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名师课堂
·一点通
第二章
恒定电流
新知预习·巧设计
要点一
要点二
第6节
导体的电阻
创新演练
·大冲关
随堂检测归纳小结
课下作业综合提升
要点三
1.会应用不同的方法探究影响导体
电阻的因素。
2.理解电阻定律并应用它来解决相
关问题。
3.了解电阻率与温度的关系。
4.理解伏安法测电阻的原理。
[读教材·填要点]
1.影响导体电阻的因素
(1)与导体电阻有关因素的测量方法:
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(例如铅笔),用刻度尺测出多匝的 ,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。
宽度
圈数
(2)实验探究:
实验目的 探究电阻与 、 、 等因素之间的关系
实验方法 控制变量法
实验原理 串联电路中电压和电阻成正比
导体长度
横截面积
材料
实验电路
实验器材 a、b、c、d表示四条不同的金属导体,b与a的长度不同,横截面积、材料相同;c与a横截面积不同,长度、材料相同;d与a材料不同,长度、横截面积相同
实验过程 按照实验电路图连接电路,a、b、c、d表示四条不同的金属导体,在长度、横截面积、材料三个方面b、c、d与a相比,分别只有一个因素不同;由串联电路中U∝R,分别测出Ua、Ub、Uc、Ud,采用控制变量法即可求出Ra、Rb、Rc、Rd的比值,从而研究电阻与不同因素之间的关系
实验表明:电阻之比等于 之比,等于
之比的倒数,长度、横截面积相同,材料不同的导体 不同。
长度
横截面积
电阻
正比
有关
反比
(3)符号意义:l表示导体沿 方向的长度,S表示 方向的横截面积,ρ是 ,表征材料的 。
电流
垂直于电流
电阻率
导电性能
3.电阻率
(1)物理意义:p反映了材料 的好坏。电阻率越 ,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。
导电性能
小
[关键一点] 某些金属、合金和化合物,当温度降低到某一温度时,它们的电阻率突然变为零,这种现象叫做超导现象。
4.导体材料的应用
(1)连接电路用的导线一般用纯金属制成,电炉丝通常用合金丝制成,因为纯金属的电阻率 ,合金的电阻率 。
(2)金属的电阻率随温度的升高而 ,电阻
就是利用这一规律制成的。
(3)有些合金的电阻率 的影响,常用来制作 电阻。
较小
较大
增大
温度计
几乎不受温度
标准
[试身手·夯基础]
1.要求电炉丝的横截面积,要先测出它的直径,常用的方
法是:取一段新的________的电炉丝,用__________测出它的宽度,除以________,便是电炉丝的直径。
测电炉丝的长度,要把它拉直,用_______量出它的长度。
答案:紧密绕制 刻度尺 圈数 刻度尺
2.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。
导线号码 A B C D E F G
长度/m 1.0 0.5 1.5 1.0 1.2 1.5 0.5
横截面积/mm2 3.2 0.8 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2
材料 锰铜 钨 镍铬 锰铜 钨 锰铜 镍铬
(1)为了研究电阻与导体材料有关,应选用的两根导线是(填号码)______;
(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________。
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
3.有Ⅰ、Ⅱ相同材料的电阻丝,长度之比为l1∶l2=1∶5,
横截面积之比为S1∶S2=2∶3,电阻之比为R1∶R2=________
答案:3∶10
4.一段均匀导线对折两次后并联在一起,测得其电阻为
0.5 Ω,导线原来的电阻是多大?
答案:8 Ω
[名师点睛] 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,l和S都变,但导体体积不变。
1.两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?
[答案] 16∶1
1.电阻率与电阻的区别
物理量
比较内容 电阻率ρ 电阻R
物理意义 电阻率是反映材料导电性能的物理量 电阻是反映导体对电流的阻碍性能的物理量
物理量
比较内容 电阻率ρ 电阻R
决定因素 由导体的材料和温度决定,它与导体的长度和导体的横截面积无关,电阻率是“材料”的电阻率 由导体的材料、长度、横截面积共同来决定。电阻是“导体”的电阻
单位 欧·米(Ω·m) 欧(Ω)
2.认识滑动变阻器
(1)构造:如图2-6-1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。
图2-6-1
(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。
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,发现它的电阻增大,说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大
[思路点拨] 导体的电阻由ρ、l、S共同决定,而ρ是由导体的材料和温度决定的。
[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,则A、B、C错。若导体温度升高时,电阻增大,其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的,则D选项正确。
[答案] D
2.电流表的两种接法
内接法 外接法
电路
内接法 外接法
误差来源 电流表分压作用 电压表的分流作用
两种电路
选择条件 R越大UR越接近UV,R测越接近R真,该电路适合测大电阻R RA R越小,IR越接近IA,R测越接近R真,该电路适合测小电阻R RV
3.电流表内外接的选择方法
(1)直接比较法:适用于Rx、RA、RV的大小大致可以估计,当Rx RA时,采用内接法,当Rx RV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”。
(3)试触法:适用于Rx、RV、RA
的阻值关系都不能确定的情况,如
图2-6-2所示,把电压表的接线
端分别接b、c两点,观察两电表的示数变化,若电流表的示数变化明显,说明电压表的分流对电路影响大,应选用内接法,若电压表的示数有明显变化,说明电流表的分压作用对电路影响大,所以应选外接法。
图2-6-2
4.几种游标卡尺的读数规则
游标尺 精确度(mm) 测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上的某刻度线对正时)(mm)
刻度
格数 刻度总
长度
(mm) 每小格
与1毫
米差
(mm)
10 9 0.1 0.1 主尺上读的毫米数+0.1n
游标尺 精确度(mm) 测量结果(游标尺上第n条刻度线与主尺上的某刻度线对正时)(mm)
刻度
格数 刻度总
长度
(mm) 每小格
与1毫
米差
(mm)
20 19 0.05 0.05 主尺上读的毫米数+0.05n
50 49 0.02 0.02 主尺上读的毫米数+0.02n
5.螺旋测微器(又称千分尺)的读数
螺旋测微器是测量长度的仪器之一。在实验中常用它测量小球的直径、金属丝的直径和薄板的厚度等。
读数:测量值=固定刻度整毫米数+半毫米数+可动刻度读数(含估读)×0.01 mm。
特别提醒:半毫米线露出时,半毫米数=0.5 mm,否则为零;读数的最后一位一定在毫米的千分位上。
图2-6-3
[名师点睛] 使用螺旋测微器时应注意:
(1)测量时,当F将要接触被测物时,要停止使用D,改用D′,以避免F和被测物体间产生过大的压力。这样,既可以保护仪器,又能保证测量结果的准确。
(2)螺旋测微器应估读一位,亦即以mm作为单位,应读到小数点后面的第三位。
(3)读数时,除了观察固定刻度尺的整毫米数外,特别要注意半毫米刻度线。
3.用伏安法测量电阻R的阻值,并求出电阻率ρ。给定电压表(内阻约为50 kΩ)、电流表(内阻约为40 Ω)、滑动变阻器、电源、开关、待测电阻R(约为250 Ω)及导线若干。
(1)画出测量R的电路图。
(2)图2-6-4中的6个点表示
实验中测得的6组电流I、电压U
的值,试写出根据此图求R阻值
的步骤:_______________;求
出的阻值R=________(保留3位有效数字)。
图2-6-4
(3)待测电阻是一由某材料制成的均匀圆柱体,用游标尺为50分度的游标卡尺测量其长度与直径,结果分别如图2-6-5甲、乙所示,由图可知其长度为________,直径为________。
(4)由以上数据可以求出电阻率ρ=________(保留3位有效数字)。
图2-6-5
[思路点拨] 要画出测量R的电路图,关键是测量电路的选择和供电电路的选择,掌握选择仪器和电路的原则,此题就不难作答。
[解析] 由于待测电阻(约250 Ω)与电流表内阻(约40 Ω)相近,而远小于电压表内阻(50 kΩ),因此采用电流表外接法时系统误差较小。控制待测电阻两端电压的电路,用滑动变阻器连接成限流式或分压式均可,如图所示。
[答案] (1)见解析图
(2)作出U—I图线(舍去左起第2个点,使其余各点均匀分布在直线两侧),求出图线的斜率 229 Ω(221~237 Ω均正确)
(3)8.00×10-3 m 1.98×10-3 m
(4)8.81×10-2 Ω·m
本题中由于没有给出滑动变阻器阻值及电源电动势,所以电路中滑动变阻器限流和分压两种接法都可以。若滑动变阻器阻值为0~20 Ω,电源电动势为6 V,由于待测电阻比滑动变阻器的最大值大得多,则必须选用分压接法。
1.(对应要点一)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1/2时
D.当L和横截面的半径都增大一倍时
答案:C
2.(对应要点二)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
解析:由电阻率的物理意义可知,电阻率是反映材料导电性能的物理量,由材料的性质决定,与制成导体的形状无关,故B正确。
答案:B
3.(对应要点三)在“测定金属丝电阻率”的实验中,需要
测出其长度L、直径d和电阻R。
(1)用螺旋测微器测金属丝直径时读数如图2-6-6甲,则金属丝的直径为________mm。
图2-6-6
(2)若用图2-6-6乙测金属丝的电阻,则测量结果将比真实值________。(选填“偏大”或“偏小”)
(3)用电压表和电流表测金属丝的电压和电流时读数如图2-6-7所示,则电压表的读数为________V,电流表的读数为________A。
图2-6-7
解析:(1)螺旋测微器的读数为(0+0.5+0.01×19.7) mm=0.697 mm(0.696 mm,0.698 mm也对)
(2)图乙中电流表采用外接法,故测量值偏小。
(3)电压表精度为0.1 V,其读数为2.60 V;电流表精度为0.02 A,其读数为0.52 A。
答案:(1)0.697(0.696、0.698也对)
(2)偏小 (3)2.60 0.52
(3)电阻率是描述导体导电性能的物理量,一般随温度的变化而变化。金属电阻率随温度的升高而增大。
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