新课标高中物理选修第6节导体的电阻教案.pdf

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1、第 6 节 导体的电阻 学习目标 核心提炼 1.通过对决定导体电阻的因素的探究，体会控制变量法和逻辑思维法。2 个概念电阻和电阻率 1 种思想方法控制变量法 1 个公式RlS 2.加深对导体电阻的理解，并能进行有关计算。3.理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系。一、影响导体电阻的因素 1.与导体电阻有关因素的测量方法(1)电阻丝横截面积的测量 把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上(例如铅笔)，用刻度尺测出多匝的宽度，然后除以圈数，得到电阻丝的直径，进而计算出电阻丝的横截面积；或用螺旋测微器测出电阻丝的直径，进而得到电阻丝的横截面积。(2)电阻丝长度的测量 把电阻丝拉直，用刻度尺量出它

2、的长度 l。(3)电阻的测量 连接适当的电路，闭合开关后，测量电阻丝两端的电压 U 和通过电阻丝的电流 I，由 RUI计算得到电阻。2.探究导体电阻与其影响因素的关系 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：在长度、横截面积、材料三个因素，b、c、d 与 a 分别有一个因素不同 实验原理 串联的 a、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电阻比，从而分析出影响导体电阻大小的有关因素 二、导体的电阻 1.电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻 R 与它的长度 l 成正比，与它的横截面积 S成反比；导体电阻

3、还与构成它的材料有关。(2)公式：RlS，式中 称为材料的电阻率。2.电阻率(1)意义：反映材料导电性能强弱的物理量，电阻率越小，材料的导电性能越强。(2)单位：欧姆米，符号：m。(3)决定因素：电阻率由导体的材料和温度决定。(4)变化规律：各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化。(5)应用：电阻温度计、标准电阻等。思考判断 1.导体的电阻由导体的长度和横截面积两个因素决定。()2.一根阻值为 R 的均匀电阻线，均匀拉长为原来的2 倍，电阻变为 4R。()3.由 RUI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。()4.金属电阻随温度变化的原因是热胀冷缩导致金属电阻的长短和

4、横截面积发生变化，所以金属的电阻随温度变化的幅度不大。()5.温度变化导致金属电阻变化的原因是金属的电阻率随温度变化。()对电阻定律的理解 要点归纳 1.公式 RlS是导体电阻的决定式，图 1 中所示为一块长方体铁块，若通过电流I1，则 R1abc；若通过电流 I2，则 R2cab。图 1 导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，是由导体本身性质决定的。2.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.RlS与 RUI的比较 RlS RUI 意义 电阻定律的表达式，也是电阻的决定式 电阻的定义式，R 与 U、I 无关 作用 提供了测定电阻率的一种方法：RSl 提供了测定电阻的一

5、种方法：伏安法 适用范围 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 纯电阻元件 联系 导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积，而不是 U 和 I 精典示例 例 1(多选)某根标准电阻丝的电阻为 R，接入电压恒定的电路中，要使接入电路的电阻变为12R，可采取的措施是()A.剪其一半的电阻丝接入 B.并联相同的电阻丝接入 C.串联相同的电阻丝接入 D.对折原电阻丝后再接入 解析 由电阻定律 RlS可知，剪去一半的电阻丝，长度变为原来的12，电阻减小为12R，选项 A 正确；并联相同的电阻丝后，横截面积变为原来的 2 倍，电阻减小为12R，选项 B 正确；串联一根相同的电阻丝后，

6、长度变为原来的 2 倍，电阻为原来的 2 倍，选项 C 错误；对折原电阻丝后，长度变为原来的12，横截面积变为原来的 2 倍，总电阻变为原来的14，选项 D 错误。答案 AB 导体变形后电阻的分析方法 某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：(1)导体的电阻率不变。(2)导体的体积不变，由 VlS 可知 l 与 S 成反比。(3)在、l、S 都确定之后，应用电阻定律 RlS求解。针对训练 1 如图 2 所示为一长方体铜块，使电流沿图中 I1、I2两个方向通过该铜块，铜块的电阻之比为()图 2 A.1 B.a2c2 C.a2b2 D.b2c2 解析 若通以电流 I1，则铜块的长度为

7、a，横截面积为 bc，由电阻定律知其电阻为 R1abcabc；若通以电流 I2，则铜块的长度为 c，横截面积为 ab，由电阻定律知其电阻为 R2cabcab；故R1R2a2c2。答案 B 例 2(多选)滑动变阻器的原理如图 3 所示，则下列说法中正确的是()图 3 A.若将 a、c 两端连在电路中，则当滑片 OP 向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值增大 B.若将 a、d 两端连在电路中，则当滑片 OP 向右滑动时，变阻器接入电路中的阻值减小 C.将滑动变阻器以限流式接法接入电路时，必须连入三个接线柱 D.将滑动变阻器以分压式接法接入电路时，必须连入三个接线柱 解析 若将 a、c 两端连在电路中

8、，aP 部分连入电路，则当滑片 OP 向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，A 正确；若将 a、d两端连在电路中，也是将 aP 部分连入电路，则当滑片 OP 向右滑动时，该部分的导线长度变长，变阻器接入电路中的阻值将增大，B 错误；A、B 两个选项中均为限流式接法，可见在限流式接法中，a、b 两个接线柱中任意选一个，c、d两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，C 错误；在滑动变阻器的分压式接法中，a、b 两个接线柱必须接入电路，c、d 两个接线柱中任意选一个，接入电路即可，D 正确。答案 AD 滑动变阻器的原理及使用(1)原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻。

9、(2)在电路中的使用方法 结构简图如图甲所示，要使滑动变阻器起限流作用(如图乙)，正确的连接是接 A与 D 或 C，B 与 C 或 D，即“一上一下”；要使滑动变阻器起分压作用(如图丙)，要将 A、B 全部接入电路，另外再选择 C 或 D 与负载相连，即“一上两下”，当滑片 P 移动时，负载将与 AP 间或 BP 间的不同长度的电阻丝并联，从而得到不同的电压。电阻和电阻率的区别和联系 要点归纳 电阻 R 电阻率 描述对象 导体 材料 物理意义 反映导体对电流阻碍作用的大小，R 大，阻碍作用大 反映材料导电性能的好坏，大，导电性能差 决定因素 由材料、温度和导体形状决定 由材料、温度决定，与导体

10、形状无关 单位 欧姆()欧姆米(m)联系 由 RlS知，大，R 不一定大；R 大，不一定大 特别提醒(1)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还与其长度和横截面积有关。(2)导体的电阻越大，说明导体对电流的阻碍作用越大，导体的电阻率不一定越大。精典示例 例 3 关于导体的电阻及电阻率的说法正确的是()A.导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，因此，只有导体有电流通过时，才具有电阻 B.由 RUI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

11、电阻率随温度降低会突然减小为零 解析 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 错误；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 正确。答案 D 针对训练 2 如图 4 所示，a、b、c 为不同材料做成的电阻，b 与 a 的长度相等，b 的横截面积是 a 的两倍；c 与 a 的横截面积相等，c 的长度是 a 的两倍。当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系是 U1U2U3112。关于这三种材料的电阻率 a、b、c，下列说法正确的是()图 4 A.a是 b的 2 倍 B.a是 c的 2 倍

12、 C.b是 c的 2 倍 D.c是 a的 2 倍 解析 设 a 的长度为 L，横截面积为 S，因为 RUI，而 RlS，所以RaRbU1U21，即aLSbL2S1，即 b2a；同理RaRcU1U312，所以aLSc2LS12，故 ac，由上述可知b2c，选项 C 正确。答案 C 1.(影响导体电阻的因素)在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中，某实验小组提出了如下猜想：猜想一：导体电阻跟导体长度有关；猜想二：导体电阻跟导体粗细有关；猜想三：导体电阻跟导体材料有关。同学们想利用如图 5 的电路和表中的导体特征验证上述猜想。图 5 导体代号 长度/m 横截面积/mm2 材料 A 1.0 0.2 锰

13、铜 B 1.0 0.4 锰铜 C 1.0 0.6 锰铜 D 0.5 0.4 锰铜 E 1.5 0.4 锰铜 F 1.0 0.6 镍铬合金 G 1.0 0.6 铁(1)请将猜想一的实验设计思路补充完整。选取_ 和_相同、_ 不同的导体，分别将其接入如图电路中，通过比较电路中 _ 的大小，判断导体电阻的大小。(2)验证猜想三时，若需对比三个实验数据，则应从上表中选取导体_(填写导体代号来进行实验)。解析(1)为了研究导体电阻与导体长度的关系，则需使导体的材料和横截面积相同，长度不同，应选用的三种导体是 B、D、E，分别将其接入如题图电路中。通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小。(2)为了研

14、究导体电阻与导体材料的关系，则需使导体的长度和横截面积相同，材料不同，应选用的三种导体是 C、F、G，分别将其接入如题图电路中。通过比较电路中电流的大小，判断导体电阻的大小。答案(1)材料 横截面积 长度 电流(2)C、F、G 2.(电阻率的理解)关于电阻率的说法中正确的是()A.电阻率 与导体的长度 l 和横截面积 S 有关 B.电阻率反映材料导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关 C.电阻率大的导体，电阻一定很大 D.有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计 解析 电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温度有关，与导体的长度 l和横截面积 S 无关，故 A 错

15、误，B 正确；由 RlS知 大，R 不一定大，故 C 错误；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻，故 D错误。答案 B 3.(电阻定律的理解)(2018苏州高二检测)一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U 时，通过的电流是 I，若将此导线均匀拉长到原来的 2 倍时，电流仍为 I，导线两端所加的电压变为()A.U2 B.U C.2U D.4U 解析 导线原来的电阻为 RlS，拉长后长度变为 2l，横截面积变为S2，所以 RlS2lS24R。导线原来两端的电压为 UIR，拉长后为 UIR4IR4U，D 正确。答案 D 4.(电阻定律的理解与应用)给装在均匀玻璃管内的水银柱加一电

16、压，使通过水银柱的电流为 0.1 A，若将这些水银倒入一个内径为前者2 倍的玻璃管内，接在同一电压上，通过水银柱的电流为多少？解析 设水银柱在两种情况下的电阻分别为 R1、R2，对应的长度、横截面积分别为 l1、l2、S1、S2，由电阻定律得 R1l1S1，R2l2S2。在两种情况下水银的体积相同，所以有 l1S1l2S2。又因为 S1r2，S2(2r)2，所以 S24S1，l14l2，代入公式 RlS得 R116R2 由欧姆定律得 UR1I1R2I2 所以 I216I11.6 A。答案 1.6 A 基础过关 1.关于公式 RUI和公式 RlS，下列说法正确的是()A.两公式对一切情况都适用

17、B.RUI仅适用于金属导体，RlS适用于任何导体 C.导体的电阻 R 与 U 成正比，与 I 成反比 D.导体的电阻在温度一定时与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比 解析 RUI适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解液，且为纯电阻电路，A、B 错误；导体的电阻由导体本身决定，与 U、I 无关，C 错误；由电阻定律知，D 正确。答案 D 2.一根阻值为 R 的均匀电阻丝，在下列哪些情况中其阻值仍为 R(设温度不变)()A.当长度不变，横截面积增大一倍时 B.当横截面积不变，长度增加一倍时 C.当长度和横截面积都缩小为原来的一半时 D.当长度扩大一倍而面积缩为原来的一半时 解析 根据电阻定

18、律 RlS可知，只有电阻丝的长度和横截面积都扩大或缩小相同比例倍数时，电阻丝的电阻才能保持不变，故选项 C 正确。答案 C 3.图 1 一同学将变阻器与一只 6 V、68 W 的小灯泡L 及开关S 串联后接在 6 V 的电源 E 上，当S 闭合时，发现灯泡发光。按图 1 所示的接法，当滑片P 向右滑动时，灯泡将()A.变暗 B.变亮 C.亮度不变 D.可能烧坏灯泡 解析 由题图可知，变阻器接入电路的是 PB 段的电阻丝，由于灯泡的额定电压等于电源电压，所以不可能烧坏灯泡。当滑片 P 向右滑动时，接入电路中的电阻丝变短，电阻减小，灯泡变亮，选项 B 正确。答案 B 4.图 2 如图 2 所示为均

19、匀的长方形薄片合金电阻板 abcd，ab 边长为 L1，ad 边长为 L2。当端点、或、接入电路时，导体的电阻分别为 R1、R2，则 R1R2为()A.L1L2 B.L2L1 C.L21L22 D.L22L21 解析 设电阻板厚度为 h，由电阻定律有 R1L1hL2，R2L2hL1，所以 R1R2L21L22，故 C 正确。答案 C 5.(2018保定模拟)如图 3 所示，一段长为 a、宽为 b、高为 c(abc)的长方体金属导体，将其中的两个对立面接入电路中时，最大的电阻为 R，则最小的电阻为()图 3 A.c2Ra2 B.c2Rab C.a2Rbc D.R 解析 根据电阻定律知，最大电阻为

20、 Rabc，最小电阻为 Rcababcc2a2c2Ra2，故 A 正确。答案 A 6.(多选)温度能影响金属导体和半导体材料的导电性能，在如图 4 所示的图象中分别为某金属和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则()图 4 A.图线甲反映半导体材料的电阻随温度的变化 B.图线乙反映金属导体的电阻随温度的变化 C.图线甲反映金属导体的电阻随温度的变化 D.图线乙反映半导体材料的电阻随温度的变化 解析 金属导体随着温度升高，电阻率变大，从而导致电阻增大，对于半导体材料，电阻随着温度升高而减小，因此由题图可知，图线甲表示金属导体的电阻随温度的变化，图线乙表示半导体材料的电阻随温度的变化。故 C、D

21、正确，A、B 错误。答案 CD 7.在如图 5 所示电路中，AB 为粗细均匀、长为 L 的电阻丝，以 A、B 上各点相对A 点的电压为纵坐标，各点离 A 点的距离 x 为横坐标，则各点电势 U 随 x 变化的图线应为()图 5 解析 由 UIRxERRLxELx，其中 E、L 均为定值，故 U 与 x 成正比，A 项正确。答案 A 能力提升 8.(20194 月浙江选考，18)小明想测额定电压为 2.5 V 的小灯泡在不同电压下的电功率，设计了如图 6 甲所示的电路。图 6(1)在实验过程中，调节滑片 P，电压表和电流表均有示数但总是调不到零，其原因是_的导线没有连接好(图中用数字标记的小圆点

22、表示接线点，空格中请填写图中的数字，如“7 点至 8 点”)；(2)正确连好电路，闭合开关，调节滑片 P，当电压表的示数达到额定电压时，电流表的指针如图乙所示，则电流为_A，此时小灯泡的功率为_W；(3)做完实验后，小明发现在实验报告上漏写了电压为 1.00 V 时通过小灯泡的电流，但在草稿纸上记录了下列数据，你认为最有可能的是 _。A.0.08 A B.0.12 A C.0.20 A 解析(1)根据题意可知，1 点至 4 点的导线没有连接好，使得滑动变阻器的分压接法变为限流接法。(2)根据读数规则，电流表的读数为 0.30 A，此时小灯泡的功率 PUI0.75 W。(3)电压较小时，灯丝温度

23、不高，故阻值比电压较大时的阻值要小，根据 IUR可知，C 可能正确。答案(1)1 点至 4 点(2)0.30 0.75(3)C 9.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 7 所示，A、B 是两片面积为 1 cm2的正方形铂片，间距为 d1 cm，把它们浸在待测液体中，若通过两根引线加上 U6 V 的电压时，测出电流 I1 A，则这种液体的电阻率为多少？图 7 解析 RUI6106 6106 由题意知：ld102 m，S104 m2，由 RlS得 RSl6106104102 m6104 m。答案 6104 m 10.如图 8 所示，P 是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为 L，直径为D，镀膜的厚度为 d。管两端有导电金属箍 M、N。现把它接入电路中，测得它两端电压为 U，通过它的电流为 I。则金属膜的电阻为多少？镀膜材料的电阻率为多少？图 8 解析 由欧姆定律可得，金属膜的电阻 RUI，沿着 L 的方向将膜层展开，如图所示，则膜层等效为一电阻，其长为 L，横截面积为管的周长厚度 d。由电阻定律 RlS可得：RL2D2dLDd，则UILDd，解得：UDdIL。答案 UI UDdIL