【高中物理】导体的电阻(课件) 2023-2024学年高中物理（人教版2019必修第三册）.pptx

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1、第九章 静电场及其应用11.2 导体的电阻2022-20232022-2023学年高中物理同步备课必修第三册目录contents电源01010202导线中的电场0303恒定电流0404电流的微观表达式新课导入 为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做得粗一点，这为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做得粗一点，这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。那么，它们之间的定量关系是怎样的呢那么，它们之间的定量关系是怎样的呢?电阻01测量电路测量电路:测导体测导体的电流、电压的电流、电压 选取一个导体，研究导体两端的电压随导体中的电流的变化

2、情况。选取一个导体，研究导体两端的电压随导体中的电流的变化情况。SRAVAIUOAB过原点的直线过原点的直线电路图电路图R=不变不变定值控制电路控制电路定义式定义式：物理意义物理意义：反映了导体对电流的反映了导体对电流的阻碍阻碍作用。作用。国际制单位国际制单位：欧姆欧姆，符号，符号1k1M 注意：注意：R只跟导体只跟导体本身性质本身性质有关，与导体中的电流和导体两端的电压无关。有关，与导体中的电流和导体两端的电压无关。电 阻 图中不同导体图中不同导体U-I图象的倾斜程度不同，表明图象的倾斜程度不同，表明不同导体的不同导体的R值不同。那是谁的电阻大呢？值不同。那是谁的电阻大呢？方法：方法：比较夹

3、角的大小比较夹角的大小=RARARBIUOAB)斜率：斜率：KA=RB斜率：斜率：KB=在导体在导体U-I图象中，图象中，斜率斜率反映了反映了导体电阻的大小导体电阻的大小。想一想K=R，不一定等于，不一定等于tan 前面讨论的电流与电压的关系是前面讨论的电流与电压的关系是不是和我们初中学过的欧姆定律非常不是和我们初中学过的欧姆定律非常类似呢？接下来就让我们一起重温这类似呢？接下来就让我们一起重温这个重要的定律。个重要的定律。欧姆定律021、内容：、内容：导体中的电流导体中的电流I 跟导体两端的跟导体两端的电压电压U成成正正比比，跟导体的，跟导体的电阻电阻R成成反反比比 2、表达式、表达式:变式

4、变式:U=IR=高高-低低3.3.适用条件：适用条件：金属、电解液等金属、电解液等纯电阻纯电阻导电。导电。气体导电、半导体导电及含电动机、电解槽等电器不适用。气体导电、半导体导电及含电动机、电解槽等电器不适用。定义式：定义式：决定式：决定式：欧姆欧姆3.3.对欧姆定律的理解：对欧姆定律的理解：1.1.欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的，定律中的电压欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的，定律中的电压U U、电流、电流I I必须是相对于必须是相对于同一个导体同一个导体或或同一段电路同一段电路而言的。而言的。2.2.应用公式时，应注意公式中的三个物理量应用公式时

5、，应注意公式中的三个物理量I I、U U、R R是对应于同一纯电阻电路中是对应于同一纯电阻电路中同一时刻的值。同一时刻的值。（U U、I I是状态量是状态量）3.3.对对 ，R R不变时，不变时，U U与与I I成正比，成正比，4.4.两种图像：两种图像：IUOBAIUOBAk=R 在导体的在导体的 U-I 图像中，图像中，斜率斜率反映了导体反映了导体电阻的大小电阻的大小。在导体的在导体的 I-U图像中，图像中，斜率斜率反映了导体反映了导体电阻的大小的倒数电阻的大小的倒数。U-I图图线线I-U图图线线伏伏安安特特性性曲曲线线他们的图线可不可以是曲线呢？若是曲线又反映了什么特点？他们的图线可不可

6、以是曲线呢？若是曲线又反映了什么特点？5.5.线性元件和非线性元件线性元件和非线性元件:符合欧姆定律符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的坐标原点的直线直线，具有这种伏安特性的电学元件，具有这种伏安特性的电学元件叫做叫做线性元件线性元件；不符合欧姆定律不符合欧姆定律的导体和器件，电流和的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线电压不成正比，伏安特性曲线不是直线不是直线,这种电学元件叫做这种电学元件叫做非线性元件非线性元件。OIUOIU(1)一般适用于金属导体或电解液导体，气体或半导体不适用。(2)一般适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路不适用。(3)

7、适用于线性元件，对非线性元件不适用。欧姆定律适用条件推广：欧姆定律适用条件推广：某点的某点的割线割线斜率表示电阻的倒数斜率表示电阻的倒数（3）UIR是是电电势势（电电位位）降降落落的的计计算算式式，用用来来表表示示电电流流经经过过一一电电阻阻时时的的电势降落，是欧姆定律的变形，所以适用条件与欧姆定律的适用条件相同电势降落，是欧姆定律的变形，所以适用条件与欧姆定律的适用条件相同.实验表明实验表明：（1 1）电阻电阻R R的大小由的大小由导体本身导体本身决定，与电压和电流无关。决定，与电压和电流无关。（2 2）R=U/IR=U/I只是提供了一种测电阻的方法：只是提供了一种测电阻的方法：伏安法伏安法

8、 想一想：想一想：电阻电阻R R与导体本身的哪些因素有关呢？与导体本身的哪些因素有关呢？影响导体电阻的因素03移动滑动变阻器的滑片，可以改变电阻的大小；移动滑动变阻器的滑片，可以改变电阻的大小；大胆猜想大胆猜想导体的电阻与长度有关导体的电阻与长度有关定性感知影响导体电阻的因素同样是额定电压为同样是额定电压为220V的灯泡，灯丝越粗，使用时越亮；的灯泡，灯丝越粗，使用时越亮；大胆猜想大胆猜想导体的电阻与横截面有关导体的电阻与横截面有关生活中的电线，常见的是铜线和铝线，而从没有听过铁丝做的电线。生活中的电线，常见的是铜线和铝线，而从没有听过铁丝做的电线。大胆猜想大胆猜想导体的电阻与材料有关导体的电

9、阻与材料有关导体的电阻与材料有关导体的电阻与材料有关铜导线铜导线铝导线铝导线横截面积横截面积S长度长度L材料材料温度温度综上所述：影响导体电阻的因素综上所述：影响导体电阻的因素 导体的导体的电阻电阻R跟它的跟它的长度长度l、横截面积横截面积S、材料材料有关。有关。探究方案探究方案探究方案探究方案实验探究实验探究实验探究实验探究理论探究理论探究理论探究理论探究导体的材料请请尝尝试试自自行行设设计计实实验验方方案案导导体体的的横截面积横截面积横截面积横截面积S长度长度l材料材料导体的长度导体的长度探究导体电阻与其影响因素的定量关系实验探究同种材料，同种材料，S S一定，改变一定，改变L L，测，测

10、R R 同种材料，同种材料，L L一定，改变一定，改变S S，测，测R R不同材料，不同材料，L L一定，一定，S S一定，测一定，测R R控制变量法：控制变量法：abcda a 和和 b b：长度：长度l l不同不同,横截面积横截面积S,S,材料相同材料相同a a 和和 c c：横截面积：横截面积S S不同，长度、材料相同不同，长度、材料相同a a 和和 d d：材料不同，长度、横截面积相同：材料不同，长度、横截面积相同aVVVVbcd实验方法实验探究电阻的影响因素实验探究电阻的影响因素控制变量法控制变量法abcdV电压表先测电压表先测a的电压的电压Ua，再测，再测b的电压的电压Ub实验过程

11、abcdV电压表先测电压表先测a的电压的电压Ua，再测，再测c的电压的电压Uc实验探究电阻的影响因素实验探究电阻的影响因素控制变量法控制变量法实验过程abcd电压表先测电压表先测a的电压的电压Ua，再测，再测d的电压的电压UdV实验探究电阻的影响因素实验探究电阻的影响因素控制变量法控制变量法实验过程从实验数据从实验数据比较分析比较分析电压之比、与长度之比、横截面积之比电压之比、与长度之比、横截面积之比及材料及材料之间的关系。之间的关系。aVVVVbcd实验结论实验结论:1.1.同种材料同种材料,S S一定一定,电阻电阻R R与与L L成正比成正比2.2.同种材料同种材料,L L一定一定,电阻与

12、电阻与S S成反比成反比3.3.不同种材料不同种材料,R,R不同不同实验结论L1、R1L1、R1L1、R1L1、R1 1.导体的电阻导体的电阻R与长度与长度L的关系的关系（提示从串并联知识去考虑）（提示从串并联知识去考虑）讨论：讨论：理论探究123nS0R0R=R0/nnS0 2.2.导体的电阻导体的电阻R R与横截面积与横截面积S S的关系的关系一条粗导体可看成是由横截面一条粗导体可看成是由横截面积相同的多条细导体并联而成。积相同的多条细导体并联而成。k由导体材料决定，与由导体材料决定，与l、S无关。无关。3.3.导体电阻与导体电阻与材料材料的关系：的关系：由实验探究得知长度、横截面积相同而

13、材料不同的导体电阻不同。由实验探究得知长度、横截面积相同而材料不同的导体电阻不同。该该符符号号是是什什么么？电阻定律04同种材料同种材料导体的导体的电阻电阻R R跟它的跟它的长度长度l l 成正比，跟它的成正比，跟它的横截面积横截面积S S成反比。成反比。2 2、表达式：、表达式：R=R=lS S1 1、内容：、内容：注：l 是沿着电流方向的导体长度，S是垂直电流方向的横截面积，是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。(决决定定式式)3.3.适用条件：适用条件：温度一定温度一定,粗细均匀粗细均匀的金的金属导属导体体,或浓度均匀的电解液或浓度均匀的电解液

14、.电阻定律为什么要指为什么要指明温度？明温度？电阻定律在实际中的应用1、电视机、录音机等音量控制开关就是通过改变导体的长度来达到所、电视机、录音机等音量控制开关就是通过改变导体的长度来达到所需的目的；需的目的；2、电学实验中常用到的滑动变阻器也是通过改变导体的长度来达到改、电学实验中常用到的滑动变阻器也是通过改变导体的长度来达到改变电阻的目的。变电阻的目的。导体的电阻率051.意义意义:反映反映材料材料导电性能导电性能好坏的物理量好坏的物理量.2.计算计算式式：由由材料材料和和温度温度决定决定,与与l、S无关无关!3.单位单位:欧欧米米(m)4.电阻率与温度的关系电阻率与温度的关系实验现象：实

15、验现象：用酒精灯给灯丝加用酒精灯给灯丝加热，发现小灯泡变暗热，发现小灯泡变暗实验结论实验结论：温度升高，灯丝的：温度升高，灯丝的电阻率变大了电阻率变大了(m)020100银14810816108207108铜14310817108207108铝26710829108380108钨48510853108710108铁08910710107144107锰铜合金441074410744107镍铜合金501075010750107几种材料在不同温度下的电阻率几种材料在不同温度下的电阻率（2）电）电阻率阻率与温度的关系与温度的关系金属：金属：T半导体：半导体：T热敏电阻热敏电阻光敏电阻光敏电阻合金：合金

16、：有些几乎不随有些几乎不随t变化变化标准电阻标准电阻电阻温度计电阻温度计超导体：某些材料当温度降低到一定温度时超导体：某些材料当温度降低到一定温度时=0R=0半导体的半导体的导电性能导电性能具有具有可控性可控性（1）纯纯金属的电阻率小，合金的电阻率大金属的电阻率小，合金的电阻率大5 5、对电、对电阻率阻率()的理解的理解导电性能介于导体和绝缘体之间导电性能介于导体和绝缘体之间 金属金属的电阻率随的电阻率随温温度度的升高而增大的升高而增大有些有些合金合金（锰（锰铜合金和镍铜铜合金和镍铜合金），电阻合金），电阻率几乎率几乎不受温不受温度度变化的影响变化的影响制作标准电阻制作标准电阻金属电阻温度计金

17、属电阻温度计电阻率与温度的关系1.10 5 W W m 的物体叫做的物体叫做绝缘体绝缘体。3.导导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。半导体。半半导体导体:导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻率随温度的升高而减小，导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻率随温度的升高而减小，导电性能由外界条件所控制，如改变温度、光照、掺入微量杂质等。导电性能由外界条件所控制，如改变温度、光照、掺入微量杂质等。导体、绝缘体、半导体 当当温度降低到某一数值时，某些材料的电阻突然减小到温度降低到某一数值时，某些材料的电阻突然减小到零零，这种现象叫，这种现象叫做做超导现象超导现象。

18、处于这种状态的物体叫做处于这种状态的物体叫做超导体超导体。19871987年，华裔美国籍科学家朱经武年，华裔美国籍科学家朱经武以及中国科学家以及中国科学家赵忠贤赵忠贤相继研制出相继研制出钇钇钡钡铜铜氧系材料，超导转变氧系材料，超导转变温度提高到温度提高到90 K 90 K（183.15 183.15）超导现象（1 1）超导发电机）超导发电机（2 2）磁流体发电机）磁流体发电机（3 3）超导输电线路）超导输电线路（4 4）超导磁悬浮列车）超导磁悬浮列车（5 5）超导计算机）超导计算机超导体的应用R1=R2ahR1电流方向电流方向bR2h 由此可知导体的电阻与表面积无关由此可知导体的电阻与表面积无

19、关,只与导体的只与导体的厚度厚度有关。这样在制造电有关。这样在制造电路元件时路元件时,可以可以将其表面积做得很小将其表面积做得很小,而不增大电阻而不增大电阻,只要保证只要保证厚度足够厚度足够即可即可，有利于电路元件的有利于电路元件的微型化。微型化。R1和和R2是是材料相同材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体、厚度相同、表面为正方形的导体,但但R2的尺寸比的尺寸比R1小很多。小很多。通过两导体的电流方向如图所示。这两个导体的电阻有什么关系通过两导体的电流方向如图所示。这两个导体的电阻有什么关系?你认为这种关你认为这种关系对电路元件的系对电路元件的微型化微型化有什么意义有什么意义?想一想导体的电

20、阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积，而不是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和和I联系联系纯电阻元件纯电阻元件适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体解液、等离子体适用适用范围范围提供了测定电阻的一种方提供了测定电阻的一种方法：伏安法法：伏安法作用作用电阻的定义式，电阻的定义式，R与与U、I无关无关电阻定律的表达式，也是电阻的决定式电阻定律的表达式，也是电阻的决定式意义意义联系系欧姆欧姆米米(m)(m)欧姆欧姆()()单位位由材料、温度决定，与导体形状无关由材料、温度决定，与导体形状无关由材料、温度和导体形状决定由材料

21、、温度和导体形状决定决定因素决定因素反映材料导电性能的好坏，反映材料导电性能的好坏，大，导电性能差大，导电性能差反映导体对电流阻碍作用的大反映导体对电流阻碍作用的大小，小，R R大，阻碍作用大大，阻碍作用大物理意物理意义材料材料导体导体描述描述对象象电阻率电阻率电阻电阻R R电阻与电阻率的对比注意：导体的电阻和材料的电阻率电阻反映导体对电流阻碍作用大小的性质，电阻大的导体对电流的阻碍作用大电阻率反映材料导电性能好坏的性质，电阻率小的材料导电性能好电阻箱06旋钮式电阻箱 旋旋钮钮式式电电阻阻箱箱的的内内部部结结构构如如左左图图所所示示，它它是是由由9个个1000、9个个100、9个个10、9个个

22、1的的电电阻阻器器组组成成，只只要要调调节节面面板板上上的的四四个个旋旋钮钮便便可可得得到到从从0到到9999范围内的任何整数电阻值。范围内的任何整数电阻值。各种电阻箱旋钮式电阻箱想一想：想一想：在左图中，电阻箱的在左图中，电阻箱的电阻值是：电阻值是：2010典例分析07(1)导体的长度越大，电阻越大。导体的长度越大，电阻越大。()(2)金属的电阻率由材料和温度决定。金属的电阻率由材料和温度决定。()(3)导体的电阻由电压和电流决定。导体的电阻由电压和电流决定。()(4)导体的电阻率由导体的长度和横截面积决定。导体的电阻率由导体的长度和横截面积决定。()(5)电电阻阻率率是是反反映映材材料料导

23、导电电性性能能的的物物理理量量，电电阻阻反反映映了了导导体体对对电电流流的的阻阻碍碍作用。作用。()判一判【例例题题】一一根根阻阻值值为为R的的均均匀匀电电阻阻丝丝，在在下下列列哪哪些些情情况况下下阻阻值值仍仍为为R(设温度不变设温度不变)()A当长度不变，横截面积增大一倍时当长度不变，横截面积增大一倍时B当横截面积不变，长度增大一倍时当横截面积不变，长度增大一倍时C当长度和横截面半径都缩小一半时当长度和横截面半径都缩小一半时D当长度和横截面积都扩大一倍时当长度和横截面积都扩大一倍时D D小试牛刀【例题】一根长为L、横截面积为S的金属棒，其电阻率为。棒内单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量

24、为e，在棒两端加上恒定电压U时，棒内产生电流，则自由电子定向移动的速率为()小试牛刀A AA【例题】如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为I;若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为()小试牛刀 若把这根导线均匀拉长为三倍，其电阻是原来的多少倍？【例题】一段均匀导线对折两次后并联在一起，测得其电阻为【例题】一段均匀导线对折两次后并联在一起，测得其电阻为0.5，导线原，导线原来的电阻多大？来的电阻多大？9倍倍8解：由得导体原来的电阻为小试牛刀小试牛刀【例题】某电子元件通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是（）A随着所加电压的增大，该元件的电阻减少B对应P点，该元件的电阻为C对应P点，该元件的电阻为D该元件为非线性元件，欧姆定律不满足，所以不能用公式R=求电阻B