張良

【摘要】在物理實(shí)驗(yàn)中，導(dǎo)體電阻主要受到四大因素的影響，分別是實(shí)驗(yàn)的材料、溫度、具體的長(zhǎng)度以及橫截面積。實(shí)驗(yàn)過(guò)程要運(yùn)用好控制變量法，在指定的條件中有效進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而歸納出不同因素對(duì)導(dǎo)體電阻的不同影響。

【關(guān)鍵詞】導(dǎo)體電阻 材料 長(zhǎng)度 橫截面積 溫度

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2014）11-0175-02

一、實(shí)驗(yàn)的研究意義

物理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)是教學(xué)中影響最深的一種途徑，也是物理教學(xué)中指引性強(qiáng)的一種手段。當(dāng)教師帶領(lǐng)學(xué)生去研究物理實(shí)驗(yàn)時(shí)，不僅能打破學(xué)生對(duì)書籍理論的盲目記憶，還能吸引學(xué)生的興趣。 而且，在提升學(xué)生能力方面也能讓學(xué)生親身去接觸實(shí)驗(yàn)，在實(shí)踐中了解物理實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)知識(shí)點(diǎn)，把生活中的現(xiàn)象和教材上的認(rèn)識(shí)相互融合，在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)學(xué)生的觀察力、集中力和反應(yīng)能力等。

二、物理實(shí)驗(yàn)的相關(guān)理論

（一）電阻的定義

電流流動(dòng)階段會(huì)受到干預(yù)和阻礙，而這些干預(yù)和阻礙的來(lái)源，就是導(dǎo)體電阻。在正式的電路接通中，材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)和溫度這四大因素都會(huì)不同程度地影響著電流的流動(dòng)。

（二）控制電阻大小的變量條件

在物理實(shí)驗(yàn)中，不同的材料會(huì)因?yàn)楦髯缘膶?dǎo)電性等多種因素會(huì)造成不同程度的導(dǎo)電能力。在例如，銅和鋁是兩種不同的金屬，在同樣的條件中，銅的導(dǎo)電性比鐵的導(dǎo)電性更強(qiáng)，在如此情況中，如果導(dǎo)電能力越強(qiáng)，那么，其對(duì)電流的阻礙效果會(huì)越弱。

在本次實(shí)驗(yàn)中，影響電阻的因素有很多種，主要包括材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)和溫度這四大影響條件。其中，在控制實(shí)驗(yàn)的變量法時(shí)，教師和學(xué)生要在特定的條件中，有針對(duì)性地控制好電阻變化的幾種物理量的變量，減少外界環(huán)境或人為因素的干預(yù)。

三、 實(shí)驗(yàn)方案：影響電阻大小的因素

（一）猜想原因

1.在我們的現(xiàn)實(shí)生活中，常見(jiàn)的導(dǎo)線多數(shù)是由鋁芯或者銅芯，除了特殊情況以外，生活上很少或者沒(méi)有運(yùn)用鐵芯去作為導(dǎo)線。為什么會(huì)很少用鐵芯呢？

2.電阻是不是屬于導(dǎo)體自身的某一種性質(zhì)呢？為什么不同的長(zhǎng)度、粗細(xì)度等都有不同程度的影響呢？

3.除了教師和學(xué)生眼中看到的條件以外，實(shí)驗(yàn)中還有沒(méi)有一些看不見(jiàn)的外界因素呢？

（二）假設(shè)原理

假設(shè)1：在安排實(shí)驗(yàn)的具體變量時(shí)，保持實(shí)驗(yàn)過(guò)程中安排唯一的變量，此時(shí)，實(shí)驗(yàn)中的其余因素要保持相同。在如此條件中，推理出導(dǎo)體的電阻可能跟導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)；

假設(shè)2：在控制變量的條件中，其余因素相同，導(dǎo)體的電阻可能受到導(dǎo)體的長(zhǎng)度的影響，兩者是存在一定的聯(lián)系；

假設(shè)3：在控制變量的條件中，其余因素相同，導(dǎo)體的電阻可能受到導(dǎo)體的材料的影響，兩者是存在一定的聯(lián)系；

假設(shè)4：在控制變量的條件中，其余因素相同，導(dǎo)體的電阻可能跟溫度有關(guān)。

（三）實(shí)驗(yàn)過(guò)程

如圖1所示，圖中顯示的演示器能在指定條件中，適當(dāng)起到測(cè)試不同金屬絲的電阻定律的作用。在電阻定律演示器上，其長(zhǎng)木板中總共放置了4條金屬絲，如圖所示，研究時(shí)期是從上到下去看，分別為看到a，b，c，d四條金屬絲。其中，a，b，c，d這四條金屬絲都有不同程度的差異。

1.實(shí)驗(yàn)中的具體變量：

（1）長(zhǎng)度相同的金屬絲a和金屬絲b的橫截面積相同，材料不同；

（2）長(zhǎng)度相同的金屬絲a和金屬絲c材料保持相同，同時(shí)，金屬絲c的橫截面積是大于金屬絲a的截面積的；

（3）材料和截面積都相同的金屬絲a長(zhǎng)度是1米，金屬絲d的長(zhǎng)度為0.5米。

2.實(shí)驗(yàn)的根據(jù)

在研究導(dǎo)體電阻的時(shí)候，導(dǎo)體電阻的大小與材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)和溫度等多個(gè)因素都有緊密關(guān)系，如果要有針對(duì)性地準(zhǔn)確地研究導(dǎo)體電阻的具體大小，教師就應(yīng)該指引學(xué)生運(yùn)用九年級(jí)物理中的控制變量法，讓導(dǎo)體電阻與以上四種因素里的某一個(gè)因素進(jìn)行測(cè)試。

3.實(shí)驗(yàn)測(cè)試

實(shí)驗(yàn)1：

（1）在同一條件中研究導(dǎo)體電阻的大小和材料的關(guān)系。為了控制變量，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要控制好長(zhǎng)度相同、橫截面積相同和溫度相同的條件。

（2）依次把M、N分別與金屬絲a、金屬絲b的兩端進(jìn)行連接，在確定好連接后，閉合開關(guān)，并客觀仔細(xì)地記錄電流表示數(shù)，從而對(duì)比分析金屬絲a和金屬絲b兩個(gè)電阻的具體大小，從而探究出電阻跟材料的關(guān)系，并在表格中記錄。

實(shí)驗(yàn)2：

（1）在同一條件中研究導(dǎo)體電阻的大小與長(zhǎng)度的關(guān)系。為了控制變量，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要控制好材料相同、橫截面積相同和溫度相同的條件。

（2）依次把M、N分別與金屬絲a、金屬絲d的兩端進(jìn)行連接，在確定好連接后，閉合開關(guān)，并客觀仔細(xì)地記錄電流表示數(shù)，從而對(duì)比分析金屬絲a和金屬絲d兩個(gè)電阻的具體大小，從而探究出電阻跟長(zhǎng)度的關(guān)系，并在表格中記錄。

實(shí)驗(yàn)3：

（1）要探究導(dǎo)體電阻的大小與橫截面積的關(guān)系。為了控制變量，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要控制好材料相同、長(zhǎng)度相同和溫度相同的條件。

（2）依次把M、N分別與金屬絲a、金屬絲c的兩端進(jìn)行連接，在確定好連接后，閉合開關(guān)，并客觀仔細(xì)地記錄電流表示數(shù)，從而對(duì)比分析金屬絲a和金屬絲c兩個(gè)電阻的具體大小，從而探究出電阻跟橫截面積的關(guān)系，并在表格中記錄。

實(shí)驗(yàn)4：

（1）要探究導(dǎo)體電阻的大小與溫度的關(guān)系。為了控制變量，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中需要控制好材料相同、長(zhǎng)度相同和溫度相同的條件。

（2）為了保持實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，以上實(shí)驗(yàn)時(shí)不間斷地進(jìn)行。到了實(shí)驗(yàn)3時(shí)，金屬絲a的溫度相比于正常情況會(huì)適當(dāng)提高。因此，第一輪是把M、N跟溫度升高的金屬絲a的兩端連接，在連接好兩端以后再閉合開關(guān)，當(dāng)開關(guān)打開穩(wěn)定以后再記下電流表的詳細(xì)示數(shù)；第二輪是經(jīng)過(guò)24小時(shí)除熱以后，再把M、N跟金屬絲a的兩端連接，再次閉合開關(guān)，并運(yùn)用相同的操作去記錄好電流表的示數(shù)；分析比較a金屬絲在不同溫度中電阻的大小，從而摸索和研究出電阻跟溫度的關(guān)系，并在表格中記錄。

（四）實(shí)驗(yàn)結(jié)論

結(jié)論1：在長(zhǎng)度、橫截面積以及溫度都保持一致的情況下，材料不同的導(dǎo)體電阻不同，具體情況要參考材料的詳細(xì)信息。

結(jié)論2：在材料、橫截面積以及溫度都保持一致的情況下，導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度成正比。

結(jié)論3：在材料、長(zhǎng)度以及溫度都保持一致的情況下，導(dǎo)體電阻與導(dǎo)體的橫截面積成反比。

結(jié)論4：在材料相同，橫截面積相同，長(zhǎng)度相同的情況下，導(dǎo)體被加熱后，溫度升高，電流表的示數(shù)表小，表示導(dǎo)體的電阻變大，這說(shuō)明導(dǎo)體的電阻跟溫度是有關(guān)的。在客觀條件中，大多數(shù)導(dǎo)體電阻與溫度成正比的。