2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册11.2导体的电阻（学案）

第十一章 电路及其应用
2、导体的电阻
学习目标
体会用比值定义物理量的方法，理解电阻的定义。
2.经历冲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。
3.深化对电阻的认识，了解导体的电阻公式，能用电阻公式进行有关计算。
4.理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系。
5.知道导体的伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件。
重点
通过实验探究影响导体电阻的因素，寻求电阻与长度、横截面积及材料的定量关系。
难点
对电阻率的理解以及电阻和电阻率的区别
自主探究
知识点一 导体的电阻
由公式R=可以看出，在电压U相同时，R越大，导体的电流I越小。看来R的值反映了导体对电流的阻碍作用。物理学中就把它叫作导体的电阻。
知识点二 探究影响导体电阻的因素
1.探究实验：
（1）实验目的：探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。
实验方法：控制变量法。
（3）实验原理：串联电路中电压与电阻成正比。
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。
公式R= ，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，是电阻率。
知识点三 电阻率
电阻率跟温度的关系：各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化。金属的电阻率随温度的升高而增大，有些合金，如锰铜合金和镍铜合金，电阻率几乎不受温度变化的影响。
探究思考
探究点一 公式 与R= 的区别与联系
R=
区别 是电阻的定义式，导体的电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出导体的电阻 是电阻的决定式，电阻的大小是由导体的材料、横截面积、长度共同决定的
提供了一种测量R的方法：只要测出U、I就可以求出R 提供了一种测量电阻率的方法：只要测出R、l、S就可求出
适用于纯电阻元件 适用于粗细均匀的金属导体
联系 R=是对R（）决定因素的说明，即导体的电阻与U与I无关，仅取决于导体本身的材料、长度和横截面积
探究点二 电阻与电阻率的区别和联系
电阻R 电阻率
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 反映材料导电性能的好坏
决定因素 材料、温度、导体形状 材料、温度
单位 欧姆 欧姆
联系 R= ，大，R不一定大，导体对电流的阻碍作用不一定大；R大，不一定大，导电性能不一定差
随堂训练
1.一段长为l、电阻为R的均匀电阻丝，把它拉成长的均匀细丝后，再切成等长的三段，则其中每一段电阻丝的阻值为( )
A. B.R C. D.
2.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.给金属丝加上逐渐从零增大到的电压，则任一状态下的值不变
B.常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为
C.常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10倍，则电阻变为
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
3.2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即。下列说法正确的是( )
A.材料的电导率越小，其导电性能越强 B.材料的电导率与材料的形状有关
C.电导率的单位是 D.电导率大小与温度无关
4.某个由导电介质制成的电阻截面如图所示。导电介质的电阻率为ρ，制成内、外半径分别为的半球壳层形状（图中阴影部分），半径为a、电阻不计的球形电极被嵌入导电介质的球心且作为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计的金属膜成为另外一个电极。设该电阻的阻值为R，下面给出R的四个表达式中只有一个是合理的，你可能不会求解R，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性作出判断。根据你的判断，R的合理表达式应为( )
A. B. C. D.
5.有两个同种材料制成的导体，两导体是横截面为正方形的柱体，柱体高均为h，大柱体柱截面边长为a，小柱体柱截面边长为b，现将大、小柱体串联接在输出电压为U的电源两端，已知通过导体的电流方向如图所示，大小为I，则导体电阻率( )
A. B. C. D.
答案以及解析
1.答案：A
解析：原电阻丝的电阻，把它拉成长的均匀细丝后，由于其体积不变，则其横截面积变为，再切成等长的三段，则其中每一段电阻丝的长度仍为l，每段电阻丝的电阻，A选项正确。
2.答案：BD
解析：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，因而将逐渐增大，A错误；从中点对折起来，相当于两个阻值为的电阻并联，其总阻值为，B正确；原电阻，当时，由体积不变求得横截面积变成，所以电阻变为，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。
3.答案：C
解析：材料的电导率越小，电阻率越大，则其导电性能越弱，选项A错误；材料的电导率与材料的形状无关，选项B错误；根据，则，则电导率的单位是，选项C正确；导体的电阻率大小与温度有关，则电导率大小与温度有关，选项D错误。
4.答案：B
解析：根据电阻的公式可知，式子的分母应该是面积单位，故CD错误；当时，电阻阻值应该为零，可知B正确，A错误。
5.答案：B
解析：由电阻定律可知，则两导体的电阻，两导体串联，分压相等，即两导体两端的电压均为，由欧姆定律可知，解得，选项B正确，选项ACD错误。