物理人教版（2019）必修第三册11.2导体的电阻（共25张ppt）

(共25张PPT)
一、上节回溯
1．电源
2．电源的作用
3．恒定电场
4．恒定电流
5．电流
二、知识讲解——电阻
问题引入
　　为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做得粗一点，这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。
　　那么，它们之间的定量关系是怎样的呢？
二、知识讲解——电阻
演示实验
实验电路：
测量电路：测量导体 A 的电压和电流。
V
A
A
E
S
控制电路：可以提供从零开始的连续变化电压。
　　按照上图，进行实验，不断改变滑片的位置，记录导体 A 两端的电压及导体中的电流，记录多组数据。
二、知识讲解——电阻
数据处理：
按照上述实验测得两个导体 A、B 的电压和电流的实验数据如下：
导体 A U / V 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
I / A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60
导体 B U / V 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
I / A 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
在坐标纸上画出两次实验的 U-I 图像
演示实验
二、知识讲解——电阻
数据处理：
绘制导体的 U-I 图像如下：
从图像可以看出：
1．同一个导体的 U-I 图像是一条过原点的直线；
2．同一个导体，不管电压电流怎样变化，电压跟电流之比是一个常量。
这个常量说明了什么？
演示实验
二、知识讲解——电阻
电阻
1．导体对电流的阻碍作用，就叫作导体的电阻；
2．定义：导体两端的电压和通过导体的电流的比值；
3．定义式：R＝；
4．导体的电阻只跟自身性质有关，与通过的电流无关；
5．单位：在国际制单位中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号 Ω
二、知识讲解——影响导体电阻的因素
　　导体的电阻与本身的性质有关，那么导体的电阻到底与导体的哪些因素有关呢？我们可以通过实验来研究这各个问题，那么如何进行实验？
思考
二、知识讲解——影响导体电阻的因素
思考
实验目的：探究导体电阻与长度、横截面积及材料的关系
导体电阻与长度关系：a、b 长度不同，材料、横截面积相同；
导体电阻与横截面积关系：a、c 横截面积不同，长度、材料相同；
导体电阻与材料关系：a、d 材料不同，横截面积、长度相同。
控制变量法：串联电路电流相同，电阻两端电压与电阻成正比。
二、知识讲解——影响导体电阻的因素
实验结论
　　经过实验，可以发现导体的电阻与长度、横截面积有定量关系，而且，当导体的长度和横截面积确定后，导体的电阻因材料不同而不同。
　　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。写成关系式为：
R＝
导体的电阻率
二、知识讲解——导体的电阻率
　　从上述关系式可以看出，在长度、横截面积一定的条件下，ρ 越大，导体电阻越大。 ρ 叫作这种材料的电阻率，从公式中也能看出电阻率的单位为欧·米，符号“Ω·m”。
　　不同的材料的导体电阻率一般不同，电阻率表征了导体材料的某种特性。
二、知识讲解——导体的电阻率
几种导体材料在 20℃ 时的电阻率
思考：该表标注了“20℃”时的电阻率，这说明了什么？
材料 ρ/(Ω m) 材料 ρ/(Ω m)
银 1.6×10-8 铁 1.0×10-7
铜 1.7×10-8 锰铜合金 4.4×10-7
铝 2.9×10-8 镍铜合金 5.0×10-7
钨 5.3×10-8 镍铬合金 1.0×10-6
锰铜合金：85% 铜 ，3% 镍 ，12% 锰 ；
镍铜合金：54% 铜 ，46% 镍 ；
镍铬合金：67.5% 镍 ，15% 铬 ，16% 铁 ，1.5% 锰
二、知识讲解——导体的电阻率
演示实验
电阻率与温度的关系
温度升高，灯泡变暗，说明灯丝电阻变大。
二、知识讲解——导体的电阻率
伏安特性曲线
　　一些金属在温度特别低的时电阻可以降到 0 ，这种现象就叫作超导现象。
　　金属和合金出现超导现象的温度都很低，到 1986 年止，人们发现的最高临界温度为 23.2 K（-249.95 ℃）；
　　 1986 年，发现一些铜的氧化物材料在 44 K（-229.15℃）发生超导现象。
　　 1987 年，美籍华裔科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继研制出钇—钡 — 铜 — 氧系材料超导转变温度提高到了 90 K（-183.15 ℃）
　　 超导材料在发电和输电等方面有着广泛的前景，因此科学家还在不断地研究，寻找能在更高温度下实现超导的导体材料。
二、知识讲解——导体的电阻率
超导材料
　　在实际应用中，常用横坐标表示电压 U，纵坐标表示电流 I，这样画出的图像叫作导体的伏安特性曲线。如图 11.2-4 具有这样伏安特性的元件叫作线性元件。如图 11.2-5 导体的电流和电压不成正比，这类电学元件叫作非线性元件。
图 11.2-4 导体A、B的伏安特性曲线
图 11.2-5 某晶体二极管的伏安特性曲线
1．电阻
（1）定义式
（2）单位
2．影响导体电阻的因素
3．电阻的决定式
4．导体的电阻率
三、小 结
1．在实验室用一段导线连接一个“3 V 　0.25 A”的小灯泡做实验时，一般不会考虑导线的电阻。如果导线的横截面积为 1 mm2 ，请你估计导线的长度，计算它的电阻，然后说明可以不考虑导线电阻的理由。
四、练 习
1．在实验室用一段导线连接一个“3 V 　0.25 A”的小灯泡做实验时，一般不会考虑导线的电阻。如果导线的横截面积为 1 mm2 ，请你估计导线的长度，计算它的电阻，然后说明可以不考虑导线电阻的理由。
四、练 习
答：小灯泡的电阻为 R＝＝12 Ω
实验用到的导线一般长度为 10 cm ，导线由铜丝制成，这段导线的电阻约为：
R′＝＝1.7×10-3 Ω
小灯泡的电阻约为导线的几千倍，故可以忽略导线的电阻。
2．一只鸟站在一条通过 500 A 电流的铜制裸导线上。鸟两爪间的距离是 4 cm，输电线的横截面积为 120 mm2 。求鸟两爪之间的电压。
四、练 习
2．一只鸟站在一条通过 500 A 电流的铜制裸导线上。鸟两爪间的距离是 4 cm，输电线的横截面积为 120 mm2 。求鸟两爪之间的电压。
四、练 习
答：鸟两爪之间导线的电阻约为 R＝＝5.7×10-6 Ω 。因此鸟两爪间的电压约为：U＝IR＝2.85×10-3 V
3．某同学想探究导电溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律。他拿了一根细橡胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他量得盐水柱的长度是 30 cm，并测出盐水柱的电阻等于 R 。现握住橡胶管的两端把它拉长，使盐水柱的长度变为 40 cm 。如果溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，此时盐水柱的电阻应该等于多少？
四、练 习
3．某同学想探究导电溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律。他拿了一根细橡胶管，里面灌满了盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱。他量得盐水柱的长度是 30 cm，并测出盐水柱的电阻等于 R 。现握住橡胶管的两端把它拉长，使盐水柱的长度变为 40 cm 。如果溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，此时盐水柱的电阻应该等于多少？
四、练 习
答：两次测量盐水柱的体积是相同的，即 l S＝l′S′ ，因为溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同，因此 R＝，R′＝；
因此：＝＝( )2＝，所以 R′＝ R 。
4．如图所示，一块均匀的长方体样品，长为 a，宽为 b，厚为 c 。电流沿 AB 方向时测得样品的电阻为 R ，则样品的电阻率是多少？电流沿 CD 方向时样品的电阻是多少？
四、练 习
4．如图所示，一块均匀的长方体样品，长为 a，宽为 b，厚为 c 。电流沿 AB 方向时测得样品的电阻为 R ，则样品的电阻率是多少？电流沿 CD 方向时样品的电阻是多少？
四、练 习
答：当电流沿 AB方向时，l＝a ，S＝bc，由 R＝，得电阻率 ρ＝＝R；
当电流沿 CD方向时，l′＝b，S′＝ac，故沿 CD 方向样品的电阻 R′＝ρ＝( )2 R 。
5．人体含水量约为 70% ，水中有钠离子、钾离子等离子存在，以此容易导电，脂肪则不容易导电。某脂肪测量仪（图 11.2-8 ），其原理就是根据人体电阻的大小来判断人体脂肪所占的比例。
(1)肥胖的人与消瘦的人电阻不同的主要原因是什么？
(2)激烈运动之后、沐浴之后测量数据会不准确，这可能的原因是什么？
四、练 习
答:(1)肥胖的人体内脂肪含量多，而脂肪不容易导电，因而肥胖的人电阻大。
(2)激烈运动或沐浴之后，人的外表会容易附着导电的钠离子、钾离子等离子，使得人体电阻变小，这时用脂肪测量仪得出的结果自然不准确。
图 11.2-8