新课标高中物理选修第6节导体的电阻教案

第6节导体的电阻学习目标核心提炼1.通过对决定导体电阻的因素的探究，体会控2个概念——电阻和电阻率制变量法和逻辑思维法。1种思想方法——控制变量法2.加深对导体电阻的理解，并能进行有关计算。l3.理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率1个公式——R＝ρS与温度的关系。一、影响导体电阻的因素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。(2)电阻丝长度的测量把电阻丝拉直，用刻度尺量出它的长度l。(3)电阻的测量连接适当的电路，闭合开关后，测量电阻丝两端的电压U和通过电阻丝的电流I，U由R＝计算得到电阻。I2.探究导体电阻与其影响因素的关系项目内容实验目的探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系实验电路实验方法控制变量法：在长度、横截面积、材料三个因素，b、c、d与a分别有一个因素不同串联的a、b、c、d电流相同，电压与导体的电阻成正比，测量出它实验原理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。l(2)公式：R＝ρ，式中ρ称为材料的电阻率。S2.电阻率(1)意义：反映材料导电性能强弱的物理量，电阻率越小，材料的导电性能越强。(2)单位：欧姆·米，符号：Ω·m。(3)决定因素：电阻率由导体的材料和温度决定。(4)变化规律：各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化。(5)应用：电阻温度计、标准电阻等。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。(×)2.一根阻值为R的均匀电阻线，均匀拉长为原来的2倍，电阻变为4R。(√)3.由R＝UI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。(×)4.金属电阻随温度变化的原因是热胀冷缩导致金属电阻的长短和横截面积发生变化，所以金属的电阻随温度变化的幅度不大。(×)5.温度变化导致金属电阻变化的原因是金属的电阻率随温度变化。(√)对电阻定律的理解[要点归纳]l1.公式R＝ρ是导体电阻的决定式，图1中所示为一块长方体铁块，若通过电流SacR＝ρ；若通过电流I，则R＝ρ。bcab122I，则1图1导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，是由导体本身性质决定的。2.适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。lU3.R＝ρS与R＝的比较IlR＝ρSUR＝I电阻定律的表达式，也是电阻的意义电阻的定义式，R与U、I无关决定式提供了测定电阻率的一种方法：ρ提供了测定电阻的一种方法：伏作用＝RS安法l适用于粗细均匀的金属导体或浓适用范围联系纯电阻元件度均匀的电解液、等离子体导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积，而不是U和I[精典示例][例1](多选)某根标准电阻丝的电阻为R，接入电压恒定的电路中，要使接入电12路的电阻变为R，可采取的措施是()A.剪其一半的电阻丝接入B.并联相同的电阻丝接入C.串联相同的电阻丝接入D.对折原电阻丝后再接入l12可知，剪去一半的电阻丝，长度变为原来的，电阻减解析由电阻定律R＝ρS12小为R，选项A正确；并联相同的电阻丝后，横截面积变为原来的2倍，电阻12减小为R，选项B正确；串联一根相同的电阻丝后，长度变为原来的2倍，电12阻为原来的2倍，选项C错误；对折原电阻丝后，长度变为原来的，横截面积14变为原来的2倍，总电阻变为原来的，选项D错误。答案AB导体变形后电阻的分析方法某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变。(2)导体的体积不变，由V＝lS可知l与S成反比。l求解。(3)在ρ、l、S都确定之后，应用电阻定律R＝ρS[针对训练1]如图2所示为一长方体铜块，使电流沿图中I、I2两个方向通过该1铜块，铜块的电阻之比为()图2a2B.c2A.1a2b2C.D.cb22解析若通以电流I1，则铜块的长度为a，横截面积为bc，由电阻定律知其电阻为R1＝ρ＝ρa；若通以电流I2，则铜块的长度为c，横截面积为ab，由电阻定abcbc律知其电阻为R2＝ρ＝ρc；故＝2。cRa1Rcabab22答案B[例2](多选)滑动变阻器的原理如图3所示，则下列说法中正确的是()图3A.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，变阻器接入电路中的阻值减小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，A正确；若将a、d两端连在电路中，也是将aP部分连入电路，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AD滑动变阻器的原理及使用(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甲所示，要使滑动变阻器起限流作用(如图乙)，正确的连接是接A与D或C，B与C或D，即“一上一下”；要使滑动变阻器起分压作用(如图丙)，要将A、B全部接入电路，另外再选择C或D与负载相连，即“一上两下”，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。电阻和电阻率的区别和联系[要点归纳]电阻R电阻率ρ描述对象物理意义导体材料反映导体对电流阻碍作用的大反映材料导电性能的好坏，ρ大，小，R大，阻碍作用大导电性能差由材料、温度决定，与导体形状无关决定因素由材料、温度和导体形状决定单位联系欧姆(Ω)欧姆·米(Ω·m)l由R＝ρS知，ρ大，R不一定大；R大，ρ不一定大特别提醒(1)电阻率越大，材料的导电性能越差，但用这种材料制成的电阻不一定大，决定电阻大小的因素还与其长度和横截面积有关。(2)导体的电阻越大，说明导体对电流的阻碍作用越大，导体的电阻率不一定越大。[精典示例][例3]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做导体的电阻，因此，只有导体有电流通过时，才具有电阻UB.由R＝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IC.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.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解析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、B、C错误；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。答案D[针对训练2]如图4所示，a、b、c为不同材料做成的电阻，b与a的长度相等，c与a的横截面积相等，c的长度是a的两倍。当开U∶U2∶U3＝1∶1∶2。关于这三种材b的横截面积是a的两倍；关闭合后，三个理想电压表的示数关系是1料的电阻率ρ、ρ、ρ，下列说法正确的是()abc图4B.ρ是ρ的2倍A.ρ是ρ的2倍abacC.ρ是ρ的2倍D.ρ是ρ的2倍cabcRU解析设a的长度为L，横截面积为S，因为R＝UI，而R＝ρl，所以＝1＝1，aSRUb2LLρaS＝，故ρρaRU＝＝，所以2L2ρ1RU21S即＝1，即ρ＝2ρ；同理＝ρ，由上述可知ca1Lbaaρb2S3cSc＝2ρ，选项C正确。ρbc答案C1.(影响导体电阻的因素)在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，某实验小组提出了如下猜想：猜想一：导体电阻跟导体长度有关；猜想二：导体电阻跟导体粗细有关；猜想三：导体电阻跟导体材料有关。同学们想利用如图5的电路和表中的导体特征验证上述猜想。图5横截面积导体代号长度/m材料/mm20.20.40.60.40.40.60.6ABCDEF1.0锰铜锰铜锰铜锰铜锰铜镍铬合金铁1.01.00.51.51.01.0G(1)请将猜想一的实验设计思路补充完整。选取_______和_________相同、_______的_大_______不_同的导体，分别将其接入如图电路中通，过比较电路中小，判断导体电阻的大小。(2)验证猜想三时，若需对比三个实验数据，则应从上表中选取导体________(填写导体代号来进行实验)。解析(1)为了研究导体电阻与导体长度的关系，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，应选用的三种导体是B、D、E，分别将其接入如题图电路中。通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小。(2)为了研究导体电阻与导体材料的关系，则需使导体的长度和横截面积相同，材料不同，应选用的三种导体是C、F、G，分别将其接入如题图电路中。通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小。答案(1)材料横截面积长度电流(2)C、F、G2.(电阻率的理解A.电阻率ρ与导体的长度B.电阻率反映材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关C.电阻率大的导体，电D.有些合金的电变化的影响，可用来制成电阻温度计)关于电阻率的说法中正确的是()l和横截面积S有关阻一定很大阻率几乎不受温度解析电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温度有关，与导体的长度ll和横截面积S无关，故A错误，B正确；由R＝ρ知ρ大，R不一定大，故C错S误；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错误。答案B3.(电阻定律的理解)(2018·苏州高二检测)一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是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()UA.2B.UC.2UD.4U，拉长后长度变为2l，横截面积变为，所以R′lS解析导线原来的电阻为R＝ρS2l′2l＝ρ＝ρ＝4R。导线原来两端的电压为U＝IR，拉长后为U′＝IR′＝4IR＝4U，S′S2D正确。答案D4.(电阻定律的理解与应用)给装在均匀玻璃管内的水银柱加一电压，使通过水银柱的电流为0.1A，若将这些水银倒入一个内径为前者2倍的玻璃管内，接在同一电压上，通过水银柱的电流为多少？解析设水银柱在两种情况下的电阻分别为R1、R2，对应的长度、横截面积分ll。2别为l1、l2、S1、S2，由电阻定律得R1＝ρ，R2＝ρ1SS21在两种情况下水银的体积相同，所以有l1S1＝l2S2。又因为S1＝πr2，S2＝π(2r)2，所以S2＝4S1，l1＝4l2，代入公式R＝ρSl得R1＝16R2由欧姆定律得U＝R1I1＝R2I2所以I2＝16I1＝1.6A。答案1.6A基础过关UlR＝和公式R＝ρ，下列说法正确的是()IS1.关于公式A.两公式对一切情况都适用UlR＝ρ适用于任何导体SB.R＝I仅适用于金属导体，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的长度成正比，与导体的横截面积成反比解析R＝UI适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液，且为纯电阻电路，A、B错误；导体的电阻由导体本身决定，与U、I无关，C错误；由电阻定律知，D正确。答案D2.一根阻值为R的均匀电阻丝，在下列哪些情况中其阻值仍为R(设温度不变)(A.当长度不变，B.当横截面积不变，)横截面积增大一倍时长度增加一倍时C.当长度和横截面积都缩小为原来的一半时D.当长度扩大一倍而面积缩为原来的一半时解析根据电阻定律R＝ρSl可知，只有电阻丝的长度和横截面积都扩大或缩小相同比例倍数时，电阻丝的电阻才能保持不变，故选项C正确。答案C3.图1一同学将变阻器与一只6V、6～8W的小灯泡L及开关S串联后接在6V的电S闭合时，发现灯泡发光。按图1所示的接法，当滑片P向右滑动时，灯泡将源E上，当()A.变暗B.变亮C.亮度不变D.可能烧坏灯泡解析由题图可知，变阻器接入电路的是PB段的电阻丝，由于灯泡的额定电压等于电源电压，所以不可能烧坏灯泡。当滑片P向右滑动时，接入电路中的电阻丝变短，电阻减小，灯泡变亮，选项B正确。答案B4.图2如图2所示为均匀的长方形薄片合金电阻板abcd，ab边长为L，ad边长为L。12当端点Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ、Ⅳ接入电路时，导体的电阻分别为R、R，则R∶R为()1212A.L1∶L2C.L∶LB.L2∶L1D.L∶L22221122L1，R2＝ρhLL21，所以R1∶R2＝解析设电阻板厚度为h，由电阻定律有R＝ρhL21L∶L22，故C正确。12答案C5.(2018·保定模拟)如图3所示，一段长为a、宽为b、高为c(a>b>c)的长方体金属导体，将其中的两个对立面接入电路中时，最大的电阻为R，则最小的电阻为()图3B.cA.c2R2Ra2abC.a2RD.Rbc解析根据电阻定律知，最大电阻为R＝ρa，最小电阻为R′＝ρc＝ρac×abbca22＝bcc2R，故A正确。a2答案A6.(多选)温度能影响金属导体和半导体材料的导电性能，在如图分别为某金属和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则4所示的图象中()图4A.图线甲反映半导体材料的电阻随温度的变化B.图线乙反映金属导体的电阻随温度的变化C.图线甲反映金属导体的电阻随温度的变化D.图线乙反映半导体材料的电阻随温度的变化解析金属导体随着温度升高，电阻率变大，从而导致电阻增大，对于半导体材料，电阻随着温度升高而减小，因此由题图可知，图线甲表示金属导体的电阻随温度的变化，图线乙表示半导体材料的电阻随温度的变化。故C、D正确，A、B错误。答案CD7.在如图A点的电压为纵坐标，各点离A点的距离x为横坐标，则各点电势U随x变化的图线应为5所示电路中，AB为粗细均匀、长为L的电阻丝，以A、B上各点相对()图5ERE解析由U＝IR＝·x＝x，其中E、L均为定值，故U与x成正比，A项正确。RLLx答案A能力提升8.(2019·4月浙江选考，18)小明想测额定电压为2.5V的小灯泡在不同电压下的电功率，设计了如图6甲所示的电路。图6(1)在实验过程中，调节滑片P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是________的导线没有连接好(图中用数字标记的小圆点表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7点至8点”)；(2)正确连好电路，闭合开关，调节滑片P，当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图乙所示，则电流为________A，此时小灯泡的功率为________W；(3)做完实验后，小明发现在实验报告上漏写了电压为1.00V时通