导电聚合物制成了发光二极管。美国军界已把导电聚合物用于隐身飞机。

此外，导电聚合物还在传感器、电磁屏蔽、催化等方面作出了贡献。

目前，从事导电聚合物研究的科学工作者正充满信心，大家一致认为，21世纪导电聚合物研究将有突破性的进展，超导型导电聚合物也有成功的希望。导电聚合物全面造福于人类的日子已为期不远了。

三、铅笔芯的导电性能和硬度有关X| k |B| 1 . c|O |m

任何一种铅笔芯的主要成分都是石墨。其实铅笔的笔芯是用石墨和粘土按一定比例混合制成的。如“H”即英文“hard”(硬)的词头，代表粘土，用以表示铅笔芯的硬度。“H”前面的数字越大(如6H)，铅笔芯就越坚硬，也即笔芯中与石墨混合的粘土比例越大。“B”是英文“black”(黑)的词头，代表石墨，用以表示铅笔芯质软的情况和写字的明显程度。以“6B”为最软，字迹最黑，常用以绘画，普通铅笔标号则一般为“HB”。