导体的电阻教学.pptx

第六节：导体的电阻1.通过对决定导体电阻的因素的探究过程，体验运用控通过对决定导体电阻的因素的探究过程，体验运用控制变量研究物理问题的思维方法。体会实验探究和逻辑制变量研究物理问题的思维方法。体会实验探究和逻辑推理都是重要的科学研究方法。推理都是重要的科学研究方法。2.深化对电阻的认识，了解电阻定律，能用电阻定律来深化对电阻的认识，了解电阻定律，能用电阻定律来进行有关计算。进行有关计算。3.理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系，理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系，通过对不同材料电阻率的介绍，加强学生理论联系实际通过对不同材料电阻率的介绍，加强学生理论联系实际的意识和安全用电的意识。的意识和安全用电的意识。教学目标1与导体电阻有关因素的测量方法(1)电阻丝横截面积的测量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，然后除以圈数，得到电阻丝的直径，进而计算出电阻丝的横截面积；或用螺旋测微器测出电阻丝的直径，进而得到电阻丝的横截面积一、一、影响导体电阻的因素影响导体电阻的因素2探究导体电阻与其影响因素的关系探究导体电阻与其影响因素的关系(1)实验探究实验探究项目项目内容内容实验实验目的目的探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系实验实验电路电路实验实验方法方法控制变量法：在长度、横截面积、材料三个因素，控制变量法：在长度、横截面积、材料三个因素，b、c、d与与a分别有一个因素不同分别有一个因素不同实验实验原理原理串联的串联的a、b、c、d电流相同，电压与导体的电阻成电流相同，电压与导体的电阻成正比，测量出它们的电压就可知道电阻比，从而分正比，测量出它们的电压就可知道电阻比，从而分析出影响导体电阻大小的有关因素析出影响导体电阻大小的有关因素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；导体电阻与构成它的材料有关这就是电阻定律(2)公式：Rl/S.(3)单位：R：，l：m，S：m2，：m.二、二、导体的电阻导体的电阻(4)适用条件：温度一定，粗细均匀适用条件：温度一定，粗细均匀(S为定值为定值)的导线或的导线或浓度均匀的电解液浓度均匀的电解液电阻定律反映了导体的电阻由导体自身决定，只与导电阻定律反映了导体的电阻由导体自身决定，只与导体的材料、导体的长度和导体的横截面积和温度有关，体的材料、导体的长度和导体的横截面积和温度有关，与其他因素无关与其他因素无关表达式中的表达式中的l是沿电流方向导体的长度，横截面积是是沿电流方向导体的长度，横截面积是垂直电流方向的横截面如图所示，一块长方形铜块，垂直电流方向的横截面如图所示，一块长方形铜块，若通以电流若通以电流I1，则长度为，则长度为a，横截面积为，横截面积为bc；若通以电流；若通以电流I2，则长度为，则长度为b，横截面积为，横截面积为ac.2电阻率电阻率(1)物理意义：电阻率物理意义：电阻率是一个反映导体导电性能是一个反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关形状、大小无关(2)大小：大小：RS/l，各种材料的电阻率在数值上，各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为等于用该材料制成的长度为1 m、横截面积为、横截面积为1 m2的导体的电阻的导体的电阻不能根据不能根据RS/l错误地认为电阻率跟导体的错误地认为电阻率跟导体的横截面积横截面积S成正比，跟导体长度成正比，跟导体长度l成反比成反比某种材料的电阻率大，不能说它对电流的阻碍某种材料的电阻率大，不能说它对电流的阻碍作用一定大这是因为电阻率大的材料制成的电作用一定大这是因为电阻率大的材料制成的电阻可以是一个小电阻，这完全可由电阻的阻可以是一个小电阻，这完全可由电阻的l、S决决定定各种材料都有各自的电阻率，各种金属中银的各种材料都有各自的电阻率，各种金属中银的电阻率最小，其次是铜、铝，合金的电阻率大于电阻率最小，其次是铜、铝，合金的电阻率大于组成它的任何一种纯金属的电阻率组成它的任何一种纯金属的电阻率(3)单位：欧单位：欧米米(m)(4)电阻率与温度的关系电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大，可用于制作电阻温金属的电阻率随温度升高而增大，可用于制作电阻温度计度计半导体和电解质的电阻率随温度的升高而减小，半导半导体和电解质的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度变化较大，可用于制作热敏电阻体的电阻率随温度变化较大，可用于制作热敏电阻有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻影响，可用来制作标准电阻有些物质当温度降低到绝对零度附近时，电阻有些物质当温度降低到绝对零度附近时，电阻率突然减小到零率突然减小到零这种现象叫超导现象能够发这种现象叫超导现象能够发生超导现象的物体叫超导体材料由正常状态转生超导现象的物体叫超导体材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的临界温度变为超导状态的温度叫超导材料的临界温度TC.4.应用实例滑动变阻器(1)原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻(2)在电路中的使用方法结构简图如图所示，要使滑动变阻器起限流作用，正确的连接是接A与D或C，B与C或D，即“一上一下”；要使滑动变阻器起到分压作用，要将AB全部接入电路，另外再选择A与C或D及B与C或D与负载相连，当滑片P移动时，负载将与AP间或BP间的不同长度的电阻丝并联，从而得到不同的电压 注意：实验：测定金属的电阻率实验：测定金属的电阻率实验目标定位：实验目标定位：1.学会使用螺旋测微器。学会使用螺旋测微器。2.理解该实验的原理。理解该实验的原理。3.掌握实验操作，会处理数据掌握实验操作，会处理数据 一、实验目的一、实验目的1学会使用电流表和电压表以及正确读数学会使用电流表和电压表以及正确读数2学会使用螺旋测微器以及正确读数学会使用螺旋测微器以及正确读数3掌握测定金属电阻率的方法掌握测定金属电阻率的方法二、实验原理二、实验原理1螺旋测微器螺旋测微器(1)构造原理：螺旋测微器是测量长度的仪器之一构造原理：螺旋测微器是测量长度的仪器之一在实验中常用它测量小球的直径、金属丝的在实验中常用它测量小球的直径、金属丝的直径和薄板的厚度等用它测量长度，可以精直径和薄板的厚度等用它测量长度，可以精确到确到0.01 mm，还可以估读到，还可以估读到0.001 mm(即毫米即毫米的千分位的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺，因此螺旋测微器又称为千分尺下图所示是常用的螺旋测微器它的小砧下图所示是常用的螺旋测微器它的小砧A和固和固定刻度定刻度B固定在框架固定在框架C上，旋钮上，旋钮D、微调旋钮、微调旋钮D和和可动刻度可动刻度E、测微螺杆、测微螺杆F连在一起，通过精密螺纹连在一起，通过精密螺纹套在套在B上精密螺纹的螺距是上精密螺纹的螺距是0.5 mm，即每旋转，即每旋转一周，一周，F前进或后退前进或后退0.5 mm.可动刻度分成可动刻度分成50等份等份每一等份表示每一等份表示0.1 mm，即可动刻度每转过，即可动刻度每转过1等等份，份，F前进或后退前进或后退0.01 mm，因此，从可动刻度旋，因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个转了多少个等份就知道长度变化了多少个0.01 mm.(2)使用方法：使用方法：a.找出零误差测物前将两小砧并拢，如果可动找出零误差测物前将两小砧并拢，如果可动刻度的零刻线正好在固定的零刻线上，零误差为刻度的零刻线正好在固定的零刻线上，零误差为零；如果可动刻度的零刻线在固定零刻线之上零；如果可动刻度的零刻线在固定零刻线之上n小格，应在读数中加上小格，应在读数中加上0.01n(mm)，反之则减，反之则减去去0.01n(mm)b将待测物体放在两小砧之间，旋动旋钮直至将待测物体放在两小砧之间，旋动旋钮直至可动小砧快靠近被测物体时，改用微调调至可动可动小砧快靠近被测物体时，改用微调调至可动小砧紧靠物体，当听到小砧紧靠物体，当听到“咔咔咔咔”声后，止动，声后，止动，即可读数即可读数c待测物体长度的整的毫米数从固定刻度上读待测物体长度的整的毫米数从固定刻度上读出，小数部分由可动刻度读出出，小数部分由可动刻度读出(3)注意事项：注意事项：a读数时要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻读数时要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻度线是否已经露出度线是否已经露出b由螺旋测微器读数时必须估读一位，即估读由螺旋测微器读数时必须估读一位，即估读到到0.001 mm这一位上这一位上 三、实验器材三、实验器材直流电流表直流电流表(00.6 A)、直流电压表、直流电压表(03 V)、电、电池池(3 V)、滑动变阻器、滑动变阻器(010)、长约、长约1 m的金属的金属丝、开关丝、开关1只、导线若干、毫米刻度尺、螺旋测只、导线若干、毫米刻度尺、螺旋测微器微器四、实验步骤四、实验步骤1用毫米刻度尺测量金属丝的长度用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，测三次取，测三次取平均值平均值2用螺旋测微器测量金属丝的直径，在不同位用螺旋测微器测量金属丝的直径，在不同位置，测量三次，取平均值，并算出金属丝的横截置，测量三次，取平均值，并算出金属丝的横截面积面积S.五、数据处理五、数据处理1金属导线直径的读数金属导线直径的读数(1)特别小心半刻度是否露出特别小心半刻度是否露出(2)因螺旋测微器的精确度为因螺旋测微器的精确度为0.01 mm，可动刻度，可动刻度上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上上(3)把三个不同位置的测量值求平均值作为直径把三个不同位置的测量值求平均值作为直径d.2金属丝长度的测量金属丝长度的测量(1)应测量接入电路中的有效长度；应测量接入电路中的有效长度；(2)因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的下一位下一位(别忘记估读别忘记估读)；(3)把把3次测量值求平均值作为长度次测量值求平均值作为长度l.3电阻电阻R的测量值确定的测量值确定方法一、平均值法：方法一、平均值法：可以将每次测量的可以将每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果电阻的平均值，作为测量结果方法二、图象法：方法二、图象法：可建立可建立UI坐标系，将测量的对应坐标系，将测量的对应U、I值描点作值描点作出图象，利用图象斜率来求出电阻值出图象，利用图象斜率来求出电阻值R.六、注意事项六、注意事项1为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值线的有效长度，且各测量三次，取平均值2测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变随温度而改变3为准确求出为准确求出R的平均值，应多测几组的平均值，应多测几组U、I数值，数值，然后采用然后采用UI图象法求出电阻图象法求出电阻4滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求要求七、误差分析七、误差分析1测量误差：测量金属丝的直径、长度以及电测量误差：测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差流、电压时出现读数误差2由于采用电流表外接法，电压表的分流，造由于采用电流表外接法，电压表的分流，造成电阻测量值偏小成电阻测量值偏小(若误用内接法，则电流表分若误用内接法，则电流表分压影响更大压影响更大)3通电电流太大，或时间太长，致使金属丝发通电电流太大，或时间太长，致使金属丝发热，电阻率随之变化热，电阻率随之变化.课堂训练1.电阻和电阻率的理解电阻和电阻率的理解C材料的电阻率随温度的升高而增大材料的电阻率随温度的升高而增大D对某一确定的导体当温度升高时，发现它电对某一确定的导体当温度升高时，发现它电阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大高而增大【分析分析】导体的电阻由导体的电阻由、l、S共同决定，而共同决定，而是由导体的材料和温度决定的是由导体的材料和温度决定的【解析解析】导体的电阻率由材料本身决定，并随导体的电阻率由材料本身决定，并随温度的变化而变化，但并不都是随温度的升高而温度的变化而变化，但并不都是随温度的升高而增大，则增大，则A、B、C错若导体温度升高时，电阻错若导体温度升高时，电阻增大，其原因就是电阻率随温度的升高而增大产增大，其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的，则生的，则D选项正确选项正确【答案答案】D练习一练习一下列关于电阻率的说法正确的是下列关于电阻率的说法正确的是()A电阻率电阻率与导体的长度与导体的长度l和横截面积和横截面积S有关有关B电阻率表征了材料的导电能力的强弱，由导电阻率表征了材料的导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关体的材料决定，且与温度有关C电阻率大的导体，电阻一定很大电阻率大的导体，电阻一定很大D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计可用来制成电阻温度计答案：B两根完全相同的金属裸导线，如果把其中两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀地拉长到原来的两倍，把另一的一根均匀地拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为多少？比为多少？2.电阻定律的应用电阻定律的应用练习二、练习二、如图所示，分别把一个长方体如图所示，分别把一个长方体铜柱的铜柱的ab端、端、cd端、端、ef端接入端接入电路时，计算接入电路中的电电路时，计算接入电路中的电阻各是多大阻各是多大(设电阻率为设电阻率为铜铜)答案：见解析相距相距11 km的的A、B两地用两根导线连接，由于受两地用两根导线连接，由于受到暴风雨的影响，在某处一根树枝压在两根导线到暴风雨的影响，在某处一根树枝压在两根导线上造成故障为查明故障地点，先在上造成故障为查明故障地点，先在A处加处加12 V的电压，在的电压，在B处测得为处测得为10 V；再在；再在B处加上处加上12 V电电压，在压，在A处测得为处测得为4 V，问导线中的故障离，问导线中的故障离A处多处多远？远？3.电阻定律和欧姆定律的综合应用电阻定律和欧姆定律的综合应用【答案】1 km练习三、练习三、在横截面积为在横截面积为S的粗细均匀的铜导体中流过恒定的粗细均匀的铜导体中流过恒定电流电流I，铜的电阻率为，铜的电阻率为，电子电荷量为，电子电荷量为e，则电子，则电子在铜导体中运动时受到的电场力为在铜导体中运动时受到的电场力为()A0BIe/SCIS/(e)DIe/(S)答案：B在在“测定金属丝电阻率测定金属丝电阻率”的实验中，需要测出其的实验中，需要测出其长度长度L、直径、直径d和电阻和电阻R.(1)用螺旋测微器测金属丝直径时读数如图甲，则用螺旋测微器测金属丝直径时读数如图甲，则金属丝的直径为金属丝的直径为_ mm.4.仪器读数及误差分析仪器读数及误差分析(2)若用图乙测金属丝的电阻，则测量结果将比真若用图乙测金属丝的电阻，则测量结果将比真实值实值_(选填选填“偏大偏大”或或“偏小偏小”)(3)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图，则电压表的读数为数如图，则电压表的读数为_V，电流表，电流表的读数为的读数为_A.【解析解析】(1)(1)螺旋测微器的读数为螺旋测微器的读数为(0(00.50.50.0119.7)mm0.0119.7)mm0.697 mm(0.696 mm,0.698 0.697 mm(0.696 mm,0.698 mmmm也对也对)(2)(2)图乙中电流表采用外接法，故测量值偏小图乙中电流表采用外接法，故测量值偏小(3)(3)电压表精度为电压表精度为0.1 V0.1 V，其读数为，其读数为2.60 V2.60 V；电流；电流表精度为表精度为0.02 A0.02 A，其读数为，其读数为0.52 A.0.52 A.【答案答案】(1)0.697(0.696(1)0.697(0.696、0.6980.698也对也对)(2)(2)偏小偏小(3)2.60(3)2.600.520.52在在“测定金属的电阻率测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用米尺测出金属丝的长度尺测出金属丝的长度L，金属丝的电阻大约为，金属丝的电阻大约为5，先用伏安法测出金属丝的电阻，先用伏安法测出金属丝的电阻R，然后根据电，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率阻定律计算出该金属材料的电阻率5.仪器选择及电路图的连接仪器选择及电路图的连接(1)从图中读出金属丝的直径为从图中读出金属丝的直径为_mm.(2)为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及为此取来两节新的干电池、电键和若干导线及下列器材：下列器材：A电压表电压表03 V，内阻，内阻10 kB电压表电压表015 V，内阻，内阻50 kC电流表电流表00.6 A，内阻，内阻0.05 D电流表电流表03 A，内阻，内阻0.01 E滑动变阻器，滑动变阻器，010 F滑动变阻器，滑动变阻器，0100 要求较准确地测出其阻值，电压表应选要求较准确地测出其阻值，电压表应选_，电流表应选，电流表应选_，滑动变阻器应，滑动变阻器应选选_(填序号填序号)实验中某同学的实物连线如图所示，请指出该实验中某同学的实物连线如图所示，请指出该同学实物接线中的两处明显错误同学实物接线中的两处明显错误 错误错误1_；错误错误2_.【解析解析】(1)从螺旋测微器的固定刻度上可以看从螺旋测微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读出，半毫米刻度线已经露出来，因此主尺上应读0.5 mm，可动刻度上接近第，可动刻度上接近第18个刻度线，可以估个刻度线，可以估读读0.180 mm(或或0.179 mm)，所以该金属丝直径应，所以该金属丝直径应为为0.5 mm0.180 mm(或或0.179 mm)0.680 mm(或或0.679 mm)(2)(2)由电路图知电源是两节干电池，电动势是由电路图知电源是两节干电池，电动势是3 3 V V，用，用3 V3 V量程的电压表量程的电压表A A；因为电阻丝的电阻大；因为电阻丝的电阻大约为约为5 5，如果把，如果把3 V3 V的电动势全加在电阻丝上，的电动势全加在电阻丝上，电流才是电流才是0.6 A0.6 A，因此用量程是，因此用量程是0.6 A0.6 A的电流表的电流表C C；此题中金属丝的电阻大约为；此题中金属丝的电阻大约为5 5，为了减小，为了减小实验误差，应选实验误差，应选10 10 的滑动变阻器的滑动变阻器E E.【答案答案】(1)0.680(1)0.680(或或0.679)0.679)(2)A(2)AC CE E错误错误1 1：导线连接在滑动变阻器的滑片上错：导线连接在滑动变阻器的滑片上错误误2 2：采用了电流表内接法：采用了电流表内接法耗电因素：一般较少用到耗电因素：一般较少用到(2)变阻器的选择：除了搞清限流法和分压法外，变阻器的选择：除了搞清限流法和分压法外，在分压接法中，应选择电阻小而额定电流大的变在分压接法中，应选择电阻小而额定电流大的变阻器；在限流接法中，应选择电阻值与电路中其阻器；在限流接法中，应选择电阻值与电路中其他电阻比较接近的变阻器他电阻比较接近的变阻器(3)对器材选择的一般步骤：对器材选择的一般步骤：先找出实验中唯一先找出实验中唯一性器材；性器材；画出实验原理图；画出实验原理图；估算待测电路中估算待测电路中的的I、U的最大值；的最大值；考虑能否使电流表和电压表考虑能否使电流表和电压表有较大角度的偏转；有较大角度的偏转；选择合适量程的电压表和选择合适量程的电压表和电流表，合适阻值的滑动变阻器，电动势合适的电流表，合适阻值的滑动变阻器，电动势合适的电源电源总结：总结：