初中物理實驗

張良

【摘要】在物理實驗中，導體電阻主要受到四大因素的影響，分別是實驗的材料、溫度、具體的長度以及橫截面積。實驗過程要運用好控制變量法，在指定的條件中有效進行實驗，從而歸納出不同因素對導體電阻的不同影響。

【關鍵詞】導體電阻 材料 長度 橫截面積 溫度

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）11-0175-02

一、實驗的研究意義

物理教學中，實驗是教學中影響最深的一種途徑，也是物理教學中指引性強的一種手段。當教師帶領學生去研究物理實驗時，不僅能打破學生對書籍理論的盲目記憶，還能吸引學生的興趣。 而且，在提升學生能力方面也能讓學生親身去接觸實驗，在實踐中了解物理實驗的詳細知識點，把生活中的現象和教材上的認識相互融合，在實驗中培養學生的觀察力、集中力和反應能力等。

二、物理實驗的相關理論

（一）電阻的定義

電流流動階段會受到干預和阻礙，而這些干預和阻礙的來源，就是導體電阻。在正式的電路接通中，材料、長度、粗細和溫度這四大因素都會不同程度地影響著電流的流動。

（二）控制電阻大小的變量條件

在物理實驗中，不同的材料會因為各自的導電性等多種因素會造成不同程度的導電能力。在例如，銅和鋁是兩種不同的金屬，在同樣的條件中，銅的導電性比鐵的導電性更強，在如此情況中，如果導電能力越強，那么，其對電流的阻礙效果會越弱。

在本次實驗中，影響電阻的因素有很多種，主要包括材料、長度、粗細和溫度這四大影響條件。其中，在控制實驗的變量法時，教師和學生要在特定的條件中，有針對性地控制好電阻變化的幾種物理量的變量，減少外界環境或人為因素的干預。

三、 實驗方案：影響電阻大小的因素

（一）猜想原因

1.在我們的現實生活中，常見的導線多數是由鋁芯或者銅芯，除了特殊情況以外，生活上很少或者沒有運用鐵芯去作為導線。為什么會很少用鐵芯呢？

2.電阻是不是屬于導體自身的某一種性質呢？為什么不同的長度、粗細度等都有不同程度的影響呢？

3.除了教師和學生眼中看到的條件以外，實驗中還有沒有一些看不見的外界因素呢？

（二）假設原理

假設1：在安排實驗的具體變量時，保持實驗過程中安排唯一的變量，此時，實驗中的其余因素要保持相同。在如此條件中，推理出導體的電阻可能跟導體的橫截面積有關；

假設2：在控制變量的條件中，其余因素相同，導體的電阻可能受到導體的長度的影響，兩者是存在一定的聯系；

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

假設4：在控制變量的條件中，其余因素相同，導體的電阻可能跟溫度有關。

（三）實驗過程

如圖1所示，圖中顯示的演示器能在指定條件中，適當起到測試不同金屬絲的電阻定律的作用。在電阻定律演示器上，其長木板中總共放置了4條金屬絲，如圖所示，研究時期是從上到下去看，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.實驗中的具體變量：

（1）長度相同的金屬絲a和金屬絲b的橫截面積相同，材料不同；

（2）長度相同的金屬絲a和金屬絲c材料保持相同，同時，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長度是1米，金屬絲d的長度為0.5米。

2.實驗的根據

在研究導體電阻的時候，導體電阻的大小與材料、長度、粗細和溫度等多個因素都有緊密關系，如果要有針對性地準確地研究導體電阻的具體大小，教師就應該指引學生運用九年級物理中的控制變量法，讓導體電阻與以上四種因素里的某一個因素進行測試。

3.實驗測試

實驗1：

（1）在同一條件中研究導體電阻的大小和材料的關系。為了控制變量，在實驗過程中需要控制好長度相同、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的兩端進行連接，在確定好連接后，閉合開關，并客觀仔細地記錄電流表示數，從而對比分析金屬絲a和金屬絲b兩個電阻的具體大小，從而探究出電阻跟材料的關系，并在表格中記錄。

實驗2：

（1）在同一條件中研究導體電阻的大小與長度的關系。為了控制變量，在實驗過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的兩端進行連接，在確定好連接后，閉合開關，并客觀仔細地記錄電流表示數，從而對比分析金屬絲a和金屬絲d兩個電阻的具體大小，從而探究出電阻跟長度的關系，并在表格中記錄。

實驗3：

（1）要探究導體電阻的大小與橫截面積的關系。為了控制變量，在實驗過程中需要控制好材料相同、長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的兩端進行連接，在確定好連接后，閉合開關，并客觀仔細地記錄電流表示數，從而對比分析金屬絲a和金屬絲c兩個電阻的具體大小，從而探究出電阻跟橫截面積的關系，并在表格中記錄。

實驗4：

（1）要探究導體電阻的大小與溫度的關系。為了控制變量，在實驗過程中需要控制好材料相同、長度相同和溫度相同的條件。

（2）為了保持實驗的準確性，以上實驗時不間斷地進行。到了實驗3時，金屬絲a的溫度相比于正常情況會適當提高。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，當開關打開穩定以后再記下電流表的詳細示數；第二輪是經過24小時除熱以后，再把M、N跟金屬絲a的兩端連接，再次閉合開關，并運用相同的操作去記錄好電流表的示數；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系，并在表格中記錄。

（四）實驗結論

結論1：在長度、橫截面積以及溫度都保持一致的情況下，材料不同的導體電阻不同，具體情況要參考材料的詳細信息。

結論2：在材料、橫截面積以及溫度都保持一致的情況下，導體電阻與導體長度成正比。

結論3：在材料、長度以及溫度都保持一致的情況下，導體電阻與導體的橫截面積成反比。

結論4：在材料相同，橫截面積相同，長度相同的情況下，導體被加熱后，溫度升高，電流表的示數表小，表示導體的電阻變大，這說明導體的電阻跟溫度是有關的。在客觀條件中，大多數導體電阻與溫度成正比的。