【备课】高中物理教科2019版必修3：第二章3.电阻定律电阻率学案

3.电阻定律电阻率课标要求思维导图1.了解电阻定律的内容，能对简单的实际问题进行分析计算．2．能够利用控制变量法探究导体的电阻与它的长度和横截面积之间的定量关系．3．能理解电阻率的物理意义及电阻率与温度的关系．4．能够掌握限流电路和分压电路的区别．必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、电阻定律1．探究导体的电阻跟它的长度及横截面积之间的定量关系(1)方法：________法．(2)步骤①测量若干段横截面积相同而长度不同的同种材料导线的电阻．②测量若干段长度相同而横截面积不同的同种材料导线的电阻．(3)数据处理：以电阻R为纵轴、以lS为横轴建立直角坐标系，根据所得数据作出R­l2．电阻定律：导体的电阻R跟它的________成正比，与它的________成反比．二、电阻率1．物理意义：表征材料导电性质的物理量．2．符号及单位：符号：ρ；单位：欧·米(Ω·m)．3．决定因素：导体的材料和________．4．金属的电阻率：随温度的升高而________，可制成电阻温度计．5．半导体材料的电阻率：根据半导体材料的电阻率随________和________的变化而变化，分别制成了热敏电阻和光敏电阻．三、限流电路和分压电路1．滑动变阻器的接入方式：限流电路中，滑动变阻器串联在电路中；分压电路中，滑动变阻器的三个接线柱分别连在不同的位置．2．调压范围：________电路的调压范围广，电压能够从0开始调节．3．使用前的注意事项：弄清楚滑动变阻器的最大阻值和允许通过的最大电流值，使用时通过滑动变阻器的电流不能超过最大电流值．[导学1]导体的电阻除与导体的长度和横截面积有关外，还与导体的材料和温度有关．[导学2](1)不同材料的电阻率差别很大，受温度影响的大小也不同．(2)金属的电阻率随温度的升高而增大，可用来制作电阻温度计．(3)合金的电阻率几乎不随温度变化，可用来制作标准电阻．(4)半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制，如改变温度、光照、掺入微量杂质等．关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一电阻定律的理解和应用归纳总结1.电阻定律表达式R＝ρlS(1)ρ表示导体材料的电阻率，与材料和温度有关，反映了导体的导电性能，ρ越大，说明导电性能越差；ρ越小，说明导电性能越好．(2)l表示沿电流方向导体的长度．(3)S表示垂直于电流方向导体的横截面积．2．R＝ρlS与R＝UR＝ρlR＝U区别意义电阻定律的表达式，也是电阻的决定式电阻的定义式，R与U、I无关作用提供了测定电阻率的一种方法——ρ＝RS提供了测定电阻的一种方法——伏安法适用范围适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体纯电阻元件联系R＝ρlS是对R＝UI的进一步说明，即导体的电阻不是取决于U和典例示范例1如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝2bc.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()A．4IB．2IC．12ID．1素养训练1一根粗细均匀的导线，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()A．U2B．UC．2UD．4素养训练2一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的三分之一，再给它两端加上电压U，则()A．通过导线的电流为IB．通过导线的电流为IC．通过导线的电流为ID．通过导线的电流为I探究点二电阻率导学探究如图所示，将日光灯灯丝(额定功率为8W)与演示用欧姆表(测电阻大小的仪器)连接成如图所示电路，用酒精灯加热灯丝后，发现欧姆表的示数变大了，该实验说明哪个物理量与温度有关？归纳总结1.电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关．2．电阻率与温度的关系及应用(1)金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计．(2)半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻．(3)有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻．3．电阻和电阻率的比较物理量比较项电阻R电阻率ρ物理意义反映导体对电流的阻碍作用大小，R大，阻碍作用大反映材料导电性能的好坏，ρ大，导电性能差决定因素由材料、温度、长度和横截面积决定由材料、温度决定，与导体形状无关单位欧姆(Ω)欧姆·米(Ω·m)联系ρ大，R不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；R大，ρ不一定大，导电性能不一定差典例示范例2(多选)下列说法中正确的是()A．据R＝UI可知，当通过导体的电流不变时，加在电阻两端的电压变为原来的B．导体的电阻是其本身的属性，通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变C．据ρ＝RSl可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度lD．导体的电阻率与导体的长度l、横截面积S、导体的电阻R皆无关思维方法电阻与电阻率的辨析(1)导体的电阻越大，说明导体对电流的阻碍作用越大，不能说明导体的电阻率一定越大．(2)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和决定电阻率大小的因素是不同的．素养训练3如图所示，P是一个表面均匀镀有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜材料的电阻率为ρ，膜的厚度为d.管两端有导电金属箍M、N.现把它接入电路中，测得M、N两端电压为U，通过它的电流为I，则金属膜的电阻率的值为()A．UIB．C．πUDdIL探究点三滑动变阻器的两种接法及应用归纳总结比较内容限流接法分压接法电路图(图中R为负载电阻，R0为滑动变阻器)闭合开关前滑片位置滑动触头在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大滑片在最左端，即开始时R上得到的电压为零负载两端的电压调节范围RR0+R0～U通过负载的电流调节范围UR00～U典例示范例3如图电路是将滑动变阻器作分压器用的电路，C、D为分压器的输入端，A、B为分压器的输出端，把变阻器的滑动片P放在变阻器正中间，下列判断中正确的是()A．空载时输出电压为UAB＝UCDB．当接上负载R时，输出电压为UAB<UC．负载电阻R的阻值越小，UAB越接近UD．接上负载R，滑动片P向上滑动，可实现UAB＝U素养训练4(多选)如图所示，a、b、c、d是滑动变阻器的四个接线柱，现把此变阻器接成一个分压电路向一个小灯泡供电，并要求滑片P向c移动时，小灯泡两端电压减小，下列说法中正确的是()A．a接电源正极，b接电源负极，c、d接小灯泡两端B．a接电源正极，b接电源负极，c、a接小灯泡两端C．a接电源正极，b接电源负极，d、b接小灯泡两端D．a接电源正极，b接电源负极，d、a接小灯泡两端随堂演练·自主检测——突出创新性素养达标1．关于导体的电阻，下列说法正确的是()A．导体电阻与导体两端电压有关，加在导体两端电压越大，导体的电阻就越大B．两根长度相同的镍铬合金线，若忽略温度的影响，电阻一定相等C．相同条件下，铜导线比铁导线的导电性能好，说明导体的电阻与材料有关D．任何导体都对电流有阻碍作用，导体的电阻越大，它对电流的阻碍作用越小2．为探究导体电阻与其影响因素的定量关系，某同学找到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与a相比，分别只有一个因素不同．将a、b、c、d串联接入如图所示的电路中，用一块电压表分别测量导体a、b、c、d两端的电压．若实验中保持金属导体温度不变，不计电压表内阻对电路的影响，对于实验中得到的现象，你认为合理的是()A．每段导体两端的电压与它们电阻成反比B．如图a、b长度不同，则它们的电压与长度成正比C.如图a、c的横截面积不同，则它们的电压与横截面积成正比D．改变滑动变阻滑片的位置，a、d两条金属导体的电压之比会随之发生变化3．一段粗细均匀的镍铬合金丝，横截面的直径为d，电阻为R，把合金丝拉成直径为d4A．R16B．16C．256RD．R4．如图中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面均为正方形的导体，但R2的尺寸远远小于R1的尺寸．通过两导体的电流方向如图所示，则关于这两个导体的电阻R1、R2大小关系的说法正确的是()A．R1＝R2B．R1<R2C．R1>R2D．无法确定5.(多选)取一段额定电压为220V，额定功率大于100W的废灯泡的灯丝约2cm长．灯丝与两节干电池及2.5V小灯泡的电路连接如图所示，闭合开关灯泡发光并且较亮，再用点燃的蜡烛给灯丝加热，则()A．小灯泡和灯丝是并联连接B．观察到的现象是小灯泡变暗C．小灯泡变暗的原因是灯丝的电阻随温度升高而增大D．上述现象说明了温度升高，灯丝的电阻率变大3．电阻定律电阻率必备知识·自主学习一、1．(1)控制变量2．长度l横截面积S二、3．温度4．增大5．温度光照三、2．分压关键能力·合作探究探究点一【典例示范】例1解析：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S1S2＝12，AB接入电路时电阻为R1，CD接入电路时电阻为R2，则有R1R2＝ρlabS1ρlbcS2＝答案：A素养训练1解析：导线原来的电阻为R＝ρlS，拉长后长度变为2l，横截面积变为S2，所以R′＝ρl'S'＝ρ2lS2＝4R.导线原来两端的电压为U＝IR，拉长后为U答案：D素养训练2解析：根据电阻的决定式R＝ρLS＝ρVSS＝ρVS2＝ρV答案：D探究点二【导学探究】提示：灯丝的长度、横截面积没有发生变化，而电阻发生变化，说明灯丝的电阻率与温度有关，随温度的升高而增大．【典例示范】例2解析：R＝UI是电阻的定义式，导体电阻由导体自身性质决定，与U、I无关．当导体两端电压U加倍时，导体内的电流I也加倍，但比值R仍不变，故A错误，B正确．由电阻定律R＝ρlS可知，导体电阻取决于ρ、l、S，与ρ、l成正比，与S成反比，但ρ取决于材料本身，与l、S、答案：BD素养训练3解析：由欧姆定律可得，镀膜材料的电阻R＝UI，镀膜材料的截面积为S＝2πD2d＝πDd，根据电阻定律可得R＝ρLS，所以镀膜材料的电阻率ρ＝SR答案：C探究点三【典例示范】例3解析：设滑动变阻器总电阻R0，空载时，变阻器下部分电阻为R′＝12R0，输出电压为UAB＝R'R0UCD＝12UCD，选项A错误；当接上负载R时，负载与变阻器下部分电阻并联，有R并＝RR'R+R'<R′，输出电压为UAB＝R并R0-R'+R并UCD＝1R0-R'R并+1UCD答案：BD素养训练4解析：分压电路的正确接法是“一上两下”，而且a与b需要接电源两极，可以a接电源正极，b接电源负极．由于题目要求“滑片P向c移动时，小灯泡两端电压减小”，可知滑片P向c移动时，分压部分的电阻丝的长度减小，由图可知P与a之间的电阻丝长度减小，所以需要c、a或d、a接小灯泡两端．故选B、D.答案：BD随堂演练·自主检测1．解析：导体的电阻是导体本身的一种性质，由导体的材料、长度、横截面积决定，有时还要考虑温度的变化，但电阻与它两端的电压和通过的电流无关，C正确，A、B错误；导体能够导电是因为内部存在大量的能够自由移动的电荷，但除了超导现象以外，导体都会有电阻，即导体对电流有阻碍作用，所以电阻越大，对电流阻碍作用越大，D错误．答案：C2．解析：由欧姆定律U＝IR可知，电阻串联时电流相等，故电压与电阻成正比，A错误；如果长度不同，电阻与长度成正比，由U＝IR可知，电压与长度成正比，B正确；根据电阻定律R＝ρLS可知截面积不同，导线越粗电阻越小，结合U＝IR可知电压与截面积成反比，C错误；由于电阻为串联关系，所以无论如何改变滑片位