师:同学们,今天我们来学习14.1怎样认识电阻。大家先回顾一下,电流是如何形成的?
生:电流是电荷定向移动形成的。
师:非常好。那同学们思考一下,电流在导体中流动时会受到阻碍作用吗?就像雨水在流动时会受到阻碍,电流会吗?带着这个问题,我们来看一个演示实验。我们把不同导体分别连接入电路中,闭合开关,观察小灯泡的亮度。同学们想想,这样的现象能给我们什么启示呢?首先,我们将较小的导体连入电路观察,发现小灯泡比较亮。接着把较大的导体连入电路,小灯泡的亮度逐渐变暗。当把最大的导体连接入电路,小灯泡亮度非常暗。通过观察,我们发现灯泡亮度不同,是什么造成了小灯泡亮度不同呢?
生:是通过小灯泡的电流不同。
师:没错,所以造成小灯泡电流不同的原因,可能就是导体对电流有阻碍作用。由此,我们来学习第一个知识点——电阻的概念。电阻表示导体对电流阻碍作用的大小,用符号大写的R来表示。为了纪念一位物理学家,在国际单位制中,电阻的基本单位是欧姆,简称欧。注意电阻的符号不是英文字母,书写时要留意。除此之外,电阻还有一些较大的导出单位,千欧以及兆欧。千欧用kΩ来表示,兆欧用大写的MΩ来表示,它们之间的换算关系是:1kΩ = 103Ω,1MΩ = 10?Ω 。下面请同学们结合生活经验,提出一个合理的猜想:影响电阻的因素有哪些?大家想想,生活中家里的电线通常用铜丝做导线,为什么不用更多且便宜的铁呢?还有,一般家庭装修时,会把原有的电线换成更粗的铜丝,这又是为什么?
生:影响电阻大小的因素可能和材料、粗细以及长度有关。
师:非常好,大家提出了合理的猜想。那我们本次实验探究导体的电阻与哪些因素有关,思考一下,实验中采用了什么样的探究方法呢?刚才我们提出影响导体电阻的因素有长度、材料以及粗细,如果想研究其中一个因素对导体电阻的影响,应该怎么做?
生:控制其他条件都相同。
师:对,所以本次实验的探究方法是控制变量法。第二个问题,在实验中怎样探知电阻的大小?通过前面的演示实验,我们发现电阻越大,对电流的阻碍作用越强,小灯泡亮度越暗;电阻越小,对电流的阻碍作用越弱,小灯泡越亮。所以我们可以通过小灯泡的亮度间接知道电阻大小。但是,当小灯泡亮度变化不明显时,就无法直接比较了。这时我们可以借助电流表,电阻较大时,电流表的示数较小;电阻较小时,电流表的示数较大。那我们来看一下本次的实验器材应该有哪些呢?
生:需要一个电源、开关、电流表以及电阻丝。
师:没错,在实验之前,请同学们观察这个特殊的电阻丝。在这个板子上一共有四条电阻丝,分别是0.5毫米的铁丝、0.5毫米的康铜丝、0.5毫米的镍铬丝以及0.7毫米的镍铬丝。如果我们想探究材料对电阻大小的影响,就得控制长度以及粗细都相同,应该选取哪几根电阻丝呢?
生:应该选取0.5毫米的铁丝、0.5毫米的康铜丝、0.5毫米的镍铬丝这三根电阻丝。
师:非常好。如果想探究粗细对电阻的影响,应该控制长度和材料都相同,该选取哪两根电阻丝呢?
生:选取0.5毫米的镍铬丝以及0.7毫米的镍铬丝。
师:正确。如果想探究长度对导体电阻的影响,就得控制粗细以及材料相同,该怎么选取呢?
生:只能选取第四根电阻丝,分别选取第一个和第二个接线柱,以及第一个和第三个接线柱。
师:很好。下面我们来完成实验。首先探究材料对导体电阻的影响。在未知阻值的情况下,优先选取大量程读数。下面我们开始实验,首先研究材料对电阻的影响,闭合开关读数。当连接的是铁丝时,电流值是0.5安培,断开开关,连接康铜丝,闭合开关读数。
生:此时电流值为1安培。
师:连接镍铬丝读数。
生:此时电流约为0.7安培。
师:下面我们来比较,当其他条件都相同时,铁丝、康铜丝以及镍铬丝的电流值不同,这说明了什么?
生:不同材料在其他条件都相同的情况下,电阻是不同的。
师:非常好。下面我们来探究粗细对电阻的影响。首先测量0.7毫米的镍铬丝,闭合开关,读出电流值。
生:电流值为1安培。
师:测量0.5毫米的镍铬丝,闭合开关,读出电流值。
生:电流为0.7安培。
师:比较这两组数据,发现了什么?
生:当其他条件都相同时,导体越粗,对应的电流值越大,说明导体的电阻越小;导体越细,对应的电流越小,说明导体的电阻越大。
师:非常正确。下面我们来探究长度对电阻的影响。先观察较短导体的电流,闭合开关,读出电流大小。
生:1.3安培。
师:再探究较长导体的电阻,闭合开关,读出电流值。
