高二物理人教版选修3-1第二章恒定电流第6节导体的电阻导学案

1、高二物理选修3-1第二章恒定电流第六节导体的电阻导学案【教学目标】1 .经历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 逻辑推理都是重要的科学研究方法。2 .深化对电阻的认识，了解导体的电阻规律，能用电阻的计算公式进行有关的计算。3 .理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系。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。【教学重点】理论探究导体电阻与长度、横截面积的关系；实验探究导体的电阻与材料的关系。【教学难点】实验探究导体的电阻与材料的关系【自主学习】知识点一：影响导体电阻的因素1 .导体的电阻是导体本身的一种性

2、质。移动滑动变阻器的滑片可以改变它的电阻，这说明导体的电阻跟它的长度有关；同是 220V的灯泡，灯丝越粗用起来越亮，说明导体的电阻跟横截面积有关；电线常用铜 线制造而不是铁丝，说明导体电阻跟它的材料有关。2 .通过实验探究导体的电阻与它的长度、横截面积及它的材料等因素的定量关系。实验时选择几种不同 材料的导体，分别测量它们的长度、横截面积、电阻，从中找出它们之间的关系。3 .取一段新的紧密绕制的电炉丝， 如图所示，那样用刻度尺测出它的宽度， 除以圈数, 便是电炉丝的直径，于是可以计算出电炉丝的横截面积So测量金属丝的直径时，也可使用游标卡尺或螺旋测微器直接测量。4 .把电炉丝拉直，用刻度尺量出

3、它的长度1。5 .可以用如图所示的电路测量电炉丝的电阻：闭合开关后，测出电炉丝两端的电压、通过电炉丝的电流，然后根据欧姆定律算出电炉丝的电阻。改变滑动变阻器滑片的位 置，能获得多组数据，以各组数据的平均值为Ro探究方案一：演示实验：探究导体的电阻与其影响因素的定量关系1 .如图所示，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，b、c、d跟a相比，分别只有一个因素不同；b与a长度不同，c与a横截面积不同；d与a材料不同。2 .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。3 .比较

4、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长横截面积之比；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。4 .改变滑动变阻器的滑片位置，可以获得多组实验数据以得到更可靠的结论。5 .这个实验得到的是电阻与导线长度、横截面积的比例关系，实验中不必测量电阻大小的数值。6 .结论：导体的电阻与导体的长度成正比。导体的电阻与导体的横截面积成反比。导体的电阻与导体材 料的性质有关。探究方案二：理论与实验相结合探究 除了上述探究思路外，我们还可以用刚刚学过的知识，通过逻辑推理来探究导体的电阻与导体长度、横截 面积的关系，然后通过实验来探究导体电

5、阻与材料的关系。1.分析导体电阻与它的长度的关系一条长度为1、电阻为R的导体，可以看成是由 n段长度同为li、电阻为Ri的导体串联而成的，这 n段导体的材料、横截面积都相同。总长度1与每段长度li的关系为1=nli另一方面，由串联电路的性质可知，R=nRi,即R=nRi对比两式，可知R _ 1RT即在横截面积、材料相同的条件下，导体的电阻与长度成正比。2 .研究导体电阻与它的横截面积的关系Si、电阻同为Ri。有n条导体，它们的长度相同、材料相同、横截面积相同。横截面积同为由并联电路的性质可知，R=，即旦二R 一同时Si所以SiRi即在长度、材料相同的条件下，导体的电阻与横截面积成反比。在以上两

6、个结论的基础上，再通过实验探究导体的电阻是否跟材料有关，这时对它们的几何尺寸就可以不 做限制。这样操作的自由度就大多了。3 .演示实验探究导体电阻与材料的关系i.根据以上分析，以等式的形式写出用导体长度1、导体横截面积S表示导体电阻R的关系式，用一个与1、S无关的常量表示比例系数。2 .选择至少两种不同材料的导体（例如馍铭合金与康铜丝），测出它们的长度、横截面积和电阻，分别计算出上述等式中的比例系数。3 .分析上述比例系数的物理意义。知识点二：导体的电阻1 .电阻定律的内容同种材料的导体的电阻 R跟它的长度L成正比，跟它的横截面积 S成反比；导体电组与构成它的材料有 关。这就是电阻定律。2 .

7、电阻定律的公式R= p-式中p是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，在长度横截面积一定的条件下，p越大，导体的电阻越大。p叫做这种材料的 知识点三：电阻率1 .电阻率由于在S、l相同的情况下，p大，R就大，导电性就差，反之，则越好。所以p是一个能反映导体导电性能好坏的物理量。电阻率p是反映导体导电性能好坏的物理量。当l=1m, S=1m2时，p的数值等于R的值。可见，材料的电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m、横截面积为1m2的导体的电阻。电阻率由导体材料决定，反映物质的属性。2 .单位在国际单位制中，电阻率的单位是欧米（ Q - m）o 几种导体材料在 20 C

8、时的电阻率材料p / Q m材料p / Q m银1.6 x 10-8铁-71.0X 107铜1.7 X 10-8镒铜合金，-74.4 X 10铝12.9 X 10-8馍铜合金-75.0X 10鸨-85.3X 108银铭合金-61.0X 10镒铜合金：85%铜，3%馍,12%镒。馍铜合金：54%铜，46%馍。馍铭合金：67.5%馍,15%需，16%铁，1.5%镒。3 .从上表可以看出，纯净金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。连接电路的导线一般用电阻率小的铝 或铜来制作，必要时可在导线上镀银。4 .电阻率往往随温度的变化而变化。金属的电阻率随温度的升高而增大。电阻温度计如图所示。就是利用金属的电阻

9、随温度变化而制成的，可以用来测量很高的温度。精密的电阻温度计是用钳做的。有些合金如镒铜合金和馍铜合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。【思考与讨论】如图所示，Ri和R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但 的尺寸比Ri小很多。通过两导体的电流方向如图所示。这两个导体的电阻 有什么关系？你认为这种关系对电路的微型化有什么意义？分析：设厚度为d,正方形连长为I,根据电阻定律，导体的电阻为R2R = p-= p=S dl d电阻与正方形的边长无关，所以这两个导体的电阻相等，故可以将电阻做得更小些，减小电阻的体积，对 电路的微型化有很重要的意义。若电流沿导体的其它方向流过导体

10、，结论如何？【随堂练习】1.根据电阻定律，电阻率RS/L。对于温度一定的某种金属来说，它的电阻率（A.跟导线的电阻成正比 C.跟导线的长度成反比B.跟导线的横截面积成正比D.由所用金属材料的本身特性决定2.电路中有一段金属丝长为A .将金属丝拉长至 2LC.将金属丝对折后拧成一股L,电阻为R,要使电阻变为4R,下列可行的方法是（B .将金属丝拉长至 4LD,将金属丝两端的电压提高到原来的4倍3. 一段粗细均匀的馍铭合金丝，横截面的直径为d,电阻为R,如果把它拉成直径为d/4的均匀细丝，电阻值将变为（）A. R/16 B. 16R C. 256R D. R/644.滑动变阻器的原理如图所示，则下

11、列说法中正确的是（ ）A.若将a、c两端连在电路中，则当滑片 B.若将a、d两端连在电路中，则当滑片 C.若将b、c两端连在电路中，则当滑片 D.若将a、b两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值增大 OP向右滑动时，变阻器的阻值减小 OP向右滑动时，变阻器的阻值增大 OP向右滑动时，变阻器的阻值不变5.有一只灯泡的灯丝断了，通过转动灯泡灯丝重新接通， 再接入电源后，所发生的现象及其原因是 （A.灯丝电阻变小，通过它的电流变大，根据 B.灯丝电阻变大，通过它的电流变小，根据 C.灯丝电阻变小，它两端的电压不变，根据 D.灯丝电阻变大，它两端的电压不变，根据P=I2R,电灯变亮P=I

12、2R,电灯变暗P=U2/R,电灯变亮P=U2/R,电灯变暗6 .两根完全相同的金属裸导线，如果把其中一根均匀拉长到原来的两倍，把另一根对折后绞合起来，然 后给它们分别加上相同的电压，则在同一时间内通过它们的电荷量之比为（）A. 1: 4 B. 1: 8 C. 1 : 16 D. 16: l7 . 一段长为L,电阻为R的均匀电阻丝，把它拉制成 3L长的均匀细丝后，切成等长的三段，然后把它们 并联在一起，其电阻值为（）A. R/3 B. 3R C. R/9 D. R8 .已知铜的电阻率小，合金的电阻率大，钳的电阻率随温度有明显变化，镒铜合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，则在下列空格处填上合适材料

13、：连接电路的导线用,电炉的电阻丝用,电阻温度计用 ,标准电阻用 。9 .两导线长度之比为1 : 2,横截面积之比为 3： 4,电阻率之比为5 : 6,则它们的电阻之比为 10 .输出电压恒定的电源与一根玻璃管中的水银柱组成电路，水银柱中通过的电流为0.1A,今将这些水银倒进另一根玻璃管中，管的内径是原来的2倍。重新与该电源组成电路，则流过水银柱的电流为 。11 . 一根长为0.5m的金属丝，横截面积为 3.0mm2,在它两端加上0.15V的电压时，通过金属丝的电流为2.0A ,求金属丝的电阻率。12 . A、B两地相距40km ,从A至U B两条输电线的总电阻为 800 Q,若A、B之间某处E

14、两条输电线发生短路，为查明短路地点，在 A处接上 电源，测得电压表示数为10V，小量程电流表读数为 40mA ,如图所示， 则短路处距A多远？13 .小李家的房子装修，买了一卷规格为“100m、。2.5mm”的铜线，用来安装一路专线，对额定功率1.5kw 的空调供电。实际上恰好用去了一半导线。如果空调能够正常工作，通电时在这段导线上损失的电压是多少？15 .如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10cm, bc=5cm。当将A与B接入电压U (V)的电路中时，电流强度为1A;若将C与D接入电压为U (V)的电路中，则电流强度为(A. 4A)B. 2AC. 112AD . 1/4AC40-116 .额定电压都是 110V,额定功率 Pa=100W, Pb = 40W的A、B两灯，接在 220V的电路中，能使 A、 B两电灯均正常发光电路连接方式正确的电路图是(17 .如图所示，将 A、B两端接到输出电压为 9V的电源上时，通过 Ri的电流Ii=2A, R2=2Q ,电阻R3上消耗的功率为 P3=15W。则Ri =A、B之间，测