教科版高中物理选修31电阻定律教案

1、2电阻定律课标要求通过实验，探究决定导体电阻的因素知道电阻定律课标解读1通过对决定导体电阻因素的探究过程，体会控制变量和逻辑思维的方法2了解电阻定律，能用电阻定律进行有关计算，深化对电阻的认识3理解电阻率的概念、决定因素及物理意义，了解电阻率与温度的关系4了解导体、半导体与绝缘体教学地位本节知识在高考中单独命题的机会不多，但它是物理的基本规律之一，是实验测导体电阻率的理论基础图教221新课导入建议如图教221所示为电路中常用的滑动变阻器，当将A、D两点接入电路中时，移动滑动触头P，变阻器接入电路的实际阻值就会发生改变，那么移动滑动触头P时，是改变了接入电路的电阻丝的哪个物理量，从而引起电阻的变

2、化的？导体的电阻还与哪些因素有关呢？我们这节课就来解决这些问题教学流程设计课前预习安排：1看教材2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行讨论)步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个学生)步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)步骤7：完成“探究3”(重在讲解规律方法技巧)步骤6：师生互动完成“探究2”(方式同完成“探究1”相同)步骤5：让学生完成【迁移应用】检查完成情况并点评步骤4：教师通过例题讲解总结电阻的定义式和决定式的区别与联系及R中s和l的确切含义步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习

3、情况步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.了解电阻定律，能用电阻定律进行有关计算2.理解电阻率的概念、决定因素及物理意义3.了解导体、半导体与绝缘体.1.电阻定率的作用(重点)2.电阻率的意义(重点)3.电阻定律的实验探究(难点)1.基本知识(1)实验探究用控制变量的方法进行实验探究改变导体的长度其他条件不变，测出导体的电阻，探究导体的电阻与长度的关系改变导体的横截面积，其他条件不变，测出导体的电阻，探究导体的电阻与横截面积的关系改变构成导体的材料，其他条件不变，测出导体的电阻，探究不同材料的导体的电阻是否相同(2)测量图221横

4、截面积：如图221所示，将导体密绕，然后用刻度尺测出它的宽度，除以圈数，便是导体的直径，则可以算出导体的横截面积S.图222导体长度：将导体拉直，用毫米刻度尺测量其接入电路的有效长度导体电阻：用伏安法测导体电阻，R，如图222所示改变滑动变阻器滑片的位置，能获得多组数据，以所测电阻的平均值作为测量值R.2思考判断(1)导体的电阻由导体的长度和横截面积两个因素决定(×)(2)根据R可知，通过导体的电流改变，加在电阻两端的电压也改变，但导体的电阻不变()3探究交流考虑一下，在探究决定导体电阻的因素的实验中，利用了什么实验方法，此前还学过什么实验也用了这种方法？【提示】本实验利用了控制变量

5、法；前面实验“探究弹力与弹簧伸长量”、“探究加速度与所受合外力的关系”中也利用了控制变量法1.基本知识(1)电阻定律内容：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公式：R，式中称为材料的电阻率(2)电阻率意义：反映材料导电性能的物理量，电阻率越小，材料的导电性能越好单位：欧姆·米，符号·m.决定因素：电阻率由导体的材料和温度决定2思考判断(1)导体的电阻率由导体本身决定，因而一种材料的电阻率固定不变(×)(2)导体的电阻越小，说明组成导体的材料的电阻率越小(×)3探究交流相同材料、相同长度，相同横截

6、面积的导体，其电阻一定相同吗？【提示】不一定相同，因为材料的电阻率还与温度有关，完全相同的导体，当温度不同时，其所呈现的电阻值一般不同.导体、绝缘体和半导体1.基本知识导体的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间许多半导体在光照、温度升高时，电阻率将发生明显变化2思考判断(1)温度越高，金属导体的电阻率越大()(2)任何导电材料的电阻率都是随温度的升高增大(×)3探究交流导体和绝缘体两端分别加上电压，为什么导体中能形成电流而绝缘体中不能？【提示】因为导体内存在着大量的自由电荷，而绝缘体内部几乎没有自由电荷. 对电阻定律的理解【问题导思】1导体越长电阻一定

7、越大吗？2铜导线的电阻一定比铝导线的电阻小吗？3R与R有什么区别与联系吗？1公式R中各物理量的意义(1)表示材料的电阻率，与材料和温度有关反映了导体的导电性能，在数值上等于用这种材料制成1m长、横截面积为1 m2的导线的电阻值，越大，说明导电性能越差，越小，说明导电性能越好(2)l表示沿电流方向导体的长度图223(3)S表示垂直于电流方向导体的横截面积如图223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，横截面积为ab.2R与R的区别与联系区别联系两个公式RR区别1是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出线路中的电阻是电

8、阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定2提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R提供了一种测导体的电阻率的方法：只要测出R、l、S就可求出3适用于纯电阻元件适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体联系R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3.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图224结构简图如图224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

9、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1公式R适用于粗细均匀的金属导体或横截面积相同且浓度均匀的电解液2R是电阻的决定式，一定时，R与l成正比，与S与反比如图225所示，分别把一个长方体铜柱的ab端、cd端、ef端接入电路时，计算接入电路中的电阻各是多大(设电阻率为铜)【解析】图225根据电阻定律R可以算出接入电路中的电阻由图可以看出，当接入点不同时，导体的长度和横截面积是不一样的当接入a、b端时，电阻Rab铜；当接入c、d端时，电阻Rcd铜；当接入e、f端时，电阻Ref铜.【答案】铜铜铜一定材料、一定几何形状导体的电阻与

10、其接入电路的具体方式有关在用公式R求R时，应注意导体长度l和横截面积S的准确确定1对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列说法中正确的是()A常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10RB常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为RC给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，则任一状态下的比值不变D把金属丝温度降低到绝对零度附近，电阻率会突然变为零的现象称为超导现象【解析】设原电阻R，当l10l时，由体积不变原理求得截面积变成SS，所以电阻变为R100R，故A错误；从中点对折起来，相当于两个阻值为R的电阻并联，其总阻值为R，B项正确；金属丝的电阻率随温度升高而增大，当金属丝两端的电压

11、逐渐增大时，由于电流的热效应会使电阻率随温度升高而增大，因而R将逐渐增加，C错误，金属丝温度降低到绝对零度附近电阻率会突然变为零，故D正确【答案】BD对电阻率的理解【问题导思】1电阻与电阻率的物理意义相同吗？2电阻与电阻率的决定因素一样吗？1电阻与电阻率的对比电阻R电阻率描述对象导体材料物理意义反映导体对电流阻碍作用的大小，R大，阻碍作用大反映材料导电性能的好坏，大，导电性能差决定因素由材料、温度和导体形状决定由材料、温度决定，与导体形状无关单位欧姆()欧姆·米(·m)联系R，大，R不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；R大，不一定大，导电性能不一定差2.电阻率的大小与温度

12、的具体关系(1)金属的电阻率随温度升高而增大(2)绝缘体和半导体的电阻率随温度升高而减小，并且变化是非线性的(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，可用来制作标准电阻(4)当温度降到273 附近时，有些金属材料的电阻率突然减小到零成为超导体图226为了测定液体的电阻率，工业上用一种称为“电导仪”的仪器，其中一个关键部件如图226所示，A、B是两片面积均为1 cm2的正对着的正方形铂片，相互平行，间距d2 cm，把它浸没在待测的液体中若通过两根引线加在两铂片上的电压U8 V，测得电流I2 A，求这种液体的电阻率是多少？【审题指导】欲求，由电阻率知，须求出R、S、l，由R可得R，

13、S、l已知，可求得.【解析】由欧姆定律I得R 4×106 ·m2×104 ·m.【答案】2×104 ·m1解物理题目：先建模型再据相关公式求解2R适用于粗细均匀的金属导体或横截面积相同且浓度均匀的电解液2(2019·资阳高二检测)如图227甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a1 m，b0.2 m，c0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其UI图线如图227乙所示，当U10 V时，求电解液的电阻率是多少？图227【解析】由图乙可求得电解液的电阻为R 2 000 由图甲可知电解液长为la1 m截

14、面积为：Sbc0.02 m2结合电阻定律R得 ·m40 ·m【答案】40 ·m综合解题方略巧解电阻定律 与欧姆定律的综合问题图228如图228所示，两个横截面积不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，其两端电压为U，则()A通过两棒的电流相等B两棒的自由电子定向移动的平均速率相同C两棒内的电场强度不同，细棒内场强E1大于粗棒内场强E2D细棒两端电压U1大于粗棒两端电压U2【规范解答】设两段铜棒，细端电阻为R1，粗端电阻为R2，由电阻定律R知R1>R2，由于两电阻串联，故电流相等，即I1I2，由欧姆定律I得U1>U2，所以A、D对，由E，知细棒内的场强E1大

15、于粗棒内场强E2，所以C对又由IneSv可知，两段铜棒I、n、e相同，而S1<S2，故自由电子定向移动的平均速率v1>v2，所以B错【答案】ACD本题是电阻定律、欧姆定律、串并联电路的规律以及电场有关知识的综合问题解此类题的关键是善于将实际问题转化为相应的物理模型，并注重知识间的联系，灵活选取规律求解【备课资源】(教师用书独具)半导体的特点半导体是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质它的重要特性表现在以下三个方面：1热敏性半导体材料的电阻率与温度有密切的关系温度升高，半导体的电阻率会明显变小例如纯锗(Ge)，温度每升高10度，其电阻率就会减少到原来的一半2光电特性很多半导体材料对光十

16、分敏感，无光照时，不易导电；受到光照时，就变得容易导电了例如，常用的硫化镉半导体光敏电阻，在无光照时电阻高达几十兆欧，受到光照时电阻会减小到几十千欧半导体受光照后电阻明显变小的观象称为“光导电”利用光导电特性制作的光电器件还有光电二极管和光电三极管等近年来广泛使用着一种半导体发光器件发光二极管，它通过电流时能够发光，把电能直接转换成光能目前已制作出发黄，绿，红，蓝几色的发光二极管，以及发出不可见光红外线的发光二极管另一种常见的光电转换器件是硅光电池，它可以把光能直接转换成电能，是一种方便而清洁的能源3掺杂特性纯净的半导体材料电阻率很高，但掺入极微量的“杂质”元素后，其导电能力会发生极为显著的变

17、化例如，纯硅的电阻率为214×1 000欧姆·厘米，若掺入百万分之一的硼元素，电阻率就会减小到0.4欧姆·厘米因此，人们可以给半导体掺入微量的某种特定的杂质元素，精确控制它的导电能力，用以制作各种各样的半导体器件. 1对于半导体导电能力的大小，叙述正确的是()A半导体的导电能力比导体的小B半导体的电阻为零C一般说来，半导体的导电能力比绝缘体大得多，比导体小得多D半导体的导电能力比绝缘体的大【解析】半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间故A、C、D正确【答案】ACD2关于导体的电阻及电阻率的说法中，正确的是()A导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻，因此，导体有电流通过时

18、才具有电阻B由RU/I可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D以上说法均不对【解析】导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，它只跟导体的几何形状和材料性质有关，跟导体是否通电及通电电流的大小无关，电阻率的大小跟导体的几何形状无关，只跟材料性质和温度有关，故A、B、C错误，D正确【答案】D3(2019·石家庄高二检测)一粗细均匀的镍铬丝，截面直径为d，电阻为R，把它拉制成直径为d/10的均匀细丝后，它的电阻变为()AR/1 000BR/100C100R D10 000R【解析】设电阻丝原来的长度为l，横截

19、面积为S，则R，将电阻丝均匀拉长，直径变为d/10，横截面积将变为原来的1/100，长度将变为原来的100倍，由电阻定律知：R10 00010 000R，D正确【答案】D图2294滑动变阻器的原理如图229所示，则下列说法中正确的是()A若将a、c两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大B若将a、d两端连在电路中，则当滑片OP向右滑动时，变阻器的阻值减小C将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入三个接线柱D将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入三个接线柱【解析】若将a、c两端连在电路中，aP部分将连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器

20、接入电路中的阻值将增大，A正确，若将a、d两端连在电路中，也是aP部分将连入电路，则当滑片OP向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B错误，A、B两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b两个接线柱中任意选一个，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C错误，在滑动变阻器的分压式接法中，a、b两个接线柱必须接入电路，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，D正确【答案】AD5在“探究导体电阻与其影响因素的实验”中，采用如图2210所示的电路a、b、c、d是四段不同的金属导体，它们相比只有一个因素不同：b与a长度之比为32；c与a横截面积之比为21；d

21、与a材料不同，d为银，a为铝分别用同一个电压表测量四段金属导体两端的电压，示数分别为0.2 V、0.3 V、0.1 V和0.1 V由b与a电压示数说明电阻与_有关，且关系为_；由c与a的电压示数说明电阻与_有关，且关系为_；由d与a的电压示数不同说明电阻与_有关图2210【解析】由于a、b、c、d四段金属串联，电流相等，由UIR可知，UbUaRbRaLbLa故b与a电压示数关系说明电阻与长度有关，且电阻与长度成正比；由UcUaRcRaSaSc可知，电阻与横截面积有关系，且电阻与横截面积成反比；由UdUaRdRa12可知，电阻与材料有关【答案】长度电阻与长度成正比横截面积电阻与横截面积成反比材料

22、1(2019·厦门高二检测)根据电阻定律，电阻率，对于温度一定的某种金属导线来说，它的电阻率()A跟导线的电阻成正比B跟导线的横截面积成正比C跟导线的长度成反比D由所用金属材料本身的性质决定【解析】在温度一定时，电阻率与导体的电阻、导体的长度和横截面积无关，只与导体本身的性质有关，D正确【答案】D2关于公式RU/I和公式R·l/S，下列说法正确的是()A两式对一切情况都适用BRU/I仅适用于金属导体，R·l/S适用于任何导体C导体的电阻R与U成正比，与I成反比D导体的电阻在温度一定时与导体长度成正比，与导体的横截面积成反比【解析】R适用于金属导体和电解液导电并且为

23、纯电阻电路，故A、B错误；导体电阻由本身决定，与U、I无关，故C错误；在温度一定时，电阻率一定，由R可知导体的电阻R与l成正比，与S成反比，故D正确【答案】D3(2019·深圳调研)如图2211所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是()图2211Aa代表的电阻丝较粗Bb代表的电阻丝较粗Ca电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比【解析】b图线的斜率大，表示电阻小，由电阻定律，R，b的导线粗，B正确，A、C不正确电阻是导体本身的性质，与电阻两端的电压无关，D不正确【答案】B4(2019·德阳

24、高二检测)有三根电阻丝，它们的长度、横截面积、电阻率分别如表所示：电阻电阻丝长度横截面积电阻率R1LS2R2L2SR32LS2则阻值最大的电阻丝是()AR1BR2CR3 D三根电阻丝的阻值一样大【解析】由电阻定律R得R12，R2，R324，故C正确【答案】C图22125如图2212所示，表示用不同电压加在一段金属导体两端，在温度不变的情况下测得IU的图像，试根据图像分析：若将这段金属导体在保持长度不变的前提下增大其横截面积，则这段导体的IU线这时符合下列哪种情况()【解析】由R长度不变，增加横截面积，电阻减小，图像的斜率增大【答案】D6半导体温度计是利用热敏电阻制造的如图2213所示，如果待测

25、点的温度升高，那么()图2213A热敏电阻变大，灵敏电流表示数变大B热敏电阻变大，灵敏电流表示数变小C热敏电阻变小，灵敏电流表示数变大D热敏电阻变小，灵敏电流表示数变小【解析】半导体电阻随温度升高而减小，由I知R减小，U不变，I变大，故只有C正确【答案】C7一只“220 V100 W”的灯泡工作时电阻为484 ，拿一只同样的灯泡来测量它不工作时的电阻，下列说法中正确的是()A小于484 B大于484 C等于484 D无法确定【解析】灯泡工作时的电阻为高温状态下的电阻，不工作时为常温下的电阻，金属材料的电阻率随温度的升高而增大，故灯泡不工作时的电阻小于正常工作时的电阻，A正确【答案】A8.图2214两根材料相同的均匀导线x和y，x长为l，y长为2l，串联在电路中时，沿长度方向电势变化如图2214所示，则x、y导线的横截面积之比为()A23 B13C12 D31【解析】由UI图像可知，Ux6 V，Uy4 V串联电路电流相同，则，而Rx，Ry所以，.【答案】B9当电路中的电流超过熔丝的