第3节 电阻
方式一 【情景导入】
播放视频：石头对水流的阻碍作用。(详见光盘内容)
图16－3－1
导入语：水在向前流动的过程中会受到一些阻碍作用，如石头对水的阻碍等；电荷在导体中发生定向移动时也会受到一定的阻碍，本节课我们就来研究导体对电流的阻碍作用——电阻。
方式二 【问题导入】
多媒体展示图片：各种导线。
图16－3－2
导入语：导线多是用铜做的，特别重要的电器设备的导线是用昂贵的银做的。铁也是导体，既多又便宜，想想看，为什么不用铁来做导线呢？要明白其中的道理，我们要先学习导体对电流的阻碍作用——电阻。
方式三 【实验导入】
演示实验：如图16－3－3所示，分别把两根不同材料的导线(长度和粗细相同)接入电路中，观察到灯泡的亮度不同。
图16－3－3
导入语：小灯泡的亮度为什么不同呢？要想找到问题的答案，让我们进入今天的物理课堂——电阻。
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补充实验：探究温度对电阻的影响
图16－3－4
[实验器材] 电池组、开关、导线若干、不同规格的铅笔芯(分别选择2B、HB、2H等不同标号的铅笔芯，某一标号的铅笔芯有粗细不同的规格)、电流表等。
[操作] 取一支铅笔，剥去木质层，剥出铅笔芯，用导线夹夹住铅笔芯的两端，将其固定在支架上。如图16－3－4所示，连好电路，让学生观察小灯泡的发光情况；再用酒精灯给铅笔芯均匀加热，让学生继续观察小灯泡的发光情况。加热前后可以清楚地观察到小灯泡由亮变暗。
[考点小说] 导体的电阻是导体本身的一种属性，其大小取决于导体的材料、长度和横截面积，此外还受温度的影响，而与导体两端的电压、通过它的电流无关，即导体两端有无电压、导体中有无电流，导体的电阻都是存在的。对于影响电阻大小的因素，必须理解掌握如何运用控制变量法进行科学的实验探究。该部分知识多以选择题或实验探究题的形式呈现。
影响电阻大小的因素
例1 [绥化中考] 在温度一定时，比较两根铜导线的电阻的大小，下列说法中正确的是( )
A．长导线的电阻大 B．细导线的电阻大
C．长度相同，粗导线的电阻大 D．粗细相同，长导线的电阻大
[答案] D
例2 [桂林中考] 小明用如图16－3－5所示的器材探究“影响电阻大小的因素”。
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a、b为长度相同的镍铬合金丝，b比a的横截面积大。关于此实验，下列说法正确的是( )
图16－3－5
A．小灯泡越亮，表示接入的合金丝电阻越大
B．利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系
C．利用此装置能探究导体电阻大小和横截面积、长度的关系
D．为了准确比较两根合金丝的电阻，可在电路中串联一个电压表
[答案] C
例3 [温州中考] 小明利用一个废弃的白炽灯，用如图16－3－6甲所示的装置来探究灯丝电阻与温度的关系。
图16－3－6
(1)闭合开关，电流表的示数如图乙所示，其示数为________A。
(2)点燃酒精灯给白炽灯的灯丝加热，发现电流表示数变小。由此可知：灯丝温度升高，其电阻大小变化情况是________。
[答案] (1)0.3 (2)变大
例4 [郴州中考] 如图16－3－7所示，当闭合开关，移动导线b改变其在铅笔芯上的位置时，看到灯泡发光且亮暗发生变化，说明铅笔芯是________(选填“导体”或“绝缘体”)；将导线a、b端在铅笔芯上的位置固定，与铅笔芯再并上另一根相同的铅笔芯，灯泡亮度会变________(选填“亮”或“暗”)。
图16－3－7
[答案] 导体 亮
例5 [天津中考] 在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，某实验小组提出了如下猜想：
猜想一：导体电阻跟导体的长度有关；
猜想二：导体电阻跟导体的粗细有关；
猜想三：导体电阻跟导体的材料有关。
同学们想利用下表中的导体验证上述猜想。
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导体代号
长度/m
横截面积/mm2
材料
A
1.0
0.2
锰铜
B
1.0
0.4
锰铜
C
1.0
0.6
锰铜
D
0.5
0.4
锰铜
E
1.5
0.4
锰铜
F
1.0
0.6
镍铬合金
G
1.0
0.6
铁
(1)请将猜想一的实验设计思路补充完整。
选取________和____________相同、________不同的导体，分别将其接入如图16－3－8所示的电路中。通过比较电路中________的大小，判断导体电阻的大小。
图16－3－8
(2)验证猜想三时，若需对比三个实验数据，则应从上表中选取导体________(填写导体代号来进行实验)。
[答案] (1)材料 横截面积 长度 电流 (2)C、F、G
材料一——导电塑料
19世纪70年代的一天，日本的一位科学家在实验室里用常规方法，获得一种具有金属光泽的银灰色薄膜。而按以往经验，用同样的方法得到的应当是聚乙炔黑色粉末。他觉得奇怪，于是就回过头来检查他的实验过程有没有出错，结果发现添加的催化剂比规定数量多出了1000多倍。就这样，导电塑料在这次意外的操作中诞生了！
之后，科学家们对导电塑料进行了深入研究，制造出了可以实际应用的导电塑料产品。目前，美国已经用导电塑料代替半导体材料制造太阳能电池，并试验用导电塑料制作蓄电池的电极材料。如果把导电塑料作为电极材料应用到汽车蓄电池里，可以把蓄电池的质量由15 kg减小到2 kg，并且能够使其反复充电1000次以上，大大延长其使用寿命。瑞士还用导电塑料制成了印刷电路板，并已经应用到小型计算机中，使用效果良好，成本只有铜印刷电路板的40%。英国和加拿大则把导电塑料应用到了电子玩具、电子游戏机、电视机和其他普通电器上，都明显降低了产品的成本。
导电塑料兼具塑料和金属的优点，密度比金属小得多，不需要冶炼，也不需要在高温条件下加工，而制取导电塑料的资源也十分丰富，造价低廉。因此，导电塑料的出现会给未来的材料学带来新的生机。
材料二——石墨炸弹
石墨炸弹又名软炸弹，俗称“电力杀手”，因其不以杀伤敌方兵员为目的而得名，又因其对供电系统的强大破坏力而被称为断电炸弹。石墨炸弹的主要攻击对象是城市的电力输配系统，并令其瘫痪。
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图16－3－9
石墨炸弹是选用经过特殊处理的高纯碳(化学式C，相对原子质量12.01，原子序数6，为非金属)石墨纤维丝制成，每根石墨纤维丝的直径相当小，仅有几千分之一厘米，因此，可在高空中长时间漂浮。由于石墨纤维丝经过流体能量研磨加工制成，且又经过化学清洗，因此，极大地提高了传导性能。石墨纤维丝没有黏性，却能附在一切物体表面。
海湾战争时，石墨炸弹在“沙漠风暴”行动中首次登场。当时，美国海军发射舰载战斧式巡航导弹，向伊拉克投掷石墨炸弹，攻击其供电设施，使伊拉克全国供电系统的85%瘫痪。
在以美国为首的北约对南斯拉夫的空袭中，美国空军使用的石墨炸弹型号为BLU－114/B，由F－117A隐形战斗机于1999年5月2日首次对南电网进行攻击，造成南斯拉夫全国70%的地区断电。
石墨炸弹的另一技术特点体现在其运载工具和制导定位方面。若使用全球定位系统(GPS)或惯性导航系统制导、传感器引爆的运载工具，石墨炸弹可使用多种战机进行准确投放。而使用成本低廉的非制导的运载工具投放，则会出现百余米的攻击误差。据报道，南斯拉夫老大妈抱怨北约飞机给她的花园蒙上一层讨厌而昂贵的石墨纤维“地膜”，就是由于这个原因造成的。
【材料1】.导电塑料
在19世纪70年代的一天，日本的一位科学家在实验室里用常规方法，获得一种具有金属光泽的银灰色薄膜。而按以往经验，用同样的方法得到的应当是聚乙炔黑色粉末。他觉得奇怪，于是就回过头来检查他的实验过程有没有差错，结果发现添加的催化剂比规定数量多出了1 000多倍。但是测试结果显示这种产物确实是聚乙炔塑料，并且也能够导电。就这样，导电塑料在这次意外的操作中诞生了！
之后，科学家们对导电塑料进行了深入研究，制造出了可以实际应用的导电塑料产品。目前美国已经用导电塑料代替半导体材料制造太阳能电池，还实验用导电塑料制作蓄电池的电极材料。如果把导电塑料作为电极材料应用到汽车蓄电池里，可以把蓄电池的重量由15 kg减少到2 kg，并且能够反复充电1 000次以上，大大延长其使用寿命。瑞士还用导电塑料制成了印刷电路板，并已经应用到小型计算机中，使用效果良好，成本只有铜印刷电路板的40%。英国和加拿大则把导电塑料应用到了电子玩具、电子游戏机、电视机和其他普通电器上，都明显降低了产品的成本。
导电塑料兼具塑料和金属的优点，密度比金属小得多，不需要冶炼，也不需要在高温条件下加工，而制取导电塑料的资源也十分丰富，造价低廉。因此，导电塑料的出现会给未来的材料学带来新的生机。
【材料2】—— 石墨炸弹
石墨炸弹又名软炸弹，俗称“电力杀手”，因其不以杀伤敌方兵员为目的而得名。又因其对供电系统的强大破坏力而被称为断电炸弹。主要攻击对象是城市的电力输配系统，并将其瘫痪。
石墨炸弹是选用经过特殊处理的纯碳（碳 化学式 C相对原子质量12.01原子序数6 为非金属
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第2周期）石墨纤维丝制成，每根石墨纤维丝的直径相当小，仅有几千分之一厘米，因此，可在高空中长时间漂浮。由于石墨纤维丝经过流体能量研磨加工制成，且又经过化学清洗，因此，极大地提高了石墨纤维丝的传导性能。石墨纤维丝没有粘性，却能附在一切物体表面。
海湾战争时，石墨炸弹在“沙漠风暴”行动中首次登场。当时，美国海军发射舰载战斧式巡航导弹，向伊拉克投掷石墨炸弹，攻击其供电设施，使伊拉克全国供电系统85%瘫痪。
在以美国为首的北约对南斯拉夫的空袭中，美国空军使用的石墨炸弹型号为BLU-114/B，由F-117A隐形战斗机于1999年5月2日首次对南电网进行攻击，造成南斯拉夫全国70%的地区断电。
石墨炸弹的另一技术特点体现在其运载工具和制导定位方面。若使用全球定位系统(GPS)或惯性导航系统制导、传感器引爆的运载工具，石墨炸弹可使用多种战机进行准确投放。
而使用成本低廉的非制导的运载工具投放，则会出现百余米的攻击误差。据报道，南斯拉夫老大妈抱怨北约飞机给她的花园蒙上一层讨厌而昂贵的石墨纤维“地膜”，就是由于这个原因造成的。
1. 电流、电压、电阻都是电学的基本物理量，关于导体电阻的正确说法是（ ）
A．因为导体电阻表示导体对电流的阻碍作用，所以导体中没有电流通过时，导体的电阻为零
B．导体两端电压越大，电流也越大，所以导体电阻随电压的增加而变小
C．导体电阻是导体阻碍电流的性质，它的大小跟电压、电流强度的大小都没有关系
D．导体两端电压越大，电流也越大，所以导体电阻随电压的增加而变大
2. 有四段导线，甲、乙、丙都是铜线，丁是镍铬合金线，甲与乙等长而甲比乙粗，乙与丙等粗而乙比丙短，丙与丁等长且等粗．关于它们的电阻，下列判断中正确的是（ ）
A．甲的电阻最大 B．丁的电阻最大
C．乙的电阻最大 D．丙的电阻最大
3. 从图中的长方形金属薄板abcd中剪出一块，下列哪种剪法得到的金属板条电阻最大（ ）
A．剪出abfe B．剪出efcd
C．剪出阴影部分的细金属条 D．保留整块金属板
4. 如图所示是一个电表的表盘，也许你没有学过这种电表的用法，但根据所学的其他电表的读数方法可知，该仪表测量的物理量是________，它的示数是________．
5. 近几年来，国家为解决“三农”问题进行了大规模农村电网改造，使得农民家中的灯泡变亮，各种电机正常工作，农业生产力水平大大提高．这一改造主要是把电线换成________（选填“粗”或“细”） 的，使线路电阻________（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
6. 同学们在做教材上的电学实验时，发现2B、HB铅笔芯的软硬不同，其实验效果亦不同．他们猜想铅笔芯的电阻可能与其软硬程度有关，
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于是同学们做实验来检验其猜想是否正确．林清同学的设计思路如图所示，请指出她设计中的错误和不足．
错误：______________________；
不足：______________________．
【趣味链接】
火柴点灯
你见过火柴能够使灯泡发光的奇迹吗？小宇同学就亲自体验过！他用两节干电池、一个小灯泡及导线，还有一段铅笔芯连成了电路，当调节连入电路中铅笔芯的长度刚好使小灯泡不发光时，划燃一根火柴加热铅笔芯，小灯泡随着铅笔芯温度的升高发光了，火柴一旦熄灭，小灯泡也慢慢不发光了．真是奇迹！同学们，你试一下！
【拓宽延伸】
（1）通过实验小宇可以得出什么结论？
（2）你认为这个结论有什么用？请举一例．
16.3 电阻
1. C
解析：电阻是导体对电流的阻碍作用，是导体本身的一种特性，其大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关，而与导体两端的电压、通过的电流无关．故选C．
2.B
解析：（1）甲、乙、丙都是铜线，材料相同，甲与乙等长而甲比乙粗，则甲的电阻小于乙的电阻；乙与丙等粗而乙比丙短，则乙的电阻小于丙的电阻，因此R甲＜R乙＜R丙．（2）丙与丁等长且等粗，丙是铜线，丁是镍铬合金线，丙与丁材料不同，由于铜的导电性能比镍铬合金的导电能力强，所以丙的电阻小于丁，所以R甲＜R乙＜R丙＜R丁．故选B．
3.C
解析：同一块金属板要想电阻最大，只需要使得金属板条最长、最细就可以，对题目中所提供的四种方法进行比较可以发现C的剪裁方法可以使得金属板条最长、最细，即电阻最大．故选C．
4. 电阻 26 Ω
解析：表盘中有字母“Ω”，是电阻的单位，说明该电表是测电阻的；根据指针所在的位置可知，电表示数为26 Ω．
5. 粗 减小
解析：导线电阻越大，导线消耗的电能越多，因此为了减小电路中消耗的电能，需减小导线电阻；因为材料不变，长度不变，横截面积增大，电阻变小，因此需将电线换成粗的导线，使线路电阻减小．
6. 没有控制铅笔芯的长度和横截面积相同 分别把2B、HB铅笔芯接入电路，先后两次观察灯泡亮度变化不可靠
点拨：在研究电阻大小的影响因素时，应用控制变量的思维来分析，即研究导体的电阻与导体硬度的关系时，需选择横截面积、长度都相同，硬度不同材料的铅笔．
【趣味链接】
（1）石墨的电阻随温度的升高而减小．
（2）电阻随温度的升高而减小，可以制成热敏电阻，用温度控制电阻的大小．
思维点睛：温度影响导体电阻的大小．
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