2-6导体的电阻 导学案(人教版选修3-1)

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课题:导体的电阻
【课前准备】导学案
【复习回顾】串并联电路电阻关系
【激情导入】电阻在电路中用处很大,通常可以改变电阻的阻值来改变电路中的电流和电压,例如滑动变阻器是如何改变电阻的,这说明电阻跟那些因素有关?
【学习内容】
〔学习目标〕
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,了解导体的电阻规律能用电阻的计算公式进行有关计算。

3、了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了解加强理论联系实际的意识和安全用电的意识。

一、〔学习过程〕
实验探究:、
1、探究目的:探究导体电阻和哪些因素有关,及定量关系式。

2、科学猜想:由生活中的现象猜想
(1)移动滑动变阻器的滑片可以改变它的电阻。

(2)同是220V的灯泡,灯丝越粗用起来越亮。

(3)电线常用铜丝而不用铁丝。

得出定性结论:
3、实验准备:
思考:要想得到电阻同三个因素之间的定量关系。

那么你得首先能测出各个量的数值。

(1)电阻的测定:利用伏安法测电阻。

画出实验电路图。

(2)长度的测量:刻度尺。

(3)横截面积的测量:绕制多匝线圈,用刻度尺测量。

4、研究方法:
[提问]:那如何把研究多个物理量之间关系的复杂问题变简单写?我们在以前学习中碰到过类似的情况吗?
思考并讨论:
类似研究牛顿第二定律:a于F和m之间的关系。

控制两个量不变,研究R与第三个量之间的关系
分组讨论:
研究方法:
这样一来,这个问题就等于分别研究电阻与长度、电阻与横截面积、电阻与材料之间的关系了,比如说:
(1)、研究电阻和长度的关系时,就选用的导体
(2)、研究电阻和横截面积的关系,就选用的导体
(3)、研究电阻与材料的关系是,就选用的导体
5、请同学们讨论设计实验方案并说明其原理、数据处理方法。

方案一:方案二:
演示实验:
6、结论
二、理论探究:
1、分析导体电阻与它的长度的关系:
我们可以把一条长度为L,电阻为R的导体分成N等份,利用串联知识,探讨此时导体电阻与长度关系。

得出结论:
研究导体电阻与它的横截面积的关系:
我们可以把N条相同的导体紧紧的束在一起,组成一个新的导体。

由并联知识探讨此时导体电阻与横截面积关系。

得出结论:
最后在通过实验得出导体电阻与材料的关系。

总结得出:
三、电阻定律:
1、电阻定律内容:导体的电阻与它的长度成正比,与它的横截面积成反比;导体电阻还与构成它的材料有关。

写成等式:R=kL/S分析比例常数的意义。

在实验中也发现,即使L、S都相同,若材料不同,则电阻也不同,同时,对同一材料来说,即使L、S都不同比例常数也相同,可见比例常数和材料有关,对不同材料来说,比例常数不同。

它是反映材料本身性质的物理量,我们把它定义为电阻率,并用一个专门的字母ρ表示。

所以,公式可写成:
2、公式:
S
L

=
分析:当L、S一定时,ρ越大,R越大,即导电性能越差;反之,导电性能越好所以,电阻率是反映导电性能好坏的物理量
3、电阻率ρ
(1)反映了材料导电性能的好坏
思考:对某一材料来说,ρ的数值等于多少?我们可以怎样来测量?
总结:由R=ρL/s可得,ρ=RS/L,可以得出某材料的电阻率在数值上就等于用该材料制成的长为1米、横截面积为1平方米的导体的电阻
(2)大小等于l=1m,S=1m2的导体电阻
(3)单位:Ω·m
镍铜合金:54%铜,46%镍。

.
镍铬合金:67.5%镍,15%铬,16%铁,1.5%锰。

思考:
(1)金属与合金哪种材料的电阻率大?
(2)制造输电电缆和线绕电阻时,怎样选择材料的电阻率?
4、电阻率与温度的关系
演示实验:将日光灯灯丝(额定功率为8 W )与演示用欧姆表调零后连接成图电路,观察用酒精
灯加热灯丝前后,欧姆表示数的变化情况。

总结:当温度升高时,欧姆表的示数变大,表明金属灯丝的电阻增
大,从而可以得出: 电阻温度计的主要构造、工作原理。

如图所示。

思考:锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小,
怎样利用它们的这种性质?
利用它们的这种性质,常用来制作 电阻。

四、【师生小结】
通过本节课的学习,主要学习了以下几个问题:
1、用实验探究和理论探究的方法得出了电阻与长度、横截面积、材料之间的定量关系。

2、电阻定律R=ρL/s
3、电阻率是反映材料导电性能的物理量.材料的电阻率随温度的变化而改变;某些材料的电阻率会随温度的升高而变大(如金属材料);某些材料的电阻率会随温度的升高而减小(如半导体材料、绝缘体等);而某些材料的电阻率随温度变化极小(如康铜合金材料)
例1 如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab =10 cm ,bc =5 cm ,当将A 与B 接入电压为U 的电路中时,电流为1 A ;若将C 与D 接入电压为U 的电路中,则电流为( )
A 、4 A
B 、2 A
C 、21 A
D 、4
1
A 【当堂练习】
1、某用电器离供电电源距离为L ,线路上的电流为I ,若要求线路上的
电压降不超过U ,已知输电线的电阻率为ρ,该输电线的横截面积最小值是 ( )
A 、ρL /R
B 、2ρLI /U
C 、U/ρLI
D 、2UL/Iρ 2、.根据电阻定律,电阻率L
RS
=
ρ对于温度一定的某种金属来说,它的电阻率( ) A.跟导线的电阻成正比 B.跟导线的横截面积成正比 C.跟导线的长度成反比 D.由所用金属材料的本身特性决定
3、.电路中有一段金属丝长为L ,电阻为R ,要使电阻变为4R ,下列可行的方法是( )
A.将金属丝拉长至2L
B.将金属丝拉长至4L
C.将金属丝对折后拧成一股
D.将金属丝两端的电压提高到原来的4倍
4、一段粗细均匀的镍铬合金丝,横截面的直径为d ,电阻为R ,如果把它拉成直径为4
d 的均匀细丝,电阻值将变为( )
A .16R
B .16R
C .256R
D .64
R
5.滑动变阻器的原理如图所示,则下列说法中正确的是( )
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,变阻器的阻值减小
C.若将b 、c 两端连在电路中,则当滑片OP 向右滑动时,变阻器的阻值增大
D.若将a 、b 两端连在电路中,则当滑片OP 向右滑动时,变阻器的阻值不变
6. 两根完全相同的金属裸导线A 和B ,如果把导线A 均匀拉长到原来的2倍,导线B 对折后拧成一股,然后分别加上相同的电压,则它们的电阻之比R A :R B 为______,相同时间内通过导体横截面的电荷量之比q A :q B 为______ 【高考链接】
(2009广东)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 【布置作业】课后第4题 【体验反思】 【自主训练】
1、关于材料的电阻率,下列说法中正确的是(
)
A.把一根长导线截成等长的三段,每段的电阻率是原来的
3
1
B.金属的电阻率随温度的升高而增大
C.纯金属的电阻率较合金的电阻率小
D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量 2、将截面均匀、长为L 、电阻为R 的金属导线截去
n
L
,再拉长至L ,则导线电阻变为 ( ) A.
n
R
)1n (- B.
n
R C.
)
1n (nR
-
D.nR
3.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中一根均匀拉长到原来的两倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同的电压,则在同一时间内通过它们的电荷量之比为( )
A.1:4
B.1:8
C.1:16
D.16:l
4.一段长为L ,电阻为R 的均匀电阻丝,把它拉制成3L 长的均匀细丝后,切成等长的三段,然后把它们并联在一起,其电阻值为 ( )
A .R /3
B .3R
C .R /9
D .R
5.甲乙两条铜导线质量之比M 甲:M 乙=4:1,长度之比为L 甲:L 乙=1:4,则其电阻之比R 甲:R 乙为 ( )
A .1:1
B .1:16
C .64:1
D .1:64
6.白炽灯接在220V 电源上能正常发光,将其接在一可调电压的电源上,使电压逐渐增大到220V ,则下列说法正确的是( )
A.电流将逐渐变大
B.电流将逐渐变小
C.每增加1V 电压而引起的电流变化量是相同的 D 每增加1V 电压而引起的电流变化量是减小的 7. 两导线长度之比为1∶2,横截面积之比为3∶4,电阻率之比为5∶6,则它们的电阻之比为______。

8. A 、B 两地相距40km ,从A 到B 两条输电线的总电阻为800Ω,若A 、B 之间某处E 两条输电线发生短路,为查明短路地点,在A 处接上电源,测得电压表示数为10V ,小量程电流表读数为40mA ,如图所示,则短路处距A 多远?。