高二物理选修3-1学案 第六节《导体的电阻》(人教版)
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6 电阻定律教学设计(一)错误!教学分析电阻定律是新课标物理选修3—1的第二章《恒定电流》第六节的内容,它是《恒定电流》这一章的基本规律之一,本节内容安排在部分电路欧姆定律知识之后,起到了承上启下的作用,部分电路欧姆定律是研究导体两端电压、流过的电流等外界条件与导体电阻的数量关系而非决定关系;电阻定律是研究导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的决定关系.学生在初中已经定性研究了导体材料、长度、横截面积等自身条件与电阻的关系,本节在此基础上通过实验分析进行定量描述的研究,同时突出了“电阻率”这一物理概念,这部分知识与现代科技、现代生活、生产等有着密切联系。
因此,学好本节知识不仅在物理思想、物理方法上有教育意义,在培养学生分析问题的能力上面也有重要的意义.教学目标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。
教学重点难点本节的教学重点是实验探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系。
难点是对电阻率的理解,在介绍电阻率时,可先让学生通过自主阅读课本表格对电阻率有感性认识,明确电阻率是材料本身的属性,再通过演示实验,使学生知道电阻率和温度有关。
教学方法与手段在学生科学猜想的基础上,通过已知的研究方法—-控制变量法的应用,讨论设计实验方案,自主进行实验操作、分析数据、探究规律,过程中教师积极引导和评价.通过电阻率的相关图表分析,锻炼学生分析信息、独立获取知识的能力.错误!教学媒体“220 V 15 W”“220 V 200 W”灯泡各一只,日光灯丝一条,学生电源,酒精灯,电池组,滑动变阻器(20 Ω),演示电流表,电键,导线,多媒体课件,投影仪。
2.6 导体的电阻(1)实验探究教师:(多媒体展示)实验目的:探究导体的电阻R与导体的长度l、横截面积S、材料之间的关系实验方法:控制变量法实验过程:长度l、横截面积S、电阻R的测量及方法长度l:用mm刻度尺测;横截面积S:游标卡尺、螺旋测微器或用累积法测直径;电阻R:伏安法。
回顾伏安法测电阻的实验,注意两点,滑动变阻器的接法和电流变的接法选择。
请学生回顾伏安法测电阻的实验电路,并请一位同学把电路图画到黑板上,并及时指出存在的不足和问题,及时评价。
教师:我们本节需要把每一和电阻丝的长度,横截面积,都测量出来吗?学生:不需要。
教师:我们本节课定量研究导体的电阻和长度,横截面积以及材料之间的关系,并且猜想导体的电阻可能和长度成正比,和横截面积成反比关系,因此,我们做一个对比试验就可以达到目的,请同学们看下面的电路图:a 和b :横截面积、长度相同,长度l之比为1:2a 和c :材料、长度相同,横截面积S之比为1:2a 和d :长度、横截面积相同,材料不同①研究导体电阻与导体长度的关系教师:用电压表分别测量a、b两端的电压,根据串联电路特征,电压之比就是电阻之比②研究导体电阻与导体横截面积的关系教师:分别测量a、c两端的电压,电压之比为电阻之比,从而得出电阻和横截面积的关系③研究导体的电阻与导体材料的关系教师:分别测量a、d两端电压,得出电阻和材料的关系学生展示实验结果和结论结论:导体电阻和长度成正比,与横截面积成反比,还和导体的材料有关(2)理论探究1.理论探究导体的电阻R与长度l的关系2.理论探究导体的电阻R与横截面积S的关系3.实验探究导体的电阻R与材料的关系学生根据串并联电路的总电阻的计算方法,串联电阻相当于增加了导体的长度,并联电阻相当于增大了导体的横截面积。
学生:假设有N个阻值相同的电阻,串联起来接入电路,总电阻是原来的N倍,导体总长度也是原来的N倍,可见,导体的电阻和长度成正比;学生:N个阻值相同的电阻,每个电阻横截面积都为S,并联接入电路,总电阻是原来的N分之一,而横截面积是原来的N倍,可见电阻与导线的横截面积成反比;学生:刚才的实验中,不同材料,相同的长度,相同的横截面积,导体的电阻不同,可见导体的电阻还和材料有关。
人教课标版高中物理选修3-1:《导体的电阻》教案-新版改变导体的长度、横截面积和材料,测量导体的电阻,记录数据。
实验步骤:1.准备实验所需材料和仪器。
2.将滑动变阻器接在电路中,调节电压表读数为2V。
3.测量导体长度为l1时的电阻R1.4.保持电路不变,改变导体的横截面积,测量导体长度为l1时的电阻R2.5.保持电路不变,改变导体的材料,测量导体长度为l1时的电阻R3.6.保持电路不变,改变导体的长度,测量导体长度为l2时的电阻R4.7.记录实验数据,计算电阻率ρ。
2)实验数据处理教师:同学们,我们通过实验得到了以下数据,请你们根据数据计算出电阻率ρ,并画出电阻R与导体长度l、横截面积S、材料之间的关系的图像。
学生:(根据数据计算出电阻率ρ,并画出图像)3)结论教师:同学们,通过实验数据和图像,我们得出了什么结论?学生:导体的电阻R与导体的长度l成正比,与导体的横截面积S成反比,与导体的材料有关,不同材料的导体电阻率不同。
4)讨论教师:同学们,我们在实验中使用的是滑动变阻器,你们知道滑动变阻器的原理吗?它在电路中起到了什么作用?学生:滑动变阻器是一种可变电阻器,通过滑动滑片改变电路中的电阻,起到了调节电路电阻的作用。
三)课堂练教师:同学们,请你们根据电阻定律,计算以下问题。
1.一根电阻为10Ω的导线,通过的电流为5A,求导线消耗的功率。
2.一根铜线的电阻率为1.72×10-8Ω·m,长度为1m,横截面积为1mm2,求导线的电阻。
3.一根电阻为20Ω的导线,连接在电源上,电压为120V,求导线通过的电流。
学生:(根据电阻定律,计算出问题的答案)四)课堂小结教师:同学们,今天我们通过实验探究了导体电阻与长度、横截面积、材料之间的关系,了解了电阻定律和电阻率的概念,并通过课堂练巩固了所学知识。
希望同学们能够在今后的研究中继续关注物理学科,探究更多有趣的物理现象。
在实验过程中,我们需要测量导体的长度l、横截面积S和电阻R。
6 导体的电阻[学习目标] 1.掌握探究影响导体电阻的因素的方法,知道导体电阻与哪些因素有关.2.掌握电阻定律,并能进行有关计算.3.理解电阻率的概念及决定因素.一、影响导体电阻的因素1.导体电阻与其影响因素的定性关系移动滑动变阻器的滑片可以改变它的电阻,这说明导体电阻跟它的长度有关;同是220 V 的灯泡,灯丝越粗用起来越亮,说明导体电阻跟它的横截面积有关;电线常用铜丝制造而不用铁丝,说明导体电阻跟它的材料有关.2.探究思路:为探究导体电阻是否与导体横截面积、长度和材料有关,我们保持三个因素中的两个不变,看电阻和另一个的关系,即用控制变量法进行实验探究. 3.探究方案:(1)实验探究;(2)逻辑推理探究. 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;导体电阻还与构成它的材料有关.(2)公式:R =ρlS ,式中ρ是比例系数,ρ叫做这种材料的电阻率.2.电阻率(1)概念:电阻率是反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的形状、大小无关.(2)单位是欧姆·米,符号为Ω·m .(3)影响电阻率的两个因素是材料和温度. [即学即用]1.判断下列说法的正误.(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)由R =ρlS 知,材料相同的两段导体,长度大的导体的电阻一定比长度小的导体的电阻大.(×)(3)把一根长导线截成等长的三段,则每段的电阻率都是原来的13.(×)(4)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体导电性能越差.(√) 2.一根阻值为R的均匀电阻丝,均匀拉长至原来的2倍,电阻变为________.答案4R一、电阻定律[导学探究]探究导体电阻与其影响因素的定量关系(1)探究方案一实验探究法如图1所示,a、b、c、d是四条不同的金属导体.导体b、c、d在长度、横截面积、材料三个因素方面,分别只有一个因素与导体a不同.图1如下表所示为四个串联导体的各方面因素关系及导体两端的电压关系.三个因素及电压不同导体长度横截面积材料电压a l S 铁Ub 2l S 铁2Uc l 2S 铁U 2d l S 镍铜合金5U①四段导体串联接入电路,每段导体两端的电压与电阻有什么关系?②对比导体a和b说明什么?③对比导体a和c说明什么?④对比导体a和d说明什么?答案①正比②导体电阻和长度成正比③导体电阻和横截面积成反比④导体电阻和材料有关(2)探究方案二逻辑推理法①分析导体的电阻与它的长度的关系一条长度为l,电阻为R的导体,可以看成是由n段长度均为l1、电阻均为R1的导体串联而成.l 与l 1的数量关系为ll 1=n ,由串联电路的性质知R 与R 1的数量关系是什么?你有什么发现?②研究导体的电阻与它的横截面积的关系有n 条导体,它们的长度相同,横截面积均为S 1,电阻均为R 1.把它们紧紧地束在一起,组成一横截面积为S 、电阻为R 的导体.S 与S 1的数量关系为SS 1=n ,由并联电路的性质知R与R 1的数量关系是什么?你有什么发现?答案 ①R R 1=n ,R R 1=ll 1,即导体的电阻与长度成正比.②R 1R =n ,R 1R =SS 1,即导体的电阻与横截面积成反比. [知识深化]1.电阻定律表达式R =ρlS中各符号的含义(1)ρ表示导体材料的电阻率,与材料和温度有关.反映了导体的导电性能,ρ越大,说明导电性能越差;ρ越小,说明导电性能越好. (2)l 表示沿电流方向导体的长度.(3)S 表示垂直于电流方向导体的横截面积. 2.R =U I 与R =ρlS的区别与联系两个公式区别与联系R =UIR =ρl S区别适用于纯电阻元件适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体联系R =ρl S 是对R =UI 的进一步说明,即导体的电阻与U 和I 无关,而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积例1 如图2甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器,P 、Q 为电极,设a =1 m ,b =0.2 m ,c =0.1 m ,当里面注满某电解液,且P 、Q 间加上电压后,其U -I 图线如图乙所示,当U =10 V 时,电解液的电阻率ρ是多少?图2答案 40 Ω·m解析 由题图乙可求得U =10 V 时,电解液的电阻为 R =U I =105×10-3Ω=2 000 Ω由题图甲可知电解液长为l =a =1 m ,横截面积为S =bc =0.02 m 2,结合电阻定律R =ρlS 得ρ=RS l =2 000×0.021Ω·m =40 Ω·m.针对训练1 如图3所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab =2bc .当将A 与B 接入电路或将C 与D 接入电路中时电阻之比R AB ∶R CD 为( )图3A .1∶4B .1∶2C .2∶1D .4∶1答案 D解析 设沿AB 方向横截面积为S 1,沿CD 方向的横截面积为S 2,则有S 1S 2=l bc l ab =12,A 、B 接入电路时电阻为R AB ,C 、D 接入电路时电阻为R CD ,则有R ABR CD =ρl ab S 1ρl bc S 2=l ab l bc ·S 2S 1=41,D 选项正确.二、电阻和电阻率的比较[导学探究] (1)导体的电阻率的大小与什么因素有关?(2)电阻率大,导体的电阻一定大吗?导体的电阻大,电阻率一定大吗? 答案 (1)电阻率与导体的材料、温度有关.(2)导体的电阻率大,导体的电阻不一定大,由R =ρlS 知,导体的电阻还与导体沿电流方向的长度和垂直电流方向的横截面积有关;导体的电阻率与导体的材料、温度有关,与导体的电阻无关,所以电阻大,电阻率不一定大.[知识深化]1.电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的形状、大小无关.2.电阻率与温度的关系及应用(1)金属的电阻率随温度的升高而增大,可用于制作电阻温度计.(2)半导体的电阻率随温度的升高而减小,半导体的电阻率随温度的变化较大,可用于制作热敏电阻.(3)有些合金,电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制作标准电阻. 3.电阻和电阻率的比较物理量比较项 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 由材料、温度、长度和横截面积决定由材料、温度决定,与导体形状无关单位 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,导电性能不一定差例2 (多选)下列说法中正确的是( )A .据R =UI 可知,若通过导体的电流不变,加在电阻两端的电压变为原来的2倍时,导体的电阻也变为原来的2倍B .导体的电阻是其本身的属性,通过导体的电流及加在导体两端的电压改变时导体的电阻不变C .据ρ=RSl 可知,导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS 成正比,与导体的长度l 成反比D .导体的电阻率与导体的长度l 、横截面积S 、导体的电阻R 皆无关 答案 BD解析 R =UI 是电阻的定义式,导体电阻由导体自身性质决定,与U 、I 无关.当导体两端电压U 加倍时,导体内的电流I 也加倍,但比值R 仍不变,故A 错误,B 正确;由电阻定律R=ρlS可知,导体电阻决定于ρ、l、S,与ρ、l成正比,与S成反比,但ρ由材料、温度决定,与l、S、R无关,故C错误,D正确.针对训练2(多选)关于材料的电阻率,下列说法正确的是()A.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大B.金属的电阻率随温度的升高而增大C.银材料的电阻率比锰铜合金的电阻率小D.金属丝拉长为原来的两倍,电阻率变为原来的2倍答案BC解析电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度、横截面积无关,D错误;金属材料的电阻率随温度升高而增大,B正确;锰铜合金的电阻率比银材料的电阻率大,电阻率大表明材料的导电性能差,不能表明对电流的阻碍作用一定大,因为电阻才是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量,而电阻除跟电阻率有关外还跟导体的长度、横截面积有关,故A 错误,C正确.1.(对电阻率的理解)(多选)关于电阻率的说法中正确的是()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,可用来制作标准电阻答案BD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错误,B正确;由R=ρlS知,ρ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正确.2.(电阻定律的理解与应用)两段材料和质量都相同的均匀电阻线,它们的长度之比为l1∶l2=2∶3,则它们的电阻之比R1∶R2为()A.2∶3 B.4∶9 C.9∶4 D.3∶2答案 B解析 材料和质量都相同的均匀电阻线的体积是相同的,又因长度之比l 1∶l 2=2∶3,故横截面积之比S 1∶S 2=3∶2.由电阻定律得电阻之比为R 1R 2=ρl 1S 1ρl 2S 2=l 1l 2·S 2S 1=23×23=49,故B 正确.3. (电阻定律的理解和应用)如图4所示,a 、b 、c 为同一种材料做成的电阻,b 与a 的长度相等但横截面积是a 的两倍;c 与a 的横截面积相等但长度是a 的两倍.当开关闭合后,三个理想电压表的示数关系是( )图4A .V 1的示数是V 2的2倍B .V 1的示数是V 3的2倍C .V 2的示数是V 1的2倍D .V 2的示数是V 3的2倍 答案 A解析 由题意可知:L c =2L a =2L b ,S b =2S a =2S c ;设b 的电阻R b =R ,由电阻定律R =ρlS 得:R a =2R b =2R ,R c =2R a =4R ,R c ∶R a ∶R b =4∶2∶1.由题图电路图可知,a 、b 、c 三个电阻串联,通过它们的电流相等,由U =IR 得:U c ∶U a ∶U b =4∶2∶1,V 1的示数是V 2的2倍,故A 正确,C 错误;V 3的示数是V 1的2倍,故B 错误;V 3的示数是V 2的4倍,故D 错误. 4.(电阻定律的理解与应用)如图5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5答案U I U πDdIL解析 由欧姆定律可得,金属膜的电阻R =UI ,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与厚度d 的乘积.由电阻定律R =ρl S 可得:R =ρL 2πD 2·d =ρL πDd ,则U I =ρL πDd ,解得:ρ=U πDdIL.一、选择题考点一 对电阻率的理解1.下列关于电阻和电阻率的说法正确的是( )A .把一根均匀导线分成等长的两段,则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半B .由ρ=RSl 可知,ρ与R 、S 成正比,与l 成反比C .所有材料的电阻率都随温度的升高而增大D .对某一确定的导体,当温度升高时,若不计导体的体积和形状变化,发现它电阻增大,说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大 答案 D解析 导体的电阻率由材料本身决定,并随温度的变化而变化,但并不都是随温度的升高而增大,半导体的电阻率随温度升高而减小,选项A 、B 、C 错误;若导体温度升高时,电阻增大,又不考虑导体的体积和形状变化,则说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大,选项D 正确.2.(多选)下列说法正确的是( )A .把一根金属导线均匀拉长为原来的4倍,电阻相应增大为原来的16倍B .导体中的电流越大,导体的电阻越小C .所谓超导体,是当其温度降低到某个临界温度时,它的电阻率突然变为无穷大D .某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常用它们制作标准电阻 答案 AD解析 拉伸的过程中体积不变,故长度增加为原来的4倍,横截面积变为原来的四分之一,由电阻定律可知电阻增大为原来的16倍,A 正确;电阻为导体本身的属性,与电流大小无关,B 错误;超导体是当温度降低到某个临界温度时,电阻率突然变为零,C 错误;某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常用于制作标准电阻,D 正确.3.一只白炽灯泡,正常发光时的电阻为121 Ω,当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是()A.大于121 ΩB.小于121 ΩC.等于121 ΩD.无法判断答案 B解析由于金属的电阻率随温度的升高而增大,故白炽灯泡正常发光时的电阻大,停止发光一段时间后,灯丝温度降低,电阻减小,故选B.4.(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1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1A.图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化B.图线2反映金属导体的电阻随温度的变化C.图线1反映金属导体的电阻随温度的变化D.图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化答案CD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1表示金属导体的电阻随温度的变化,图线2表示半导体材料的电阻随温度的变化,故C、D正确,A、B错误.考点二对电阻定律的理解与应用5.(多选)如图2所示,R1和R2是同种材料、厚度相同、表面为正方形的导体,但R1的尺寸比R2的尺寸大,在两导体上加相同的电压,通过两导体的电流方向如图所示,则下列说法中正确的是()图2A.R1中的电流小于R2中的电流B.R1中的电流等于R2中的电流C .R 1中自由电荷定向移动的速率大于R 2中自由电荷定向移动的速率D .R 1中自由电荷定向移动的速率小于R 2中自由电荷定向移动的速率 答案 BD6.一根细橡胶管中灌满盐水,两端用短粗铜丝塞住管口.管中盐水柱长为40 cm 时测得电阻为R .若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同.现将管中盐水柱均匀拉长至50 cm(盐水体积不变,仍充满橡胶管).则盐水柱电阻变为( ) A.45R B.54R C.1625R D.2516R 答案 D解析 由于总体积不变,设40 cm 长时盐水柱的横截面积为S .所以长度变为50 cm 后,横截面积变为45S ,由电阻定律知,R =ρ40S ,R ′=ρ5045S ,联立两式得R ′=2516R ,选项D 正确.7.(多选)额定电压为U 0的电灯,其均匀灯丝常温下的电阻为R ,下列说法中正确的是( ) A .常温下,若将灯丝均匀拉长为原来的10倍,则电阻变为100R B .常温下,若将灯丝从中点对折起来,电阻变为14RC .给灯丝加上从0到U 0逐渐增大的电压,其UI 比值不变D .将灯丝温度降低到绝对零度时其电阻才会突变为0 答案 AB解析 将灯丝均匀拉长为原来的10倍,灯丝的横截面积变为原来的110,由电阻定律R =ρlS 得电阻变为原来的100倍,A 对.将灯丝从中点对折起来,相当于灯丝长度变为原来的12,横截面积变为原来的2倍,故电阻变为原来的14,B 对.加在灯丝上的电压增大时,灯丝的温度升高,电阻率变大,电阻变大,由R =U I 知,UI 比值变大,C 错.由超导知识知,温度下降到某一值时,该温度不是绝对零度,灯丝的电阻就会变为0,D 错.8.有些材料沿不同方向物理性质不同,我们称之为各向异性.如图3所示,长方体材料长、宽、高分别为a 、b 、c ,由于其电阻率各向异性,将其左右两侧接入电源时回路中的电流,与将其上下两侧接入该电源时回路中的电流相同,则该材料左右方向的电阻率与上下方向的电阻率之比为( )图3 A.ac b 2 B.a 2bcC.c 2a 2D.a 2b2 答案 C解析 电流相等,则说明两种接法中电阻相等,根据电阻定律可得ρ1·a bc =ρ2·c ab, 故可得ρ1ρ2=cab a bc=c ab ·bc a =c 2a2,C 正确.9. (多选)两根材料相同的均匀导线A 和B ,其长度分别为L 和2L ,串联在电路中时,其电势的变化如图4所示,下列说法正确的是( )图4A .A 和B 导线两端的电压之比为3∶2B .A 和B 导线两端的电压之比为1∶2C .A 和B 导线的横截面积之比为2∶3D .A 和B 导线的横截面积之比为1∶3答案 AD10.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答案 A解析 由U =IR x =E R ·R L x =E Lx ,其中E 、L 均为定值,故U 与x 成正比,A 项正确. 二、非选择题11.(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?答案 1.6 A解析 设水银柱在两种情况下的电阻分别为R 1、R 2,对应的长度、横截面积分别为l 1、l 2,S 1、S 2,由电阻定律得R 1=ρl 1S 1,R 2=ρl 2S 2. 在两种情况下水银的体积相同,所以有l 1S 1=l 2S 2.又因为S 1=πr 2,S 2=π(2r )2,所以S 2=4S 1,l 1=4l 2,代入公式R =ρl S得 R 1=16R 2由欧姆定律得U =R 1I 1=R 2I 2所以I 2=16I 1=1.6 A.12. (电阻定律的理解与应用)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6所示,A 、B 是两片面积均为1 cm 2的正方形铂片,间距为d =1 cm ,把它们浸没在待测液体中,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?图6答案 6×104 Ω·m解析 R =U I =610-6Ω=6×106 Ω 由题意知:l =d =10-2 m ,S =10-4 m 2由电阻定律R =ρl S得ρ=RS l =6×106×10-410-2 Ω·m =6×104 Ω·m.。
导体的电阻萍乡市第二中学[教学目标]一、知识目标1.理解电阻定律和电阻率,能利用电阻定律进行有关分析和计算.2.了解电阻率与温度的关系.二、能力目标1.培养通过控制变量,利用实验概括出物理规律的能力。
2.培养应用物理知识解决实际问题的能力。
[教学重点]1.电阻定律。
2.利用电阻定律进行有关的分析和计算。
[教学难点]通过实验探究,概括出电阻定律。
[教学方法]实验探究法讨论法分析法[教学过程]一、提出问题材料:中广网西藏拉萨12月8日消息(记者郭海涌通讯员徐迎华报道)经过数百名武警水电官兵两年多的艰苦鏖战,由武警水电二总队八支队承担安装的国家重点工程——西藏雪卡电站最后一台机组在成功实现72小时满负荷试运行后,日前正式投产发电,每年将有1.82亿千瓦时的电量输入西藏电网,将大大缓解西藏地区冬季用电高峰期的供电压力,为西藏经济发展助推强劲电能。
但三千多公里的远距离输送过程的电能损耗也是一个非常惊人的数据,值得人们思考.提问:为什么导线上有电能损耗呢?因为有电阻如何才能减少导线上的电能损耗呢?减小电阻如何减小电阻呢?二、新课教学(一)电阻定律1.观察不同的导线(1)长短不同(2)粗细不同(3)材料不同2.猜想提问:请同学们猜想一下影响电阻大小的因素可能有哪些呢?长度、横截面积和材料3.实验探究实验方法:控制变量法实验方案:第一次实验,横截面积相同、材料形同、长度不同第二次实验,长度相同、材料相同、横截面积不同第三次实验,横截面积相同、长度相同、材料不同实验原理:uRI根椐伏安法测出电压和电流从而来求电阻。
实验仪器:电压表电流表电阻滑动变阻器电源开关导线实验电路图如下:介绍仪器量程并连接电路实验测量(1)横截面积相同、材料形同、长度不同实验数据记录到下表用Excel处理数据,得出实验结论:导体的电阻与导体长度(L)成正比。
(2)长度相同、材料相同、横截面积不同实验数据记录到下表用Excel处理数据,得出实验结论:导体的电阻与导体的横截面积(S)成反比。
人教版高中物理选修3-1第二章恒定电流第6节导体的电阻教案《导体的电阻》教案课标要求:通过实验,探究决定导线电阻的因素,知道导体电阻的决定式。
一、教学目标(一)知识与技能1、理解电阻的大小跟哪些因素有关,知道电阻定律及其表达式。
2、了解电阻率的概念、物理意义、单位及其与温度的关系。
(二)过程与方法1、经历决定导体电阻因素的实验探究过程,体验运用控制变量法研究物理问题的思维方法。
2、通过对决定导体电阻因素的实验探究和理论分析,体会实验探究和逻辑推理两种研究方法的作用。
3、通过对实验数据的分析处理,提高科学分析、提炼实验结果的能力。
(三)情感态度与价值观1、经历实验探究等学习活动,发展学生对科学的好奇心和探索未知的激情。
2、经历实验探究与理论推导两个过程,体会物理规律的严密性。
3、通过介绍不同材料的电阻率及相关应用,增强学生将物理知识与社会、科学技术相联系的意识。
4、通过小组交流与讨论,培养学生合作与交流的团队精神二、教学重点与难点1、教学重点:电阻定律的内容及其应用;电阻率的概念及其物理意义。
2、教学难点:实验方案的设计及实验数据的处理。
三、教学用具自制电阻定律示教板及相关器材,日光灯灯丝,酒精灯,电池组,电键,导线,多媒体。
四、教学流程【新课引入】开门见山,由问题进入新课。
师:同学们这节课将由我和大家一起学习第6节导体的电阻。
首先请同学们迅速浏览一下本节课的学习目标。
本节课我们的评价方式是………,希望同学们有精彩的表现。
首先思考这样一个问题“根据电阻的定义式IU R ,导体的电阻R 与加在导体两端的电压U 成正比,跟导体中的电流I 成反比,这种说法对吗?”生:“不对”师:决定导体电阻大小的因素有哪些?初中我们有一个定性的结论:导体的电阻与导体的长度、横截面积和材料有关。
而且还有一个半定量的结论:长度越长电阻越大,横截面积越大电阻越小。
【新课教学】师:本节课我们的主要任务就是:“探究导体电阻与决定因素间的定量关系”探究的办法有两种:理论探究和实验探究首先看理论探究,根据预习哪个小组能够用简洁的语言描述电阻R 与长度L 的关系?(机会一次)(在预习学案中已经有专门的铺垫、要求和训练)生:………师补充:(条件)师:第二次机会:电阻R 与横截面积S 的关系生:………师:理论探究的结果是:………,数学表达式:………理论探究的结果能否经得住实验的考验呢?我们来进行实验探究。
第六节 导体的电阻课前预习【学习目标】1.了解电阻定律,能用电阻定律进行有关计算,深化对电阻的认识;2.了解电阻率与温度的关系;3.理解电阻率的概念及物理意义.【自主预习】1.电阻定律的表述:导体的电阻R 跟它的长度成正比,跟它的横截面积S 成反比.公式:L R Sρ=.对于一确定的导体,其电阻与加在它两端的电压_______,只与导体的_______________________有关.2.电阻率ρ的意义: .在数值上等于用该材料制成的1m 长、截面积为1m 2的导体电阻值.材料的电阻率越小,说明其导电性能越好.电阻率的单位: ,符号是Ωm.电阻率与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而____________,利用这一特性可以制成电阻温度计,但有的合金电阻率几乎不受温度的影响,可以制成标准电阻.课后复习2.6导体的电阻一、单选题1.用比值法定义物理量是物理学中一种很重要的思想方法,下列表达式中不属于用比值定义物理量的是()A.电容QCU=B.电流qIt=C.金属导体的电阻LRSρ=D.电势pEqϕ=2.一只白炽灯泡,正常发光时的电阻为200Ω,当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻变为121Ω,这个现象说明金属的电阻率影响因素是()A.电压B.时间C.温度D.电流3.一根均匀导线,现将它均匀拉长,使导线的直径减小为原来的一半,此时它的阻值为64Ω,则导线原来的电阻值为()A.4ΩB.32ΩC.128ΩD.2Ω4.某金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,现将它均匀拉长为原来的2倍,那么该导线的电阻率和电阻分别变为()A.4ρ和4R B.ρ和4R C.16ρ和16R D.ρ和16R 5.用可拉伸的材料制成长为l、直径为d的圆柱形容器,在其中充满电解液,经测量可知电解液的阻值为8Ω。
假设电解液的阻值的变化趋势与金属丝的阻值的变化趋势相同,在保持容器体积不变的情况下,将该容器的长度均匀地拉长到原来的1.25倍,则此时该电解液的阻值为()A.5.12ΩB.6.4ΩC.12.5ΩD.25Ω6.下列公式中定义的物理量不是采用比值定义法的是()A.FEq=B.lRSρ=C.URI=D.QCU=二、填空题7.用不同的工具测量某物体的长度时,有下到不同的结果:①2.4cm ②2.37cm ③2.372cm ④2.3721cm其中,用最小分度值为厘米的刻度尺测量的结果是___________,用十分度的游标卡测量的结果是___________。
2。
6 导体的电阻学案(人教版选修3—1)一、影响导体电阻的因素1.实验:探究导体电阻与其影响因素的定量关系(1)实验器材:四段不同的金属导体,控制在________、________、________三个因素方面不同,任意两段只有________不同,b、a长度不同,c、a横截面积不同,d、a材料不同.其他器材还有________、电源、开关和导线若干.(2)实验原理:四段导线串联,接通电源,用电压表分别测量其两端的电压,根据串联电路的________跟________正比,探究各段电阻与哪些因素有关.(3)实验步骤:连接如图1所示的电路;开关闭合前滑动变阻器滑片移到最________端,闭合开关;用电压表分别测量______________的电压,读出数据;改变滑片的位置可获得多组实验数据.图1(4)数据处理:a、b两段比较电压与________的关系,a、c两段比较电压与________的关系,a、d两段比较电压与________的关系,得出实验结论.2.逻辑推理:探究导体电阻与哪些因素有关(1)分析导体电阻与它的长度的关系:在材料、横截面积相同的条件下,导体的电阻跟________成正比.(2)分析导体电阻与它的横截面积的关系:在材料、长度相同的条件下,导体的电阻跟________成反比.(3)探究导体的电阻跟材料的关系.二、导体的电阻1.导体的电阻:同种材料的导体,其电阻R跟它的长度l成______比,跟它的横截面积S成______比;导体的电阻还与构成它的材料有关.公式:__________,ρ为材料的________,反映材料导电能力的强弱,单位为Ω·m.2.电阻率跟温度的关系:各种材料的电阻率一般都随______________的变化而变化.金属的电阻率随温度的升高而______________,有些合金如锰铜、镍铜合金,电阻率几乎不受温度变化的影响.一、影响导体电阻的因素[问题情境]家中的白炽灯灯丝断了,恰好又没有新的可换,轻轻摇晃灯泡,把断了的灯丝搭接起来,还能继续使用.这种断丝再搭接的灯泡重新连入电路中会发现它比原来更亮了,这是怎么回事呢?1.影响导体电阻的因素有哪些?2.通过测量得到所需数据后,我们可以通过________和________两种方案来得到结论.[要点提炼]1.通过实验探究结论时,在长度、横截面积、材料三个因素中,保持__________个因素不变,比较________个因素的影响,然后研究________因素的影响.2.探究导体电阻与材料的关系时,要通过______方案.二、导体的电阻[问题情境]收音机的音量调节、音响混频控制台上可滑动的声音控制系统、一些台灯的亮度调节等都要用到电位器,你知道电位器是根据什么原理制造的吗?1.电阻定律的内容是什么?2.电阻率一般随温度的变化而变化吗?[要点提炼]1.电阻定律的表达式:_____________________________________________________. 2.电阻率与导体的________有关,各种材料的电阻率一般随温度的变化而变化.金属的电阻率随温度的升高而________.有些合金,电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制作________.[问题延伸]公式R=错误!与R=ρ错误!的区别是什么?例1 关于电阻率的说法中正确的是()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听课记录:变式训练1 导体的电阻是导体本身的一种性质,对于同种材料的导体,下列表述正确的是()A.横截面积一定,电阻与导体的长度成正比B.长度一定,电阻与导体的横截面积成正比C.电压一定,电阻与通过导体的电流成正比D.电流一定,电阻与导体两端的电压成反比例2 一根粗细均匀的金属裸导线,若把它均匀拉长为原来的3倍,电阻变为原来的多少倍?若将它截成等长的三段再绞合成一根,它的电阻变为原来的多少?(设拉长与绞合时温度不变)变式训练2 一段粗细均匀的电阻丝,电阻为48 Ω,当把它截成相同的n段,再将n段电阻丝合成一股,测得电阻为3 Ω,则n等于多少?【即学即练】1.关于导体的电阻及电阻率的说法中,正确的是( )A.导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻,因此,导体有电流通过时才具有电阻B.由R=错误!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.以上说法均不对2.一根粗细均匀的电阻丝截成长度相等的三段,再将它们并联起来,测得阻值为3 Ω,则此电阻丝原来的阻值为()A.9 ΩB.8 ΩC.27 ΩD.3 Ω3.一根阻值为R的均匀电阻丝,长为L,横截面积为S,设温度不变,在下列哪些情况下其电阻值仍为R( )A.当L不变、S增大一倍时B.当S不变、L增大一倍时C.当L和S都缩为原来的错误!时D.当L和横截面的半径都增大一倍时4.一只“220 V,100 W”的灯泡工作时电阻为484 Ω,拿一只同样的灯泡来测量它不工作时的电阻,下列说法中正确的是( )A.小于484 ΩB.大于484 ΩC.等于484 ΩD.无法确定参考答案课前自主学习一、1。
2.6 导体的电阻学 习 目 标知 识 脉 络1.通过对决定导体电阻的因素的探究,体会控制变量法.(难点)2.掌握决定导体的因素及计算公式.(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.知识点1影响导体电阻的因素 导体的电阻 [填空]1.影响导体电阻的因素(1)推测:导体的电阻与导体的 、 、及导体的 有关. (2)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 ,得到电阻丝的直径,进而计算出电阻丝的横截面积.b .长度的测量:把电阻丝拉直,用 量出它的长度.c .电阻的测量:连接适当电路,用电压表测量电阻丝两端的电压,用 测量通过电阻丝的电流I ,由R =UI计算得到R .②实验探究a .实验目的:探究电阻与导体材料、横截面积、长度的关系.b .实验电路:c .实验方法:控制变量法,其中a 与b 长度不同;a 与c 不同,a 与d 材料不同. d .结论:导体的电阻跟导体的 成正比,跟导体的 成反比,还跟材料有关. 2.导体的电阻(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 ,导体的电阻还与构成它的材料有关.(2)公式:R =ρl S .[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.( )[思考]由影响导体电阻的因素分析为什么几个电阻串联,总电阻增大,几个电阻并联总电阻减小?核心突破[合作探讨]如图所示,为一电阻率为ρ的长方体铜柱,各边尺寸标注如图,a 、b 、c 、d 为四个接线柱.探讨1:ab 端接入电路和cd 端接入电路时铜柱的电阻相同吗?若不相同,哪种情况大些?探讨2:试用题中所给符号表示ab 端和cd 端接入电路时的电阻.[核心点击]1.对电阻定律的理解(1)公式R =ρlS 是导体电阻的决定式,图中所示为一块长方体铁块,若通过电流I 1,则R 1=ρa bc ;若通过电流I 2,则R 2=ρc ab.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)电阻定律是通过大量实验得出的规律. 2.认识滑动变阻器(1)构造:如图所示是滑动变阻器的实物图,AB 是一金属杆,其电阻为零,CD 是电阻率较大的、长度较长的电阻丝,缠绕在陶瓷管上,匝与匝之间是绝缘的,有两条比较光亮的线,是被刮掉绝缘层的部分,P 是滑片,上端与金属杆连接,下端与电阻丝连接.(2)原理:利用滑片P 改变接入电路中的电阻丝的长度,起到改变电阻的作用. (3)接线方式:作限流用时,将AC 或AD 接入电路即可.注:接A 接B 是等效的. 作分压用时,CD 全部接入电路,利用PC 或PD 上分得的电压对负载供电. 3.R =ρl S 与R =UI的比较R =ρlSR =U I区别意义 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——ρ=R Sl提供了测定电阻的一种方法——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1.两根完全相同的金属丝甲和乙,长度均为L,横截面积均为S,将乙拉长为原来的两倍后,将两根金属丝串联在同一电路中,甲、乙金属丝两端的电压之比为() A.1∶2 B.2∶1C.1∶4 D.4∶12.在做“决定电阻大小的因素”实验时,每次需挑选下表中两根合适的导线,测出通过它们的电流大小,然后进行比较,最后得出结论.(2)为了研究电阻与导体的长度有关,应选用的两根导线是________;(3)为了研究电阻与横截面积的关系,应选用的两根导线是________;(4)本实验所采用的方法是_________________________________________.名师指津对电阻定律应用的两点提醒(1)导体的电阻由ρ、l、S共同决定,在同一段导体的拉伸或压缩形变中,导体的横截面积、长度都变,但总体积不变,电阻率不变.(2)公式R=ρlS适用于温度一定、粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液.[填空]1.物理意义:ρ反映了材料的好坏.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.[判断]1.电阻率ρ与导体的长度L和横截面积S有关.( )2.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.( ) 3.电阻率大的导体,电阻一定很大.( )[思考]如图所示,将日光灯灯丝(额定功率为8 W)与演示用欧姆表(测电阻大小的仪器)连接成如图所示电路,用酒精灯加热灯丝后,发现欧姆表的示数变大了,该实验说明哪个物理量与温度有关?核心突破[合作探讨]如图所示,一条康铜丝,长度为l,截面直径为d,当加在其两端的电压为U时,通过它的电流为I.探讨1:这条康铜丝的电阻是多大?探讨2:康铜丝的电阻率是多大?[核心突击]1.电阻与电阻率的区别电阻R 电阻率ρ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,ρ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,与导体形状无关单位欧姆(Ω)欧姆·米(Ω·m)联系R =ρlS ,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(1)实验目的①掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方法. ②会用伏安法测电阻,并能测定金属的电阻率. (2)实验原理把金属丝接入如图所示的电路中,用电压表测金属丝两端的电压,用电流表测金属丝中的电流,根据R x =UI 计算金属丝的电阻R x ;然后用毫米刻度尺测量金属丝的有效长度l ,利用缠绕法用毫米刻度尺测出n 圈金属丝宽度,求出金属丝的直径d ,计算出金属丝的横截面积S ;根据电阻定律R x =ρl S ,得出计算金属丝电阻率的公式ρ=R x S l =πd 2U4lI.(3)实验步骤①取一段新的金属丝紧密绕制在铅笔上,用毫米刻度尺测出它的宽度,除以圈数,求出金属丝的直径.或利用螺旋测微器直接测量.②按如图所示的电路图连接实验电路.③用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度.④把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置,电路经检查确认无误后,闭合开关S.改变滑动变阻器滑动触头的位置,读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U 的值.⑤拆除实验电路,整理好实验器材. (4)数据处理 ①电阻R 的值方法一,平均值法:分别计算电阻值再求平均值; 方法二,图象法:利用U -I 图线的斜率求电阻.②将测得的R x 、l 、d 的值,代入电阻率计算公式ρ=R x S l =πd 2R x4l ,计算出金属导线的电阻率.(5)注意事项①为了方便,测量直径应在导线连入电路前进行,为了准确测量金属丝的长度,应该在连入电路之后在拉直的情况下进行.②本实验中被测金属丝的电阻值较小,故须采用电流表外接法.③开关S闭合前,滑动变阻器的阻值要调至最大.④电流不宜太大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大.题组冲关3.(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中,以下操作中错误的是()A.用米尺测量金属丝的全长,且测量三次,算出其平均值,然后再将金属丝接入电路中B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径,算出其平均值C.用伏安法测电阻时,采用电流表内接法,多次测量后算出平均值D.实验中应保持金属丝的温度不变4.某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3 V、内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0.6 A、内阻约为0.1 Ω的电流表.采用分压电路接线,图2-6-8甲是实物的部分连线图,待测电阻为图乙中的R1,其阻值约为5 Ω.甲乙(1)测R1阻值的最优连接方式为导线①连接________(选填a或b)、导线②连接________(选填c或d).(2)正确接线测得实验数据如表,用作图法求得R1的阻值为________Ω.U/V0.400.80 1.20 1.60 2.00 2.40I/A0.090.190.270.350.440.53212R1的110,若测R2的阻值,则最优的连线应选________(填选项).A.①连接a,②连接cB.①连接a,②连接dC.①连接b,②连接cD.①连接b,②连接d名师指津伏安法测电阻时应掌握的三点技巧(1)电压表和电流表的选择可参考的数据有:①电阻或小灯泡的额定电压、额定电流.②电源电动势E和电路的最大电流I m=E R x.③实验表格或实验图象的电压和电流.(2)滑动变阻器的选择方法:用限流式接法时一般滑动变阻器的最大阻值R与待测电阻R x相差不大或R略大于R x,都能满足测多组数据的要求;当用分压式接法时,滑动变阻器一般选阻值小的,滑动变阻器的阻值越小,越方便调节.(3)电流表的两种接法①两种接法对比内接法外接法电路误差分析电压表示数U V=U R+U A>U R电流表示数I A=I RR测=U VI A>U RI R=R真电压表示数U V=U R电流表示数I A=I R+I V>I RR测=U VI A<U RI R=R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用②两种接法的选择a.直接比较法:当R x≫R A时,采用内接法;当R x≪R v时,采用外接法,即大电阻用内接法,小电阻用外接法,可记忆为“大内小外”.b.公式计算法当R x>R A R V时,用电流表内接法,当R x<R A R V时,用电流表外接法,当R x=R A R V时,两种接法效果相同--☆ 参 考 答 案 ☆--[填空]1.(1)长度、横截面积材料. (2)①a .圈数. b .刻度尺. c .电流表. ②c .横截面积. d .长度,横截面积. 2.(1)正比,反比. [判断] 1.(×) 2.(√) 3.(×) [思考][提示] 几个电阻串联相当于增大了导体的长度,几个电阻并联相当于增大了导体的横截面积.核心突破[合作探讨]探讨1:[提示] 不相同 ab 端接入电路时铜柱的电阻大些. 探讨2:[提示] R ab =ρl mn R cd =ρm nl.题组冲关1.[解析] 乙拉长为原来的2倍时,截面积减小为原来的一半,由R =ρLS 可知,电阻变为原来的4倍;两电阻串联时,电压之比等于电阻之比;故电压之比为1∶4;故选C.[答案] C2.[解析] (1)研究电阻与导体材料的关系,应该选长度和横截面积都相同的两根导线,即选C 、F ;(2)研究电阻与导体长度的关系,应该选材料和横截面积都相同的两根导线,即选C 、G ;(3)研究电阻与导体横截面积的关系,应该选长度和材料都相同的两根导线,即选A 、D .[答案] (1)CF (2)CG (3)AD (4)控制变量法[填空]1.导电性能.[判断]1.(×)2.(√)3.(×) [思考][提示] 金属丝的电阻率与温度有关,随温度的升高而增大.核心突破[合作探讨]探讨1:[提示] R =U I. 探讨2:[提示] ρ=πUd 24Il. 题组冲关3.[解析] 实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度,而不是全长;金属丝的电阻很小,与电压表内阻相差很大,使金属丝与电压表并联,电压表对它分流作用很小,应采用电流表外接法.故A 、C 操作错误.[答案] AC4.[解析] (1)由于实验测量的是一个小电阻,故电流表应外接,因此导线①接a ,由于采用分压电路,故导线②应接d .(2)根据实验数据作出R 1的伏安特性曲线如图所示,图线的斜率即为电阻R 1的大小,由图象可知,R 1=4.6 Ω.(3)设R 1的边长为l ,厚度为h ,电阻率为ρ,根据电阻定律,得R 1=ρl hl =ρh ,R 2的阻值R2=ρl 10hl10=ρh=R1,故测量R2的电路同测量R1的电路,故选项B正确.[答案](1)a d(2)作图如图所示,4.6(4.4~4.7均可)(3)B。
高中物理人教版选修3-1第二单元第6课《导体的电阻》优质课公开课教案教师资格证面试试讲教案
1教学目标
一、知识和能力
1、能叙述电阻定律,写出表达式。
2、能叙述电阻率的意义,能说出金属导体、半导体材料的电阻率随温度的变化规律,了解电阻率和温度有关。
二、过程和方法
1、通过设计和操作实验,学会应用控制变量法来进行研究的方法。
2、通过分析处理数据,培养学生逻辑思维能力和分析问题解决问题的能力。
3、通过研究各材料的电阻率表格,培养学生收集信息、综合分析获取知识的能力。
三、情感和价值观
1、培养学生热爱科学,激发学生努力探索未知的激情。
2、培养学生团结协作精神。
2重点难点
教学重点电阻定律的得出
教学难点电阻率的概念
3教学过程
教学活动
1【导入】情景引入
情景引入:可以给出投影,两只不同的灯泡亮暗情况不一样。
为什么?
可以得出结论:电阻不一样,那么,电阻的阻值和哪些因素有关,以及具体是什么关系?这就是我们这节课需要探讨的问题。
实验探究:、
探究目的:探究导体电阻和哪些因素有关,及定量关系式。
科学猜想:引导学生由生活中的现象猜想,归纳学生猜想:。
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.
重点难点:1.导体的电阻及应用.
2.电阻和电阻率的区别.
课前预习案
一、影响导体电阻的因素
1.电阻丝横截面积、长度和电阻的测量
(1)用刻度尺分别直接和间接测出电阻丝的____和_________,进而计算出电阻丝的_____.
(2)用________测出电阻丝的电阻.
__________法:在长度、横截面积、材料三个方面,
______因素不同
串联的a、b、c、d电流相同,电压与导体的电阻成
3.逻辑推理
(1)分析导体电阻与它的长度的关系:在材料、横截面积相同的条件下,导体的电阻跟_____成正比.
(2)分析导体电阻与它的横截面积的关系:在材料、长度相同的条件下,导体的电阻跟_________成反比.
(3)探究导体的电阻跟材料的关系.
二、导体的电阻
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_____;导体电阻与构成它的材料有关.
2.公式:R=______
3.符合意义:l表示导体沿电流方向的长度,S表示垂直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)有些合金的电阻率较大,且电阻率几乎不受温度的影响,常用来制作标准电阻. 课堂探究案
1.一根阻值为R 的均匀电阻丝,在下列哪些情况下阻值仍为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,长度增大一倍时 C .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
2.下面关于电阻和电阻率的说法中,正确的是( ) A .电阻大的导体电阻率一定大 B .电阻率大的导体电阻一定大
C .导体的电阻与导体的长度、横截面积有关
D .电阻率与导体的长度、横截面积有关
3.下列关于导体的电阻的说法中,正确的是( )
A .导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻,因此,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 .由R =ρl
S 可知导体的电阻与其长度成正比,与横截面积成反比 D .导体的电阻与两端的电压、其中的电流无关 课堂互动讲练
关于电阻和电阻率,下列说法中正确的是( )
A .把一根均匀导线等分成等长的两段,则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半
B .由ρ=RS
l 可知,ρ与R 、S 成正比,ρ与l 成反比 C .材料的电阻率随温度的升高而增大
D .对某一确定的导体当温度升高时,发现它电阻增大,说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大
4.关于电阻率的正确说法是( )
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
5.在相距40 km 的A 、B 两地架两条输电线,电阻共为800 Ω,如果在A 、B 间的某处发生短路,这时接在A 处的电压表示数为10 V ,电流表的示数为40 mA ,求:发生短路处距A 处有多远?
如图2-6-2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 (V)的电路中时,电流为I ;若将C 与D 接入电压为U (V)的电路中,则电流为( ) A .4I B .2I C.12I D.14I
测定金属的电阻率的实验中,金属导线长约0.8
图2-6-2
m ,直径小于1 mm ,电阻在5 Ω左右,实验步骤如下:
(1)用米尺测量金属导线的长度,测三次,求出平均值L ,在金属导线的不同位置用________测量直径,求出平均值d .
(2)用伏安法测量金属导线的电阻R .试把图2-6-3中所给的器材连接成测量R 的合适的电路.图中电流表的量程为0~0.6 A ,内阻接近1 Ω,电压表的量程为0~3 V ,内阻为几千欧,电源的电动势为6 V ,变阻器的阻值为0~20 Ω,在闭合开关前,变阻器的滑动触点应处于正确位置.
(3)用上面测得的金属导线长度L 、直径d 和电阻R ,可根据电阻率的表达式ρ=________算出所测金属的电阻率.
随堂检测
1.下列关于电阻率的说法正确的是( ) A .电阻率与导体的长度有关 B .电阻率与导体的材料有关 C .电阻率与导体的形状有关 D .电阻率与导体的横截面积有关
2.(2009年高考广东理基卷)导体的电阻是导体本身的一种性质,对于同种材料的导体,下列表述正确的是( )
A .横截面积一定,电阻与导体的长度成正比
B .长度一定,电阻与导体的横截面积成正比
C .电压一定,电阻与通过导体的电流成正比
D .电流一定,电阻与导体两端的电压成反比
3.一只“220 V ,100 W”的灯泡,测量它不工作时的电阻应为( ) A .等于484 Ω B .大于484 Ω C .小于484 Ω D .无法确定
4.一段粗细均匀的镍铬丝,横截面的直径是d ,电阻是R ,把它拉制成直径为d /10的均匀细丝后,它的电阻变成( ) A .R /10000 B .R /100 C .100R D .10000R
5.测量液体的电阻率,工业上采用一种称为“电导仪”的仪器,其中一个关键部件如图2-6-5所示,A 、B 是两片面积为1 cm 2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一定的电压U =6 V 时,测出电流I =1 μA ,则这种液体的电阻率为多少?
图2-6-3
图2-6-5
课后训练案
一、选择题
1.(2011年南京高二检测)关于电阻和电阻率的说法中,正确的是()
A.导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻,因此只有导体中有电流通过时才有电阻
B.由R=U/I可知导体的电阻与导体两端的电压成正比,跟导体中的电流成反比
C.某些金属、合金和化合物的电阻率随温度的降阺会突然减小为零,这种现象叫做超导现象.发生超导现象时,温度不为绝对零度
D.将一根导线等分为二,则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一
2.某金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,现将它均匀拉长到直径为原来的一半,那么该导线的电阻率和电阻分别变为()
A.4ρ和4R B.ρ和4R
C.16ρ和16R D.ρ和16R
3.温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能,在图2-6-6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2-6-6
A.图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化
B.图线2反映金属导体的电阻随温度的变化
C.图线1反映金属导体的电阻随温度的变化
D.图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化
4.(2011重庆南开中学高二检测)两粗细相同的同种金属电阻丝R1、R2的电流I和电压U的关系图线如图2-6-7所示,可知()
图2-6-7
A.两电阻的大小之比为R1∶R2=3∶1
B.两电阻的大小之比为R1∶R2=1∶3
C.两电阻丝长度之比为L1∶L2=3∶1
D.两电阻丝长度之比为L1∶L2=1∶ 3
5.两根材料相同的导线,质量之比为2∶1,长度之比为1∶2,加上相同的电压后,通过的电流之比为()
A.8∶1 B.4∶1
C.1∶1 D.1∶4
6.白炽灯的灯丝由钨丝制成,当灯丝烧断后脱落一段,又将剩余灯丝刚好能搭接上使用,若
灯泡功率原来为60 W,观察搭接起来的灯丝长度大约为原来的3
4,则现在灯泡的功率约为
()
A.30 W B.45 W
C.60 W D.80 W
7.一同学将变阻器与一只“6 V 8 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.按如图2-6-8所示的接法,当滑片P向右滑动时,灯泡将()
图2-6-8
A.变暗B.变亮
C.亮度不变D.可能烧坏
8.现有半球形导体材料,接成如图2-6-9所示甲、乙两种形式,则两种接法的电阻之比R 甲∶R乙为()
图2-6-9
A.1∶1 B.1∶2
C.2∶1 D.1∶4
9.两根材料相同的均匀导线x和y,x长为l,y长为2l,串联在电路中时,沿长度方向电势变化如图2-6-10所示,则x、y导线的横截面积之比为()
图2-6-10
A.2∶3 B.1∶3
C.1∶2 D.3∶1
二、非选择题
10.如图2-6-11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.陶瓷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______,镀膜材料电阻率的计算式为ρ=____________________.
图2-6-11
11.(2011年福州高二测试)一根长为l=3.2 m、横截面积S=1.6×10-3m2的铜棒,两端加电压U=7.0×10-2V.铜的电阻率ρ=1.75×10-8Ω·m,求:
(1)通过铜棒的电流;
(2)铜棒内的电场强度.
12.(2011年兴义高二检测)A、B两地相距11 km,A地用两根完全相同的导线向B地送电,若两地间某处的树倒了,压在导线上而发生故障.为了找出故障所在处,在A地给两根导线加上12 V的电压,此时在B地测得电压是10 V;在B地给两根导线加上12 V的电压,此时在A地测得电压是4 V,问:故障发生在何处?。