高中物理人教必修三第11章第2節(jié)導體的電阻課件

1、導體的電阻人教版高中物理 必修3新知導入我們知道電阻是導體本身的一種性質，導體電阻的大小決定導體的長度、橫截面積和材料。那么，它們之間的定量關系是怎樣的呢？同種材料制成的導體，長度越短，橫截面積越大，電阻越小。如圖，為了減小輸電線上電能的損耗，人們盡量把輸電線做得一點粗新知講解一、電阻思考討論:如圖所示為金屬導體 A、B兩端的電壓隨導體中的電流的變化情況的 U-I 圖像，從圖中你獲得哪些信息？UIOAB同一個金屬導體的 U-I 圖像是一條過原點的直線；同一個導體，電壓跟電流之比都是一個常量；圖像的傾斜程度不同，表明不同導體的 R 值不同。新知講解1.電阻（1）定義：在物理學中表示導體對電流阻礙

2、作用的大小，導體的電阻越大，表示導體對電流的阻礙作用越大。（3）在導體的 U-I圖像中，斜率反映了導體電阻的大小，在同一個U-I圖像中斜率越大電阻越大。（2）公式：新知講解導體的電阻到底與導體的長度、橫截面積、材料之間有怎樣的定量關系呢？下面我們通過實驗來研究。實驗：研究影響導體電阻的因素1.實驗目的探究電阻與導體的長度、橫截面積、材料之間的定量關系。二、影響導體電阻的因素2.實驗原理根據(jù)串聯(lián)電路導體兩端的電壓與它們的電阻成正比，因此，用電壓表分別測量 a、b、c、d 兩端的電壓，就能知道它們的電阻之比。這樣就可以得出長度、橫截面積和材料這三個因素與導體電阻的關系。3.實驗器材開關、電源、電壓

3、表（或多用電表）、導線、滑動變阻器、直徑為0.35mm和0.25mm的鎳鉻絲、直徑為0.35mm的鐵鉻絲。新知講解新知講解4.實驗電路vvvva b c dS R影響導體電阻的因素如圖，b 與 a長度不同；c 與 a，橫截面積不同；d 與 a，材料不同；在長度、橫截面積和材料三個因素中，b、c、d 跟 a相比，分別只有一個因素不同。5.研究方法采用控制變量法。（1）導體電阻與長度的關系 b 與 a，長度不同，橫截面積、材料相同。比較 a、b 的電阻之比與它們的長度之比。（2）導體電阻與橫截面積的關系 c 與 a，橫截面積不同，長度、材料相同。比較 a、c 的電阻之比與它們的橫截面積之比。（3）

4、導體電阻與材料的關系 d 與 a，材料不同，長度、橫截面積相同。比較 a、d 的電阻是否相等。新知講解6.實驗步驟（1）按照電路圖連接電路，把直徑為0.35mm和0.25mm的鎳鉻絲、直徑為0.35mm的鐵鉻絲串聯(lián)到電路中。（2）閉合開關后，測出直徑為0.35mm，長度為20mm和10mm的鎳鉻絲的電壓值；再測出直徑為0.35mm，長度為20mm鐵鉻絲的電壓值和直徑為0.25mm，長度為20mm，的鎳鉻絲的電壓值。（3）改變滑動變阻器滑片的位置，重復上面的步驟，并把測得的數(shù)據(jù)填入表中。新知講解新知講解影響導體電阻的因素實驗視頻新知講解序號材料長度/mm直徑/mm直徑的平方/mm2電壓/Va鎳鉻

5、合金200.350.12250.68b鎳鉻合金100.350.12250.35c鎳鉻合金200.250.06251.31d鐵鉻合金200.350.12251.03根據(jù)表格內的數(shù)據(jù)請你計算長度之比、面積之比與電壓之比的關系，并說出你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？7.數(shù)據(jù)處理8.實驗結論在誤差允許范圍內，導體電阻大小與長度成正比，與面積成反比，并與導體的材料有關。新知講解由表中數(shù)據(jù)可知：a、b導體的長度之比為2:1，電壓之比為1.94:1。a、c導體的面積之比為1.96:1，電壓之比為1:1.93。a、c導體材料不同，電阻也不同。即：在誤差允許范圍內：La：Lb=Ua：Ub=Ra：RbSa：Sb=Ua：Ub=Ra

6、：Rb新知講解三、導體的電阻率1. 電阻定律（1）內容：同種材料的導體，其電阻 R 與它的長度 L 成正比，與它的橫截面積 S 成反比；導體電阻還與構成它的材料有關。進一步實驗會發(fā)現(xiàn)，同種材料的導體，式中的 是不變的，不同種材料的導體 一 般不同。這說明 表征了導體材料的某種特性。（2）表達式：新知講解2.電阻率（1）是個與材料本身有關的物理量，它直接反映了材料導電性的好壞， 我們把它叫做材料的電阻率。在長度、橫截面積一定的條件下， 越大，導體的電阻越大。（2）表達式：（3）單位：歐米（m)（4）物理意義：反映材料導電性能的物理量， 越大，導電性能越差。新知講解3.幾種導體材料在 20 時的電

7、阻率。材料 /（m） 材料 /（m）銀1.610 -8鐵1.010 -7銅 1.710 -8錳銅合金 4.410 -7鋁2.910 -8鎳銅合金 5.010 -7鎢5.310 -8鎳鉻合金1.010 -6你能從表中看出哪些信息？ 新知講解（1）純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較大。電阻率小用作導電材料，電阻率大的用作絕緣材料。（2）不同材料的導體電阻率不同。思考討論：表格在列出幾種材料的電阻率時，標注了溫度是20 C，這可能說明了什么？標題有20的限制，這可能說明了各種材料的電阻率都隨溫度而變化。新知講解演示實驗：電阻率與溫度的關系實驗器材：燈泡的燈絲、小燈泡、酒精燈、兩節(jié)干電池、導線、開關電

8、阻率與溫度的關系實驗過程：如圖，將燈泡的燈絲與小燈泡串聯(lián)接入電路，使小燈泡發(fā)光。用酒精燈給燈絲加熱。新知講解現(xiàn)象：用酒精燈給燈絲加熱，燈絲的溫度升高，觀察到此時小燈泡變暗。這說明溫度升高，電路中電阻變大，根據(jù) 可知燈絲的溫度升高電阻率變大了即：金屬的電阻隨溫度的升高而增大，或金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。通過上面的演示實驗說出你觀察到的現(xiàn)象，這說明了什么問題？4. 電阻率大小不同，與溫度的關系也不同，所以用途也不同。（1）導線有些金屬材料（如純金屬）電阻率較小，可以用來制作導線。（2）電阻絲有些金屬材料（如合金材料）電阻率較大，可以用來制作電阻絲等。（3）還有一些合金材料電阻率隨溫度變化很小

9、，可用于制作標準電阻。新知講解新知講解錳銅合金和鎳銅合金例如：錳銅合金和鎳銅合金制作的標準電阻的電阻率幾乎不受溫度變化的影響。新知講解工作原理：電阻溫度計是利用金屬的電阻隨溫度變化而制成的。主要構造：指示儀表、連接導線、熱電阻（鉑）。精密的電阻溫度計是用鉑做的。已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情況，測出鉑絲的電阻就可以知道溫度。（4）電阻溫度計電阻率隨溫度變化較大的材料，可以用來制作電阻溫度計，電阻溫度計連接在電路里，溫度越高，導體電阻越大，電路里的電流就越小，可以用電流表的示數(shù)來表示相應的溫度。新知講解（1）科學家們發(fā)現(xiàn)一些金屬在溫度特別低時電阻可以降到0，這種現(xiàn)象叫作超導現(xiàn)象。（2）能夠發(fā)生超導

10、現(xiàn)象的物質稱為超導體。1987年，華裔美國籍科學家朱經(jīng)武以及中國科學家趙忠賢相繼研制出釔鋇銅氧系材料，超導轉變溫度提高到90 K （ 183.15 ）（3）轉變溫度：材料由正常狀態(tài)轉變?yōu)槌瑢顟B(tài)的溫度，叫做超導材料的轉變溫度。5. 超導現(xiàn)象、超導體和轉變溫度新知講解拓展學習 伏安特性曲線在實際應用中，常用橫坐標表示電壓 U，縱坐標表示電流 I，這樣畫出的 I-U 圖像叫作導體的伏安特性曲線。對于金屬導體，在溫度沒有顯著變化時，電阻幾乎是不變的，它的伏安特性曲線是一條過原點的直線，也就是電流 I 與電壓 U 成正比。具有這種伏安特性的電學元件叫作線性元件。UIOAB導體 A、B 的伏安特性曲線新

11、知講解實驗表明，除金屬外，歐姆定律對電解質溶液也適用，但對氣態(tài)導體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）和半導體元件并不適用。在這些情況下電流與電壓不成正比，這類電學元件叫作非線性元件。正向電流/mA反向電流/A正向電壓/v正向電壓/v-40 -20201000.5-100-200-300某晶體二極管的伏安特性曲線課堂練習1.一根銅導線的電阻為R，要使連人電路中的導線電阻變小，可采用的措施是 ( )A對折這根導線后連人電路B將導線拉長后連入電路C增大導線兩端的電壓或減小通過導線的電流強度D用長度、橫截面積相同的鋁導線代替銅導線接入電路中A課堂練習2關于金屬導體的電阻率，下列說法中正確的是 ( ) A

12、電阻率與導體兩端的電壓成正比，與通過導體的電流強度成反比 B電阻率與導體的電阻成正比，與導體兩端的電壓無關 C電阻率與導體的長度和橫截面積無關 D在溫度不變的情況下，電阻率僅與導體的材料有關CD課堂練習3.一根阻值為R的均勻電阻絲，長為L，橫截面積為S，設溫度不變，在下列哪些情況下其電阻值仍為R ()A當L不變、S增大一倍時B當S不變、L增大一倍時C當L和S都縮為原來的1/2時D當L和橫截面的半徑都增大一倍時C拓展提高1.在截面積為S的粗細均勻銅導線中流過恒定電流I，銅的電阻率為 ，電子電量為e，則電子在銅導體中運行時受到電場力作用為 ( )A0 BI e/S CIS/ e DIe/ sB拓展

13、提高2兩個用同種材料制成的均勻導體A、B，其質量相同，當它們接入電壓相同的電路時，其電流之比IAIB14，則橫截面積之比SASB為 ()A12 B21C14 D41A拓展提高3.直徑0.3 mm的細鉛絲通過1.8 A的電流被熔斷，直徑0.6 mm的粗鉛絲通過5 A的電流被熔斷，如果由長度相同的20根細鉛絲和一根粗鉛絲并聯(lián)成電路中的保險絲，則通過多大電流時，電路斷開()A5 A B30 AC36 A D55 AB課堂總結1.電阻定律內容：同種材料的導體,其電阻R與它的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比；導體電阻與構成它的材料有關。2.比例常數(shù)跟導體的材料有關，是一個反映材料導電性能的物理量， 稱為導體的電阻率。3.電阻率的物理意義：反映了材料導電性能。4.電阻率的單位是: m5.導體的電阻率與導體的材料和溫度等因素有關。板書設計1. 斜率反映了導體電阻的大小，在同一個U-I圖像中斜率越大電阻越大。二、影響導體電阻的因素在誤差允許范圍內，導體