高中物理人教必修三11.2导体的电阻 学案

1、第十一章 第2节导体的电阻【学习目标】1体会物理概念及规律的建立过程，理解电阻的定义。2通过实验探究，了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系，体会物理学中控制变量的研究方法。3引导学生观察实验现象，对数据进行分析思考，了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。通过查找资料、交流讨论，初步了解超导现象及其应用。4设计实验探究影响导体电阻的因素，同时学习电流表的内外接、滑动变阻器分压及限流接法对电路的影响。5能由伏安特性曲线分析不同导体的导电性能的区别，体会电阻率在科技、生活中的应用。【课前预习】一、电阻1定义：导体两端的电压与导体中电流之比。2定义式：Req f(U,I)。3物理意义：反

2、映导体对电流的阻碍作用的物理量。4导体的UI图像的斜率反映导体电阻的大小。(该图像是过原点的倾斜直线)二、影响导体电阻的因素1探究电路2探究原理a、b、c、d四条不同的导体串联，电流相同，因此，电阻之比等于相应的电压之比。3探究过程(1)b与a只有长度不同，比较a、b的电阻之比与长度之比的关系。(2)c与a只有横截面积不同，比较a、c的电阻之比与横截面积之比的关系。(3)d与a只有材料不同，比较a、d的电阻与材料的关系。4探究结论：导体的电阻与长度、横截面积有定量关系，与电阻的材料也有关。三、电阻定律及导体的电阻率1导体的电阻：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

3、，导体电阻还与构成它的材料有关。2电阻定律：Req f(l,S)。3电阻率的相关因素(1)与导体材料有关：纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。(2)与导体的温度有关有些合金的电阻率几乎不受温度变化影响，常用来制作标准电阻。金属的电阻率随温度的升高而增大，可制作电阻温度计。当温度降低到特别低时导体电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象。四、导体的伏安特性曲线 1.导体的伏安特性曲线:用横坐标表示电压U,用纵坐标表示电流I,这样画出的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线。 2.线性元件:伏安特性曲线是一条过原点的直线,电流I与电压U成正比,具有这种伏安特性的电学元件叫作线性元件,欧姆定律可适用,例如金

4、属和电解质溶液。 3.非线性元件:伏安特性曲线是曲线的电学元件,电流I与电压U不成正比,欧姆定律不适用,例如气态导体和半导体元件。 判一判(1)由Req f(U,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。()(2)电阻率只与导体的长度L和横截面积S有关。()(3)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。()(4)电阻率大的导体，电阻一定很大。()(5)导体的长度越大，电阻也一定越大。()【学习过程】任务一：对电阻定律的理解及应用例1如图所示，a、b、c为同一种材料做成的电阻，b与a的长度相等，b的横截面积是a的2倍；c与a的横截面积相等，c的长

5、度是a的2倍。当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是()AV1的示数是V3的2倍 BV1的示数是V2的2倍CV2的示数是V1的2倍 DV2的示数是V3的2倍B由Req f(l,S)，a、b、c的电阻之比为R1R2R3214，三者串联，电流相等，则电压比等于电阻比，选项B正确。变式训练1-1如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为I；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为()A4I B2I Ceq f(1,2)I Deq f(1,4)IA设沿AB方向的横截面积为S1，沿CD方向的横截面积为S2，则有eq f(S1,S2)eq f(1,2)，AB

6、接入电路时电阻为R1，CD接入电路时电阻为R2，则有eq f(R1,R2)eq f(f(lab,S1),f(lbc,S2)eq f(4,1)，由欧姆定律得电流之比eq f(I1,I2)eq f(R2,R1)eq f(1,4)，解得I24I14I，故A正确。反思总结1长方体导体电阻的理解如图所示为一块长方体铁块，若通过电流为I1，则R1eq f(a,bc)；若通过电流为I2，则R2eq f(c,ab)。变式训练1-2两根完全相同的金属导线A和B，如果把其中的一根A均匀拉长到原来的2倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为多少？若将变化后的A、B两个导线串联在同一电路中，则它两端的电压之

7、比为多少？思路点拨：(1)导线拉长2倍后，导线的不变，l变为原来2倍，体积不变，S变为原来的eq f(1,2)。(2)R、l、S满足Req f(l,S)。解析金属导线原来的电阻为Req f(l,S)，拉长后l2l，因为体积VlS不变，所以Seq f(S,2)，Req f(l,S)4eq f(l,S)4R。对折后leq f(l,2)，S2S，所以Req f(l,S)eq f(l/2,2S)eq f(R,4)，则RR161。提示：两电阻串联时，电压之比等于电阻之比，故电压之比为161。 答案161 161变式训练1-3 一根阻值为R的均匀电阻丝，长为l，横截面积为S。设温度不变，在下列情况下其阻值

8、仍为R的是()A当l不变，S增大一倍时B当S不变，l增大一倍时C当l和S都变为原来的eq f(1,2)时D当l和横截面的半径都增大一倍时C根据电阻定律Req f(l,S)可知，只有选项C正确。变式训练1-4如图所示，若滑动变阻器的滑片P向C端移动时，小灯泡变亮，那么应将N接()AB接线柱BC接线柱CD接线柱D以上都可以B首先要明确小灯泡变亮了，这表明电路中的电流增大，滑动变阻器接入电路中的电阻值减小，长度变短，而滑动变阻器连入电路的电阻由下面的接线柱决定，只有N接C才能满足题意。选B。任务二：对公式Req f(U,I)和公式Req f(l,S)的理解例2关于公式Req f(U,I)和公式Req

9、 f(l,S)，下列说法正确的是()A两式对一切情况都适用BReq f(U,I)仅适用于金属导体，Req f(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同种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DReq f(l,S)适用于金属导体和电解液，且为纯电阻电路，故A、B错误；导体的电阻由导体本身决定，与U、I无关，故C错误，D正确。变式训练2-1 (多选)对于常温下一根阻值为R的均匀金属丝，下列说法正确的是()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eq f(1,4)RC给金属丝加上逐渐从零

10、增大到U0的电压，则任一状态下的eq f(U,I)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BD设原电阻Req f(l,S)，当l10l时，由体积不变原理求得横截面积变成Seq f(1,10)S，所以电阻变为Req f(l,S)eq f(10l,f(1,10)S)100R，A错误；从中点对折起来，相当于两个阻值为eq f(1,2)R的电阻并联，其总阻值为eq f(1,4)R，B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Req f(l,S)eq f(U,I)将逐渐增大，C错误；金属丝的电阻

11、率随温度的降低而减小，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，D正确。反思总结(1)Req f(l,S)，电阻的决定式，说明了电阻由导体的电阻率、长度l、横截面积S决定。适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液等电阻的计算。(2)Req f(U,I)，电阻的定义式，在常温下，某电阻阻值确定，电压U和I成正比。变式训练2-2 (多选)关于导体的电阻及电阻率的说法，正确的是()A导体对电流的阻碍作用叫作导体的电阻，因此，只有导体有电流通过时才具有电阻B虽然Req f(U,I)，但是导体的电阻与导体两端的电压及导体中的电流无关C将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电

12、阻率都是原来的二分之一D某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零BD导体的电阻率由材料本身性质决定，并随温度变化而变化，导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端电压及导体中电流大小无关，A、C错误，B正确；电阻率反映材料的导电性能，电阻率常与温度有关，存在超导现象，D正确。变式训练2-3 (多选)下列关于电阻率的说法正确的是()A电阻率与导体的长度和横截面积有关B电阻率由导体的材料决定，且与温度有关C电阻率大的导体，电阻一定大D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成标准电阻BD材料是决定电阻率大小的主要因素，另外电阻率还与温度有关，A错，B对； 由eq f(RS,l

13、)知，导体的电阻大小与电阻率、导体的长度和横截面积都有关系，电阻率大的导体， 电阻不一定大，C错； 有些合金的电阻率(如锰铜合金)几乎不受温度变化的影响，可用来制成标准电阻，D对。变式训练2-4下列关于电阻率的说法，错误的是 ()A电阻率只是一个比例常数，与任何其他因素无关B电阻率反映材料导电性能的好坏，所以与材料有关C电阻率与导体的温度有关D电阻率在国际单位制中的单位为欧米A电阻率反映材料导电性能的好坏，与材料有关，A选项错误，B选项正确；电阻率与温度有关，C选项正确；根据电阻定律Req f(l,S)，解得eq f(RS,l)，电阻率在国际单位制中的单位为欧米，D选项正确。任务三：电流与电压的图象问题例3如图所示，图线和图线所表示的电阻值分别是()A4 和2 B0.25 和0.5 C4 k和2 kD2.5104