高中物理恒定電流第2節(jié)電阻課堂互動(dòng)教案魯科版選修

1、第2節(jié) 電阻課堂互動(dòng)三點(diǎn)剖析一、對(duì)歐姆定律的理解1.R是一個(gè)跟導(dǎo)體本身有關(guān)的量，與導(dǎo)體兩端電壓U和通過(guò)的電流I無(wú)關(guān)，絕不能由R=而錯(cuò)誤地認(rèn)為“R與U成正比，R與I成反比”.2.歐姆定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律，是在金屬導(dǎo)電的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的.使用歐姆定律時(shí)應(yīng)注意：（1）歐姆定律并不適用于所有導(dǎo)電現(xiàn)象.除金屬外，對(duì)電解液導(dǎo)電也是適用的，但對(duì)氣體導(dǎo)電就不適用了.歐姆定律適用于“線性電阻”.（2）將歐姆定律變形得R=U I，是電阻的定義式，表明了一種量度和測(cè)量電阻的方法，并不說(shuō)明“電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與通過(guò)導(dǎo)體的電流成反比”.R=U I適用于所有導(dǎo)體，無(wú)論是“線性電阻”還是“非線性電阻”.3.“I=”

2、與“I=”兩者是不同的，I=是電流的定義式，只要導(dǎo)體中有電流，不管是什么導(dǎo)體在導(dǎo)電，都適用，而I=是歐姆定律的表達(dá)式，只適用于特定的電阻（線性電阻），不能將兩者混淆.【例1】 根據(jù)歐姆定律，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是（）A.從關(guān)系式R=可知，對(duì)于一個(gè)確定的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，如果通過(guò)的電流越大，則導(dǎo)體兩端的電壓也越大B.從關(guān)系式R=可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比C.從關(guān)系式I=可知，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比D.從關(guān)系式R=可知，對(duì)一個(gè)確定的導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，所加的電壓跟通過(guò)的電流的比值是一確定值解析：將歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式I=轉(zhuǎn)換成公式R=和公式U=IR，其中

3、公式I=表示電流的決定式，即I與U成正比，與R成反比；公式R=是電阻的定義式，即R與U、I皆無(wú)關(guān)；公式U=IR只是電流I經(jīng)過(guò)電阻R的電壓降，即U與I成正比(R一定時(shí))，與R成正比(I一定時(shí))，所以A、C、D都是正確的說(shuō)法.答案：B二、導(dǎo)體的伏安特性曲線用橫軸表示電壓U，縱軸表示電流I，畫出的I-U的關(guān)系圖象叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線，如圖3-2-1所示.伏安特性曲線直觀地反映出導(dǎo)體中的電壓與電流的關(guān)系.圖3-2-1金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，直線的斜率為金屬導(dǎo)體的電阻的倒數(shù).具有這種特性的電學(xué)元件叫做線性元件，通常也叫純電阻元件，歐姆定律適用于該類型電學(xué)元件.對(duì)歐姆定律不適用的導(dǎo)體和

4、器件，伏安特性曲線不是直線，這種元件叫做非線性元件，通常也叫做非純電阻元件.我們也可以作出U-I曲線，U-I曲線上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示電阻.在做導(dǎo)體的伏安特性曲線時(shí)，坐標(biāo)軸標(biāo)度的選取是任意的，因此利用圖線的斜率求電阻大小時(shí)，不能用tan，必須利用U和I的比值計(jì)算.【例2】 圖3-2-2所示的圖象所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)導(dǎo)體：圖3-2-2（1）電阻關(guān)系R1R2為_(kāi)；（2）若兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等（不為零）時(shí)，電壓之比U1U2為_(kāi)；（3）若兩個(gè)導(dǎo)體的電壓相等（不為零）時(shí)，電流之比I1I2為_(kāi).解析：本題考查歐姆定律和I-U圖象的綜合應(yīng)用，我們只要清楚歐姆定律的內(nèi)容及I-U圖象的意義，題目即可解決.（1）由I

5、-U圖象可知，R=，所以R1= =2 ，R2= 因此R1R22（）31.（2）由歐姆定律得U1=I1R1，U2=I2R2由于I1I2,則U1U2R1R231.（3）由歐姆定律得I1=U1 R1，I2=U2 R2，由于U1U2所以I1I2 R2R113.答案：(1)31(2)31(3)13三、歐姆定律與電阻定律1.由歐姆定律導(dǎo)出的R=，是電阻的定義式，公式表明可由電路的工作狀態(tài)來(lái)計(jì)算電阻的大小，但電阻大小與加在它上面的電壓和通過(guò)它的電流均無(wú)關(guān).2.電阻定律R=是電阻的決定式，公式表明電阻的大小由導(dǎo)體本身的因素決定，其中電阻率反映了材料的導(dǎo)電性能.同種材料導(dǎo)體的電阻隨導(dǎo)體長(zhǎng)度和橫截面積的變化而變化

6、.3.電阻和電阻率是不同的兩個(gè)物理概念，不能混淆.電阻反映的是導(dǎo)體本身導(dǎo)電性能的物理量，它與導(dǎo)體的幾何形狀有關(guān)；而電阻率是反映材料本身導(dǎo)電性能的物理量，它與材料制成什么樣的導(dǎo)體無(wú)關(guān)，只由導(dǎo)體材料和溫度決定.不能根據(jù)=，錯(cuò)誤地認(rèn)為電阻率跟導(dǎo)體的橫截面積S成正比，跟導(dǎo)體長(zhǎng)度l成反比.【例3】 兩根完全相同的金屬導(dǎo)線，如果把其中的一根均勻拉長(zhǎng)到原來(lái)的4倍，把另一根導(dǎo)線對(duì)折后絞合起來(lái)，則它們的電阻之比為_(kāi).解析：由電阻定律設(shè)金屬導(dǎo)線原來(lái)的電阻為R=拉長(zhǎng)后l1=4l，因?yàn)榭傮w積VlS保持不變，所以截面積S1=S/4.所以：R1=16R對(duì)折后l2l/2，截面積S22S所以：R1=則后來(lái)兩導(dǎo)線的電阻之比：R

7、1R2641.答案：641溫馨提示某一導(dǎo)體形狀改變后，討論其電阻變化要抓住要點(diǎn):（1）電阻率不變；（2）總體積不變，由VlS可知l和S成反比例變化.在、l、S都確認(rèn)后，應(yīng)用電阻定律R=來(lái)判斷.【例4】 一個(gè)標(biāo)有“220 V 60 W”的白熾燈泡，加上的電壓U由0逐漸增大到220 V，在此過(guò)程中，電壓U和電流I的關(guān)系可用圖線表示，在圖3-2-3所示的四個(gè)圖線中，符合實(shí)際的是（）圖3-2-3解析：在U-I圖象中R=tan，由于電壓增大時(shí)燈絲溫度明顯升高，所以燈絲電阻增大，即圖象的斜率應(yīng)當(dāng)增大.又由于電阻率隨溫度升高而單調(diào)增大，所以斜率應(yīng)當(dāng)單調(diào)增大.可判斷A、C、D圖肯定不符合實(shí)際，從而只能選B.答

8、案：B各個(gè)擊破類題演練1若加在某導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的時(shí)，導(dǎo)體中的電流減小了0.4 A.如果所加電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則導(dǎo)體中的電流是多大?解析：依題意和歐姆定律得：R=，所以I01.0 A又因?yàn)镽=，所以I22I02.0 A.答案：2.0 A類題演練2某電流表的電阻約為0.1 ，它的量程是0.6 A，如將這個(gè)電流表直接連接到2 V的蓄電池的兩極上，會(huì)產(chǎn)生什么后果？解析：因?yàn)殡娏鞅淼碾娮韬苄?，直接連到電源的兩極上后，會(huì)因通過(guò)電流表的電流過(guò)大而燒壞電流表.該題只需計(jì)算出在2 V的電壓下通過(guò)電流表的電流值，然后跟電流表的量程進(jìn)行比較即可.根據(jù)歐姆定律：I= A=20 A20 A0.6 A，會(huì)將電流

9、表燒壞.答案：會(huì)將電流表燒壞變式提升1將10 V電壓加在阻值為500 的金屬導(dǎo)體兩端，在1 min內(nèi)有多少電子通過(guò)導(dǎo)體的橫截面？解析：根據(jù)歐姆定律求出金屬導(dǎo)體中的電流，再結(jié)合電流的定義式即可求出1 min內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，最后求出電子數(shù)目.根據(jù)歐姆定律知，通過(guò)導(dǎo)體的電流：I= A=0.02 A.在1 min內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量：q=I·t=ne，即0.02×60n×1.6×1019在1 min內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電子數(shù)為：n7.5×1018（個(gè)）.答案：7.5×1018（個(gè)）類題演練3如圖3-2-4所示，為導(dǎo)體a、b的U-I

10、圖線，由此判斷（）圖3-2-4A.導(dǎo)體a的電阻大于導(dǎo)體b的電阻B.導(dǎo)體a的電阻小于導(dǎo)體b的電阻C.若將兩導(dǎo)體串聯(lián)，導(dǎo)體a的發(fā)熱功率大于導(dǎo)體b的發(fā)熱功率D.若將兩導(dǎo)體并聯(lián)，導(dǎo)體a的發(fā)熱功率大于導(dǎo)體b的發(fā)熱功率解析：導(dǎo)體的電阻I=在導(dǎo)體a、b的U-I圖線上分別取橫坐標(biāo)相同（即電流值相同）的兩點(diǎn).由圖知導(dǎo)體a的U-I圖上該點(diǎn)的縱坐標(biāo)較大，故導(dǎo)體a的電阻R=較大.故選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤.在串聯(lián)電路中，各段電路上損耗的電功率跟電路電阻成正比，而在并聯(lián)電路中，每條支路上損耗的電功率跟支路電阻成反比.由于RaRb，故C正確，D錯(cuò)誤.答案：AC變式提升2如圖3-2-5所示為某小燈泡的電流與其兩端的電壓關(guān)系圖線，

11、試分別計(jì)算出其電壓為5 V、10 V時(shí)小燈泡的電阻，并說(shuō)明電阻的變化規(guī)律.圖3-2-5解析：根據(jù)圖象，當(dāng)電壓為5 V時(shí)，電流為0.5 A，所以有：R= =10 當(dāng)電壓為10 V時(shí)，電流為0.7 A，所以R2= 14.3 隨著電壓的升高，曲線的斜率越來(lái)越小，電阻越來(lái)越大，因此其電阻是非線性電阻，不是一個(gè)固定的值.類題演練4如圖3-2-6所示，P是一個(gè)表面鑲有很薄電熱膜的長(zhǎng)陶瓷管，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，直徑為D，鍍膜的厚度為d，管兩端有導(dǎo)電金屬箍M、N.現(xiàn)把它接入電路中，測(cè)得它兩端電壓為U，通過(guò)它的電流為I，則金屬膜的電阻為_(kāi)，鍍膜材料電阻率的計(jì)算式為=_.圖3-2-6解析：由歐姆定律可得R=由電阻定律R=

12、可得：R=，則.答案：R=變式提升3如圖3-2-7所示，一圈粗細(xì)均勻的導(dǎo)線長(zhǎng)1 200 m，在兩端點(diǎn)A、B間加上恒定電壓時(shí)，測(cè)得通過(guò)導(dǎo)線的電流0.5 A.如剪去BC段，在A、C兩端加同樣電壓時(shí)，通過(guò)導(dǎo)線的電流變?yōu)?.6 A，則剪去的BC段多長(zhǎng)？圖3-2-7解析：由于電壓恒定，根據(jù)歐姆定律可算出導(dǎo)線AB和AC段的電阻比，再根據(jù)電阻定律算出長(zhǎng)度比，即得剪去的導(dǎo)線長(zhǎng)度.設(shè)整個(gè)導(dǎo)線AB的電阻為R1，其中AC段的電阻為R2，根據(jù)歐姆定律：UI1R1I2R2，所以.再由電阻定律，導(dǎo)線的電阻與其長(zhǎng)度成正比，所以AC段導(dǎo)線長(zhǎng)：l2=×1 200 m1 000 m，由此可知，剪去的導(dǎo)線BC段的長(zhǎng)度為：lxl1-l2200 m.答案：200 m類題演練5神經(jīng)系統(tǒng)中，把神經(jīng)纖維分為有髓鞘與針?biāo)枨蕛纱箢?現(xiàn)代生物學(xué)認(rèn)為，髓鞘是由多層（幾十到幾百層不等）類脂物質(zhì)髓質(zhì)累積而成的，髓具有很大的電阻.已知蛙有髓鞘神經(jīng)，髓鞘的厚度只有2 m左右.而它在每平方厘米的面積上產(chǎn)生的電阻卻高達(dá)1.6×105 .若不計(jì)髓質(zhì)片層間的接觸電阻，計(jì)算髓質(zhì)的電阻率.若有一圓柱體是由髓質(zhì)制成的，該圓柱體的體積為32 cm3，當(dāng)在其兩底面上加上1 000 V的電壓時(shí)，通過(guò)該圓柱體的電流為10 A，求此圓柱體的圓面半徑和高