2021高中物理人教版必修第三册教案第11章电源和电流.pdf

电源和电流【教学目标】1.了解电源使电路形成电流的机制和恒定电场的建立。2.知道电流方向的规定。3.掌握电流的定义式，并会用来解决导线中的电流问题以及计算运动电荷所产生的等效电流。4.能区分导体中自由电子的定向移动速率和建立电场的速率。5.尝试利用水泵和电泵的相似性，通过类比的方法理解电源的作用。【教学重点】1.电流概念的建立。2.电流的定义式。3.电流的微观表达。【教学难点】1.电流的微观表达。2.运动电荷的等效电流。3.定向移动速率、电场传播速率、无规则热运动速率的区分。【教学过程】一、新课导入人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？【过渡】这节课就来学习有关电流的知识。二、新课教学为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而灯泡却能持续发光？【过渡】要回答这个问题，就要从电源的知识学起。（一）电源如图所示分别带正、负电荷的A、B 两个导体球，它们的周围存在电场。如果用一条导线H 将它们连接起来，分 析 A、B 周围的电场、A、B 之间的电势差会发生什么变化？最后，A、B 两个导体球会达到什么状态？R 中出现了怎样的电流？如图所示【提问】如果在A B 之间接上一个装置P,它能把经过H 流 到 A 的电子取走，补充给B,使 A B 始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？【师生互动】建立起电源的概念。1.电源的定义定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置。作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续的电流。【提问】形成电流的条件？存在自由电荷金属导体自由电子电解液一一正、负离子导体两端存在电压【过渡】在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用，而发生定向运动，从而形成电流，恒定电场中的电流有何特点，又如何描述呢？（二）恒定电流1.恒定电场导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的,电场的分布也稳定。由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。2.恒定电流恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流。【板书】电流的强弱就用电流这个物理量来描述。定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。用I表示电流。【总结】电流的定义式是什么？/=q【提问】求电流的三要素找截面取时间计数量【提问】回忆一下初中学过的知识，电流的单位有哪些？它们之间的关系是什么？单位：安 培(A)毫 安(m A)和 微 安(g A)()l m A=1 0-3A；l g A=1 0-6A常见电流值手表液晶显示屏约为0.21iA；电视机21英寸，工作电流0.4A；电视机29英寸，工作电流1A；人能感受到的电流为1mA；国际电工委员会规定的安全电流（即摆脱电流）为10mA【提问】1 A的物理意义是什么？例1：在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为1 0 C,则导体中的电流为 Ao例2：导体中的电流是5 m A,那么在3.2s内有 C的电荷定向移动通过导体的横截面，相当于 个电子通过该截面。例3：某电解池，如果在1s中内共有5.0X1018个一价正离子和10X1019个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？说明：电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此 时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。【思考】一段粗细均匀的导体，长 为L。两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷量为e。求：导体中自由电荷总数N?总电量Q是多少？所有电荷通过横截面需要的时间？【推导】电流的微观表达式q Ne nSvte=neSv【师生互动】讨论：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？电子定向移动的速率约l（y 5 m/s；电子热运动的平均速率1 0 5 m/s；电场的传播速率3 x l 08m/s o【点评】通过对结论的讨论，深化对物理概念和规律的理解。【练习】1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（）A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同答案：C2.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e,运动速率为v,求电子绕核运动的等效电流多大？/_ q _ e v答案：=了=宓3.在研究长度为/,横截面积为s的均匀导体中的电流时，在导体两端加上电压u,于是导体中有匀强电场产生，在导体中移动的自由电子受匀强电场的作用而加速，但又和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复碰撞边向前移动。可以认为阻碍电子向前运动的阻力大小与电子移动的平均速率U成正比，其大小可以表示成n（z为恒量）。电场力和碰撞的阻力平衡时，导体中的电子移动的平均速率V为一定值，这一定值是（）C-平 D-elkU答案：B解析：电场力和碰撞阻力平衡时，有kv=eE=Jj,所以电子定向移动的平均速率u=野，B 正确。4.有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2 倍，而单位时间内通过横截面的电荷量乙是甲的2 倍，以下说法正确的是（）A.甲、乙两导体的电流相同B.乙导体的电流是甲导体的2 倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速度是甲导体的2 倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速度大小相等答案：B解析：由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2 倍，因此通过乙导体的电流是甲的2 倍，A 错误，B 正确；由于/=qS v,所以v=卡，由于不知道甲、乙两导体的性质（、q 不知道），所以无法判断v 的大小，C、D 错误。5.（多选）如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A,在粗铜导线上取一个截面8,若在1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的（）A.电流相等B.电流不相等 W-C.（O）0自由电子定向移动的速率相等D.自由电子定向移动的速率不相等答案：AD解析：由电流定义知，=/=半，故 A 正确，B 错误；由电流的微观表达式/=知，/、q 均相等，因为SAVB,故 C 错误，D 正确。6.（多选）半径为火的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为。，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度o 匀速转动，则由环产生的等效电流下列说法正确的是（）A.若不变而使电荷量Q 变为原来的2 倍，则电流也将变为原来的2 倍B.若电荷量。不变而使变为原来的2 倍，则电流也将变为原来的2 倍C.若使、。不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D.若使“、。不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小答案：AB解析：截取圆环的任一截面S,如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量为。，则有/=多 又 7=誓，所 那 容 奥以/=空，可知，电流的大小只与Q 和。有关，A、B 正确，C、D 错误。7.已知电子的电荷量为e,质量为?，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为一的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？答案：嘉屈解析：截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个横截面的电荷量g=e,则有/=:=/kJ 47r2再由库仑力提供向心力，有 产=而 产，解 得丁=等 忤由解得1=2；，3 付。电源和电流【教学目标】1.了解电源使电路形成电流的机制和恒定电场的建立。2.知道电流方向的规定。3.掌握电流的定义式，并会用来解决导线中的电流问题以及计算运动电荷所产生的等效电流。4.能区分导体中自由电子的定向移动速率和建立电场的速率。5.尝试利用水泵和电泵的相似性，通过类比的方法理解电源的作用。【教学重点】1.电流概念的建立。2.电流的定义式。3.电流的微观表达。【教学难点】1.电流的微观表达。2.运动电荷的等效电流。3.定向移动速率、电场传播速率、无规则热运动速率的区分。【教学过程】一、新课导入人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？【过渡】这节课就来学习有关电流的知识。二、新课教学为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而灯泡却能持续发光？【过渡】要回答这个问题，就要从电源的知识学起。(-)电源如图所示分别带正、负电荷的A、B两个导体球，它们的周围存在电场。如果用一条导线H将它们连接起来，分 析A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化？最后，A、B两个导体球会达到什么状态？R中出现了怎样的电流？H+：A:+如图所示【提问】如果在A B之间接上一个装置P,它能把经过H流 到A的电子取走，补充给B,使A B始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？【师生互动】建立起电源的概念。1.电源的定义定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置。作用：保持导体两端的电势差（电压），使电路有持续的电流。【提问】形成电流的条件？存在自由电荷金属导体自由电子电解液一一正、负离子导体两端存在电压【过渡】在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用，而发生定向运动，从而形成电流，恒定电场中的电流有何特点，又如何描述呢？（二）恒定电流1.恒定电场导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的,电场的分布也稳定。由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。由于阻力自由电子定向运动的平均不变2.恒定电流恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流。【板书】电流的强弱就用电流这个物理量来描述。定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q 跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。用 I 表示电流。【总结】电流的定义式是什么？I=Q/t【提问】求电流的三要素找截面取时间计数量【提问】回忆一下初中学过的知识，电流的单位有哪些？它们之间的关系是什么？单位：安 培（A）毫 安（mA）和 微 安（p iA）ol m A=1 0-3A；l|x A=1 0-6A常见电流值手表液晶显示屏约为0.2 g A；电视机2 1英寸，工作电流0.4 A；电视机2 9英寸，工作电流1 A；人能感受到的电流为1 m A；国际电工委员会规定的安全电流（即摆脱电流）为1 0 m A【提问】1 A的物理意义是什么？例1：在金属导体中，若1 0 s内通过横截面的电量为1 0 C,则导体中的电流为 A o例2：导体中的电流是5 m A,那么在3.2 s内有 C的电荷定向移动通过导体的横截面，相当于 个电子通过该截面。例3：某电解池，如果在1 s中内共有5.0义1。1 8个一价正离子和1 0 X 1（）1 9个一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？说明：电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。【思考】一段粗细均匀的导体，长 为L。两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷量为e。求：导体中自由电荷总数N?总电量Q是多少？所有电荷通过横截面需要的时间？【推导】电流的微观表达式q Ne nSvteI=-=n eSvt t t【师生互动】讨论：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和我们的生活经验是否相符？怎样解释？电子定向移动的速率约l（y5 m/s；电子热运动的平均速率l（）5 m/s；电场的传播速率3 x l 08m/S o【点评】通过对结论的讨论，深化对物理概念和规律的理解。【练习】1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（）A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同答案：C2.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e,运动速率为v,求电子绕核运动的等效电流多大？答案:3.在研究长度为/,横截面积为S的均匀导体中的电流时，在导体两端加上电压U,于是导体中有匀强电场产生，在导体中移动的自由电子受匀强电场的作用而加速，但又和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复碰撞边向前移动。可以认为阻碍电子向前运动的阻力大小与电子移动的平均速率u成正比，其大小可以表示成川（A为恒量）。电场力和碰撞的阻力平衡时，导体中的电子移动的平均速率v为一定值，这一定值是（）答案：B解析：电场力和碰撞阻力平衡时，有kv=eE=ej,所以电子定向移动的平均速率u=野，B正确。4.有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2 倍，而单位时间内通过横截面的电荷量乙是甲的2 倍，以下说法正确的是（）A.甲、乙两导体的电流相同B.乙导体的电流是甲导体的2 倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速度是甲导体的2 倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速度大小相等答案：B解析：由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2 倍，因此通过乙导体的电流是甲的2 倍，A 错误，B 正确；由于/所以u=卡，由于不知道甲、乙两导体的性质（、g 不知道），所以无法判断u 的大小，C、D 错误。5.（多选）如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A,在粗铜导线上取一个截面8,若在1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的（）A.电流相等B.电流不相等 -卜C.自由电子定向移动的速率相等 U）iD.自由电子定向移动的速率不相等答案：AD解析：由电流定义知/=：=半，故 A 正确，B 错误；由电流的微观表达式/知，/、q 均相等，因为SAVB,故 C 错误，D 正确。6.（多选）半径为/?的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动，则由环产生的等效电流下列说法正确的是（）A.若不变而使电荷量。变为原来的2 倍，则电流也将变为原来的2 倍B.若电荷量Q 不变而使。变为原来的2 倍，则电流也将变为原来的2 倍C.若使。、。不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D.若使。、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小答案：AB解析：截取圆环的任一截面S,如图所示，在橡胶圆环运动一周的xx时间T 内，通过这个截面的电荷量为Q,则有/?又丁=称，所以/=噤，可知，电流的大小只与。和。有关，A、B 正确，C、D 错误。7.已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为;的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？答案：漏 针 师解析：截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个横截面的电荷量q=e,则有/=:=彳 3 47r2再由库仑力提供向心力，有 产=7 亍,，解 得 人 斗 聿 由解得/=2兀 冉 7?廊 7。2导体的电阻 学习目标 1.了解电阻的定义式及电阻的意义.（重点）2.通过对决定导体电阻的因素的探究，体会控制变量法.（难点）3.掌握决定导体的因素及计算公式.（重点）4.理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系.自主预习。播 新M l/I/H I J Y U X I T A Z X IZ N H I匚 知识梳理Q一、欧姆定律1.电阻定义：导体两端的电压与通过导体电流的比值叫作电阻,即“多意义：反映导体对电流的阻碍作用.（3）单位：欧姆（。）、千欧（k。）、兆欧（M。）1 kl=103n；1 Mf2=10n.2.欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比.(2)公式：(3)适用条件：适用于金属导电和电解质溶液导电.对气态导体和半导体元件不适用.二、影响导体电阻的因素1.实验探究2.逻辑推理探究项目内容实验目的探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系实验电路实验方法控制变量法实验原理串联的4、b、C、d 电流相同，电压与导体的电阻成正比，测量出它们的电压就可知道它们的电阻比，从而分析出影响导体电阻大小的有关因素(1)导体电阻与长度的关系：一条导线可看成有相同长度的多段导线串联,由串联电路的性质可分析出导体的电阻吧.(2)导体电阻与横截面积的关系：多条长度、材料、横截面积都相同的导体紧紧束在一起，由并联电路的性质分析出导体的电阻R 8看(3)导体电阻与材料的关系：由实验探究得到长度、横截面积相同而材料不同的导体电阻不同.三、电阻定律1.内容：同种材料的导体，其电阻/?与它的长度/成正比,与它的横截面积 S 成反比;导体电阻还与构成它的材料有关.2.公式：R=p(.3.符号意义：/表示导体沿电流方向的长度，S 表示垂直于电流方向的横截面积，。是电阻率,表征材料的导电性能.4.材料特性应用(1)连接电路的导线一般用电阻率小的金属制作.(2)金属的电阻率随温度的升高而增大，可用来制作电阻温度计，精密的电阻温度计用的制作.(3)有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻.四、电阻率1.物理意义：。反映了材料导电性能的好坏.电阻率越小，导电性能越好.2.单位：国际单位欧姆米，符号是。-m.3.决定因素：电阻率,由材料自身的特性和温度决定.纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大.r基础自测二n1.思考判断(正确的打“J”，错误的打“X”)(1)由/?=与可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比.(X)(2)电阻率/与导体的长度L和横截面积S有 关.(X)(3)电阻率表征了材料的导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关.(V)(4)电阻率大的导体，电 阻 一 定 很 大.(X)2.如图所示，a、&c 为同一种材料做成的电阻，8 与。的长度相等，8 的横截面积是。的两倍；c 与 a 的横截面积相等，c 的长度是。的两倍.当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是()A.V i的示数是丫3的2 倍 B.V i的示数是丫2的2 倍C.V2的示数是Vi的2 倍 D.V2的示数是丫3的2 倍B 由R=p(,a、b、c的电阻之比为Ri：R2：R3=2：1：4,三者串联,电流相等，则电压比等于电阻比，选项B 正确.3.神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类，现代生物学认为,髓鞘是由多层类脂物质髓质累积而成的，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率为2=8X106 Q.m.某生物体中的某段髓质神经纤维可看作高20 cm、半径为4 cm的圆柱体，当在其两端加上电压L7=100 V 时，该神经开始发生反应，则引起该神经纤维产生感觉的最小电流为()A.0.31 pA B.0.62 pAC.0.15 pA D.0.43 jiAA 由 R=4，可知 R=3.18X1()8。，所以/=/31pA,A 正确.合作探究。及重难HEZUOTANJIU CONGZHCNGZAZ苫点ly对欧姆定律的理解1.欧姆定律的适用情况欧姆定律仅适用于纯电阻(将电能全部转化为内能)电路.非纯电阻(电能的一部分转化为内能)电路不适用.2.欧姆定律的两性(1)同体性：表 达 式 中 的 三 个 物 理 量U、I、R对应于同一段电路或导体.(2)同时性：三个物理量U、/、R对应于同一时刻.3.公式/=*和 1?=彳的比较比较项目RR号意义欧姆定律的表达形式电阻的定义式前后物理量的关系I 与 U成正比，与 R 成反比R 是导体本身的性质，不随U、1 的改变而改变适用条件适用于金属导体、电解液等适用于计算一切导体的电阻3【例 1 1 若加在某导体两端的电压为原来的1时，导体中的电流减小了 0.4A.如果所加电压变为原来的2 倍，则导体中的电流多大？思路点拨：(1)不特别说明认为导体的电阻不变.(2)每次改变电压后对应的U、/比值不变.(3)对应同一导体，有彳=爷.解析 解法一：设原来的电压为U o,电流为/o,导体的电阻为R,fJ孤由欧姆定律得R=y=.A解得/o=l.OA电压变为原来的2 倍后，/?=字=平所以/=2/o=2.OA.解法二：根据同一电阻电压的变化量与电流的变化量之比相等，有(孤。0.4 A-/o解得/o=l A联立得 1=2/o=2.OA.答案 2.0 A规律Jj法对公式/=/和 与的两点提醒(1)欧姆定律的表达式是/=半，而公式R=，应该理解成电阻的比值定义式,比值定义的魅力就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关.(2诉=亨告诉了我们一种测量导体电阻的方法，即伏安法.(3)对于定值电阻，由于U-1图象为过原点的直线，故尺=罟.L(多选)根据欧姆定律，下列说法中正确的是()A.由关系式U=/R 可知，导体两端的电压U 由通过它的电流/和它的电阻 R共同决定B.由关系式R=相 知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C.由关系式/=半可知，导体中电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比D.由关系式R=午可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值CD 和/=?的意义不同，可以说/由U 和 R 共同决定，但不能说U 由1和 R 共同决定，因为电流产生的条件是导体两端存在电势差，A 错误，C正确；可以利用R=与计算导体的电阻，但 R 与 U和/无关，B 错误，D 正确.1.对电阻定律的理解逮点2对电阻定律的理解和应用(1)公 式 是 导 体 电 阻 的 决 定 式，如图所示为一块长方体铁块，若通过电流为11,则 R1=端；若通过电流为，2,则 4=琮.适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液.(3)电阻定律是通过大量实验得出的规律.2.与/?=彳的比较公式R=p%R号 例2 两根完全相同的金属导线A和5,如果把其中的一根A均匀拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为多少？区别电阻的决定式电阻的定义式说明了电阻由导体的哪些因素决定，可以说R与1成正比，与S成反比提供了求电阻的方法，并不能说电阻与U和1有关系只适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体适用于纯电阻元件联系R=/对R=与补充说明了导体的电阻不取决于和/,而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积思路点拨：(1)导线拉长2倍后，导线的不变，/变为原来2倍，体积不变，s变为原来的;.(2冰、p、I、S 满足 R=p 4 解析 金属导线原来的电阻为R=p ,拉 长 后r=2 1,因 为 体 积V=IS不变，所以 S=*R=(一=4/g=4R.j i,r 2 R对折后 i=2，s=2 S,所以 R=pS=P =不 则 R :R=16:1*答案16：1 一题多变上例中，若将变化后的4、8两个导线串联在同一电路中，则它两端的电压之比为多少？提示：两电阻串联时，电压之比等于电阻之比，故电压之比为16：1.规 律Jj法应 用 解 题 的 技 巧(1)明确导体的形状改变后，电阻率不会发生变化.(2)导体的形状改变后，体积不变，由V=/1 S 1 =/2S 2确 定，2与 公S2与S1的关系.（3）由 确 定 电 阻 关 系 2.如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长时=2 儿.当将4与 5接入电压为 U的电路中时，电流为/;若将。与。接入电压为U的电路中，则电流为（）A.4 7 B.2 1A 设沿A B方向的横截面积为Sl f沿C D方向的横截面积为S2,则有*3 2=lab4 5 接入电路时电阻为A】，CD接入电路时电阻为/?2,则 有 祟=学=：,由/A2 L b c 1喝欧姆定律得电流之比，=今=,解 得 12=411=41,故 A 正确.12 A1 43点y电阻 和电阻率的比较【例 3】关于导体的电阻及电阻率的说法中，正确的是（）电阻R电阻率P物理意义反映导体对电流的阻碍作用大小，R大，阻碍作用大反映材料导电性能的好坏，2大，导电性能差决定因素由导体的材料、长度和横截面积由导体的材料、温度决定，与导体的形状无关单位欧姆（。）欧姆米（C-m）联系p 大，R不一定大，导体对电流定大，导电性能不一定差阻碍作用不一定大；R大，p 不一A.导体对电流的阻碍作用叫作导体的电阻，因此，只有导体有电流通过时才具有电阻B.由/?=彳可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C.将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D.某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零D 导体的电阻率由材料本身性质决定，并随温度变化而变化，导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端电压及导体中电流大小无关，A、B、C错；电阻率反映材料的导电性能，电阻率常与温度有关，存在超导现象，D对.规律方法电阻与电阻率的辨析（1）导体的电阻越大，说明导体对电流的阻碍作用越大，不能说明导体的电阻率一定越大.（2）电阻率越大，材料的导电性能越差，但用这种材料制成的电阻不一定大,决定电阻大小的因素和决定电阻率大小的因素是不同的.3.（多选）下列关于电阻率的说法中正确的是（）A.电阻率与导体的长度和横截面积有关B.电阻率由导体的材料决定，且与温度有关C.电阻率大的导体，电阻一定大D.有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成标准电阻BD 材料是决定电阻率大小的主要因素，另外电阻率还与温度有关，A 错，B 对；由=午知，导体的电阻大小与电阻率、导体的长度和横截面积都有关系，电阻率大的导体，电阻不一定大，C 错；有些合金的电阻率（如镒铜合金）几乎不受温度变化的影响，可用来制成标准电阻，D对.课 堂 小 结知 识 脉 络1.电阻的定义及物理意义.2.对电阻及电阻定律的理解与应用.3.区分电阻与电阻率.一影响因素L电阻率-应用L单位覆、物理意义济 卜 电 阻 一R邛 十常用单位停L电阻f 定义式怛一 电 阻 内容定 律L公式R=P 5当堂达标。固 双基DAZCTAZGDABIACCUSHUANCJI1.（多选）关于电阻率p=宁，下列说法中正确的是（）A.p 与导体的长度/成反比，与导体的电阻R 和横截面积S 成正比B.p 与导体的材料有关C.合金的电阻率大于纯金属的电阻率D.温度升高时，金属导体的电阻率增大BCD 电阻率p 反映材料导电性能的强弱，与材料、温度等有关，选项B、C、D 正 确.2.某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U-1坐标系中的描点如图，分别用凡、&、凡、山代表电阻的阻值，则（）u*a*Cb d0 1A.RaRd B.RdRaC.RcRb D.RbRcA 连接a。、bO、c。、dO,U-/图线的斜率表示电阻的大小，故R”Rd,A 正确，B 错误；又因为。、b、c 三点在一条直线上，放R b=&,故 C、D 错误.3.（多选）对于常温下一根阻值为R 的均匀金属丝，下列说法中正确的是（）A.常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为10RB.常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为点?C.给金属丝加上逐渐从零增大到Uo的电压，则任一状态下的彳值不变D.把金属丝温度降低到绝对零度附近，电阻率会突然变为零的现象称为超导现象BD 设原电阻K=/4，当=10/时，由体积不变原理求得横截面积变成S=-S,所以电阻变为RI 10Z=PP匚1(?=100/?,A 错误；从中点对折起来,相当于两个阻值为:R 的电阻并联，其 总 阻 值 为 B 正确；金属丝的电阻率随温度升高而增大，当金属丝两端的电压逐渐增大时，由于电流的热效应会使电阻率,随温度升高而增大，因而R=p=将逐渐增大，C 错误；金属丝的电阻率随温度的降低而减小，把金属丝温度降低到绝对零度附近，电阻率会突然变为零的现象称为超导现象，D 正确.4.4、5 是两根长度相同、质量相同而材料不同的金属导线，已知A 的密度比5 的大,4 的电阻率比3 的小，则 4、5 两根导线的电阻的大小关系为（）A.RA RB B.RARBC.RA=RB D.无法判断D 质量相等，4 的密度比5 的大，则4 的体积比8 的小，而长度相等，故A 的横截面积比5 的小.由电阻定律R=/4，A 的电阻率比5 的小，但 A 的横截面积也比5 的小，故无法确定4、5 两根导线的电阻的大小关系.选项D正 确.5.工业上采用一种称为“电导仪”的仪器测量液体的电阻率，其中一个关键部件如图所示，4、5 是两片面积均为1 cm2的正方形钳片，间距为d=l cm,把它们浸在待测液体中，若通过两根引线加上U=6V 的电压时，测出电流1=1 A,则这种液体的电阻率为多少？为Z1 解析 R=彳=右 0=6X 106。由题意知/=d=l()-2 m,S=10-4m2由R=p 得RS 6X106X10-4P=T=fi-m=6X IO4 fl-rn.答案6X104ftm6.相 距40 km的4、5两地架设两条输电线，电阻共为800 a.如果在4、5间的某处发生短路，如图所示.这时接在A处的电压表示数为10 V,电流表示数为40 mA.求发生短路点相距A有多远.A B1-iF 一J 解析A、5间距离/=4 0 k m,导线总长2/,总电阻R=800C.设A与短路处距离x,导线总长2 x,总电阻反.由欧姆定律：%=与=40界与。=250。由电阻公式：R=p q Rx=p-,得:Rx,250 x-/?/-800X40 km=12.5 km.即短路处距A端12.5 km.答案12.5 km导体的电阻【教学目标】一、知识与技能1.理解电阻的大小跟那些因素有关，知道电阻定律。2.了解电阻率的物理意义以及与温度的关系。二、过程与方法用控制变量法，探究导体电阻的决定因素，培养学生利用实验抽象概括出物理规律的能力。三、情感态度与价值观通过实验探究，体会学习的快乐。【教学重点】电阻定律的内容及其运用。【教学难点】电阻率的物理意义。【教学过程】一、新课导入教师：高压输电线为什么做得这么粗？导体中产生电流的条件是什么？既然导体两端有电压，导体中才有电流，那么导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？实验探究导体中的电流跟导体两端电压的关系1.连接电路：2.数据处理:零开始连续变化的卡导体电压（V）0.501.001.502.002.50I/UA电流（A）0.050.100.150.200.250.1B电流（A）0.100.200.300.400.500.2方 法（1）直 接 观 察（2）图像法结论：对同一导体，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。I=kU3.确定常数 A：教师提问：（1）为什么说常数 A反映了导体本身的性质？（2）常数 上反映了导体的什么性质？（3）用常数 A反映了导体对电流的阻碍作用方便吗？（4）怎样改进才能方便地反映导体对电流的阻碍作用？学生回答：略【过渡】引出电阻这个物理量。二、新课教学（-）电阻1 .引入目的：反映了导体对电流的阻碍作用的大小。2 .度量方式：/U、1强调：比值法。测量式。R与 无关。3 .决定因素：导体本身的性质决定。4 .矢量标量：标量5 .单位换算：Q （S I）1 Q=1 V/Al M Q=1 03k l=1 06Q6 .测量方法：伏安法等。7 .欧姆定律导体中的电流/跟导体两端的电压 U成正比，跟导体的电阻 R成反比。UI =R（二）影响导体电阻的因素教师：电阻就是导体对电流的阻碍作用，那么同学们想导体的电阻和哪些因素有关呢？你为什么觉得和这些因素有关呢？学生：和导体长度，横截面积，材料，温度有关。教师：为什么你猜测和这些因素有关呢？教师：初中阶段我们定性的知道导体的电阻和这些因素有关，并 且 知 道L越大，R越大；S越 大R越小。长 度（其他因素一定，长度变长，电阻变大）横 截 面 积（其他因素一定，面积变大，电阻变大）材 料（其他因素一定，材料不同，电阻一般不同）温度今天咱们就来定量的研究导体和这些因素的关系。教师：研究一个量和几个量的关系我们要用到什么实验方法啊？学生：控制变量法1.实验方法：控制变量法2.实验原理：伏安法测电阻教师：导体的长度关系和横截面积的关系我们可以通过测量得到，那么我们用什么方法来测得导体的电阻呢？学生：用伏安法测电阻。教师：高中阶段伏安法测电阻有两种电路，一种是分压式电路，另一种是限流式电路。他们都可以通过改变滑动变阻器的阻值来对导体的电阻进行多次测教师：如果每次接一个电阻之后又更换另一个电阻来对其进行多次测量会比较麻烦，那么能有简单的办法吗？a 和b：长度?不同a 和c：横截面积?不同a 和 d：材料不同长度L(mm)横截面积S材料两端电压（V）Ri5002S铜R2500S铜R35002S银铭R42502S铜结论：导体的电阻跟长度成正比，跟横截面积成反比，还跟材料有关。电阻定律：同种材料的导体，其电阻?与它的长度?成正比，与它的横截面积?成反比；导体电阻与构成它的材料有关。决定式：R=p；适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体，或浓度均匀的电解液。（三）导体的电阻率i .意义：反映材料导电性能好坏的物理量。_ R S2.定义式：P=T （?由材料和温度决定，与?、？?无关!）3.单位：欧米（Q m）4.电阻率与温度关系：几种导体的电阻率0 ()2 0 ()1 0 0 ()银1.48 X 10-81.62.0 7铜1.4 31.7Z2.0 7铝2.6 7Z1 2.9Z3.8 0鸨4.8 515.37.1 01铁0.8 9Z1 1.0Z1.4 4铳铜合金4.41 4.44.4银铜合金5.01 5.0Z1 5.0Z1（1）金属电阻率随温度升高而增大。应用：电阻温度计。（2）部分合金如锦铜、锲铜电阻率几乎不受温度的影响。应用：标准电阻。（3）半导体的电阻率随温度的升高而减小。应用：热敏电阻，光敏电阻。（4）超导体：某些材料当温度降低到一定温度时，电阻率为零。（四）导体的伏安特性曲线1 .什么叫导体的伏安特性曲线？导体中的电流/随导体两端的电压 U 变化的图线。图像和/一U 图像都叫做导体的伏安特性曲线。2 .定值电阻和小灯泡的伏安特性曲线。对比两个图像的异同，并确定出在这两个图像中如何求电阻？图线斜率的物理意义是什么？导体A的伏安特性曲线为直线，斜率表示导体的电阻，电阻在研究过程中保持不变；导体B的伏安特性曲线为曲线，过原点的直线（割线）的斜率表示导体的电阻，电阻在研究过程中不断变化。（五）线性元件和非线性元件1.伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线的电学元件叫做线性元件。2.伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件。（1）线性元件与纯电阻元件是不同的概念。（2）线性元件一定是纯电阻元件，而纯电阻元件不一定是线性元件（小灯泡是纯电阻，但它的伏案特性曲线是曲线）。（六）二极管的伏安特性曲线加正向电压时，二极管电阻较小，通过二极管的电流较大；加反向电压时，二极管的电阻较大，通过二极管的电流很小。反向电压很大时，二极管击穿，反向电流很大。表明二极管具有单向导电性。三、思考与讨论例 题1.R和 是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但%的尺寸比 凡小很多。通过两导体的电阻有什么关系？你认为这种关系对电路元件的微型化有什么意义？由此可知导体的电阻与表面积无关，只与导体的厚度有关。这样在制造电路元件时，可以将其表面积做得很小，而不增大电阻，只要保证厚度不变，有利于电路元件的微型化。例 题2.有人说电阻