本试题 “铅笔芯的主要成份是石墨．软硬程度不同的铅笔其用途是不同的，例如作画用6B软铅笔、写字用软硬适中的HB铅笔、制图用6H硬铅笔．其铅笔芯都是导体，小华猜想铅...” 主要考查您对导体，绝缘体
影响电阻大小的因素
控制变量法和科学探究的过程
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- 导体，绝缘体
- 影响电阻大小的因素
- 控制变量法和科学探究的过程
定义：
（1）容易导电的物体叫做导体，例如：石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液；
（2）不容易导电的物体叫做绝缘体，例如：橡胶、玻璃、塑料等；
（3）导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化。
导体和绝缘体的比较：
导体容易导电，绝缘体不容易导电的原因：
(1)导体容易导电是冈为导体中有大量的自由电荷，它们受原子核的束缚力很小，能够从导体的一个部分移到另一个部分；
(2)绝缘体中，电荷几乎都束缚在原子的范围之内，不能从绝缘体的一个部分移到另一个部分。
半导体：
半导体材料的导电能力介于导体和非导体之间，比导体差、比非导体强，具有一些特殊的物理性质，温度、光照、杂质等因素都对它的性能有很大影响。常见的半导体材料有硅、锗和砷化镓等。用半导体材料可以制造半导体二极管、二三极管和集成电路等多种半导体元件。
(1)半导体二极管具有单向导电性，即只允许电流由一个方向通过元件。
(2)半导体三极管可以用来放大电信号。
(3)应用：
①太阳能电池：当光照到某些半导体时，在半导体内会产生电流。太阳能电池是一种不用燃料、不污染环境、对人类健康无害的电源。
②条形码扫描仪：条形码扫描仪由发光二极管、光敏二极管等元件构成。当发光二极管照射条形码时，光敏二极管便测量被条形码反射回来的光，并将光信号变为电信号，电脑则依据获取的电信号进行分析、检测物品。条形码扫描仪广泛应用于商业、邮政、交通等领域：
③微处理器：微处理器集成了成千上万个半导体元件。
④机器人：机器人内有由大量半导体元件构成的电路.智能机器人将成为工业生产活动的好帮手。
超导体：
1．超导现象：某些物质在很低的温度下，电阻就变成了零，这就是超导现象。
2．应用：
(1)利用超导体的零电阻特性可实现远距离大功率输电。超导输电线可以无损耗地输送较大的电流，这意味着用细电线就可以输送大电流。
(2)超导磁悬浮现象，使人们可以用超导体来实现交通工具的“无摩擦”运行。
（1）容易导电的物体叫做导体，例如：石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液；
（2）不容易导电的物体叫做绝缘体，例如：橡胶、玻璃、塑料等；
（3）导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化。
导体和绝缘体的比较：
| 导体 | 绝缘体 | |
| 导电能力 | 容易导电 | 不容易导电 |
| 原因 | 有大量的自由电荷 | 电荷几乎都被束缚在原子的范周内 |
| 常见材料 | 金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等 | 玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油等 |
| 用途 | 输电线等 | 电器外壳等 |
导体容易导电，绝缘体不容易导电的原因：
(1)导体容易导电是冈为导体中有大量的自由电荷，它们受原子核的束缚力很小，能够从导体的一个部分移到另一个部分；
(2)绝缘体中，电荷几乎都束缚在原子的范围之内，不能从绝缘体的一个部分移到另一个部分。
半导体：
半导体材料的导电能力介于导体和非导体之间，比导体差、比非导体强，具有一些特殊的物理性质，温度、光照、杂质等因素都对它的性能有很大影响。常见的半导体材料有硅、锗和砷化镓等。用半导体材料可以制造半导体二极管、二三极管和集成电路等多种半导体元件。
(1)半导体二极管具有单向导电性，即只允许电流由一个方向通过元件。
(2)半导体三极管可以用来放大电信号。
(3)应用：
①太阳能电池：当光照到某些半导体时，在半导体内会产生电流。太阳能电池是一种不用燃料、不污染环境、对人类健康无害的电源。
②条形码扫描仪：条形码扫描仪由发光二极管、光敏二极管等元件构成。当发光二极管照射条形码时，光敏二极管便测量被条形码反射回来的光，并将光信号变为电信号，电脑则依据获取的电信号进行分析、检测物品。条形码扫描仪广泛应用于商业、邮政、交通等领域：
③微处理器：微处理器集成了成千上万个半导体元件。
④机器人：机器人内有由大量半导体元件构成的电路.智能机器人将成为工业生产活动的好帮手。
超导体：
1．超导现象：某些物质在很低的温度下，电阻就变成了零，这就是超导现象。
2．应用：
(1)利用超导体的零电阻特性可实现远距离大功率输电。超导输电线可以无损耗地输送较大的电流，这意味着用细电线就可以输送大电流。
(2)超导磁悬浮现象，使人们可以用超导体来实现交通工具的“无摩擦”运行。
影响电阻大小的因素：
1．电阻是导体的属性，它的大小只与材料、长度和横截面积有关；与导体两端的电压和通过导体的电流无关。在材料相同时，长度越长，横截面积越小，电阻越大。
2．导体的电阻还与温度有关。一般来说，导体的电阻随温度的升高而增大，如金属导体；也有少数导体的电阻随温度的升高而减小，如石墨类导体。
易错点：
①电阻是导体本身固有的一种属性，不同导体的导电能力是不同的。
②绝缘体之所以能起到绝缘的作用，就是由于其电阻很大的缘故。
典型例题：
例题一：有一段导体电阻为8欧姆。
（1）如果把它截去一半，则阻值为多少？
（2）如果把它对折重叠，则阻值为多少？ 分析与提示：导体电阻与长度和横截面积有关。
解题过程：（1）导体长度为原来一半，所以电阻为原来一半为4欧。（2）对折重叠后，长度为原来一半，横截面积为原来的两倍，所以电阻为原来的四分之一为2欧。
易错情况分析：第（1）问一般没有问题，第二问容易错答为4欧或8欧，答4欧的原因是忘了重叠后横截面积发生的变化影响了电阻的大小，答8欧的原因是以为横截面积变大使得电阻变大，其实电阻与横截面积成的是反比，横截面积变为原来2倍使得电阻应在减小为二分之一，只有2欧。
选题角度：第一是检查学生是否知道哪些因素会影响电阻大小，第二是运用知识“导体电阻与长度成正比，与横截面积成反比”。
例题二：如图所示，开关闭合后，用酒精灯对串联在电 路中的电阻丝进行加热，这电流表的示数将____ （变大、变小、不变），小灯泡的亮度将____ （变亮、变暗、不变）。
分析与提示：导体电阻受温度的影响。
解题过程：用酒精灯对串联在电路中的电阻丝进行加热后， 电阻温度升高，电阻将变大，所以使得电路中的电流减小，所以电流表的示数将变小，小灯泡的亮度将变暗。
易错情况分析：有些学生可能会认为电阻温度升高，电阻将变小，所以答为电流表的示数将变大，小灯泡的亮度将变亮。
选题角度：温度对电阻的影响在初中的基础学习中不常提起，但在实际科技中，这一点不可忽视，所以目的在使学生记得导体电阻除了受自身因素（材料、长度、横截面积）影响之外，其实还应强调当时的温度情况。
用控制变量法研究电阻大小的影响因素：
使用控制变量法的一般步骤是：
(1)明确研究的问题中有多少个物理量，搞清研究对象是哪个物理量。
(2)逐一研究这个物理量(研究对象)跟某一物理量的单一关系时，要使其他物理量保持不变。
(3)把这些单一关系综合起来。
例如：在“研究电阻的大小与什么因素有关”时，就用到了控制变量法。因为影响电阻大小的因素有四个，即材料、长度、横截面积和温度。如要研究材料对电阻的影响，则需控制其他三个因素不变。
例：在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时，某老师引导学生作了如下的猜想：
猜想1：导体的电阻可能跟导体的横截面积有关；
猜想2：导体的电阻可能跟导体的长度有关；
猜想3：导体的电阻可能跟导体的材料有关。
如图所示是他们进行实验探究时所用的器材，演示板上固定了四条金属电阻丝，a、b、c的长度均是lm， d的长度是0．5m；a、b的横截面积相同，材料不同；a、c 的材料相同，但c的横截面积大于a的横截面积；a、d 的材料和横截面积都相同。
(1)在探究电阻跟横截面积的关系时，可依次把 M、N跟____的两端连接，闭合开关，记下电流表的示数。分析比较这两根金属电阻丝的电阻大小。
(2)依次把M、N跟a、d的两端连接，闭合开关，记下电流表示数，分析比较a、d两根金属电阻丝的电阻大小，可探究电阻跟____的关系，其结论是： __________.
(3)以上方法在研究物理问题时经常被用到，被称为控制变量法。试根据学过的物理知识再列出两例可用这种方法研究的问题：___、____。
(4)一般来说，所有物体都有电阻。在探究过程中，又有同学提出猜想4：电阻还可能跟温度有关。请用一个废灯泡的灯芯(如图所示)设计一个实验来研究这个问题，要求：①说出方法，②画出电路图。
解析：本实验探究过程中采用控制变量法，通过研究电阻与材料、长度、横截面积和温度的关系，得出电阻的大小与这些影响因素之间的关系。
答案：(1)a、c
(2)长度在导体材料和横截面积相同时，导体越长，电阻越大(或导体的电阻跟长度成正比等)
(3)研究电流与电压和电阻的关系研究压强与压力和受力面积的关系
(4)①方法：用导线把废灯泡灯芯和电源、开关、电流表连成如图所示的电路，再用酒精灯给灯芯加热，同时观察电流表示数的变化，并进行分析，得出结论；
②电路图：如图所示。
1．电阻是导体的属性，它的大小只与材料、长度和横截面积有关；与导体两端的电压和通过导体的电流无关。在材料相同时，长度越长，横截面积越小，电阻越大。
2．导体的电阻还与温度有关。一般来说，导体的电阻随温度的升高而增大，如金属导体；也有少数导体的电阻随温度的升高而减小，如石墨类导体。
易错点：
①电阻是导体本身固有的一种属性，不同导体的导电能力是不同的。
②绝缘体之所以能起到绝缘的作用，就是由于其电阻很大的缘故。
典型例题：
例题一：有一段导体电阻为8欧姆。
（1）如果把它截去一半，则阻值为多少？
（2）如果把它对折重叠，则阻值为多少？ 分析与提示：导体电阻与长度和横截面积有关。
解题过程：（1）导体长度为原来一半，所以电阻为原来一半为4欧。（2）对折重叠后，长度为原来一半，横截面积为原来的两倍，所以电阻为原来的四分之一为2欧。
易错情况分析：第（1）问一般没有问题，第二问容易错答为4欧或8欧，答4欧的原因是忘了重叠后横截面积发生的变化影响了电阻的大小，答8欧的原因是以为横截面积变大使得电阻变大，其实电阻与横截面积成的是反比，横截面积变为原来2倍使得电阻应在减小为二分之一，只有2欧。
选题角度：第一是检查学生是否知道哪些因素会影响电阻大小，第二是运用知识“导体电阻与长度成正比，与横截面积成反比”。
例题二：如图所示，开关闭合后，用酒精灯对串联在电 路中的电阻丝进行加热，这电流表的示数将____ （变大、变小、不变），小灯泡的亮度将____ （变亮、变暗、不变）。
分析与提示：导体电阻受温度的影响。
解题过程：用酒精灯对串联在电路中的电阻丝进行加热后， 电阻温度升高，电阻将变大，所以使得电路中的电流减小，所以电流表的示数将变小，小灯泡的亮度将变暗。
易错情况分析：有些学生可能会认为电阻温度升高，电阻将变小，所以答为电流表的示数将变大，小灯泡的亮度将变亮。
选题角度：温度对电阻的影响在初中的基础学习中不常提起，但在实际科技中，这一点不可忽视，所以目的在使学生记得导体电阻除了受自身因素（材料、长度、横截面积）影响之外，其实还应强调当时的温度情况。
用控制变量法研究电阻大小的影响因素：
使用控制变量法的一般步骤是：
(1)明确研究的问题中有多少个物理量，搞清研究对象是哪个物理量。
(2)逐一研究这个物理量(研究对象)跟某一物理量的单一关系时，要使其他物理量保持不变。
(3)把这些单一关系综合起来。
例如：在“研究电阻的大小与什么因素有关”时，就用到了控制变量法。因为影响电阻大小的因素有四个，即材料、长度、横截面积和温度。如要研究材料对电阻的影响，则需控制其他三个因素不变。
例：在探究“导体的电阻跟哪些因素有关”的问题时，某老师引导学生作了如下的猜想：
猜想1：导体的电阻可能跟导体的横截面积有关；
猜想2：导体的电阻可能跟导体的长度有关；
猜想3：导体的电阻可能跟导体的材料有关。
如图所示是他们进行实验探究时所用的器材，演示板上固定了四条金属电阻丝，a、b、c的长度均是lm， d的长度是0．5m；a、b的横截面积相同，材料不同；a、c 的材料相同，但c的横截面积大于a的横截面积；a、d 的材料和横截面积都相同。
(1)在探究电阻跟横截面积的关系时，可依次把 M、N跟____的两端连接，闭合开关，记下电流表的示数。分析比较这两根金属电阻丝的电阻大小。
(2)依次把M、N跟a、d的两端连接，闭合开关，记下电流表示数，分析比较a、d两根金属电阻丝的电阻大小，可探究电阻跟____的关系，其结论是： __________.
(3)以上方法在研究物理问题时经常被用到，被称为控制变量法。试根据学过的物理知识再列出两例可用这种方法研究的问题：___、____。
(4)一般来说，所有物体都有电阻。在探究过程中，又有同学提出猜想4：电阻还可能跟温度有关。请用一个废灯泡的灯芯(如图所示)设计一个实验来研究这个问题，要求：①说出方法，②画出电路图。
解析：本实验探究过程中采用控制变量法，通过研究电阻与材料、长度、横截面积和温度的关系，得出电阻的大小与这些影响因素之间的关系。
答案：(1)a、c
(2)长度在导体材料和横截面积相同时，导体越长，电阻越大(或导体的电阻跟长度成正比等)
(3)研究电流与电压和电阻的关系研究压强与压力和受力面积的关系
(4)①方法：用导线把废灯泡灯芯和电源、开关、电流表连成如图所示的电路，再用酒精灯给灯芯加热，同时观察电流表示数的变化，并进行分析，得出结论；
②电路图：如图所示。
控制变量法：
物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。例如以下的探究实验：
探究影响蒸发快慢的因素；
探究力与运动的关系
探究影响滑动摩擦力大小的因素；
探究影响压力的作用效果的因素；
探究影响液体压强大小的因素；
探究影响浮力大小的因素；
探究影响动能大小的因素；
探究影响重力势能大小的因素；
验证欧姆定律
科学探究过程：
科学探究过程的一些环节：提出问题、猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作。
物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。例如以下的探究实验：
探究影响蒸发快慢的因素；
探究力与运动的关系
探究影响滑动摩擦力大小的因素；
探究影响压力的作用效果的因素；
探究影响液体压强大小的因素；
探究影响浮力大小的因素；
探究影响动能大小的因素；
探究影响重力势能大小的因素；
验证欧姆定律
科学探究过程：
科学探究过程的一些环节：提出问题、猜想和假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集数据、分析与论证、评估、交流与合作。
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