导体的电阻

第6课时导体的电阻教材分析本节教材以探究决定电阻的因素为载体，提供了实验探究和理论探究两种方案，体现了实验探究和理论探究都是重要的科学研究方法，两者结合，可以让学生体验实验的魅力和逻辑的力量．教材中的探究方案二，通过理论探究得到导体电阻与长度、横截面积的关系后，再用实验研究导体电阻与材料的关系，解决了实际教学中找不到“材料不同，粗细相同的导线”的困难．提供不同的实验方案，这是新教材从必修开始就做的努力，第二个方案中的逻辑分析则表明科学探究并不仅局限于做实验．探究过程及对电阻定律的理解是教学重点．课标解读1.经历决定导体电阻的因素的探究过程，体验运用控制变量法研究物理问题的思维方法．体会实验探究和逻辑推理都是重要的科学研究方法．2.深化对电阻的认识，了解电阻定律，能用电阻定律来进行有关计算．3.理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系．通过对不同材料电阻率的介绍，加强学生理论联系实际的意识和安全用电的意识．导学过程问题法导入新课→实验探究影响电阻的因素→结合已有知识理论探究影响电阻的因素→电阻定律→电阻率及其与温度的关系→巩固训练．温故知新1.对电阻的测量：可以通过测出电阻两端电压和电阻中的电流，电压和电流的比值就是电阻，这种方法称为伏安法．2.导体的电阻与构成导体的材料、导体的长度和横截面积有关．新知梳理1.探究实验：探究导体电阻与长度、横截面积、材料三个因素的定量关系(1)探究方案一(实验法)①控制变量法：在长度、横截面积、材料这三个因素中，保持其中________不变，探究第三个因素和电阻的关系．②实验结论：导体的电阻与长度成________，与横截面积成________，还与材料有关．(2)探究方案二(逻辑推理法)①根据串联电路的特点，可以推出导体的电阻与长度成________．②根据并联电路的特点，可以推出导体的电阻与横截面积成________．③根据以上两结论，写出R＝ρlS，ρ是与l、S无关的常量，表示________，猜想ρ与材料有关．④验证：选择不同________的导体，测出R、l、S，算出上式中的比例系数ρ，可以看出导体电阻与导体________的关系．2.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________，与它的横截面积S成________，还与构成导体的材料ρ有关．(2)公式：________.(3)电阻率：上式中的ρ是比例系数．它与导体的材料有关，是表征材料________的物理量，在l、S一定的条件下，ρ越大，导体的电阻R________，ρ的单位是________．(4)电阻率与材料的关系：①电阻率是反映材料导电能力强弱的物理量．②纯金属的电阻率________，合金的电阻率________．③金属的电阻率随温度的升高而________，电阻________就是利用这一规律制成的．④有些合金的电阻率________影响，常用来制作标准电阻．小试身手1.一根阻值为R的均匀电阻丝，长为l，横截面积为S，设温度不变，在下列情况下其电阻值不变是()A.当l不变，S增大一倍时B.当l和S都缩为原来的12倍时C.当S不变，l增大一倍时D.当l和横截面的半径都增大一倍时2.关于电阻率的以下说法中正确的是()A.电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关B.电阻率大的导体电阻也一定大C.导体材料的电阻率都随温度的升高而增大D.电阻率是反映材料导电性能的物理量，由材料本身决定且与温度有关3.一根粗细均匀的金属丝，横截面的直径是d，电阻是R，把它拉成直径是d10的均匀铜丝后，它们的电阻变为多大？探究讨论公式R＝UI与R＝ρlS都可以计算导体的电阻，两式有何区别？公式R＝UI是导体电阻的定义式，它给我们提供了一个电阻的计算和测量的方法，但导体的电阻R与两端电压U及电流I无关，是由导体本身决定的．R＝ρlS指出了电阻R的决定关系，导体的电阻取决于材料的电阻率，导体的长度及导体的横截面积．讲练大课堂一、电阻定律导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，还跟材料有关．R＝ρlS为导体电阻大小的决定式，表明导体电阻由导体本身因素(电阻率ρ、长度l、横截面积S)决定，与其他因素无关．由此要更加明确电阻的定义式R＝UI与U、I无关这一点．使我们对比值定义法确定物理量有了更好更深刻的认识．例1把两根同种材料的电阻丝分别接在两个电路中．甲电阻丝长为l，直径为d；乙电阻丝长为2l，直径为2d.要使两电阻丝消耗的功率相等，加在两电阻丝上的电压比应满足()A.U甲U乙＝1B.U甲U乙＝22C.U甲U乙＝2D.U甲U乙＝2点拨本题是电功率、欧姆定律、电阻定律的综合运用，但不考虑温度影响时用电器的电阻是不变的．反馈平台1.如图所示，分别把一个长方体铜柱的ab端、cd端、ef端接入电路时，计算接入电路中的电阻各是多大．(设电阻率为ρ铜)二、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.计算：由R＝ρlS得ρ＝RSl，可见，只要知道导体的电阻R，横截面积S，长度l，即可求出制作所用材料的电阻率．ρ＝RSl是实验测定电阻率的依据．3.电阻率与温度有关，金属材料的电阻率随温度升高而增大；还有些材料的电阻率不受温度影响可制作标准电阻；还有些材料，当降到一定温度时，其电阻率会变成零这是超导现象．例2一圈粗细均匀的导线长1200m，在两端点A、B间加上恒定电压时，测得通过导线的电流为0.5A，如剪去BC段，在AC两端加同样电压时，通过导线的电流变为0.6A，则剪去的BC段多长？点拨由于电压恒定，根据欧姆定律可以计算出导线AB和AC段的电阻比，再根据电阻定律算出长度比，即得剪去的导线长度．反馈平台2.金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”，所以可以利用铂的电阻随温度变化的性质制成铂电阻温度计，下图的I­U图象中能表示金属铂电阻情况的图象是()三、滑动变阻器的连接和使用1.原理：利用改变连入电路的电阻丝长度来改变电阻．2.构造：如图甲所示，是滑动变阻器的实物图，AB是一根金属杆，其电阻可视为零．CD是电阻率较大、长度较长的电阻丝，P是滑片，线圈每匝之间是彼此绝缘的，变阻器上有两条发光的“线”，是绝缘漆被刮掉的部分，能将AB杆与电阻丝连通．若将CD直接接入电路中，电阻是整个电阻丝的电阻，是一个定值，滑动变阻器就起不到改变电阻的作用．3.连接方法：要使滑动变阻器起限流作用时，正确的连接方法是接A与D或B与C或A与C或B与D，即“一上一下”．如接A与D，如图乙所示，连入电路的电阻就是DP部分，当将P滑向C端时，电阻变大．要使滑动变阻器起分压作用时，要将CD全部接入电路，另外再选择A或B与负载相连后与PC或PD部分并联，如图丙所示，滑动P到不同位置，负载Rx与不同长度、不同阻值的电阻器并联，得到不同的电压．例3如图所示，A、B、C、D是滑线变阻器的4个接线柱．现把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片P向接线柱C移动时，电路中的电流减小，则接入电路的接线柱可能是()A.A和BB.A和CC.B和CD.B和D点拨此题关键要弄清滑动P时，接入电路的电阻线是变长了，还是变短了．反馈平台3.如图所示是插头式电阻箱的结构示意图，下列说法正确的是A.电阻箱的铜塞拔出的越多，接入电路的电阻越大B.电阻箱连入电路时应拔出一些铜塞，以免造成短路C.此电阻箱能得到的最大阻值为10ΩD.要想使电阻箱的电阻为8Ω，应拔出的铜塞是3和5误区警示电阻率、电阻是不同的两个物理概念，不能混淆．电阻率的大小由导体和温度决定，跟导体长度l和横截面积S无关，不能根据ρ＝RSl，错误地认为电阻率跟导体的横截面积S成正比，跟导体长度l成反比．【例】关于电阻率的正确说法是()A.电阻率ρ与导体长度l和横截面积S有关B.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错解AC.对电阻和电阻率不加区分．剖析电阻率由构成导体的材料决定，与导体形状无关，电阻与电阻率、导体长度和横截面积有关．正解B同步测试【基础巩固轻松过关】1.关于金属导体的电阻率，下列说法中正确的是()A.电阻率与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比B.电阻率与导体的电阻成正比，与导体两端的电压无关C.电阻率与导体的长度和横截面积无关D.在温度不变的情况下，电阻率仅与导体的材料特性有关2.有一灯泡标有“220V100W”，关于其阻值的说法正确的是()A.电压为零时，电阻为零，电阻率为零B.电压为220V时，电阻为484ΩC.电压为零或220V时，电阻均为484ΩD.若灯丝烧断后重新搭上，其电阻增大，电阻率减小3.一段长为a，宽为b、高为c(a＞b＞c)导体，将其中的两个对立面接入电路时，最大阻值为R，则最小阻值为()A.c2a2RB.c2abRC.a2bcRD.R4.如图所示，均匀的长方形薄片合金阻板a、b、c、d、ab边为L1，ad边为L2，当端点1、2或3、4接入电路时，R12∶R34等于()A.L1∶L2B.L2∶L1C.1∶1D.L21∶L225.一根电阻丝长20m，截面积为0.2mm2，两端加上15V电压时，通过的电流为0.3A，这根电阻丝的电阻率为________Ω·m.【考题试练锋芒初显】6.(2010·烟台测试)小明家的电炉丝烧断后，小明把断处重新接上使用，与没烧坏前相比()A.烧开同样的水，用时一样长B.由Q＝U2Rt可知用时变短，因R变小C.由Q＝I2Rt可知用时变长，因R变小D.由Q＝I2Rt可知用时变长，因R增大7.导体中的电流是这样产生的：当在一根长度为L，横截面积为S，单位体积内自由电荷数为n的均匀导体两端加上电压U，导体中出现一个匀强电场，导体内的自由电子(－e)受匀强电场的电场力作用而加速，同时由于与做无规则运动的阳离子碰撞而受到阻碍，这样边反复碰撞边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速率v成正比，即可以认为阻力大小为kv(k为常数)，当电子所受电场力与阻力大小相等时，导体中形成了恒定电流，则该导体的电阻是()A.kLe2nSB.kSe2nLC.ke2nLSD.kLenS8.(2010·杭州测试)为了测定液体的电阻率，工业上用一种称为“电导仪”的仪器．其中一个关键部件如图所示，A、B是两片面积为1cm2的正方形铂片，间距为d＝1cm，把它们浸没在待测液体中，若通过两根引线加一定的电压U＝6V，测出电流I＝1μA，这种液体的电阻率为多少？9.(改编题)A、B两地相距40km，从A到B两条输电线的总电阻为800Ω，若在A、B之间的某处C两条线发生短路，为查明短路地点，在A处接上电源，测得A处两端电压为10V，导线中电流为40mA.求短路处距A多远？10.(2010·济南测试)一卷粗细均匀的圆形铝线，电阻为2.9Ω，质量为10.8kg，求这卷铝线的长度和半径．(已知铝的电阻率为ρ1＝2.9×10－8Ω·m，铝的密度ρ2＝2.7×103kg/m3)第6课时导体的电阻答案温故知新1.(1)①两个因素②正比反比(2)①正比②反比③电阻率④材料材料2.(1)正比反比(2)R＝ρlS(3)性质越大Ω·m(4)②小大③增大温度计④几乎不受温度小试身手1.答案B2.答案D3.答案10000R例1解析据电阻定律R＝ρlS得，R甲＝ρlπd22＝ρ4lπd2；R乙＝ρ2lπ2d22＝ρ2lπd2.由电功率公式P＝U2R，又因为P甲＝P乙，可得U甲U乙2＝R甲R乙＝2，故U甲U乙＝2.答案C反馈平台1.解析根据电阻定律R＝ρlS可求解接入电路中的电阻．当接入点不同时，导体的长度和横截面积是不一样的．可得Rab＝ρ铜lmn；Rcd＝ρ铜mln；Ref＝ρ铜nlm.例2解析设整个导线AB的电阻为R1，其中AC段的电阻为R2，根据欧姆定律：U＝I1R1＝I2R2，可得R2R1＝0.50.6＝56.再由电阻定律，导线的电阻与其长度成正比，所以AC段导线长：l2＝R2R1l1＝56×1200m＝1000m．由此