统编人教版高中物理必修第三册《2 导体的电阻》优质课公开课课件、教案

11.2 导体的电阻学习目标1．知道电阻与哪些因素有关，能够探究电阻与各因素的关系。

2．掌握导体的电阻公式，并能进行有关计算。

3．理解电阻率的概念。

重点：掌握电阻公式。

难点：理解电阻率概念。

知识点一、影响导体电阻的因素1．探究与导体电阻有关的因素（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，如铅笔，用刻度尺测出多匝的宽度，然后除以匝数，得到电阻丝的直径，进而计算出电阻丝的横截面积。

（2）电阻丝长度的测量：把电阻丝拉直，用刻度尺量出它的长度。

（3）电阻的测量：连接适当的电路，测量电阻丝两端的电压U 和通过电阻丝的电流I ，由R ＝U/I 计算得到。

2．用实验探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系（1）实验方法：控制变量法。

（2）实验原理：串联电路中电压跟电阻成正比。

（3）实验方法：下图中a 、b 、c 、d 是四条不同的金属导体，b 与a 长度不同；c 与a 截面积不同，d 与a 材料不同，利用欧姆定律分别测算出它们的电阻值，探究电阻跟长度、截面积和导体材料的关系。

（4）实验结论：导体的电阻与导体长度成正比，与导体的横截面积成反比，还与导体材料有关。

3．逻辑推理探究（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R ∝l 。

（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 ∝1S。

（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。

知识点二、导体的电阻1．电阻定律：同种材料的导体，其R 与它的长度l 成正比，与它的横截面积S 成反比，还跟导体的材料有关。

2．公式：R ＝ρl S。

3．理解：（1）公式中比例系数ρ是反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。

S 表示垂直于电流方向导体的横截面积。

l 表示沿电流方向导体的长度。

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．一、欧姆定律1．电阻(1)定义：导体两端的电压与通过导体电流的比值叫作电阻，即R＝U I.(2)意义：反映导体对电流的阻碍作用．(3)单位：欧姆(Ω)、千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)1 kΩ＝103Ω；1 MΩ＝106Ω.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：I＝U R.(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R∝l.(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∝1S.(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；导体电阻还与构成它的材料有关．2．公式：R＝ρlS.3．符号意义：l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，ρ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铂制作．(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：ρ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Ω·m.3．决定因素：电阻率ρ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．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)由R＝UI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． (×)(2)电阻率ρ与导体的长度L和横截面积S有关．(×)(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． (√)(4)电阻率大的导体，电阻一定很大．(×)2．如图所示，a、b、c为同一种材料做成的电阻，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()A．V1的示数是V3的2倍B．V1的示数是V2的2倍C．V2的示数是V1的2倍D．V2的示数是V3的2倍B[由R＝ρlS，a、b、c的电阻之比为R1∶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ρ＝8×106Ω·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U＝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 μA B．0.62 μAC．0.15 μA D．0.43 μAA[由R＝ρlS ，可知R＝3.18×108Ω，所以I＝UR≈0.31 μA，A正确．]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I ＝U R 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 、I 、R 对应于同一时刻．3．公式I ＝U R 和R ＝U I 的比较【例1】 若加在某导体两端的电压为原来的35时，导体中的电流减小了0.4 A ．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 、I 比值不变．(3)对应同一导体，有U I ＝ΔU ΔI. [解析] 解法一：设原来的电压为U 0，电流为I 0，导体的电阻为R ，由欧姆定律得R ＝U 0I 0＝35U 0I 0－0.4 A 解得I 0＝1.0 A电压变为原来的2倍后，R ＝U 0I 0＝2U 0I 所以I ＝2I 0＝2.0 A. 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⎝ ⎛⎭⎪⎫1－35U 00.4 A ＝U 0I 0解得I 0＝1 A又R ＝U 0I 0＝2U 0I 联立得I ＝2I 0＝2.0 A.[答案] 2.0 A对公式I ＝U R 和R ＝U I 的两点提醒(1)欧姆定律的表达式是I ＝U R ，而公式R ＝U I 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)R ＝U I 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 -I 图象为过原点的直线，故R ＝ΔU ΔI.1．(多选)根据欧姆定律，下列说法中正确的是( )A ．由关系式U ＝IR 可知，导体两端的电压U 由通过它的电流I 和它的电阻R 共同决定B ．由关系式R ＝U I 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．由关系式I＝U R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＝UI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[U＝IR和I＝UR的意义不同，可以说I由U和R共同决定，但不能说U由I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＝UI计算导体的电阻，但R与U和I无关，B错误，D正确．]对电阻定律的理解和应用(1)公式R＝ρlS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I1，则R1＝ρabc；若通过电流为I2，则R2＝ρcab.(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)电阻定律是通过大量实验得出的规律．2．R＝ρlS与R＝UI的比较公式R＝ρlS R＝UI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l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I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＝ρlS对R＝UI补充说明了导体的电阻不取决于U和I，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积【例2】 两根完全相同的金属导线A 和B ，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？思路点拨：(1)导线拉长2倍后，导线的ρ不变，l 变为原来2倍，体积不变，S 变为原来的12. (2)R 、ρ、l 、S 满足R ＝ρl S .[解析] 金属导线原来的电阻为R ＝ρl S ，拉长后l ′＝2l ，因为体积V ＝lS 不变，所以S ′＝S 2，R ′＝ρl ′S ′＝4ρl S ＝4R . 对折后l ″＝l 2，S ″＝2S ，所以R ″＝ρl ″S ″＝ρ·l /22S ＝R 4，则R ′∶R ″＝16∶1. [答案] 16∶1上例中，若将变化后的A 、B 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.应用R ＝ρl S 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 ＝l 1S 1＝l 2S 2确定l 2与l 1、S 2与S 1的关系．(3)由R ＝ρl S 确定电阻关系．2．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( )A ．4IB ．2I C.12I D ．14I A [设沿AB 方向的横截面积为S 1，沿CD 方向的横截面积为S 2，则有S 1S 2＝12，AB 接入电路时电阻为R 1，CD 接入电路时电阻为R 2，则有R 1R 2＝ρl abS 1ρl bc S 2＝41，由欧姆定律得电流之比I 1I 2＝R 2R 1＝14，解得I 2＝4I 1＝4I ，故A 正确．]电阻R 和电阻率ρ的比较电阻R 电阻率ρ 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，ρ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(Ω) 欧姆·米(Ω·m) 联系 ρ大，R 不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；R 大，ρ不一定大，导电性能不一定差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R ＝U I 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．]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ρ＝RSl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(如锰铜合金)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.1．(多选)关于电阻率ρ＝RSl，下列说法中正确的是()A．ρ与导体的长度l成反比，与导体的电阻R和横截面积S成正比B．ρ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ρ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-I坐标系中的描点如图，分别用R a、R b、R c、R d代表电阻的阻值，则()A．R a>R d B．R d>R aC．R c>R b D．R b>R cA[连接aO、bO、cO、dO，U-I图线的斜率表示电阻的大小，故R a>R d，A正确，B错误；又因为O、b、c三点在一条直线上，故R b＝R c，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1 4RC．给金属丝加上逐渐从零增大到U0的电压，则任一状态下的UI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R＝ρlS，当l′＝10l时，由体积不变原理求得横截面积变成S′＝110S，所以电阻变为R′＝ρl′S′＝ρ10l110S＝100R，A错误；从中点对折起来，相当于两个阻值为12R的电阻并联，其总阻值为14R，B正确；金属丝的电阻率ρ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ρ随温度升高而增大，因而R＝ρlS ＝UI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．A、B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B的大，A的电阻率比B的小，则A、B两根导线的电阻的大小关系为() A．R A＞R B B．R A＜R BC．R A＝R B D．无法判断D[质量相等，A的密度比B的大，则A的体积比B的小，而长度相等，故A的横截面积比B的小．由电阻定律R＝ρlS，A的电阻率比B的小，但A的横截面积也比B的小，故无法确定A、B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，A、B是两片面积均为1 cm2的正方形铂片，间距为d＝1 cm，把它们浸在待测液体中，若通过两根引线加上U＝6 V的电压时，测出电流I＝1 μA，则这种液体的电阻率为多少？[解析] R ＝U I ＝610－6 Ω＝6×106 Ω 由题意知l ＝d ＝10－2 m ，S ＝10－4 m 2由R ＝ρl S 得ρ＝RS l ＝6×106×10－410－2 Ω·m ＝6×104 Ω·m. [答案] 6×104 Ω·m6．相距40 km 的A 、B 两地架设两条输电线，电阻共为800 Ω.如果在A 、B 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．[解析] A 、B 间距离l ＝40 km ，导线总长2l ，总电阻R ＝800 Ω.设A 与短路处距离x ，导线总长2x ，总电阻R x .由欧姆定律：R x ＝U I ＝1040×10－3 Ω＝250 Ω 由电阻公式：R ＝ρ2l S ，R x ＝ρ2x S ，得：x ＝R x R l ＝250800×40 km ＝12.5 km. 即短路处距A 端12.5 km.[答案] 12.5 km。

第十一章电路及其应用导体的电阻教学设计一、知识与技能1.通过实验探究知道影响导体电阻的因素。

2.理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系。

二、过程与方法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、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三、情感态度与价值观通过生产中的应用，培养他们交流沟通的能力，提高理论与实践相结合的能力。

1、通过实验探究知道影响导体电阻的因素。

（重点）2、掌握导体电阻的计算公式。

（重点）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。

（难点）4、知道导体的伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件。

（难点）课件一、导入新课：【教师引入课程】为了减小输电线上电能的耗损，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。

那么，它们之间的定量关系是怎样的呢？二、讲授新课：1、电阻【教师引导】回顾初中学过的欧姆定律的内容。

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。

观察导体A 、B 的U-I 图像。

【教师补充】从图中可以看出，同一个金属导体的U-I 图像是一条过原点的直线。

同一个导体，不管电流、电压如何变化，电压跟电流之比都是一个常量，这个结论可以写成UR I。

R 是一个只跟导体本身性质有关而与通过的电流无关的物理量。

图中不同导体U-I 图像的倾斜程度不同，表明不同导体的R 值不同。

【小结】电阻是反映导体对电流的阻碍作用的物理量，是导体两端的电压与导体中电流的比值。

2、影响导体电阻的因素【教师提问】导体的电阻到底与导体的哪些因素有关？通过实验来研究导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料之间的关系。

【实验】研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系 【实验探究】（1）电阻丝横截面积、长度和电阻的测量a ．横截面积的测量：把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上，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。

（新教材）统编人教版高中物理必修三第十一章第2节《导体的电阻》优质说课稿今天我说课的内容是新人教版高中物理必修三第十一章第2节《导体的电阻》。

第十一章讲述电路及其应用。

人类研究电现象的历史与力学研究同样丰富多彩，但电的世界比机械运动的世界更加错综复杂。

在前几章我们对静电场进行了研究，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。

而本章将探究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?通过学习，我们将明白这些问题。

《导体的电阻》一节主要讲解金属导体的电阻的特性、影响因素。

本课教学承担着实现本单元教学目标的任务，为了更好地教学，下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科核心素养、教学重难点、学情分析、教学方法、教学准备、教学过程等方面进行说课。

一、说课程标准普通高中物理课程标准（2017版2020年修订）【内容要求】：“3.2.2 通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系。

例 1 知道滑动变阻器的工作原理。

例 2 通过 I-U图像了解材料的电阻特性。

”二、说教材分析本课教材主要内容有三个方面：电阻、影响导体电阻的因素、导体的电阻率。

教材一开始以问题引入，让学生思考导体的电阻与材料、长度和横截面积的关系；紧接着教材通过 I-U图像分析了材料的电阻特性；在此基础上，教材通过实验分析了影响导体电阻的因素；最后教材讲解了导体的电阻率。

教材安排有实验、拓展学习，以提高学生理解、探究分析解决问题的能力。

三、说教学目标1.通过 I-U图像分析了解材料的电阻特性。

2.知道影响导体电阻的因素。

3.知道导体的电阻率，了解电阻率与温度的关系。

四、说核心素养：【物理观念】通过学习导体电阻知识，树立能量观念和运动与相互作用观念；能从电学视角解释自然现象和解决实际问题。

教学设计课程基本信息学科高中物理年级高二学期秋季课题导体的电阻教学目标1.理解电阻的定义，体会物理概念及规律的建立过程。

2.通过实验探究，了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系，体会物理学中控制变量的研究方法。

3.观察实验现象，对实验数据进行分析思考，了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。

通过查阅资料，初步了解超导现象及其应用。

4.能根据伏安特性曲线分析不同导体的导电性能的区别，体会电阻率在科技、生活中的应用。

教学内容教学重点：电阻的定义及电阻的决定因素教学难点：运用控制变量法，设计实验方案研究金属导体电阻与长度、横截面积和材料的关系，分析数据得到电阻定律。

教学过程任务一：理解电阻的定义问题情境：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，这样导电好（如图1）；分压接法测电阻（如图2）。

图1 图2问题：1.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，这样导电好。

电阻与哪些因素有关？在初中我们学过欧姆定律，导体的电阻会不会也与通过导体的电流和导体两端的电压有关？2.滑动变阻器的分压接法与限流式接法的区别，与限流式接法相比又有何优点。

3.对于金属导体，导体两端的电压与通过导体的电流遵循什么规律？4.你认为如何定义导体的电阻较为恰当？5.导体U-I图像的斜率代表哪个物理量？设计意图：问题1是让学生猜想如何表征电阻以及电阻与哪些因素有关。

问题2有一定的难度，可以师生合作探究分压式接法的优点。

问题3、5是让学生通过实验总结出导体两端的电压与通过导体的电流遵循的物理规律以及U-I 图像斜率的物理含义。

问题4，可以师生讨论共同总结出电阻的定义。

任务二：认识影响导体电阻大小的因素问题情境：将滑动变阻器C 端和B 端接入电路，将滑动触头P 向D 端移动，接入电路的阻值 如何变化？（如图3）；将灯泡串联接入电路，实验发现灯丝较粗的灯泡较亮。

（如图4）； 生活中导线大多是铜材料（如图5）。