1、2.導體的電阻第十一章2022內容索引0102課前篇 自主預習課堂篇 探究學習學習目標1.體會物理概念及規律的建立過程,理解電阻的定義。(物理觀念)2.通過實驗探究,了解金屬導體的電阻與材料、長度和橫截面積的定量關系,體會物理學中控制變量的研究方法。(科學探究)3.觀察實驗現象,對數據進行分析思考,了解電阻率的物理意義及其與溫度的關系。(科學思維)4.設計實驗探究影響導體電阻的因素,同時學習電流表的內外接、滑動變阻器分壓及限流接法對電路的影響。(科學探究)5.能由伏安特性曲線分析不同導體的導電性能的區別,體會電阻率在科技、生活中的應用。知道超導現象和超導體的概念,了解目前對超導材料研究的現況。

2、(科學態度與責任)思維導圖課前篇 自主預習【必備知識】一、電阻1.物理意義:反映了導體對電流的阻礙作用。2.定義:導體兩端的電壓與流過的電流的比值。3.定義式: 。4.單位:國際單位歐姆,簡稱 歐 ,符號 。它是根據歐姆定律規定的,如果某段導體兩端的電壓是1 V,通過的電流是1 A,這段導體的電阻是1 。二、影響導體電阻的因素導體的電阻率1.同種材料的導體,其電阻R與它的長度l成正比,與它的橫截面積S成反比;導體的電阻還與構成它的材料有關。2.關系式: 。3.電阻率:電阻率反映了材料的導電性能,與導體的材料和溫度等因素有關,電阻率越大,說明導體的導電性能越差。單位歐姆米,符號m。三、導體的伏安

3、特性曲線1.導體的伏安特性曲線:用橫坐標表示電壓U ,用縱坐標表示電流I ,這樣畫出的I-U圖像叫作導體的伏安特性曲線。2.線性元件:伏安特性曲線是一條過原點的直線,電流I與電壓U成正比,具有這種伏安特性的電學元件叫作線性元件,歐姆定律可適用,例如金屬和電解質溶液。3.非線性元件:伏安特性曲線是曲線的電學元件,電流I與電壓U不成正比,歐姆定律不適用,例如氣態導體和半導體元件?！咀晕覚z測】1.正誤判斷,判斷結果為錯誤的小題說明原因。(1)通過導體的電流越大,那么導體的電阻越小。()答案 解析 導體的電阻是導體本身的性質,與通過的電流大小無關。(2)由 知,電阻與其兩端的電壓成正比,與通過它的電流

4、成反比。()答案 解析 電阻由其自身因素決定,與其兩端的電壓和通過它的電流無關。(3)歐姆定律并非對所有的導體都適用。()答案 (4)導體的長度越長,電阻越大。()答案 解析 導體的電阻與它的長度、橫截面積及制作材料都有關系,只有在明確材料相同的條件下,才能確定長度越長,橫截面積相同的導體的電阻越大。(5)金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。()答案 2.探究討論。(1)導體兩端的電壓為零時,導體的電阻也為零嗎?答案 電阻是導體本身的固有屬性,利用電壓和電流計算電阻只是一種比值定義法,電壓為零時,導體的電阻不為零。(2)線性元件與非線性元件的根本區別是什么?答案 線性元件的電阻值不隨電壓和電流的改

5、變發生變化;非線性元件的電阻值隨電壓和電流的改變發生變化。3.(多項選擇)對于一根阻值為R的均勻金屬絲,以下說法中正確的選項是()A.電阻率是表征材料導電性能好壞的物理量,電阻率越大,其導電性能越好B.某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,通常用來制作標準電阻C.給金屬絲加上的電壓逐漸從零增大到U0,那么任一狀態下的 比值不變D.把某些金屬絲溫度降低到絕對零度附近,電阻率會突然變為零答案 BD解析 金屬絲的電阻率越小,其導電性能越好,A錯誤;某些合金的電阻率幾乎不受溫度的影響,可制作標準電阻,B正確;金屬絲的電阻率隨溫度升高而增大,當金屬絲兩端的電壓逐漸增大時,由于電流的熱效應會使電阻率隨溫

6、度升高而增大,因 將逐漸增加,C錯誤;D中這種現象叫超導現象,D正確。課堂篇 探究學習探究一電阻【情境導引】現有兩個導體A和B,利用如以下圖的電路分別測量A和B的電壓和電流,測得的實驗數據見下表。試分析討論以下問題:電壓U/V02.04.06.08.0導體A的電流I/A00.200.420.600.78導體B的電流I/A00.130.280.400.54(1)在坐標系中,用縱軸表示電壓U,用橫軸表示電流I,分別將A和B的數據在坐標系中描點,并作出U-I圖線。(2)根據作出的兩條圖線可知,電壓與電流的比值具有什么特點?對不同的導體,這個比值是否相同?這個比值描述的是什么物理量?要點提示 (1)U

7、-I圖線如以下圖(2)對同一導體,U-I圖像是過原點的直線,電壓和電流的比值為一常數,可以寫成 。對不同導體,這個比值不同。說明這個比值與導體自身有關,反映導體的屬性,物理上叫電阻,用R表示,即 ?！局R歸納】1.歐姆定律的“兩性(1)同體性:表達式 中的三個物理量U、I、R對應于同一段電路或導體。(2)同時性:三個物理量U、I、R對應于同一時刻?！镜淅痉丁坷?假設加在某導體兩端的電壓變為原來的 時,導體中的電流減小了0.4 A。如果所加電壓變為原來的2倍,那么導體中的電流是多大?思路點撥(1)導體的電阻不隨導體兩端電壓的變化而變化。(2)明確導體兩端原來的電壓與后來的電壓之間的數量關系。答

8、案 2.0 AA.導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比,跟導體中的電流成反比B.導體的電阻由導體本身的物理條件決定,跟導體兩端的電壓及流過導體的電流的大小無關C.對確定的導體,其兩端電壓和流過它的電流的比值就是它的電阻值D.一定的電流流過導體,電阻越大,其兩端電壓就越大答案 BCD解析 導體的電阻由導體本身性質決定,與U、I無關,公式 只是提供一種測量計算導體電阻的方法,故A錯,B、C對;公式U=IR,當I一定時U與R成正比,D正確。探究二影響導體電阻的因素電阻率【情境導引】如以下圖是電子產品里用到的各式各樣的電阻,它們的阻值各不相同。試猜測:影響電阻的阻值的因素有哪些呢?要點提示 長度、橫截面積

9、和導體的材料?！局R歸納】一、研究影響導體電阻的因素如以下圖,a、b、c、d是四條不同的金屬導體。在長度、橫截面積、材料三個因素方面,分別只有一個因素不同:b與a長度不同;c與a橫截面積不同;d與a材料不同。四段導體,每段導體兩端的電壓與它們的電阻成正比。假設Ub=2Ua,lb=2la,說明Rb=2Ra,導體的電阻與長度成正比。(1)分析導體的電阻與它的長度的關系一條長度為l,電阻為R的導體,可以看成由n段長度同為l1、電阻同為R1的導體串聯而成。因l=nl1,R=nR1,所以(2)研究導體的電阻與它的橫截面積的關系有n條導體,它們的長度相同,橫截面積都為S1,電阻同為R1。把它們緊緊地束在一

10、起,組成一橫截面積為S、電阻為R的導體。那么二、電阻率1.公式 各物理量的意義(1)表示材料的電阻率,與材料和溫度有關。反映了導體的導電性能,越大,說明導電性能越差;越小,說明導電性能越好。(2)l表示沿電流方向導體的長度。(3)S表示垂直于電流方向導體的橫截面積。2.電阻率(1)概念:電阻率是反映導體導電性能的物理量,是導體材料本身的屬性,與導體的長度、橫截面積無關。(2)電阻率與溫度的關系金屬的電阻率隨溫度升高而增大(可用于制造電阻溫度計)。有些合金(如錳銅、鎳銅)的電阻率幾乎不受溫度變化的影響(可用來制作標準電阻)。當溫度降低到絕對零度附近時,某些材料的電阻率突然減小到零成為超導體。(3

11、)電阻與電阻率的比較 比較對象電阻R電阻率描述對象導體材料物理意義反映導體對電流阻礙作用的大小,R越大,阻礙作用越大反映材料導電性能的好壞,越大,導電性能越差決定因素由材料、溫度和導體形狀決定由材料、溫度決定,與導體形狀無關單位歐姆()歐姆米(m)聯系由 知,大,R不一定大;R大,不一定大要點筆記 (1)電阻率越大,材料的導電性能越差,但用這種材料制成的電阻不一定大,還與其長度和橫截面積等因素有關。(2)導體的電阻越大,說明導體對電流的阻礙作用越大,導體的電阻率不一定越大?！镜淅痉丁坷?一根粗細均勻的鎳鉻絲,電阻率為,橫截面的直徑是d,電阻是R。把它拉成直徑為 的均勻細絲后,它的電阻率和電阻

12、為(設溫度不變)()A.,10-3RB.104,104RC., RD.,104R答案 D 變式訓練2如以下圖,厚薄均勻的矩形金屬片,邊長ab=10 cm,bc=5 cm,當A與B間接入電壓為U時,電流為1 A,假設C與D間接入電壓仍為U時,其電流為()A.4 AB.2 AC.0.5 AD.0.25 A答案 A解析 設將A與B連入電路時,電阻為R1,C與D連入電路時,電阻為R2,金屬片厚度為h。探究三導體的伏安特性曲線【情境導引】研究導體中的電流與導體兩端的電壓之間的關系,可以用公式法,可以用列表法,還可以用圖像法。根據下面兩個圖像分析討論:(1)圖甲是某元件的I-U圖像,思考圖像斜率的物理意義

13、是什么。該元件是線性元件還是非線性元件?(2)如果某元件的伏安特性曲線如圖乙所示,分析該元件的電阻在圖像中如何反映。該元件是線性元件還是非線性元件?要點提示 (1) 圖線的斜率表示導體電阻的倒數,斜率越大,電阻越小;題圖甲反映的導體電阻不變,是線性元件。(2)I-U曲線上一點與原點連線斜率的倒數表示電阻;該元件的電阻隨電壓的變化而變化,且電壓增大時,電阻變小,這種元件是非線性元件?！局R歸納】I-U與U-I圖線的比較圖線I-U圖線(伏安特性曲線)U-I圖線線性元件圖線形狀R1R2R1R2要點筆記 x-t圖像中曲線上某點的斜率表示速度,v-t圖像中曲線上某點的斜率表示加速度,而I-U圖像中曲線上

14、某點與原點連線的斜率表示電阻的倒數。【典例示范】例3兩電阻R1、R2的電流I和電壓U的關系如以下圖,可知兩電阻R1R2等于()A.13B.31C.1D. 1答案 A解析 在I-U圖像中直線斜率的倒數表示該導體的電阻,因此兩個電阻之比等于斜率的倒數之比: ,故A正確。規律方法 應用圖像求電阻時注意的問題(1)看清是I-U圖像還是U-I圖像。對于線性元件,假設是I-U圖像,電阻值等于該圖線斜率的倒數,即R= ;假設是U-I圖像,那么電阻值等于該圖線的斜率,即R=k。(2)對于非線性元件,I-U圖像或者U-I圖像是過原點的曲線,在每一個狀態時元件的電阻不同,可以根據Rn= 求各狀態的電阻,也可以根據

15、圖線上某一點與坐標原點的連線的斜率計算某一狀態的電阻。變式訓練3小燈泡的伏安特性曲線如圖中的AB段(曲線)所示,由圖可知,燈絲的電阻因溫度的影響改變了()A.5 B.10 C.1 D.6 答案 B 隨堂訓練1.(多項選擇)以下說法正確的選項是()A.由 可知,當通過導體的電流不變時,加在電阻兩端的電壓變為原來的2倍時,導體的電阻也變為原來的2倍B.導體的電阻是其本身的屬性,通過導體的電流及加在兩端的電壓改變時導體的電阻不變C.據 可知,導體的電阻率與導體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比,與導體的長度l成反比D.導體的電阻率與導體的長度l、橫截面積S、導體的電阻R皆無關答案 BD 2.(多項選擇)小燈泡通電后,其電流I隨所加電壓U變化的圖線如以下圖,P為圖線上一點,PN為圖線的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線。以下說法正確的選項是()A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻減小B.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大答案 BC解析 I-U圖線上的點與原點連線斜率的倒數等于電阻大小,由數學知識可知,隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大,故A錯誤,B正確;根據電阻的定義式可知,對應P點,小燈泡的電阻 ,故C正確,D錯誤。3.(多項選擇)某根標準電阻絲的電阻為R,接入電壓恒定的電路中,要使接入電路的電阻變