2020年高中物理(人教选修3-1)配套学案:第2章--学案7-导体的电阻.docx
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1、学案7导体的电阻学习目标定位 1.知道电阻与哪些因素有关,能够探究电阻与各因素的关系.2.把握电阻定律,并能进行有关计算.3.理解电阻率的概念、意义及打算因素一、影响导体电阻的因素1导体电阻与其影响因素的定性关系移动滑动变阻器的滑片可以转变它的电阻,这说明导体电阻跟它的长度有关;同是220 V的灯泡,灯丝越粗用起来越亮,说明导体电阻跟它的横截面积有关;电线常用铜丝制造而不用铁丝,说明导体电阻跟它的材料有关2导体电阻与其影响因素的定量关系探究方案一如图1所示,a、b、c、d是四条不同的金属导体在长度、横截面积、材料三个因素方面,我们接受把握变量法争辩影响电阻的因素,即b、c、d跟a相比,分别只有
2、一个因素不同:b与a长度不同;c与a横截面积不同;d与a材料不同图1图中四段导体是串联的,每段导体两端的电压与它们的电阻成正比,因此,用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压,就能知道它们的电阻之比比较a、b的电阻之比与它们的长度之比;比较a、c的电阻之比与它们的横截面积之比;比较a、d的电阻是否相等这样就可以得出长度、横截面积、材料这三个因素与电阻的关系探究方案二规律推理法(1)分析导体的电阻与它的长度的关系一条长度为l,电阻为R的导体,可以看成是由n段长度同为l1、电阻同为R1的导体串联而成因lnl1,RnR1,所以.(2)争辩导体的电阻与它的横截面积的关系有n条导体,它们的长度相同,横截
3、面积都为S1,电阻同为R1.把他们紧紧地束在一起,组成一横截面积为S、电阻为R的导体则R,SnS1,所以.二、导体的电阻1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;导体电阻还与构成它的材料有关(2)公式:R,式中是比例系数,它与导体的材料有关,是表征材料性质的一个重要的物理量,叫做这种材料的电阻率2电阻率(1)单位:欧姆米,符号:m.(2)变化规律:电阻率往往随温度的变化而变化金属的电阻率随温度的上升而增大(3)应用:电阻温度计、标准电阻等一、影响导体电阻的因素问题设计1家中的白炽灯灯丝断了,恰好又没有新的可换,轻轻摇摆灯泡,把断了的灯丝搭接起来,
4、还能连续使用这种断丝再搭接的灯泡重新连入电路中会发觉它比原来更亮了,这说明灯丝的电阻发生了变化,影响灯丝电阻的因素有哪些?如何测定灯丝的长度、横截面积、电阻?请画出测电阻的电路图答案长度、横截面积、材料长度可以用刻度尺测量;可以用缠绕的方法测导线的直径进而算出横截面积;用伏安法测电阻电路图如图所示2由于变量较多,试验中需接受什么思想方法?答案把握变量法要点提炼1在横截面积、材料相同的条件下,导体的电阻与长度成正比2在长度、材料相同的条件下,导体的电阻与横截面积成反比二、导体的电阻问题设计1观看课本58页表格,回答:不同导体材料的电阻率是否相同?纯洁金属与合金哪种材料的电阻率大?答案从表中可以看
5、出,不同导体材料的电阻率不同,合金的电阻率比纯洁金属的电阻率大2将日光灯灯丝(额定功率为8 W)与演示用欧姆表(测电阻大小的仪表)连接成如图2所示电路,观看用酒精灯加热灯丝前后,发觉灯丝加热后欧姆表示数变大了分析金属的电阻率与温度的关系图2答案当温度上升时,欧姆表的示数变大,表明金属灯丝的电阻增大,金属的电阻率随温度的上升而增大要点提炼1公式R中物理量的理解(1)表示材料的电阻率,其大小与导体的外形、大小无关,与材料和温度有关(2)l表示沿电流方向导体的长度;S表示垂直于电流方向导体的横截面积如图3所示,一长方体导体,若通过电流I1,则长度为a,横截面积为bc;若通过电流I2,则长度为c,横截
6、面积为ab.图32公式R适用条件:温度确定、粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液3电阻率与温度的关系(1)金属的电阻率随温度上升而增大(可用于制造电阻温度计)(2)半导体和绝缘体的电阻率随温度的上升而减小(半导体的电阻率随温度变化较大,可用于制做热敏电阻)(3)有些合金(如锰铜、镍铜)的电阻率几乎不受温度变化的影响(可用来制做标准电阻)(4)当温度降低到确定零度四周时,某些材料的电阻率突然减小到零成为超导体延长思考白炽灯的灯丝断了,轻轻摇摆把断了的灯丝搭接上后,再接入电路时,会发觉比原来更亮了,怎么解释这种现象?答案灯丝断了又重新搭接上,灯丝长度变短,由R可知,l减小,R减小,依据P可知,
7、U不变,R减小,P增大,所以灯泡变亮一、电阻定律的理解例1如图4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?图4解析由欧姆定律可得R,沿着长陶瓷管的方向将膜层开放,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可得:R,则,解得:.答案例2目前集成电路的集成度很高,要求里面的各种电子元件都微型化,集成度越高,电子元件越微型化、越小图5中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体,但R2的
8、尺寸远远小于R1的尺寸通过两导体的电流方向如图所示,则关于这两个导体的电阻R1、R2关系的说法正确的是()图5AR1R2BR1R2CR1R2D无法确定答案C解析设正方形导体表面的边长为a,厚度为d,材料的电阻率为,依据电阻定律得R,可见正方形电阻的阻值只和材料的电阻率及厚度有关,与导体的其他尺寸无关,选项C正确二、对电阻率、电阻的理解例3关于电阻率的说法中正确的是()A电阻率与导体的长度l和横截面积S有关B电阻率反映材料导电力气的强弱,由导体的材料打算,且与温度有关C电阻率大的导体,电阻确定很大D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制作电阻温度计解析电阻率反映材料导电力气的强弱,只与
9、材料及温度有关,与导体的长度l和横截面积S无关,故A错,B对;由R知大,R不愿定大,故C错;有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制作标准电阻,故D错答案B针对训练一只白炽灯泡,正常发光时灯丝的电阻为121 ,当这只灯泡停止发光一段时间后灯丝的电阻应是()A大于121 B小于121 C等于121 D无法推断答案B解析由于金属的电阻率随温度的上升而增大,故白炽灯泡正常发光时灯丝的电阻大,停止发光一段时间后,灯丝温度降低,电阻减小,故选B.1(电阻定律R的应用)一根粗细均匀的导线,当其两端电压为U时,通过的电流为I,若将此导线均匀拉长到原来的2倍时,电流仍为I,导线两端所加的电压变为()A
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