新教材2023版高中物理第二章電路及其應用3.電阻定律電阻率學案教科版必修第三冊

3.電阻定律電阻率課標要求思維導圖1.了解電阻定律的內(nèi)容，能對簡單的實際問題進行分析計算．2．能夠利用控制變量法探究導體的電阻與它的長度和橫截面積之間的定量關(guān)系．3．能理解電阻率的物理意義及電阻率與溫度的關(guān)系．4．能夠掌握限流電路和分壓電路的區(qū)別．必備知識·自主學習——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、電阻定律1．探究導體的電阻跟它的長度及橫截面積之間的定量關(guān)系(1)方法：________法．(2)步驟①測量若干段橫截面積相同而長度不同的同種材料導線的電阻．②測量若干段長度相同而橫截面積不同的同種材料導線的電阻．(3)數(shù)據(jù)處理：以電阻R為縱軸、以lS為橫軸建立直角坐標系，根據(jù)所得數(shù)據(jù)作出R-l2．電阻定律：導體的電阻R跟它的________成正比，與它的________成反比．二、電阻率1．物理意義：表征材料導電性質(zhì)的物理量．2．符號及單位：符號：ρ；單位：歐·米(Ω·m)．3．決定因素：導體的材料和________．4．金屬的電阻率：隨溫度的升高而________，可制成電阻溫度計．5．半導體材料的電阻率：根據(jù)半導體材料的電阻率隨________和________的變化而變化，分別制成了熱敏電阻和光敏電阻．三、限流電路和分壓電路1．滑動變阻器的接入方式：限流電路中，滑動變阻器串聯(lián)在電路中；分壓電路中，滑動變阻器的三個接線柱分別連在不同的位置．2．調(diào)壓范圍：________電路的調(diào)壓范圍廣，電壓能夠從0開始調(diào)節(jié)．3．使用前的注意事項：弄清楚滑動變阻器的最大阻值和允許通過的最大電流值，使用時通過滑動變阻器的電流不能超過最大電流值．[導學1]導體的電阻除與導體的長度和橫截面積有關(guān)外，還與導體的材料和溫度有關(guān)．[導學2](1)不同材料的電阻率差別很大，受溫度影響的大小也不同．(2)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可用來制作電阻溫度計．(3)合金的電阻率幾乎不隨溫度變化，可用來制作標準電阻．(4)半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間，電阻率隨溫度的升高而減小，導電性能由外界條件所控制，如改變溫度、光照、摻入微量雜質(zhì)等．關(guān)鍵能力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成探究點一電阻定律的理解和應用歸納總結(jié)1.電阻定律表達式R＝ρlS(1)ρ表示導體材料的電阻率，與材料和溫度有關(guān)，反映了導體的導電性能，ρ越大，說明導電性能越差；ρ越小，說明導電性能越好．(2)l表示沿電流方向?qū)w的長度．(3)S表示垂直于電流方向?qū)w的橫截面積．2．R＝ρlS與R＝UR＝ρlR＝U區(qū)別意義電阻定律的表達式，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＝RS提供了測定電阻的一種方法——伏安法適用范圍適用于粗細均勻的金屬導體或濃度均勻的電解液、等離子體純電阻元件聯(lián)系R＝ρlS是對R＝UI的進一步說明，即導體的電阻不是取決于U和典例示范例1如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab＝2bc.當將A與B接入電壓為U的電路中時，電流為I；若將C與D接入電壓為U的電路中，則電流為()A．4IB．2IC．12ID．1素養(yǎng)訓練1一根粗細均勻的導線，當其兩端電壓為U時，通過的電流是I，若將此導線均勻拉長到原來的2倍時，電流仍為I，導線兩端所加的電壓變?yōu)?)A．U2B．UC．2UD．4素養(yǎng)訓練2一根粗細均勻的導線，兩端加上電壓U時，通過導線中的電流強度為I，若將導線均勻拉長，使它的橫截面半徑變?yōu)樵瓉淼娜种唬俳o它兩端加上電壓U，則()A．通過導線的電流為IB．通過導線的電流為IC．通過導線的電流為ID．通過導線的電流為I探究點二電阻率導學探究如圖所示，將日光燈燈絲(額定功率為8W)與演示用歐姆表(測電阻大小的儀器)連接成如圖所示電路，用酒精燈加熱燈絲后，發(fā)現(xiàn)歐姆表的示數(shù)變大了，該實驗說明哪個物理量與溫度有關(guān)？歸納總結(jié)1.電阻率是一個反映導體材料導電性能的物理量，是導體材料本身的屬性，與導體的形狀、大小無關(guān)．2．電阻率與溫度的關(guān)系及應用(1)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可用于制作電阻溫度計．(2)半導體的電阻率隨溫度的升高而減小，半導體的電阻率隨溫度的變化較大，可用于制作熱敏電阻．(3)有些合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標準電阻．3．電阻和電阻率的比較物理量比較項電阻R電阻率ρ物理意義反映導體對電流的阻礙作用大小，R大，阻礙作用大反映材料導電性能的好壞，ρ大，導電性能差決定因素由材料、溫度、長度和橫截面積決定由材料、溫度決定，與導體形狀無關(guān)單位歐姆(Ω)歐姆·米(Ω·m)聯(lián)系ρ大，R不一定大，導體對電流阻礙作用不一定大；R大，ρ不一定大，導電性能不一定差典例示范例2(多選)下列說法中正確的是()A．據(jù)R＝UI可知，當通過導體的電流不變時，加在電阻兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?倍時，導體的電阻也變?yōu)樵瓉淼?B．導體的電阻是其本身的屬性，通過導體的電流及加在兩端的電壓改變時導體的電阻不變C．據(jù)ρ＝RSl可知，導體的電阻率與導體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比，與導體的長度lD．導體的電阻率與導體的長度l、橫截面積S、導體的電阻R皆無關(guān)思維方法電阻與電阻率的辨析(1)導體的電阻越大，說明導體對電流的阻礙作用越大，不能說明導體的電阻率一定越大．(2)電阻率越大，材料的導電性能越差，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．素養(yǎng)訓練3如圖所示，P是一個表面均勻鍍有很薄電熱膜的長陶瓷管，其長度為L，直徑為D，鍍膜材料的電阻率為ρ，膜的厚度為d.管兩端有導電金屬箍M、N.現(xiàn)把它接入電路中，測得M、N兩端電壓為U，通過它的電流為I，則金屬膜的電阻率的值為()A．UIB．C．πUDdILD探究點三滑動變阻器的兩種接法及應用歸納總結(jié)比較內(nèi)容限流接法分壓接法電路圖(圖中R為負載電阻，R0為滑動變阻器)閉合開關(guān)前滑片位置滑動觸頭在最左端，即保證滑動變阻器接入電路中的阻值最大滑片在最左端，即開始時R上得到的電壓為零負載兩端的電壓調(diào)節(jié)范圍RR0+R0～U通過負載的電流調(diào)節(jié)范圍UR00～U典例示范例3如圖電路是將滑動變阻器作分壓器用的電路，C、D為分壓器的輸入端，A、B為分壓器的輸出端，把變阻器的滑動片P放在變阻器正中間，下列判斷中正確的是()A．空載時輸出電壓為UAB＝UCDB．當接上負載R時，輸出電壓為UAB<UC．負載電阻R的阻值越小，UAB越接近UD．接上負載R，滑動片P向上滑動，可實現(xiàn)UAB＝U素養(yǎng)訓練4(多選)如圖所示，a、b、c、d是滑動變阻器的四個接線柱，現(xiàn)把此變阻器接成一個分壓電路向一個小燈泡供電，并要求滑片P向c移動時，小燈泡兩端電壓減小，下列說法中正確的是()A．a(chǎn)接電源正極，b接電源負極，c、d接小燈泡兩端B．a(chǎn)接電源正極，b接電源負極，c、a接小燈泡兩端C．a(chǎn)接電源正極，b接電源負極，d、b接小燈泡兩端D．a(chǎn)接電源正極，b接電源負極，d、a接小燈泡兩端隨堂演練·自主檢測——突出創(chuàng)新性素養(yǎng)達標1．關(guān)于導體的電阻，下列說法正確的是()A．導體電阻與導體兩端電壓有關(guān)，加在導體兩端電壓越大，導體的電阻就越大B．兩根長度相同的鎳鉻合金線，若忽略溫度的影響，電阻一定相等C．相同條件下，銅導線比鐵導線的導電性能好，說明導體的電阻與材料有關(guān)D．任何導體都對電流有阻礙作用，導體的電阻越大，它對電流的阻礙作用越小2．為探究導體電阻與其影響因素的定量關(guān)系，某同學找到a、b、c、d是四條不同的金屬導體，在長度、橫截面積、材料三個因素方面，b、c、d與a相比，分別只有一個因素不同．將a、b、c、d串聯(lián)接入如圖所示的電路中，用一塊電壓表分別測量導體a、b、c、d兩端的電壓．若實驗中保持金屬導體溫度不變，不計電壓表內(nèi)阻對電路的影響，對于實驗中得到的現(xiàn)象，你認為合理的是()A．每段導體兩端的電壓與它們電阻成反比B．如圖a、b長度不同，則它們的電壓與長度成正比C.如圖a、c的橫截面積不同，則它們的電壓與橫截面積成正比D．改變滑動變阻滑片的位置，a、d兩條金屬導體的電壓之比會隨之發(fā)生變化3．一段粗細均勻的鎳鉻合金絲，橫截面的直徑為d，電阻為R，把合金絲拉成直徑為d4的均勻細絲，電阻值將變?yōu)?A．R16B．16C．256RD．R4．如圖中R1和R2是兩個材料相同、厚度相同、表面均為正方形的導體，但R2的尺寸遠遠小于R1的尺寸．通過兩導體的電流方向如圖所示，則關(guān)于這兩個導體的電阻R1、R2大小關(guān)系的說法正確的是()A．R1＝R2B．R1<R2C．R1>R2D．無法確定5.(多選)取一段額定電壓為220V，額定功率大于100W的廢燈泡的燈絲約2cm長．燈絲與兩節(jié)干電池及2.5V小燈泡的電路連接如圖所示，閉合開關(guān)燈泡發(fā)光并且較亮，再用點燃的蠟燭給燈絲加熱，則()A．小燈泡和燈絲是并聯(lián)連接B．觀察到的現(xiàn)象是小燈泡變暗C．小燈泡變暗的原因是燈絲的電阻隨溫度升高而增大D．上述現(xiàn)象說明了溫度升高，燈絲的電阻率變大3．電阻定律電阻率必備知識·自主學習一、1．(1)控制變量2．長度l橫截面積S二、3．溫度4．增大5．溫度光照三、2．分壓關(guān)鍵能力·合作探究探究點一【典例示范】例1解析：設沿AB方向的橫截面積為S1，沿CD方向的橫截面積為S2，則有S1S2＝12，AB接入電路時電阻為R1，CD接入電路時電阻為R2，則有R1R2＝ρlabS1ρlbcS2＝41，由歐姆定律得電流之比I答案：A素養(yǎng)訓練1解析：導線原來的電阻為R＝ρlS，拉長后長度變?yōu)?l，橫截面積變?yōu)镾2，所以R′＝ρl'S'＝ρ2lS2＝4R.導線原來兩端的電壓為U＝IR，拉長后為U′＝IR′＝4答案：D素養(yǎng)訓練2解析：根據(jù)電阻的決定式R＝ρLS＝ρVSS＝ρVS2＝ρVπ2r4答案：D探究點二【導學探究】提示：燈絲的長度、橫截面積沒有發(fā)生變化，而電阻發(fā)生變化，說明燈絲的電阻率與溫度有關(guān)，隨溫度的升高而增大．【典例示范】例2解析：R＝UI是電阻的定義式，導體電阻由導體自身性質(zhì)決定，與U、I無關(guān)．當導體兩端電壓U加倍時，導體內(nèi)的電流I也加倍，但比值R仍不變，故A錯誤，B正確．由電阻定律R＝ρlS可知，導體電阻取決于ρ、l、S，與ρ、l成正比，與S成反比，但ρ取決于材料本身，與l、S、R無關(guān)，C錯誤，答案：BD素養(yǎng)訓練3解析：由歐姆定律可得，鍍膜材料的電阻R＝UI，鍍膜材料的截面積為S＝2πD2d＝πDd，根據(jù)電阻定律可得R＝ρLS，所以鍍膜材料的電阻率ρ＝SRL＝答案：C探究點三【典例示范】例3解析：設滑動變阻器總電阻R0，空載時，變阻器下部分電阻為R′＝12R0，輸出電壓為UAB＝R'R0UCD＝12UCD，選項A錯誤；當接上負載R時，負載與變阻器下部分電阻并聯(lián)，有R并＝RR'R+R'<R′，輸出電壓為UAB＝R并R0-R'+R并UCD＝1R0-R'R并+1UCD<1R0-R'R'答案：BD素養(yǎng)訓練4解析：分壓電路的正確接法是“一上兩下”，而且a與b需要接電源兩極，可以a接電源正極，b接電源負極．由于題目要求“滑片P向c移動時，小燈泡兩端電壓減小”，可知滑片P向c移動時，分壓部分的電阻絲的長度減小，由圖可知P與a之間的電阻絲長度減小，所以需要c、a或d、a接小燈泡兩端．故選B、D.答案：BD隨堂演練·自主檢測1．解析：導體的電阻是導體本身的一種性質(zhì)，由導體的材料、長度、橫截面積決定，有時還要考慮溫度的變化，但電阻與它兩端的電壓和通過的電流無關(guān)，C正確，A、B錯誤；導體能夠?qū)щ娛且驗閮?nèi)部存在大量的能夠自由移動的電荷，但除了超導現(xiàn)象以外，導體都會有電阻，即導體對電流有阻礙作用，所以電阻越大，對電流阻礙作用越大，D錯誤．答案：C2．解析：由歐姆定律U＝IR可知，電阻串聯(lián)時電流相等，故電壓與電阻成正比，A錯誤；如果長度不同，電阻與長度成正比，由U＝IR可知，電壓與長度成正比，B正確；根據(jù)電阻定律R＝ρLS可知截面積不同，導線越粗電阻越小，結(jié)合U＝IR可知電壓與截面積成反比，C錯誤；由于電阻為串聯(lián)關(guān)系，所以無論如何改變滑片位置，電流都是相等的，則由U＝IR可知，電壓之比不會發(fā)生變化，答案：B3．解析：如果把合金絲拉成直徑為d4的均勻細絲，其橫截面積變