当前位置:首页 >> 理化生 >>

【志鸿优化设计-赢在课堂】(人教版)2015高中物理选修3-1配套课件:2-6 导体的电阻_图文

6

导体的电阻

6 导体的电阻
目标导航 预习导引

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

1.能说出电阻定律的内容、公式并能进行相关的计算。 学习目标 2.能区分电阻、电阻率的物理意义。 3.能区分 R= 、R= 并能解决相关问题。 重点 : 掌握电阻定律的内容 , 理解电阻率的物理意义 , 明 重点难点 确 R= 与 R= 的区别。 难点: 伏安法测电阻。


6 导体的电阻
目标导航 预习导引

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

一、影响导体电阻的因素(温度不变)
1.导体电阻与它的长度的关系: 在材料、横截面积相同的条件下, 导 体的电阻跟长度成正比。 2.导体电阻与它的横截面积的关系: 在材料、长度相同的条件下, 导 体的电阻跟横截面积成反比。 3.导体的电阻跟材料的关系: 在长度、横截面积相同的条件下, 材料 不同则导体的电阻不同。

预习交流 1
如何用毫米刻度尺比较准确地测出电阻丝的直径 ? 答案:把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上( 例如铅笔) , 用刻度尺测 出多匝的宽度, 然后除以匝数, 得到电阻丝的直径。

6 导体的电阻
目标导航 预习导引

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

二、电阻定律
1.内容: 同种材料的导体, 其电阻 R 与它的长度 l 成正比, 与它的横 截面积 S 成反比; 导体电阻与构成导体的材料有关。 2.公式: R=ρ 。 3.符号意义: l 表示导体沿电流方向的长度, S 表示垂直电流方向的 横截面积, ρ 是电阻率, 表征材料的导电性能。 4.单位: 电阻的单位为 Ω, 其关系为: 1 kΩ=103 Ω, 1 MΩ=106 Ω。 预习交流 2 你能否依据电阻定律说明: 几个电阻串联, 总电阻增大, 几个电阻并 联, 总电阻变小? 答案:几个电阻串联相当于增大了导体的长度, 几个电阻并联相当 于增大了导体的横截面积。
l S

6 导体的电阻
目标导航 预习导引

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

三、电阻率
1.意义: 反映材料导电性能的物理量。 2.公式: ρ= 。 3.单位: 欧姆· 米, 符号 Ω· m。 4.决定因素: 电阻率与温度和材料有关。 5.变化规律: 金属材料的电阻率一般随温度的升高而增大, 但绝缘 体和半导体的电阻率却随温度的升高而减小 , 并且变化也不是线性的。 预习交流 3 由 ρ= 得出, 电阻率 ρ 与导体的电阻 R 成正比, 与导体的横截面积 成正比, 与导体的长度成反比, 对吗? 答案:不对。
RS l RS l

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

一、电阻定律
活动与探究 探究影响导体电阻的因素 1.由下列生活中的现象猜想导体的电阻与哪些因素有关 : ( 1) 移动滑动变阻器的滑片可以改变它的电阻。 ( 2) 两个额定电压是 220 V 的灯泡, 灯丝越粗正常使用时灯泡越亮。 ( 3) 电线常用铜丝而不用铁丝。 答案:导体长度、横截面积、材料。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

2.讨论如何结合串、并联电路的特点, 用逻辑推理的方法得到导体 的电阻与长度和横截面积有关。 通过实验探究, 得出的实验结论是什么? 请根据实验结论总结出电阻定律的公式。 答案:( 1) 导体电阻与长度的关系: 一个导体可看成由相同长度的多 段导体串联, 由串联电路的性质可分析出导体的电阻 R∝l。 ( 2) 导体电阻与横截面积的关系: 多条长度、材料、横截面积都相同 的导体紧紧束在一起, 由并联电路的性质可分析出导体的电阻 R∝ 。 导体的电阻 R 跟导体的长度 l 成正比, 跟导体的横截面积 S 成反比, 还跟导体的材料有关。
l R=ρ 。 S 1 S

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

迁移与应用 例 1 如图所示, P 是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管, 其长度为 L, 直径为 D, 镀膜的厚度为 d, 管两端有导电金属箍 M、N。现 把它接入电路中, 测得它两端电压为 U, 通过它的电流为 I, 则金属膜的电 阻为多少?镀膜材料电阻率为多少?

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

解析:

由欧姆定律可得 R= , 沿着 L 的方向将膜层展开, 如图所示, 则膜层 等效为一个电阻, 其长为 L, 横截面积为管的周长× 厚度 d。 由电阻定律 R=ρ 可得: R=ρ
ρL UDd , 解得: ρ= 。 Dd IL U UDd 答案: I IL L S L 2 2 ·d


U I

=

ρL , Dd

则 =

U I

提示: 在解决物理问题时, 要注意使用一些特殊的方法, 比如, 本题中 的应用展开法, 经常使用的等效法等, 将实际生活中抽象的实物转化成 简单的物理模型, 从而使问题得以解决。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

迁移训练 1 两根完全相同的金属导线 A 和 B, 如果把其 中的一根导线 A 均匀拉长到原来的 4 倍, 把另一根导线 B 对折绞合起来, 则它们的电阻之比为 答案:64∶ 1 。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

解析:金属导线原来的电阻为 R=ρ

l S S 4

拉长后 l1=4l, 因为总体积 V=lS 保持不变, 所以横截面积 S1= 故 R1=ρ 1 =ρ S =16R
4

l S1

4l

对折后 l2= , 横截面积 S2=2S 所以
l R2=ρ 2 =ρ 2 S2 2S
l

l 2

=

R 4

则后来两导线的电阻之比 R1∶ R2=64∶ 1。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

同一段导线在拉伸或压缩的形变中, 导线的横截面积随长度而发 生变化, 但导线的总体积不变, 即 V=Sl=S'l', 这是隐含条件, 也是解题的关 键。例如, 将一电阻为 R 的导线均匀拉长为原来的 n 倍, 即 l'=nl, 由于 V=Sl=S'l', 所以 S'= = S; 由于 R=ρ , R'=ρ , 所以 R'=ρ1 =n2R, 故电阻将变
n

Sl l'

1 n

l S

l' S'

nl

S

为原来的 n2 倍。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

二、导体的电阻
活动与探究 1.探究金属的电阻率 ( 1) 阅读材料, 试总结一般情况下纯净金属和合金哪种材料的电阻 率大?并讨论在制造输电电缆和绕线电阻时怎么选择材料 ? 答案:合金的电阻率较大; 在制造输电电缆时应选用电阻率较小的 铝或铜做导线, 制造绕线电阻时应选用电阻率较大的合金材料制作。 ( 2) 探究根据金属的电阻率随温度的升高而增大的特点 , 举例说明 在实际中有哪些应用。思考: 锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化 很小, 怎样利用它们的这种性质? 答案:可制作电阻温度计。 利用这种性质制作标准电阻。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

2.探究电阻定律与电阻定义的关系 公式 R= 与 R=ρ 都可以用来求解导体的电阻, 那么它们的区别是 什么? 答案:前者是电阻的定义式, 提供了一种测电阻的方法, 不能认为 R 由 U、I 决定; 后者是电阻的决定式, 说明导体的电阻由 ρ、l、S 决定。
U I l S

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

迁移与应用 例 2( 多选) 下列对 R= 和 R=ρ 的理解, 正确的是(
U I U I l S

)

A.由 R= 可知, 导体电阻与导体两端电压成正比, 与通过导体的电 流成反比 B.由 R=ρ 可知, 导体的电阻与导体的长度成正比, 与导体的横截面 积成反比 C.由 R= 可知, 对电阻一定的导体, 通过它的电流与它两端的电压 成正比 D.由 R=ρ 可知, 导体的电阻与它两端电压及通过它的电流无关
l S U I l S

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

解析:公式 R= 是电阻的定义式, 它提供了计算电阻大小的一种方 法, 对同一导体来说, 电阻不随两端电压和流过的电流而改变, 故A项 错, C 项正确。公式 R=ρ 是电阻的定义式, 反映了影响电阻大小的因素, 故 B、D 选项正确。 答案:BCD
l S

U I

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

迁移训练 2 关于材料的电阻率, 下列说法中正确的是 ( ) A.把一根长导线截成等长的三段, 则每段的电阻率都是原来的 B.所有材料的电阻率都随温度的升高而增大 C.一般来说, 纯金属的电阻率比合金的电阻率小 D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量, 电阻率越大的导体对 电流的阻碍作用越大
1 3

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

答案:C 解析:电阻率是材料本身的一种电学特征, 与导体的长度、 横截面积 无关, 选项 A 错误; 金属材料的电阻率随温度的升高而增大, 而半导体材 料则相反, 选项 B 错误; 一般来说, 合金的电阻率比纯金属的电阻率大, 选 项 C 正确; 电阻率大表示材料的导电性能差, 不能表示导体对电流的阻 碍作用一定大, 因为电阻才是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量 , 而电阻还跟导体的长度、横截面积有关, 选项 D 错误。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

R= 与 R=ρ 的区别与联系
两个公式 区别联系 R=


U I

l S

R=ρ



定义式 只要测出 U、I 就可求出 R 适用于纯电阻元件


决定式 法: 只要测出 R、l、S 就可求 出ρ 适用于粗细均匀的金属导体 或浓度均匀的电解液、等离 子体

提供了一种测 R 的方法 : 提供了一种测导体的 ρ 的方 区别

联系

R=ρ 是对 R= 的进一步说明, 即导体的电阻与 U 和 I 无关, 而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

三、伏安法测电阻 活动与探究
探究伏安法测电阻 1.探究什么是外接法, 什么是内接法, 并说明外接、内接是针对谁来 说的。 答案:在需要同时测量电压和电流的实验电路中( 例如伏安法测电 阻的实验中) , 像图甲那样, 电流表与电阻串联后, 再与电压表并联的电路 接法, 叫电流表内接法。像图乙那样, 电压表与电阻并联后, 再与电流表 串联的接法叫电流表外接法。 两种接法都是针对电流表说的。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

2.试探究一下电流表内接法与外接法是否存在实验误差?如果有, 它们均是由什么因素引起的? 答案:均存在误差。 电流表内接法误差来源于电流表的分压; 电流表外接法误差来源 于电压表的分流。 电流表内接时, R 电流表外接时, R 测=
U I U 测= I U + =RA+R>R IR

=





=

UR I +

<

UR =R IR





6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

迁移与应用 迁移训练 3 有一未知电阻 Rx, 为了较准确地测出其阻 值, 先后用如图所示 a、 b 两种电路进行测量, 利用图 a 测得的数据为“2.7 V, 5.0 mA”, 利用图 b 测得的数据为“2.8 V, 4.0 mA”, 那么, 该电阻测得的值 中较准确的数值及它比真实值偏大或偏小的情况是( )

A.540 Ω, 偏大 C.700 Ω, 偏小 D.700 Ω, 偏大

B.540 Ω, 偏小

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

答案:D 解析:电流表读数变化比电压表读数变化明显, 说明被测电阻阻值 较大, 因此电流表应选择内接法即题图 b。选 b 图时。电阻 Rx 两端电压 比真实值偏大, 因此 Rx 测量值也偏大。并且 Rx= = 故选项 D 正确。
U I 2.8 4.0×10
-3

Ω=700 Ω,

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

选择内、外接的常用方法 1.直接比较法: 适用于 Rx、RA、RV 的大小大致可以估计, 当 Rx? RA 时, 采用内接法, 当 Rx? RV 时, 采用外接法, 即大电阻用内接法, 小电阻用 外接法, 可记忆为“大内小外”。 2.公式计算法: 当 Rx> R R 时, 用内接法, 当 Rx< R R 时, 用外接法, 当 Rx= R R 时, 两种接法效果相同。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

3.试触法:适用于 Rx、RV、RA 的阻值关系都不能确定的情况, 如图 所示, 把电压表的接线端分别接 b、c 两点, 观察两电表的示数变化, 若电 流表的示数变化明显, 说明电压表的分流对电路影响大, 应选用内接法, 若电压表的示数有明显变化, 说明电流表的分压作用对电路影响大, 所 以应选外接法。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

1

2

3

4

5

1.一根阻值为 R 的均匀电阻丝, 长为 l, 横截面积为 S, 温度不变时, 在下列 情况下其电阻阻值仍为 R 的是( A.当 l 不变, S 增大一倍时 B.当 S 不变, 长度 l 增大一倍时 C.当长度 l 和面积 S 都减为原来的一半时 D.当 l 和横截面半径都增大一倍时 答案:C 解析:由电阻定律 R=ρ 知, 选项 A 中, R'= R; 选项 B 中, R'=2R; 选项 C 中, R'=R; 选项 D 中, R'= R。A、B、D 错, C 对。
1 2 l S 1 2

)

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

1

2

3

4

5

2.用电器距离电源为 L, 线路上的电流为 I, 为使在线路上的电压降不超 过 U, 已知输电线的电阻率为 ρ。那么, 输电线的横截面积的最小值为 ( A.
ρL R U ρLI

) B.
2ρLI U 2UL Iρ

C.

D.

答案:B 解析:输电线的总长为 2L, 由公式 R= , R=ρ 得 S=
U I L S 2ρLI , 即选项 U

B 正确。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

1

2

3

4

5

3.(多选)如图所示, A、B、C、D 是滑动变阻器的 4 个接线柱。现把此变 阻器接入电路中, 并要求滑片 P 向接线柱 C 移动时, 电路中的电流减小, 则接入电路的接线柱可能是( )

A.A 和 B C.B 和 C 答案:CD

B.A 和 C D.B 和 D

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

1

2

3

4

5

解析:将实物图画成示意图, 如图所示, 只考虑电阻丝的电阻, 导线电阻不 计。当滑片 P 向左滑动时, 电路中电流减小, 则接入电路的电阻增大, 即 连接 B、C 端或 B、D 端。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

1

2

3

4

5

4.(多选)温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能 , 在图中 所示的图线分别为某金属导体和某半导体的电阻随温度变化的关系曲 线, 则( )

A.图线 1 反映半导体材料的电阻随温度的变化关系 B.图线 2 反映金属导体的电阻随温度的变化关系 C.图线 1 反映金属导体的电阻随温度的变化关系 D.图线 2 反映半导体材料的电阻随温度的变化关系 答案:CD 解析:金属导体的电阻随温度的升高而增大, 而半导体材料的电阻随温 度的升高而减小, 故选项 C、D 正确。

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

1

2

3

4

5

5.

如图所示, 相距 40 km 的 A、B 两地架两条输电线, 电阻共为 800 Ω, 如果 在 A、 B 间的某处发生短路, 这时接在 A 处的电压表示数为 10 V, 电流表 示数为 40 mA, 求发生短路处相距 A 有多远? 答案:12.5 km

6 导体的电阻
问题导学 当堂检测

课前预习导学
KEQIAN YUXI DAOXUE

课堂合作探究
KETANG HEZUO TANJIU

1

2

3

4

5

解析:A、B 间距离 l=40 km, 导线总长 2l, 总电阻 R=800 Ω。 设 A 与短路处距离 x, 导线总长 2x, 总电阻 Rx。 由欧姆定律得 Rx= =
2l S U I 10 40×10 2x S
-3

Ω=250 Ω。
R R 250 × 40 800

由电阻定律得 R=ρ , Rx=ρ , 得 x= xl= 即短路处距 A 有 12.5 km。

km=12.5 km