【本讲教育信息】
一. 教学内容：
电阻和变阻器
二. 知识地位及学习目标：
电阻的概念是电学的三个基础概念之一，它们分别是电流，电压，还有本节课的电阻，是学习欧姆定律及电功、电功率的基础。也经常单独在试卷中考查。
1. 知道电阻的概念、单位及其换算，以及电阻器在电路中的符号。
2. 理解决定电阻大小的因素，知道滑动变阻器的构造，在电路中的符号，理解滑动变阻器的作用，会把滑动变阻器接入电路以改变电路的电流，知道变阻箱的读数方法。
3. 通过实验探究经历从猜想到制定实验方案，接着到进行实验的探究过程，学会用控制变量法研究物理问题，在交流与讨论中，培养表达自己观点，尊重他人的意识。
知识总结及跨越障碍：
三. 重点内容讲解如下：
（一）电阻
如下图所示，将导线AB（这时的导线相当于用电器）连入下图所示的电路，闭合开关，读出电流表的示数；再将导线CD代替AB，接通电路，读出电流表的示数，我们发现两次示数不同。
在上述实验中，用的都是同一个蓄电池，也就是说电压相同，那么两条导线中的电流大小为什么不同呢？
原来，导体能够通过电流，但同时对电流有阻碍作用。以金属导体为例，金属导体中定向移动的电子跟金属正离子频繁碰撞而形成对电流的阻碍作用，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。
在相同的电压下，导线AB中通过的电流大，表明AB对电流的阻碍作用小，导线AB的电阻小；导线CD中通过的电流小，表明CD对电流的阻碍作用大，导线CD的电阻大。不同导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种性质。
电阻用来表示导体对电流阻碍作用的大小，用字母R表示。
在国际单位制里，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。还有两个单位，一个是千欧（kΩ），另一个是兆欧（MΩ）。它们邻近两个单位间的换算关系是1000。
导体的电阻既然是导体本身的一种性质，它跟哪些因素有关呢？
（1）导体的电阻跟导体的材料有关。
（2）导体的材料、横截面积都相同时，导体越长，电阻越大。
（3）导体的材料、长度都相同时，导体的横截面积越小，电阻越大。
导体的电阻跟长度、横截面积的关系可以用人在街上行走作比喻，街道越长，街面越窄，行人受到阻碍的机会越多。同理，导体越长、越细，自由电子定向移动受到碰撞的机会就会越多。
导体的电阻还跟什么因素有关？看下面的实验。
（4）导体的电阻还跟温度有关，对大多数导体来说，温度越高电阻越大。
导体的电阻由它自身的条件决定，因此，不同的导体，电阻一般不同，所以说，电阻是导体本身的一种性质。
为了表示导体的电阻跟材料的关系，应取相同长度、相同的横截面积的不同材料在相同温度下加以比较，课本上的表列出了一些长1米、横截面积1毫米2、在20℃时的不同材料的导线的电阻值。
从表中的数据可知，银的导电性能最好，因此，在相同长度和横截面积的情况下，它的电阻最小。其次是铜，再次是铝。
例1. 有甲、乙两导体用同种合金制成，且长度也相等，而甲导体的横截面积是乙导体的2倍，哪个的电阻大？若将甲导体的长度均匀地拉长为原来的2倍，甲、乙两导体的电阻哪个大？
分析：根据导体的电阻与横截面积的关系，可知乙导体的电阻大。
若将甲导体的长度拉长为原来的2倍，当导体的体积不变时，甲导体的横截面积将减小为原来的1/2，即与乙导体的横截面积相等。根据导体的长度与电阻的关系，可判断甲导体的电阻大于乙导体的电阻。
解答：乙导体的电阻大；甲导体的电阻大。
说明：因为导体的电阻是由材料、长度、横截面积和温度等因素决定的，所以要比较两导体电阻的大小，这些因素必须共同考虑。
例2. 输电导线的线芯一般都是用铜制成的而不用铁，这是为什么？
分析：在输电导线的长度和横截面积一定的情况下，应选用导电性能较好的材料，即电阻率较小的材料。
解答：因为在长度和横截面积相同的情况下，铜导线的电阻比铁导线的电阻小，所以选用铜而不用铁。
说明：输电导线的电阻越小，越可以减小导线对电流的阻碍作用，从而减少输电导线上的电能损耗。
例3. 关于电阻的大小，以下说法正确的是（温度变化的影响忽略不计）（ ）
A. 导线越长，电阻越大
B. 导线越粗，电阻越小
C. 铁导线的电阻比铜导线的电阻大
D. 同种材料、粗细相同的导线越短，电阻越小
分析：导线电阻的大小是由导体的长度、横截面积和材料等因素决定的。A只比较了导线的长度；B只比较了导线的横截面积；C只比较了导线的材料；它们都不完整，都是错误的。
解答：D
说明：影响电阻大小的是导体的长度、横截面积、材料、温度诸因素，因此思考问题应全面。
（二）变阻器
1. 滑动变阻器
剧场里的照明灯总是忽明忽暗的，它是怎样实现的呢？其实这并不难做到，只要在电路中加装一个滑动变阻器的装置就行了。下图所示的就是滑动变阻器。图右边的符号就是滑动变阻器在电路图中的符号。图下边的是它的结构示意图。
变阻器的构造主要为瓷管、线圈（电阻率较大的合金线绕制）、滑片、接线柱等组成，电阻线表面涂着绝缘漆，所以制成的线圈各匝之间相互绝缘，为使滑片P跟电阻线接触良好，线圈上接触滑片的地方，绝缘漆被刮去，为了便于接线，将滑片套在金属棒上，金属棒两端安装有接线柱。
注意，当滑片滑动时，改变的是线圈中A—P部分的长度，来达到改变接入电路中电阻的目的。
如图所示的电路中，滑动变阻器接入电路的是电阻线的AP段，当滑片P向左移动时，连入电路的电阻变小，电路中的电流变大，电流表示数变大，灯泡变亮。
滑动变阻器的使用：
接法：
将变阻器串联在电路中，要将变阻器的两个接线柱接入电路。常见错误有两个：一是将导线接到金属杆两端的接线柱上；二是将导线都接到支架两端的接线柱上。前者不能改变接入电路中的电阻，且接入电路中的电阻为零；后者也无法改变接入电路中的电阻，接入电路中的电阻为滑动变阻器的最大阻值。
同学们在分析有关滑动变阻器的电路的过程中一定要做到有序分析：
变阻器接入电路的是哪一段电阻线？
滑片向左右滑动时，这段电阻线的长度怎样改变？
变阻器接入电路的电阻怎样改变，电路中的电流怎样改变？
电流表的示数和灯的亮度怎样变化？
使用规则：
（1）串联在电路中。
（2）弄清滑片移动时，变阻器接入的电阻线长度怎样变化，电阻怎样改变，电路中电流怎样变化？
（3）使用前应将滑片放在变阻器阻值最大的位置。
（4）使用前要了解铭牌。铭牌上标有变阻器的最大电阻值和变阻器允许通过的最大电流值。
（5）如果是四个接线柱的滑动变阻器，接入电路时接线柱的选择原则就是“一上一下”。
2. 变阻箱
变阻器不能表示出连入电路的电阻值，但它可以连续改变接入电路中的电阻。为了能够表示出接入电路中的电阻值，人们制造出了变阻箱。下图就是旋盘式变阻箱。
一般情况下它只有两个接线柱，只要将变阻箱串联在电路中就行了，电流从红色接线柱流入，从黑色接线柱流出。它有个数不等的旋盘，每个旋盘上都标有0至9的10个数字，旋盘的下方标有标记及×1000、×100、×10、×1等等。如果在×1000的旋盘处标记对着的数字是5，此时该旋盘接入电路中的电阻为5000欧姆。各旋纽对应的指示点的示数乘以面板上标记的倍数，它们之和就是电阻箱接入电路的阻值。如下图所示的两个电阻箱接入电路中的电阻分别是1527欧和8625欧。这种变阻箱可以提供的最大电阻是9999欧，最小电阻是0欧，一共10000个阻值，也就是104个阻值。所以有一个小规律，变阻箱上有n个旋盘，可以提供的阻值就有10n个。这种变阻箱的优点就是可以表示出接入电路中的电阻，但是它改变电阻是不连续的。
例4. 在下图四种接法中，当滑片P向右移动时，接入电路的电阻值增大的是（ ）
分析：图（A）接入电路的电阻线是PB段，当滑片P向右移动时，PB部分电阻线在变短，因此接入电路的电阻值将变小。图（B）接入电路的电阻线也是PB段，与图（A）的效果完全相同。图（C）中接A，B两接线柱上，但多用了一根导线把B、D相连，当有电流通过时，PB部分的电阻线被金属杆PD与导线短接了，实际接入电路的电阻线为AP段，当滑片P向右移时，AP段将变长，故电阻值变大。图D接在A，B两接线柱，也就把整个变阻器的电阻全接入了电路，移动滑片P，电阻值将不变（此时可视为定值电阻）。
答：图（C）
说明：判断滑动变阻器的滑片P移动时接入电路电阻值的变化情况，关键是看这段电阻线的长度变化，如变长则电阻变大，反之则变小。
例5. 下图是滑动变阻器改变电流强度的实验电路图，当滑片P向左移动要使灯变暗，电路图中的M，N两线头应与滑动变阻器的哪两个接线柱相连？此时电流表示数将怎样变化？
分析：要使图中的灯变暗，即通过灯中的电流变小，要求滑动变阻器接入电路的电阻线的长度变长。由于此时滑片P是向左移动的，PB段变长，为使电流通过PB段，所以必须一端用B接线柱，另外再在金属杆两端任选一接线柱接入电路。
解答：M，N两线头应分别与滑动变阻器的B，C（或D）相连，电流表示数将变小。
说明：当已知滑动片P的移动方向后，应先判断接入电路的电阻值是变大还是变小，然后确定电阻线接入电路部分是变长还是变短，最后选定接入的接线柱。
例6. 在如图所示的电路中，R为滑动变阻器，电源电压恒定，当滑片由b向a滑动的过程中，电流表的示数如何变化？灯泡的亮度如何变化？
分析：在滑动变阻器的滑片由b向a滑动的过程中，它接到电路中的阻值由最大逐渐减小到零，但此时整个电路中的电阻并不为零。
解答：当滑动变阻器的滑片在b点时，电路中的电阻最大，此时电流表的示数为最小。当滑片由b向a滑动的过程中，电路中的电阻逐渐减小，电路中的电流逐渐增大，电流表的示数就逐渐增大。当滑片滑到a点时，电流表的示数为最大。在此过程中灯泡的亮度逐渐变大。
说明：从滑片处把变阻器的总电阻分成了两部分，要分清哪一部分接在电路中，当滑片移动时，这部分电阻怎样变化。
例7. 如图所示是滑动变阻器的结构示意图，图中表示滑动变阻器接入电路中的一种情况，由图可知，此时，滑动变阻器连入电路的电阻线是______段（填PA或BP），如果要减小电阻，滑片P将向______端移动。
分析：滑动变阻器是利用改变电阻线长度来改变电阻大小，从而改变电流大小的，如图所示是滑动变阻器的结构示意图，从图中可以清楚地看到，要实现通过改变电阻线长度来改变电阻大小的目的，使用时，只能按AD，AC，BD，或BC组合将滑动变阻器一上一下各一个接线柱接入电路。否则达不到改变电阻，进而改变电流大小的目的。如图所示，接入电路的电阻线是PA段，当P左移时，PA段电阻线变短，则接入电阻变小；当P右移时，PA段电阻线变长，则接入电阻变大。
解答：PA，A
说明：对滑动变阻器，要首先弄清接入电路的是哪段电阻线，才能分析当P左移或右移时，电阻线变长还是变短，电阻变大还是变小。
【模拟试题】（答题时间：30分钟）
一. 填空题
1. 一切导体都有阻碍电流的性质，导体的这种性质叫______，用符号______来表示。
2. 单位换算：
（1）20Ω=______kΩ=______MΩ。
（2）47kΩ=______Ω=______MΩ。
3. 导体电阻的大小决定于______、______、______和______。在其它因素相同的条件下，导体越长，电阻______。在其它因素相同的条件下，导体越粗，电阻______。
4. 滑动变阻器是靠改变电阻线的______来改变电阻的，从而改变______。
5. 把阻值为9Ω且粗细均匀的电阻线等分成三段，每段电阻线的电阻为______Ω。若再把这三段电阻线的两端并合在一起，电阻为______Ω。
6. 如图1所示的电路，为了改变电路中的电流强度，可将M，N接到滑动变阻器的______、______两接线柱上。闭合开关后，当P向左滑动时，电路中的电流将______。当M，N接在滑动变阻器的A、D两接线柱上，P向右滑动时，电路中的电流将______；当P滑到______端时，电路中的电流最小。
二. 选择题
7. 同种材料制成的甲、乙、丙三根电阻线，已知甲比乙长，但横截面积相等，丙比乙粗，但长度相等，则甲、乙、丙三根电阻线的电阻大小是（ ）
A. 甲最大 B. 乙最大 C. 丙最大 D. 乙最小
8. 关于电阻的大小，下列说法中正确的是（ ）
A. 铜制成的导线，粗的一定比细的电阻小
B. 绝缘体不容易导电，是因为没有电阻
C. 导体中没有电流时，导体就没有电阻
D. 电阻是导体本身的一种性质，跟电压、电流均无关
9. 如图2所示的变阻器四种不同接法的电路中，闭合开关后当滑片向右移动时，电路中灯泡亮度变亮的是（ ）
A. （a）图 B. （b）图 C. （c）图 D. （d）图
图2
10. 如图3所示，两滑动变阻器的滑片P1，P2都向右滑动时，下列说法正确的是（ ）
A. L1和L2都变暗
B. L1和L2都变亮
C. L1变亮，L2变暗
D. L1变暗，L2变亮
11. 现有甲、乙、丙、丁四根导线。甲：长为1m，横截面积为1mm2的镍铬合金线；乙：长为1m，横截面积为0.5mm2的镍铬合金线；丙：长为0.5m，横截面积为1mm2的镍铬合金线；丁：长为1m，横截面积为0.5mm2的锰铜线。为了研究导体的电阻与导体长度的关系，应选用其中的两根导线是（ ）
A. 甲和丙 B. 乙和丙 C. 丙和丁 D. 以上三种选择都可以
三. 作图及实验题
12. 将图4中的元件连接起来，要求滑动片向右滑动时，灯泡变暗，并画出相应的电路图。
13. 按下列要求连接图5中的实物。
（1）用电压表测灯泡两端的电压；
（2）用电流表测量灯泡中的电流强度；
（3）用变阻器改变通过灯泡的电流，且当滑片向左移时变阻器电阻值增大；
（4）画出相应的电路图。
【试题答案】
1. 电阻，R
2. 0.02，2×10-5，4.7×104，0.047
3. 材料，长度，横截面积，温度，越大，越小
4. 长度，电路中的电流
5. 3，1
6. A、D，变大，变小，B
7. A
8. D
9. B
10. C
11. A
12. 图略 提示：滑动变阻器的“左下”接线柱必须接线
13. 略