2024-2025学年沪教版初中物理九年级（上）教案 第十五章第一节电阻和变阻器

第一节电阻和变阻器设计说明本节主要内容有：电阻及其单位、决定电阻大小的因素、滑动变阻器。电阻与电流、电压一样，是电学中的重要物理量。电阻器是电阻知识的应用，定值电阻和变阻器在电学实验和无线电技术中应用很广泛。滑动变阻器的学习，既有助于学生更好地理解电阻的概念，又为后续的学习——特别是做电学实验作了必要的准备。教学中通过一个生活现象，使学生意识到“两灯泡的灯丝”对电流的阻碍作用不同，进而学习什么是电阻和电阻的单位，并激发学生探究电阻的兴趣。知道了电阻及其单位，自然会产生一个疑问：不同的导体，电阻有大有小，那么电阻的大小与哪些因素有关？让学生通过动手实验，探究影响导体电阻大小的因素，并在实验过程中体会控制变量的科学方法。研究导体的电阻跟长度、横截面积、材料的关系，不仅加深了学生对电阻的理解，也是学生学习滑动变阻器的基础。关于滑动变阻器，让学生对照实物和结构图，边观察、边阅读，并通过几个问题引导学生思考讨论，从而搞清滑动变阻器的结构和原理，学会画其结构示意图和符号。让学生练习使用滑动变阻器，重点学习滑动变阻器的接法和调节，为下一节探究欧姆定律奠定基础。教学目标【知识与技能】1.知道什么是电阻，知道电阻的单位，知道决定导体电阻大小的因素。2.了解滑动变阻器的基本结构和原理，会使用滑动变阻器改变电路中的电流。【过程与方法】通过实验探究，了解导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关，理解控制变量的科学方法。【情感、态度和价值观】乐于探究电阻与哪些因素有关和滑动变阻器的原理，体验科学发现和科学探究的乐趣。重点难点教学重点1.探究影响电阻大小因素的实验方案的设计。2.电阻的概念、导体的电阻跟哪些因素有关。教学难点滑动变阻器的结构和使用。教学方法实验探究、观察、讨论和分析相结合的教学方法。教具、学具多媒体课件、电源、开关、导线、铜线、铁线、镍铬合金丝、滑动变阻器、灯泡和电流表等。授课时数2课时第1课时电阻教学过程导入新课导线多是用铜做的，特别重要的电器设备的导线还要用昂贵的银来做。铁也是导体，既多又便宜，想想看，为什么不用铁来做导线呢？讲授新课一、电阻【教师提问】1.怎样知道电路中电流的大小？（灯泡的亮度或电流表的示数大小）2.用哪些方法可以改变电路中电流的大小？（接入电阻不同的电阻丝）【想一想】改变电路中电流大小的方法方法一改变导体两端的电压方法二改变电路中的导体活动1找一位同学到讲台上，按如图所示的电路图连接实物图。连接好后请同学观察。【提问】1.闭合开关S2.在A3.再用另一根长度、粗细相同的镍铬合金线代替铜丝接入A4.比较实验可以发现什么？【交流讨论】闭合开关S，电流表没有示数，因为电路是开路；通过观察实验结果发现，同样用的都是两节干电池，通过铜丝的电流较大，说明它【总结】1.导体对电流的阻碍作用叫做电阻，用符号R2.在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。3.常用单位：千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)，换算关系：14.在电子技术中，要经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器，也叫定值电阻，简称电阻。其图形符号是“”。【资料】欧姆是德国物理学家。欧姆定律及其公式的发现，给电学的计算，带来了很大的方便，人们为了纪念他，将电阻的单位定为欧姆，简称“欧”。【练一练】128kΩ=1.28×105220Ω=0.22280kΩ=0.28【拓展】1.实验室用的连接导线的电阻很小，常用的1m长的铜导线，阻值小于百分之几欧，通常可以忽略不计。2.电流表的电阻很小，近似情况下可看作等于零。3.电压表的电阻很大，近似情况下看作无限大。4.人体的电阻为几千欧至几十兆欧。5.手电筒的小灯泡其灯丝电阻为几欧至几十欧。【教师提问】导体对电流的阻碍作用有大有小，那么导体的电阻大小跟哪些因素有关呢？二、电阻的大小与哪些因素有关活动2探究导体的电阻跟哪些因素有关1.提出问题：金属导体有电阻，其他导体也有电阻，它们的电阻与哪些因素有关呢？2.猜想与假设：(1)导体的电阻可能与导体的材料有关；(2)导体的电阻可能与导体的长度有关；(3)导体的电阻可能与导体的横截面积有关。3.设计实验与制定计划：判断导体的电阻相同或不同，可以把不同导体接在同一电源上，然后比较通过每个导体的电流，电流较大的说明电阻较小；电流较小的说明电阻较大；电流相同说明电阻相同。【教师点拨】控制变量法：(1)如果研究导体电阻与材料的关系，就应该控制导体的长度、横截面积和温度不变，只比较材料不同的导体电阻是否相同；(2)如果要研究导体电阻与长度的关系，就应该控制导体的材料、横截面积、温度不变，改变导体长度，比较导体的电阻怎样变化；(3)如果要研究导体电阻与横截面积的关系，就应该控制导体材料、长度和温度保持不变，只改变导体横截面积，比较导体的电阻怎样变化；(4)如果要研究导体电阻与温度的关系，就应该控制导体的材料、长度和横截面积保持不变，只改变导体的温度，比较电阻的变化情况。4.实验器材：电池4节，电流表1个，开关1个，导线若干，固定着四根金属丝的演示板1个。5.实验表格导体灯泡的亮度电流表示数电阻的大小材料长度粗细6.进行实验与收集数据：(1)探究导体的材料对电阻的影响。如图所示，电路中分别接甲和乙金属丝，观察前后电流表示数的变化情况。导体灯的亮度电流表示数电阻大小锰铜（甲）镍铬（乙）实验表明：导体的电阻跟导体材料有关，不同材料的导体，其电阻不同。(2)探究导体的长度对电阻的影响。如图所示，电路中分别接乙和丙金属丝，观察灯泡的亮度和电流表示数的变化情况。导体灯的亮度电流表示数电阻大小镍铬（乙）镍铬（丙）实验表明：导体的电阻跟导体的长度有关，导体越长，电阻越大。(3)探究导体的横截面积(粗细)对电阻的影响。如图所示，电路中分别接入乙和丁金属丝，观察前后灯泡的亮度和电流表示数的变化情况。导体灯的亮度电流表示数电阻大小镍铬（乙）镍铬（丁）实验表明：导体的电阻跟导体的横截面积有关，导体横截面积越大，电阻越小。6.探究结论：导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小跟导体的材料、长度、横截面积有关。【教师提问】通过实验探究我们知道，导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关，那么它还与什么因素有关呢？【演示实验】温度对电阻的影响。【交流总结】进一步的研究表明，导体的电阻还跟温度有关。例如，多数金属的电阻随温度的升高而增大，一个正常发光的灯泡，其灯丝电阻比不发光时要大得多。【实验结论】电阻是导体本身的一种性质，导体的电阻与导体本身的材料、长度、横截面积和温度有关。1.长度、横截面积和温度相同时，材料不同，导体的电阻不同。2.材料、横截面积和温度相同时，导体越长，导体的电阻就越大。3.材料、长度和温度相同时，导体横截面积越小，导体的电阻就越大。4.导体的电阻与温度有关。有的导体温度升高，电阻变小，有的导体温度升高，电阻变大。课堂小结一、电阻1.导体对电流的阻碍作用的大小叫做电阻，用符号R2.在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，符号是Ω3.常用单位：千欧(kΩ)和兆欧(M换算关系：1kΩ二、影响电阻大小的因素导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小跟导体的材料、长度、横截面积有关，还受温度影响。当堂达标1.一根金属导体，把它拉长后，跟原来相比较，它的电阻____________（选填“不变”“变大”或“变小”）。答案：变大2.0.2MΩ=______答案：2×3.有甲、乙、丙三根同种材料制成的导线，甲和乙导线长为1mA.甲、乙、丙B.丙、乙、甲C.丙、甲、乙D.甲、丙、乙答案：A4.关于导线电阻的大小，下列说法中正确的是（温度对电阻的影响可以不计）（）A.横截面积越大的导线，电阻越小B.横截面积相同的导线，长导线的电阻大C.长度相同的导线，细导线的电阻大D.同种材料制成的长短相同的导线，粗导线的电阻小答案：D5.在进行“导体电阻的大小与哪些因素有关”的实验时，将一根粗细均匀的导体截成长短不同的两段后，分别接入电路中，这是用来研究（）A.导体电阻与温度的关系B.导体电阻与长度的关系C.导体电阻与材料的关系D.导体电阻与横截面积的关系答案：B6.在探究影响导体电阻大小的因素时，小华同学作出了如下猜想：猜想1：导体的电阻与导体的长度有关。猜想2：导体的电阻与导体的横截面积有关。猜想3：导体的电阻与导体的材料有关。实验室提供了四根电阻丝，其规格、材料如下表：电阻丝材料长度/m横截面积/mmA镍铬合金0.50.5B镍铬合金1.00.5C镍铬合金0.51.0D锰铜合金0.50.5（1）为了验证上述猜想，她设计了如图所示的实验电路，在M、（2）为了验证猜想1，应该选用编号为________的两根电阻丝进行实验；如果选用编号为A、答案：（1）电流表示数（2）A、板书设计第一节电阻和变阻器第1课时电阻1.物理学中，用电阻（R）来表示导体对电流的阻碍作用。2.电阻的单位是欧姆，简称欧，符号Ω3.电阻是导体本身的性质。它的大小取决于导体的材料、长度、横截面积，还受温度影响。第2课时变阻器教学过程引入新课台灯调光器可调节灯泡的亮度；音量开关可调节音乐盒的音量；旋钮开关可调节电熨斗的温度。问题：你知道灯光的亮暗、声音的强弱、温度的高低等是怎么控制的吗？讲授新课活动1按如图所示连接电路，调节铅笔芯串入电路中的长度，使小电泡发光，当夹子在铅笔芯上移动时小灯泡的亮度会发生变化，亲自动手试一试，这其中的奥妙是什么？【实验现象】当铅笔芯连入电路中的长度变长时，灯泡亮度变暗。当铅笔芯连入电路中的长度变短时，灯泡亮度变亮。【分析总结】当夹子左右移动时，接入电路的有效长度就会改变，长度变了，电阻值就会变。【思考】实验中，引起电流变化的原因是什么？【总结】用铅笔芯来改变接入电路中的电阻。【思考】用铅笔芯来改变接入电路中的电阻有怎样的缺点呢？【总结】当接入电路中的电阻很大时，滑片移动的距离就很大。一、电阻器实验室常用的变阻器是滑动变阻器和电阻箱，滑动变阻器电路符号是“”，电阻箱电路符号是“”。活动2认识滑动变阻器出示实验室所用滑动变阻器的实物，让学生观察并总结。1.滑动变阻器的构造：滑动变阻器的构造如图所示。表面附着绝缘层的电阻线紧密绕在瓷筒上形成一个线圈，它的始端与末端分别接到A、B两个接线柱上；瓷筒上方有金属杆CD与支架相连，C端和D端各有一个接线柱。滑片P可在金属杆上左右滑动，下面有金属滑片与线圈2.滑动变阻器的工作原理：滑动变阻器靠改变连入电路的电阻线的长度来改变电阻。3.滑动变阻器的作用：调节滑动变阻器的滑片P，可以逐渐改变连入电路中的电阻的大小，从而逐渐改变电路中电流和部分电路两端的电压，另外还可以起到保护电路的作用。4.滑动变阻器的原理示意图和电路符号如图所示。5.认识铭牌：变阻器上标注的“1.5A200Ω”的含义是允许通过最大的电流是6.探究滑动变阻器的使用：(1)提出问题：滑动变阻器有四个接线柱，而连入电路中使用，只需要用两个接线柱，那么如何连接呢？如果想利用滑动变阻器改变通过灯泡的电流，它与灯泡的连接方式是串联好，还是并联好呢？(2)猜想与假设：使用任意两接线柱都可以，与灯泡串联。(3)进行实验：实验装置如图所示。①先将C、D接在M、N(C接M，【学生回答】发现灯泡亮度不变。②将A、B接入M、N之间(A接M，【学生回答】发现灯泡发光较暗，左右移动滑片，灯泡亮度不发生变化。③将M、N分别与【学生回答】发现滑片向左移动时灯泡变亮，向右移动时灯泡变暗。④M、N分别与【学生回答】发现滑片向左移动时灯泡变亮，向右移动时灯泡变暗。⑤M、N分别与【学生回答】发现滑片向左滑动时，灯泡变暗，向右移动时灯泡变亮。⑥M、N分别与【学生回答】发现滑片向左滑动时，灯泡变暗，向右移动时灯泡变亮。(4)实验现象分析：①接C、D两接线柱时，灯泡亮度较亮，说明C、②将A、B分别与③将C、A分别与M、N连接，实验时灯泡亮度发生变化，说明此种连入方式可行。向左移动时灯泡变亮，向右移动时灯泡变暗，说明此时滑动变阻器AP段连入电路。接A、D时现象与上面相同，表明此种接法可行，而且连入部分仍是AP段。改用【拓展】如果将滑动变阻器采用“一上一下”的接法连入电路，并且与灯泡并联，重复前面实验，发现灯泡亮度不发生改变，表明这时滑片的移动不能改变通过灯泡的电流。(5)实验结论：①滑动变阻器在使用时，应采用“一上一下”的连接方式(即C、D中选用1个接入电路，②滑动变阻器与灯泡并联时，不能改变灯泡亮度。【练一练】将如图所示的滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中：（1）当A、（2）当B、（3）当C、（4）当A、答案：（1）变小（2）变大（3）零（4）定值电阻【教师提问】我们在使用滑动变阻器改变电路中的电流时，应注意什么？【交流总结】使用滑动变阻器应注意下列几个问题：1.要了解所使用变阻器的阻值范围和允许通过的最大电流。比如一个滑动变阻器上标有“30Ω1.2A”字样，它表示此滑动变阻器的最大阻值是2.滑动变阻器要与被控制电路串联。3.将滑动变阻器连入电路时应采用“一上一下”的接法，不能同时使用上面两个接线柱(R=0)，也不能同时使用下面两个接线柱(4.为了保护电路，在闭合开关前应使滑动变阻器连入电路的阻值最大。【教师提问】我们已经共同学习了滑动变阻器的概念和作用，那么怎样用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流？活动3用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流师生共同讨论，提出各自的设计方案，选择实验器材，画出电路图，按照电路图连接电路后，进行实验。【思考】1.应该怎样连接电路，才能使滑动变阻器起到变阻的作用？2.要让小灯泡由暗变亮，接通电路前滑片应放在什么位置？接通电路后滑片应向哪边移动？3.要让小灯泡由亮变暗，接通电路前滑片应放在什么位置？接通电路后滑片应向哪边移动？【交流总结】1.应将滑动变阻器采用“一上一下”的方式串联接入电路，才能使滑动变阻器起到变阻的作用。2.要让小灯泡由暗变亮，接通电路前应将滑片放在阻值最大位置，接通电路后应将滑片从右向左移动。3.要让小灯泡由亮变暗，接通电路前滑片应放在阻值较小位置，接通电路后应将滑片从左向右移动。活动4用滑动变阻器控制电阻两端的电压①由电路图连接实物电路。②闭合开关S，调节滑动变阻器的滑片，使定值电阻R两端的电压成整数倍地变化，如2V、4V、6V③换用不同的定值电阻，使电阻成整数倍地变化，如5Ω、10Ω、15Ω等。闭合开关S二、电阻箱电阻箱是能表示出阻值的变阻器。如图甲所示为旋钮式电阻箱，其读数方法为指针所指数值乘倍率后相加。如图乙所示为插孔式电阻箱，当铜塞插入时，则该铜塞处的电阻丝就会短路，这部分电阻不连入电路。连入电路的电阻丝的阻值相加即可得到插孔式电阻箱的阻值。甲旋钮式电阻箱乙插孔式电阻箱【总结】滑动变阻器和电阻箱的异同滑动变阻器电阻箱不同点逐渐改变电阻，不能读出电阻值跳跃式改变电阻，能读出电阻值相同点都可以改变连入电路中的电阻，从而改变电路中的电流三、变阻器的应用【拓展】油量表如图是一种测定油箱内油量的装置。其中R是滑动变阻器的电阻片，滑动变阻器的滑片跟滑杆连接，滑杆可以绕固定轴转动，另一端固定着一个浮子。油箱中的油量减少时，油面下降，浮子随液面落下，课堂小结1.能改变接入