物理新課堂同步粵教版選修31學(xué)案：第1節(jié)　探究決定導(dǎo)線電阻的因素

08/807/8/第一節(jié)探究決定導(dǎo)線電阻的因素學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)脈絡(luò)(教師用書獨(dú)具)1.知道電阻與哪些因素有關(guān)，記住電阻定律并能進(jìn)行有關(guān)計(jì)算．(重點(diǎn))2．理解電阻率的概念．(難點(diǎn))3．體會(huì)控制變量的科學(xué)探究方法．[自主預(yù)習(xí)·探新知][知識(shí)梳理]一、電阻定律的實(shí)驗(yàn)探究1．電阻的定義：導(dǎo)線對(duì)電流的阻礙作用．2．伏安法測(cè)電阻(1)原理：用電壓表測(cè)出導(dǎo)體兩端的電壓，用電流表測(cè)出導(dǎo)體中的電流，利用公式R＝eq\f(U,I)求出導(dǎo)體的電阻．(2)電路圖：(如圖2-1-1所示)．圖2-1-13．探究實(shí)驗(yàn)(1)合理猜想：影響電阻的因素有導(dǎo)線的材料、長(zhǎng)度和橫截面積．(2)探究方法：控制變量法．4．電阻定律(1)內(nèi)容：導(dǎo)體的電阻R跟它的長(zhǎng)度成正比，跟它的橫截面積成反比，且還與導(dǎo)體的材料有關(guān)．(2)公式：R＝ρeq\f(l,S)，式中ρ稱為材料的電阻率．二、電阻率1．電阻率的計(jì)算：ρ＝eq\f(SR,l).2．電阻率的單位：歐姆·米，符號(hào)Ω·m.[基礎(chǔ)自測(cè)]1．思考判斷(1)由公式R＝eq\f(U,I)知，R與U成正比，R與I成反比．()(2)在探究電阻與材料間關(guān)系時(shí)，應(yīng)控制導(dǎo)體長(zhǎng)度及橫截面積相同．()(3)導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積兩個(gè)因素決定．()(4)金屬材料的電阻率一般隨溫度的變化而變化．()(5)電阻率是反映導(dǎo)體材料導(dǎo)電性能的物理量，由材料和溫度決定．()(6)一根阻值為R的均勻電阻線，其半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)時(shí)，阻值變?yōu)?R.()【答案】(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×2．關(guān)于電阻率，下列說法中正確的是()A．電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大，其導(dǎo)電性能越好B．金屬的電阻率隨溫度升高而減小C．材料的電阻率取決于導(dǎo)體的電阻、橫截面積和長(zhǎng)度D．某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常都用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻D[電阻率越大，其導(dǎo)電性能越差，A錯(cuò)誤；電阻率一般都隨著溫度的變化而變化，金屬的電阻率隨溫度升高而增大，B錯(cuò)誤；電阻率是材料本身的屬性，與導(dǎo)體的電阻、橫截面積和長(zhǎng)度無關(guān)，C錯(cuò)誤；某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常都用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，D正確．]3．一根阻值為R的均勻電阻絲長(zhǎng)為L(zhǎng)，橫截面積為S，設(shè)溫度不變，在下列哪些情況下其電阻值仍為R()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】A．當(dāng)L不變，S增大一倍時(shí)B．當(dāng)S不變，L增大一倍時(shí)C．當(dāng)L和S都縮為原來的一半時(shí)D．當(dāng)L和橫截面的半徑都增大一倍時(shí)C[由電阻定律R＝ρeq\f(l,S)可知，當(dāng)L不變S加倍時(shí)，電阻減半，故A錯(cuò)誤；當(dāng)S不變L加倍時(shí)，電阻加倍，故B錯(cuò)誤；當(dāng)L和S都減半時(shí)，電阻不變，故C正確；當(dāng)L和橫截面半徑都加倍時(shí)，電阻將減半，故D錯(cuò)誤．]4．如圖2-1-2所示，R1和R2是材料相同、厚度相同、表面均為正方形的導(dǎo)體，R1邊長(zhǎng)為2L，R2邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，若R1的阻值為8Ω，則R2的阻值為()圖2-1-2A．4ΩB．8ΩC．16ΩD．64ΩB[設(shè)導(dǎo)體材料厚度為h，根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(l,S)得R1＝ρeq\f(2L,h×2L)＝eq\f(ρ,h)＝8Ω，R2＝ρeq\f(L,hL)＝eq\f(ρ,h)＝8Ω，B正確．][合作探究·攻重難]電阻率的理解1.電阻率大小與溫度的關(guān)系(1)金屬的電阻率隨溫度升高而增大．(2)絕緣體和半導(dǎo)體的電阻率隨溫度升高而減小，并且變化不是線性的．(3)有些合金如錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻．(4)當(dāng)溫度降到－273℃附近時(shí)，有些材料的電阻率突然減小到零成為超導(dǎo)體．2．電阻率與電阻的比較電阻率ρ電阻R描述的對(duì)象材料導(dǎo)體意義反映材料導(dǎo)電性能的好壞反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用的大小決定因素由材料和溫度決定由材料、溫度、導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積共同決定單位歐·米(Ω·m)歐(Ω)聯(lián)系ρ大，R不一定大，導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用不一定大；R大，ρ不一定大，導(dǎo)電性能不一定差關(guān)于導(dǎo)體的電阻及電阻率的說法中，正確的是()A．導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用叫作導(dǎo)體的電阻，因此，只有導(dǎo)體有電流通過時(shí)，才具有電阻B．由R＝eq\f(U,I)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．將一根導(dǎo)線一分為二，則半根導(dǎo)線的電阻和電阻率都是原來的二分之一D．某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度降低會(huì)突然減小為零D[導(dǎo)體的電阻率由材料本身性質(zhì)決定，并隨溫度變化而變化，導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度、橫截面積有關(guān)，與導(dǎo)體兩端電壓及導(dǎo)體中電流大小無關(guān)，A、B、C錯(cuò)；電阻率反映材料的導(dǎo)電性能，電阻率常與溫度有關(guān)，存在超導(dǎo)現(xiàn)象，D對(duì)．]電阻與電阻率辨析(1)導(dǎo)體的電阻越大，說明導(dǎo)體對(duì)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．[針對(duì)訓(xùn)練]1．關(guān)于電阻率的說法正確的是()A．電阻率ρ與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l和橫截面積S有關(guān)B．電阻率表征了材料導(dǎo)電能力的強(qiáng)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(jì)B[電阻率反映材料導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，只與材料及溫度有關(guān)，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積無關(guān)，故A錯(cuò)誤，B正確；由R＝ρeq\f(l,S)知：ρ大，R不一定大，故C錯(cuò)誤；有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻，而不能制成電阻溫度計(jì)，故D錯(cuò)誤．]電阻定律的理解應(yīng)用1．公式R＝ρeq\f(l,S)的三點(diǎn)注意(1)R＝ρeq\f(l,S)是導(dǎo)體電阻的決定式，其中ρ為材料的電阻率，它與材料和溫度有關(guān)．(2)導(dǎo)體的電阻由ρ、l、S共同決定，在同一段導(dǎo)體的拉伸或壓縮形變中，導(dǎo)體的橫截面積、長(zhǎng)度都變，但總體積以及電阻率不變．(3)一定材料，一定幾何形狀導(dǎo)體的電阻還與其接入電路的具體方式有關(guān)．2．R＝ρeq\f(l,S)與R＝eq\f(U,I)的區(qū)別R＝ρeq\f(l,S)R＝eq\f(U,I)意義決定式定義式理解說明導(dǎo)體的電阻由ρ、l、S決定，且與l成正比，與S成反比提供了一種測(cè)電阻的方法——伏安法．不能認(rèn)為R與U成正比，與I成反比適用范圍金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液任何導(dǎo)體聯(lián)系R＝ρeq\f(l,S)對(duì)R＝eq\f(U,I)補(bǔ)充說明了導(dǎo)體的電阻不取決于U和I，而是取決于導(dǎo)體本身的材料、長(zhǎng)度和橫截面積如圖2-1-3，厚度均勻的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)ab＝6cm，bc＝3cm.當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時(shí)，電流為2A；若將C與D接入同一電路中，則電流為()圖2-1-3A．9A B．8AC．4A D．3A思路點(diǎn)撥：①A、B接入電路時(shí)的“S”和“l(fā)”與C、D接入電路時(shí)的不同．②結(jié)合歐姆定律I＝eq\f(U,R)求解．B[當(dāng)AB接入電路中時(shí)，I＝eq\f(U,R)＝2A，根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f(ab,bc·ad)＝eq\f(2ρ,ad)，即I＝eq\f(U,R)＝U·eq\f(ad,2ρ)＝2A；當(dāng)CD接入同一電路時(shí)，R′＝ρeq\f(bc,ab·ad)＝eq\f(ρ,2ad)，I′＝eq\f(U,R′)＝U·eq\f(2ad,ρ)＝4I＝8A，故B正確．]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(zhǎng)度，S是垂直于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(shí)，要注意導(dǎo)體長(zhǎng)度和橫截面積的確定．(3)一定幾何形狀的導(dǎo)體當(dāng)長(zhǎng)度和橫截面積發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體的電阻率不變，體積不變，由V＝Sl可知l和S成反比，這是解決此類電阻問題的關(guān)鍵．[針對(duì)訓(xùn)練]2.如圖2-1-4所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長(zhǎng)ab＝2bc，當(dāng)將A與B接入電路或?qū)與D接入電路中時(shí)電阻之比RAB∶RCD為()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】圖2-1-4A．1∶4 B．1∶2C．2∶1 D．4∶1D[設(shè)沿AB方向橫截面積為S1，沿CD方向橫截面積為S2，則有eq\f(S1,S2)＝eq\f(lad,lab)＝eq\f(1,2)，AB接入電路時(shí)電阻為R1＝ρeq\f(lab,S1)，CD接入電路時(shí)電阻為R2＝ρeq\f(lad,S2)，則有eq\f(R1,R2)＝eq\f(S2,S1)·eq\f(lab,lad)＝eq\f(4,1)，所以D正確．][當(dāng)堂達(dá)標(biāo)·固雙基]1．導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，對(duì)于同種材料的導(dǎo)體，下列說法正確的是()A．橫截面積一定，電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比B．長(zhǎng)度一定，電阻與導(dǎo)體的橫截面積成正比C．電壓一定，電阻與通過導(dǎo)體的電流成正比D．電流一定，電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成反比A[由R＝ρeq\f(l,S)可知，在橫截面積S一定時(shí)，電阻R與長(zhǎng)度l成正比；長(zhǎng)度l一定時(shí)，電阻R與橫截面積S成反比，故A正確、B錯(cuò)誤．R＝eq\f(U,I)是電阻的定義式，提供了一種測(cè)電阻的方法，但電阻R與電壓U、電流I無關(guān)，故C、D均錯(cuò)誤．]2．關(guān)于材料的電阻率，下列說法中正確的是()A．把一根長(zhǎng)導(dǎo)線截成等長(zhǎng)的三段，則每段的電阻率都是原來的1/3B．材料的電阻率隨溫度的升高而增大C．通常情況下純金屬的電阻率較合金的電阻率小D．電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大的導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大C[電阻率是材料本身的一種電學(xué)特性，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積無關(guān)，A選項(xiàng)錯(cuò)誤．金屬材料的電阻率隨溫度升高而增大，半導(dǎo)體材料則相反，B選項(xiàng)錯(cuò)誤．合金的電阻率比純金屬的電阻率大，C選項(xiàng)正確．電阻率大表明材料的導(dǎo)電性能差，不能表明對(duì)電流的阻礙作用一定大，因?yàn)殡娮璨攀欠从硨?duì)電流阻礙作用大小的物理量，而電阻還跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積有關(guān)，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．]3．一段長(zhǎng)為a、寬為b、高為c(a>b>c)的導(dǎo)體，將其中的兩個(gè)對(duì)立面接入電路時(shí)，最大阻值為R，則最小阻值為()A.eq\f(c2R,a2)B.eqB.\f(c2R,ab)C.eqC.\f(a2R,bc)D.eqD.\f(b2R,ac)A[根據(jù)電阻定律，將面積最小、相距最遠(yuǎn)的對(duì)立面接入電路時(shí)電阻最大，由題設(shè)可知，以b、c為鄰邊的面積最小，兩個(gè)對(duì)立面相距最遠(yuǎn)，電阻為R＝eq\f(ρa(bǔ),bc)；將面積最大、相距最近的對(duì)立面接入電路時(shí)電阻最小，由題設(shè)可知，以a、b為鄰邊的面積最大，兩個(gè)對(duì)立面相距最近，電阻為R′＝eq\f(ρc,ab)，兩式相比可得R′＝eq\f(c2R,a2)，A正確．]4．有一根