2022-2023學(xué)年粵教版必修第三冊 3.2 決定導(dǎo)體電阻大小的因素 學(xué)案

學(xué)習(xí)目標(biāo)STSE情境導(dǎo)學(xué)1.了解影響電阻大小的因素.2.掌握電阻定律，能利用電阻定律進(jìn)行有關(guān)計算.（難點）3.理解電阻率的物理意義，知道金屬導(dǎo)體電阻率隨溫度變化的規(guī)律.（重點）知識點一電阻1.定義：導(dǎo)體兩端的電壓與導(dǎo)體中電流之比.2.定義式：R＝eq\f(U,I).3.物理意義：反映導(dǎo)體對電流阻礙作用的物理量.4.導(dǎo)體的U-I圖像.（1）同一導(dǎo)體的U-I圖像是一條過原點的直線.（2）圖像的斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小.5.影響導(dǎo)體電阻的因素.（1）探究電路.（2）探究原理：a、b、c、d是四條不同的金屬導(dǎo)體，串聯(lián)連接在電路中，電流大小相同，各導(dǎo)體兩端的電壓與電阻之比都相等.（3）探究思路：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，比較b、c、d與a的電阻關(guān)系.（4）探究結(jié)果：導(dǎo)體的電阻與長度、橫截面積有關(guān)，與導(dǎo)體的材料也有關(guān).知識點二電阻定律、電阻率1.電阻定律的內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)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(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān).2.表達(dá)式：R＝ρeq\f(l,S).3.電阻率.（1）物理意義：表征導(dǎo)體材料的導(dǎo)電特性.（2）相關(guān)因素：導(dǎo)體的材料和導(dǎo)體的溫度.（3）超導(dǎo)現(xiàn)象：一些金屬在溫度特別低時電阻可以降到0的現(xiàn)象.兩根材料和橫截面積相同的電阻絲，它們的長度之比為2∶3，則它們的電阻之比為（）A.2∶3B.3∶2C.4∶9D.9∶4解析：根據(jù)R＝ρeq\f(l,S)知當(dāng)ρ、S相同時，R與l成正比，故A正確.答案：A學(xué)習(xí)小結(jié)1.知道影響導(dǎo)體電阻的因素，掌握電阻定律.2.知道電阻率概念，知道常見金屬導(dǎo)體電阻率的大小順序探究一電阻定律的理解和應(yīng)用1.公式R＝ρeq\f(l,S)是導(dǎo)體電阻的決定式.下圖所示為一塊長方體鐵塊，若通過電流I1，則R1＝ρeq\f(a,bc)；若通過電流I2，則R2＝ρeq\f(c,ab).導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，是由導(dǎo)體本身性質(zhì)決定的.2.適用條件：溫度一定，粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液.3.電阻定律是通過大量實驗得出的規(guī)律.4.R＝ρeq\f(l,S)與R＝eq\f(U,I)的比較.項目R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)意義電阻定律的表達(dá)式，也是電阻的決定式電阻的定義式，R與U、I無關(guān)作用提供了測定電阻率的一種方法：ρ＝Req\f(S,l)提供了測定電阻的一種方法：伏安法適用范圍適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液、等離子體純電阻元件聯(lián)系導(dǎo)體的電阻取決于導(dǎo)體本身的材料、長度和橫截面積，而不是U和I【典例1】如圖所示，一只小鳥站在一條通電的鋁制裸導(dǎo)線上，已知導(dǎo)線的橫截面積為185mm2，導(dǎo)線上通過的電流為400A，鳥兩爪間的距離為1cm，求小鳥兩爪間的電壓.（鋁的電阻率ρ＝2.9×10－8Ω·m）解析：鋁的電阻率ρ＝2.9×10－8Ω·m，根據(jù)R＝ρeq\f(l,S)，代入數(shù)據(jù)，解得R＝2.9×10－8×eq\f(0.01,185×10－6)Ω≈1.57×10－6Ω.根據(jù)歐姆定律得U＝IR＝400×1.57×10－6V＝6.28×10－4V，所以小鳥兩爪間的電壓U＝6.28×10－4V.答案：6.28×10－4V公式R＝ρeq\f(l,S)的應(yīng)用策略（1）公式R＝ρeq\f(l,S)中的l是沿電流方向的導(dǎo)體長度，S是垂直電流方向的橫截面積.（2）一定幾何形狀的導(dǎo)體電阻的大小與接入電路的具體方式有關(guān)，在應(yīng)用公式R＝ρeq\f(l,S)求電阻時要注意導(dǎo)體長度和橫截面積的確定.（3）一定形狀的幾何導(dǎo)體當(dāng)長度和橫截面積發(fā)生變化時，導(dǎo)體的電阻率不變，體積不變，由V＝Sl可知l和S成反比，這是解決此類電阻變化問題的關(guān)鍵.1.一段粗細(xì)均勻的鎳鉻絲，橫截面的直徑是d，電阻是R，把它拉制成直徑為eq\f(d,10)的均勻細(xì)絲后，它的電阻變成（）A.10000RB.eq\f(R,10000)C.100RD.eq\f(R,10)解析：根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)得直徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,10)，則S′＝eq\f(S,100)，而V不變，所以l′＝100l，因此R′＝ρeq\f(l′,S′)＝ρeq\f(100l,\f(S,100))＝10000ρeq\f(l,S)＝10000R.答案：A2.如圖所示，某用電器與供電電源距離L，線路上的電流為I，若要求線路上的電壓下降不超過U，已知輸電導(dǎo)線的電阻率為ρ，那么該輸電導(dǎo)線的橫截面積的最小值是（）A.eq\f(ρL,U)B.eq\f(2ρLI,U)C.eq\f(U,ρLI)D.eq\f(2UL,Iρ)解析：根據(jù)歐姆定律得，R＝eq\f(U,I)，根據(jù)電阻定律有R＝ρeq\f(2L,S)，解得S＝eq\f(2ρLI,U)，故選項B正確，A、C、D錯誤.答案：B探究二電阻與電阻率的區(qū)別與聯(lián)系項目電阻R電阻率ρ描述對象導(dǎo)體材料物理意義反映導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小，R越大，阻礙作用越大反映材料導(dǎo)電性能的好壞，ρ越大，導(dǎo)電性能越差決定因素由材料、溫度和導(dǎo)體形狀決定由材料、溫度決定，與導(dǎo)體形狀無關(guān)單位歐姆歐姆·米聯(lián)系R＝ρeq\f(l,S)【典例2】下列關(guān)于電阻率的說法中，正確的是（）A.電阻率ρ與導(dǎo)體的長度和橫截面積有關(guān)B.電阻率表征了導(dǎo)體材料導(dǎo)電能力的強弱，由導(dǎo)體的材料決定，且與溫度有關(guān)C.電阻率大的導(dǎo)體，電阻一定很大D.有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制成電阻溫度計解析：電阻率跟材料有關(guān)，它反映材料導(dǎo)電性能的好壞，跟導(dǎo)體的長度、橫截面積無關(guān)，但受溫度的影響，因此A錯誤，B正確；由R＝ρeq\f(L,S)可知，導(dǎo)體的電阻率大，電阻未必大，C錯誤；電阻率幾乎不受溫度影響的材料，不可以制成電阻溫度計，D錯誤.答案：B電阻與電阻率辨析（1）導(dǎo)體的電阻越大，說明導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大，不能說明導(dǎo)體的電阻率一定越大.（2）電阻率越大，材料的導(dǎo)電性能越差，但用這種材料制成的電阻不一定大，決定電阻大小的因素和決定電阻率大小的因素是不同的.3.關(guān)于電阻和電阻率的說法中，正確的是（）A.導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫導(dǎo)體的電阻，因此只有導(dǎo)體兩端有電壓時才有電阻B.由R＝eq\f(U,I)可知，導(dǎo)體兩端的電壓越大，導(dǎo)體的電阻越大，導(dǎo)體中的電流越大，導(dǎo)體的電阻越小C.將一根導(dǎo)線一分為二，則半根導(dǎo)線的電阻率變?yōu)樵瓉淼囊话隓.將一根銅導(dǎo)線均勻拉長后，其電阻會變大解析：電阻是導(dǎo)體對電流的阻礙作用，是導(dǎo)體本身的一種特性，其大小與導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積有關(guān)，與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體中電流無關(guān)，A、B錯誤.導(dǎo)體的電阻率與材料本身特性有關(guān)，與橫截面積、長度無關(guān)，C錯誤.將銅導(dǎo)線均勻拉長后，l變大，S變小，由R＝ρeq\f(l,S)得R變大，D正確.答案：D4.圖甲為一測量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設(shè)a＝1m，b＝0.2m，c＝0.1m，當(dāng)里面注滿某電解液，且P、Q間加上電壓后，其U-I圖線如圖乙所示，當(dāng)U＝10V時，電解液的電阻率ρ是多少？解析：由題圖乙可求得U＝10V時，電