12.1 怎样认识电阻
1．教学目标
知识与技能
⑴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。
⑵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
⑶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。
情感态度与价值观
⑷通过观察和使用滑动变阻器，体会滑动变阻器的结构之巧、之妙，培养学生的创新意识和实践能力。
2．教材说明
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。
本节教材的编写思路：教材开宗明义，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？“活动1”让学生亲自动手实验，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，教材安排了两个活动。“活动2”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。“活动3”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。
本节教学重点：电阻的概念、导体的电阻跟哪些因素有关，是本节教学的重点。
本节教学难点：滑动变阻器的结构和使用是本节教学的难点。

3．教学建议
本章内容是上一章电路知识的继续，思路顺承上一章，所以，对于章标题可不必设计专门的“引入”（如直接点题：本章我们将继续探讨电路中的规律），仅引入第一节电阻即可。
什么是导体的电阻
关于电阻，可以像教材那样从生活现象引入，也可以通过演示实验引入，以下几个实验可供参考。
实验1：如图12-1所示，电源为三节干电池串联组成的电池组，L为3.8V的小灯泡，先后将两根长度、横截面积相同的铜导线丝和镍铬合金线接入电路M、N之间，引导学生观察比较电流表的示数和小灯泡的亮度。
启发学生思考：前后两次实验，电源电压相同，为什么接入铜线时电流较大，而接入镍铬合金线时电流较小？
学生思考、讨论。
教师：这两段导体分别接入电路时，电路中的电流大小不同，这说明导体在导电的同时，对电流还有一定的阻碍作用（让学生指出哪段导体对电流的阻碍作用较大）。为了表示导体对电流阻碍作用的大小，物理学中引入了电阻的概念。
实验2：如图12-2所示，电源由两节干电池串联组成，L1和L2分别为2.5V和3.8V的小灯泡，闭合开关，观察比较小灯泡的亮度。
教师（启发）：两个小灯泡两端的电压相等吗？通过它们的电流相等吗？（当学生回答电流不等后，可用电流表测量各支路的电流，证明学生的推测。）原来，小灯泡的灯丝一方面能够导电，另一方面对电流有阻碍作用，而且这两个灯泡的灯丝对电流的阻碍作用不同。谁对电流的阻碍作用较大？（学生：3.8V的灯泡。）物理学中把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。
实验3：如图12-3所示，用一个金属夹（作滑片）、一段镍铬合金线制作一个滑线变阻器，将该“变阻器”与小灯泡、电流表、开关串联起来，接在电源上。缓缓滑动金属夹，小灯泡的亮度逐渐变化。
学生首次看到这种现象，感到既“好玩”又好奇。
教师：小灯泡的亮度为什么会变化呢？（稍停，让学生思考或猜测。）原来，当移动金属夹时，合金导线对电流阻碍作用的大小发生了变化，致使电路中的电流发生变化。滑动金属夹使灯泡变亮，此时合金线对电流的阻碍比刚才大了还是小了？（学生：对电流阻碍作用变小了。）物理学中把导体对电流阻碍作用的大小叫电阻。
还可以根据滑动变阻器的原理，制作诸如电子拉力计、压力计或风力计等，通过电流表显示其工作时电流的变化情况，引入电阻。
关于电阻的单位，可以直接告诉学生，或让学生看书自学，然后出示两道练习题，让学生进行单位换算，既及时巩固了知识，又锻炼了学生换算单位的能力。
为了使学生对电阻的单位“欧姆”具有感性认识，可以向学生介绍一些电器正常工作时的电阻值（见教材32页）。
电阻与哪些因素有关
教师（过渡）：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呢？我们通过实验进行探究。
关于“活动1”的教学，这里提供两种方案，以资参考。
方案1：学案式教学法
对于“活动1”，教材是以“学案”的形式编写的，可以按照教材的编写思路进行教学，即先让学生参照教材进行实验，待学生有了感性认识，再归纳总结、反思方法。
具体教学时，教师可先向学生介绍实验器材，然后让学生认真阅读教材，明确每一步的实验目的和方法，再动手操作。
学生分组实验、得出结论后，组织学生汇报交流。汇报和交流包括两个方面：一是得出结论，即导体的电阻跟导体的材料、长度、横截面积有关；二是总结方法，让学生结合实验过程，具体说明怎样用控制变量法进行实验，如保持哪些量不变？改变什么量？比较哪两个量的变化？二者是否有关？
方案2：探究式教学法
对于学生基础比较好的学校或班级，可以按下面的方法进行教学，让学生经历科学探究的过程。
首先让学生猜想电阻的大小可能与哪些因素有关？为便于学生提出猜想，采用这种教学法时，“本节课的引入”最好采用上面图12-3所示的实验。因为学生结合图12-3所示的实验，很容易想到电阻跟导体的长度有关，再给学生留点思考、讨论的时间，他们一般能陆续说出电阻还可能跟导体的横截面积、材料有关。
为启发引导学生设计实验，教师可把学生的猜想板书在黑板上：电阻的大小可能与导体的长度、横截面积、材料有关。
教师：要研究电阻跟几个因素的关系，应当选用什么方法？（控制变量法）具体说明控制哪些量不变？改变什么量？通过什么办法可以比较出电阻的大小？
在教师的启发下，学生结合自己桌面上的器材，经过思考讨论，设计出实验方案。
学生按照设计的实验方案进行实验，最后分析归纳得出结论。
关于“导体的电阻跟温度有关”，可通过演示实验得出结论。取废旧日光灯的灯丝或用细铁丝绕制的线圈，接入图12-1所示电路的M、N两端，用酒精灯缓缓地给灯丝加热，让学生观察加热前后小灯泡亮度的变化，由此判断电阻的变化，进而得出结论：导体的电阻跟温度有关。同时向学生说明：对大多数导体来说，温度越高，电阻越大。
关于“几种导电材料的电阻”和“一些电器正常工作时的电阻”，目的是增加学生对电阻大小的感性认识，使所学知识与生活实际联系起来，不要求学生记忆有关数据。对于这两个表格，可以让学生阅读自学；为加强学生的印象，也可以由老师提出某材料或电器，学生查找对应的电阻值，或者让学生比较它们电阻的大小；也可以让学生结合表中数据，说说为什么前面图12-3中的实验用镍铬合金作滑线？导线为什么用铜丝？还可以再补充一些电阻值，以拓展学生的视野。
电阻器
关于定值电阻和电位器，可以收集一些实物照片，用多媒体展示、介绍；如果条件允许，最好能收集（或到电子元件商店购买）一些实物，课上分发给学生，让学生观察；也可以准备一些带有电位器的用电器，如收音机等，通过调节音量旋钮，改变其音量。对于电阻的符号，可在介绍了定值电阻之后告诉学生。作为练习，可以让学生画一个由电阻、开关、电源组成的电路图。变阻器的符号可在“活动2”中介绍。
滑动变阻器的构造是本节教学的难点。对于“活动2”，可以让学生对照实物和教材图12-5及有关文字，边观察、边阅读、边思考；如有疑问，同学之间相互交流；对于小组内部解决不了的疑难问题，分组活动完成后，全班集中交流讨论，教师视情况点拨引导、提炼总结。
通过活动2，应达到如下目的：
⑴搞清滑动变阻器的构造：金属杆的电阻很小，其两端接线柱间的电阻值几乎为零，可以忽略不计；圆筒上缠绕的是表面涂有绝缘层的电阻丝，其阻值较大，标牌上所标的“50Ω”即指电阻丝两端接线柱间的电阻值；滑片可以在金属杆上左右移动，滑片的上部与金属杆相连，下端通过电阻丝的接触滑道（刮去绝缘层的部分）与电阻丝相连通。
⑵弄懂滑动变阻器的原理：通过改变连入电路的电阻丝的长度来改变接入电路中电阻的大小。当把滑动变阻器的两个接线柱接入电路时（不要求不出现三个接线柱同时接入电路的情况），学生应能指出或画出电流的路径，知道电阻丝的哪部分被连入电路，当滑片向左或向右移动时，能判断出连入电路的电阻变大还是变小。为使教学更加直观，最好制作一个关于滑动变阻器的动画，当连入不同的接线柱时，动画能清楚地显示电流的路经。如果条件不允许，可以在黑板上画几个滑动变阻器的结构示意图，如图12-4所示，教师画出不同的连接方法，让学生用彩色粉笔描出电流的路径，判断移动滑片时电阻的变化情况。最后总结：将“A与D”、“A与C”、“B与C”或“B与D”两个接线柱分别接入电路时，能起到变阻作用；将“A与B”或“C与D”两个接线柱分别接入电路时，不能起到变阻的作用。
⑶会画滑动变阻器的符号：学生知道了滑动变阻器的结构和原理，学习变阻器的符号就容易了。需要注意的是，有的学生虽然会画一个滑动变阻器的符号，但应用到具体电路图中却容易出错，所以应当结合一个完整的电路图，让学生练习滑动变阻器的画法。
为培养学生的创新意识和能力，对于“活动2”，也可以采取“让学生自制变阻器”的方法开展教学：首先明确活动目的，即让学生利用电阻丝等器材自制一个能改变电阻大小的仪器，学生通过构思、实验、尝试、交流、改进，体会到发明创造的曲折和乐趣；然后让学生观察实验室实用的滑动变阻器，并与自己制作的变阻器对比，体会到滑动变阻器设计之巧妙（如电阻丝绕在圆筒上等）。
“活动3“的目的是让学生练习使用滑动变阻器，学生通过动手操作，学会滑动变阻器的连接、调节及判断电阻的变化，同时体会到成功的喜悦（当小灯泡的亮度发生变化时），激发学生的学习兴趣。
学生活动时，教师要注意指导，培养学生形成良好的实验习惯。如：连接电路时，要断开开关，滑动变阻器的滑片要调到阻值最大的位置；调节滑片前，可先分析当向左或向右移动滑片时，电阻将如何变化，电流如何变化，然后通过实验检验自己的判断，或者先实验观察后分析原因，使理论分析与实践操作相结合。
4．教学评价
课堂测评
1．生活中常用的导线通常是用铜或铝做的，你是否思考过：钢铁也是导体，而且价格便宜，为什么不用钢铁来做导线呢？
2．人的皮肤干燥时，双手之间的电阻约为几千欧至几万欧，10kΩ＝      Ω；我们平常说的绝缘体，其电阻一般应在1MΩ以上，1MΩ＝      Ω。
3．实验室里某滑动变阻器名牌上标有“20Ω  1A”的字样，它表示该变阻器电阻的变化范围是          ，1A表示的是该滑动变阻器                    。
4．在图12-5所示的电路中，滑动变阻器接入电路的电阻丝是       段（用字母表示）。闭合开关，当滑动变阻器滑片P向左移动时，变阻器连入电路的电阻      （选填“变大”“变小”或“不变”）。
5．如图12-6所示，当开关闭合后，用酒精灯对导线加热，电流表的读数会       ，这是因为导体的电阻与         有关，酒精灯对导线加热时，导线的电阻        （选填“变大”“变小”或“不变”）。
6．关于导体的电阻值，下列说法中正确的是（   ）
A.粗细相同的两根导线，较长的那根电阻一定较大
B.镍铬合金丝的电阻一定比铜丝的电阻大
C.长短相同的两根导线，横截面积较小的那根电阻一定较大
D.常温下同种材料制成的长短相同的两根导线，粗导线的电阻一定小
7．如图12-7所示，滑动变阻器有A、B、C、D四个接线柱，将该变阻器与一个小灯泡串联后接入电路，通电后使滑片P向右移动，小灯泡逐渐变亮，下面4种接法中正确的是（   ）
            
A                 B                   C                  D
图12-7
8．电位器是变阻器的一种，它可以用来改变收音机的音量。小红买了一个电位器，如图12-8所示。如果把它与灯泡串联起来，利用它改变灯的亮度，请仔细观察，现想使滑动触头顺时针转动，灯泡变暗，下列连法正确的是（     ）
A．连接A、C      B．连接B、C
C．连接A、B      D．以上都不正确
9．在做“研究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验时，老师为同学们准备了以下几种电阻丝。
导线代号 A B C D E F G
长 度 / m 1.0 0.5 1.5 1.0 2.0 0.5 0.5
横截面积 / mm2 3.0 0.8 1.2 0.8 3.0 1.2 1.2
材  料 铁 钨 镍铬合金 铁 钨 镍铬合金 铝
⑴为了研究导体的电阻与长度的关系，应选用导线C和      （填写代号）进行实验；
⑵为了研究导体的电阻与材料的关系，应选用        两根导线进行实验比较；
⑶如选用了A和D两根导线进行实验，则是为了研究导体的电阻与       的关系。
10．如图12-9所示，AC、EG分别为长度和粗细都相同的锰铜丝和镍铬合金丝，B、F分别为这两段电阻丝的中点，晓薇同学用该装置做“探究决定电阻大小因素”的实验，记录数据见下表：
步骤 M接 N接 电流/A
1 A C 0.5
2 A B 1.0
3 A和C B 2.0
4 E G 0.2
5 E F 0.4
6 E和G F 0.8
⑴比较步骤          ，得出结论：导体电阻大小与材料有关；
⑵比较步骤1和2（或4与5），得出结论：                                 ；
⑶比较步骤2和3（或5与6），得出结论：                                。
11．图12-10给出了几个元件，要求用滑动变阻器调节小灯泡的亮度，电流表测量电路中的电流，电压表测量灯泡两端的电压。
⑴画出电路图，并按电路图连接实物图。
      
图12-10
⑵根据连接的实物图完成下表。
滑片P 变阻器连入的电阻变化情况 小灯泡的亮度变化情况 电流表的示数变化情况
向右移动  
向左移动  
参考答案
1．在长度和横截面积相同的条件下，钢铁的电阻比铜和铝的大，电流不容易通过。
2．104Ω   106Ω
3．0～20Ω  允许通过的最大电流为1A
4．AP  变小
    5．减少   温度  变大
6．D    7．B    8．C
9．⑴F    ⑵F、G     ⑶横截面积
10．⑴1与4（或2与5，或3与6）    ⑵横截面积和材料相同时，导线越长电阻越大     ⑶长度和材料相同时，横截面积越大电阻越小
11．⑴如图12-11所示。
                 
图12-11
⑵如下表所示：
滑片P 变阻器连入的电阻变化情况 小灯泡的亮度变化情况 电流表的示数变化情况
向右移动 变 大 变 暗 变 小
向左移动 变 小 变 亮 变 大
“自我评价与作业”指导
1．右   左
2．能起到变阻作用的接法是：将“A和C”，或“A和D”“B和C”“B和D” 接入电路。将“A和B”或“C和D”接入电路不能起到变阻作用。
课外活动
本活动旨在培养学生的创新精神和实践能力。要充分发挥学生的创造性，让学生自选器材，动手制作。
下面的方案可供参考。
如图12-12所示，可以用较粗的带绝缘皮的铝导线作灯杆，用半个乒乓球或小塑料瓶作灯罩，用回形针或按扣作开关，用塑料盒、硬纸盒或小木板作底座。各部分之间用粘合性较强的胶水（五金商店有售）粘接。