高二物理粤教版选修3-1第二章电路 第1节 探究决定导线电阻的因素（共48张PPT）

课件48张PPT。第二章　电路第一节　探究决定导线电阻的因素 1．滑动变阻器是电阻值________的电阻，方法是通过改变
____________________________来实现电阻大小的改变．
2．在“探究决定导线电阻的因素”的实验中，采用的方法是________________．(1)在保持导体横截面积、材料相同的条件下，导体的电阻大小与长度成________．(2)在保持导体长度、材料相同的条件下，导体的电阻大小与横截面积成________．可以改变 接入电路中的电阻线的长度 控制变量法正比反比 (3)在保持导体横截面积、长度相同的条件下，导体的电阻
大小还与导体的材料有关，材料不同，其电阻值________．
3．电阻定律：均匀导体的电阻 R 的大小跟它的________
成正比，跟它的__________成反比，这就是电阻定律，用公式
表示就是：__________. 式中ρ 是电阻率，它是一个反映材料
________性能的物理量．不同长度 横截面积 导电4．(双选)以下说法正确的是(　　)BD A．导体对电流的阻碍作用叫电阻，因此只有导体上加有
电压时导体才有电阻
U
I
C．将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都
是原来的一半
D．将一根导线一分为二，则半根导线的电阻是原来的一
半，但电阻率不变B．导体对电流阻碍作用的大小可以通过R＝ 来确定 5．两材料相同的金属导线，甲、乙长度之比是 l 甲∶l 乙＝
3∶ 1，面积之比是 S 甲∶S 乙＝1∶3，则甲、乙的电阻之比R 甲∶R 乙为(　　)DA．3∶1B．1∶1C．1∶9D．9∶1B．由R＝ 可得，导体的电阻与加在导体两端的电压成正知识点 1 导体电阻及其特性关于导体的电阻，下面两种分析是否正确？ A．导体对电流的阻碍作用叫电阻，所以通过导体的电流
越大，说明阻碍作用越小；通过导体的电流为零时，导体阻碍
作用最大，此时电阻也最大．UI比，与通过导体的电流成反比． 答案：两种分析都错了．导体对电流的阻碍作用叫电阻，
它只与导体的几何形状和材料性质有关，与导体是否通电、通
电电流的大小、电压的大小均无关．一种性质，与外界因素无关；其大小的表达式为R＝ .1．电阻 R：描述导体对电流的阻碍作用，它是导体本身的UI 2．电阻的决定因素：导体电阻的大小由导体的长度、横截
面积和材料共同决定，其定量关系只能通过实验进行探讨．【例 1】白炽灯的灯丝是由钨制成的，下列说法中正确的是(　　) A．由于白炽灯正常工作时的灯丝和未接入电路时的灯丝
是同一个导体，故两种情况下电阻必定相同
B．白炽灯正常工作时通过灯丝的电流大于未接入电路时
的电流，故正常工作时灯丝电阻小
C．白炽灯未接入电路时灯丝无电流通过，所以灯丝对电
流的阻碍作用不存在
D．以上分析均不对 解析：灯丝对电流的阻碍作用只决定于灯丝自身的长度、
横截面积和材料，与灯丝是否通电、通电电流的大小均无关，
B、C 错；灯丝为金属，电阻率随温度的升高而增大，正常工
作时温度高于不工作时的温度，所以工作时的电阻大于不工作
时的电阻，A 错．答案：D【触类旁通】1．以下说法正确的是(　　)B A．导体对电流的阻碍作用叫电阻，因此只有导体有电阻，
其他物体无电阻
B．加在导体两端的电压变化时，导体中的电流也发生变
化，但电压与电流的比值对这段导体来说保持不变(不考虑温度
变化)
C．通过导体的电流越大，说明导体对电流的阻碍作用越
小，电阻越小
D．一个电阻一旦做好，任何情况下其阻值都不会改变知识点 2 电阻定律 一段粗细均匀的金属导线，电阻为 R，电阻率为ρ，若把它
均匀拉长为原来的 2 倍后，导线的电阻变为原来的________倍，
电阻率________；若把它对折绞合成一根，导线的电阻变为原
来的______，电阻率________．(设拉长与绞合时温度不变)不变 4不变 1．电阻定律公式 R＝ρ l
S (1)上式为电阻的决定式，表明导体的电阻由ρ、l、S 决定．
(2)上式只适用于温度一定、粗细均匀的金属导体或浓度均
匀的电解质溶液．
(3)符号意义：l 表示导体的长度，S 表示横截面积，ρ是电
阻率．2．电阻率ρ(1)电阻率是反映材料导电性能的物理量，国际单位制的单位是欧·米，符号是Ω·m. (2)不同材料的电阻率不同．连接电路用的导线一般用电阻
率小的纯金属制成，电炉丝通常用电阻率大的合金丝制成．
(3)电阻率与温度的关系：各种材料的电阻率一般都随温度
的变化而改变．金属的电阻率随温度的升高而增大，电阻温度
计就是利用这一规律制成的．有些合金的电阻率随温度变化极
小(如康铜合金材料)，这样的材料常用来制作标准电阻．当温
度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率会突然减小到零
成为超导体． 【例 2】金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”，所
以可以利用铂的电阻随温度变化的性质制成铂电阻温度计，下图的 I－U 图象中能表示金属铂电阻情况的图象是(　　) 解析：金属铂的电阻率随温度的升高而变大，所以电阻增
大，C 选项正确．
答案：C【触类旁通】2．(双选)关于材料的电阻率，下列说法中正确的是(　　) A．导体的电阻率与导体的长度成正比，与导体的横截面
积成反比，还与导体的材料有关
B．金属导体的电阻率随温度的升高而增大
C．纯金属的电阻率比合金的电阻率小
D．产生超导现象时，材料的电阻为零，但材料的性质没
有变，材料的电阻率不为零 解析：电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、
横截面积无关，所以 A 错；金属导体的电阻率随温度的升高而
增大，B 对；纯金属的电阻率小，合金的电阻率大，C 对；超
导现象是指某些物质的温度降到绝对零度附近时，其电阻突然
减小到无法测量的程度，可以认为它们的电阻率突然变为零，
所以 D 错．答案：BC电阻定律是通过实验总结出来的一条规律，公式R＝ρ 使电阻定律的应用lS用时应注意：(1)这个公式只适用于均匀金属导体或浓度均匀的电解质溶液(不同材料对应的电阻率不同)．(2)计算出来的电阻是某一特定温度的电阻，因为电阻率会随温度的改变而改变．(3)当导体接入电路中时，公式中的长度应指其有效长度，不能将其全部长度代入公式计算．(4)计算导体的电阻时一定要统一各个物理量的单位，通常用国际单位制计算． 【例 3】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？体积不变，故横截面积必减为原来的 ，再由电阻定律就知道后来的电阻是原来的n2倍；而导线对折长度变为原来的时 ，横截面积变为原来的n倍，故电阻变为原来的 . 方法总结：搞清导线变形后长度和横截面积的变化是解题
的关键．当导体长度被均匀地拉长为原来的 n 倍时，因导体的1
n1
n 1
n2【触类旁通】
3．当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时，熔丝就要熔断．
由于种种原因，熔丝的横截面积略有差别．那么熔丝熔断的可能性较大的是(　　)AA．横截面积小的地方
B．横截面积大的地方
C．熔丝各处同时熔断
D．可能是横截面积大的地方，也可能是横截面积小的地方1．电阻与电阻率 (1)电阻 R 是描述导体对电流阻碍作用大小的物理量，由导
体本身的长度、横截面积与电阻率决定，与外界因素无关；温
度一定、粗细均匀的金属导体其电阻的大小遵循电阻定律lSR＝ρ . (2)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量．它与导体的
长度、面积、电阻大小无关，由导电材料和所处温度决定． (3)导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体材
料的电阻率小，电阻不一定小；电阻和电阻率是两个不同的物
理量，两者不能混淆． (4)有关电阻率的概念问题，在处理时要注意不同材料的电
阻率随温度变化的规律是不一样的，有随温度的升高电阻率减
小的，也有随温度升高而电阻率增大的．【例 4】关于电阻和电阻率的下列说法中，正确的是(　　) A．把一根均匀导线等分成等长的两段，则每部分的电阻、
电阻率均变为原来的一半B．由ρ＝RS
l得出，ρ∝S，ρ∝1
l C．各种材料的电阻率都随温度的升高而增大
D．对某一确定的导体，当温度升高时，若不计导体的体
积和形状变化，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 解析：导体的电阻率由材料本身决定，并往往随温度的变
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，又不考虑体积和形状的变化，
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【触类旁通】
4．某金属导线的电阻率为ρ，电阻为 R，现将它均匀拉
长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为(　　)DA．4ρ和 4R
C．16ρ和 16R B．ρ和 4R
D．ρ和 16R 解析：导体的电阻率反映材料的导电性能，温度一定时电
阻率是不变的．导线拉长后，直径变为原来的一半，则横截面
1
4
阻定律计算可知电阻变为原来的 16 倍．积变为原来的 ，因总体积不变，长度变为原来的4倍，由电2．公式R＝ρ 与R＝ 的区别 L U
S I【例 5】下列说法中正确的是(　　)Sl并不说明电阻与 U 和 I 有关，电阻的大小由R＝ρ 决定，A错，解析：R＝ 是电阻的定义式，提供了测定电阻的方法，UIB 对．电阻率大小决定于导体材料和温度，C 错．金属电阻率
随温度的升高而增大，D 错．答案：B 1
D. A
4【触类旁通】
5．如图 2－1－1 所示，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(　　)
图 2－1－1A．4 AB．2 AC．1 A 答案：A测定金属的电阻率【实验目的】(1)掌握螺旋测微器的原理及读数方法．(2)学会用伏安法间接测定金属导体的电阻率．【实验原理】(1)螺旋测微器． ①构造：如图 2－1－2 所示是常用的螺旋测微器．它的测
砧 A 和固定刻度 B 固定在尺架 C 上，旋钮 D、微调旋钮 D′和
可动刻度 E、测微螺杆 F 连在一起，通过精密螺纹套在 B 上．图 2－1－2 ②原理：测微螺杆 F 与固定刻度 B 之间的精密螺纹的螺距
为 0.5 mm，即旋钮 D 每旋转一周，F 前进或后退 0.5 mm，而
可动刻度 E 上的刻度为 50 等份，每转动一小格，F 前进或后退
________mm，即螺旋测微器的精确度为________mm.读数时误
差出现在毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺．
③读数：测量时被测物体长度的整毫米数由__________读出，小数部分由__________读出．测量值(mm)＝固定刻度数(mm，注意半毫米刻度线是否露出)＋可动刻度数(估读一位)×0.01(mm)0.01 0.01 固定刻度 可动刻度 (2)根据电阻定律公式__________，可推导出电阻率的表达
式ρ＝____________.只要测量出金属导线的长度和它的直径 d，
计算出导线的横截面积 S，并用伏安法测出金属导线的电阻 R，
即可计算出金属导线的电阻率．
【实验器材】 被测金属丝、____________、____________、直流电源(4 V)、
电流表(0～0.6 A)、电压表(0～3 V)、滑动变阻器(50 Ω)、开关、
导线若干．螺旋测微器刻度尺【实验步骤】 (1) 用螺旋测微器在被测金属导线上的____________ 各测
一次直径，求出其平均值 d，计算出导线的横截面积 S.
(2)按如图 2－1－3 所示的原理电路图连接好实验电路．图 2－1－3三个不同位置 S πd 2U
l 4lI计算式ρ＝Rx ＝ (3) 用毫米刻度尺测量__________ 中的被测金属导线的有
效长度，反复测量 3 次，求出其平均值 l.
(4) 把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值
________的位置，电路经检查确认无误后，闭合开头 S.改变滑
动变阻器滑片的位置，读出几组相应的 I、U 值，填入记录表格
内．断开开关 S，求出导线电阻 Rx 的________．
(5)拆去实验线路，整理好实验器材．
(6)计算电阻率ρ：将记录的数据 Rx、l、d 的值代入电阻率中，计算出金属导线的电阻率．接入电路最大 平均值 【注意事项】 (1)被测金属导线的有效长度是指待测导线接入电路的两
个端点之间的实际长度，即电压表两接入点间的待测导线的长
度，测量时应将导线拉直．为了方便，测量直径应在金属丝连
入电路之前测量．(2)本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法． (3)此实验通过待测导线的电流强度 I 的值不宜过大(电流表
用 0～0.6 A 量程)，通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明
显升高，造成其电阻率在实验过程中变化．(4)闭合开关 S 之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的位置． (5)实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开
关、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路(闭合电
路)，然后再把电压表并联在待测金属导线的两端．【误差分析】(1)测量误差：测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差． (2)由于采用电流表外接法，电压表的分流，造成电阻测量
值偏小导致ρ测<ρ真．(若误用内接法，则电流表分压影响更大)
(3)通电电流太大，或时间太长，致使电阻丝发热，电阻率随之变化． 【例 6】某兴趣小组在做“测定金属丝的电阻率”的实验
中，通过粗测电阻丝的电阻约为 5 Ω，为了使测量结果尽量准
确，从实验室找到以下供选择的器材：A．电池组(3 V，内阻约 1 Ω)B．电流表 A1(0～3 A，内阻 0.012 5 Ω)
C．电流表 A2(0～0.6 A，内阻约 0.125 Ω)
D．电压表 V1(0～3 V，内阻 4 kΩ)
E．电压表 V2(0～15 V，内阻 15 kΩ)F．滑动变阻器 R1(0～20 Ω，允许最大电流 1 A)
G．滑动变阻器 R2(0～2 000 Ω，允许最大电流 0.3 A)
H．开关、导线若干(1)实验时应从上述器材中选用____________． (2)测电阻时，电流表、电压表、待测电阻 Rx 在组成测量电
路时，应采用电流表________接法，请画出设计的电路图．图 2－1－4(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径 d 的读数如图 2－1－4，则读数为________mm.(4)若用 L 表示金属丝的长度，d 表示直径，测得电阻为 R，请写出计算金属丝电阻率的表达式ρ＝________.解析：(1)由于电源电动势为 3 V，则电压表选 D；由I＝ E
R＋r可知电路中最大电流约为 0.5 A，则电流表选 C；滑动变阻器采
用限流接法，故电阻不能太大，选 F；本实验所选器材为ACDFH.
图 2－1－5【触类旁通】 6．在“测定金属丝的电阻率”的实验中，金属导线长约
0.8m，直径小于 1 mm，电阻在 7 Ω左右，实验步骤如下：
(1)用米尺测量金属导线的长度，测三次，求出平均值 L，
在金属导线的不同位置用____________测量直径，求出平均值d.(2)用伏安法测量金属导线的电阻 R.试把图 2－1－6 中所给的器材连接成测量 R 的合适的电路．图 2－1－6 图中电源的电动势为 6 V，变阻器的阻值为 0～20 Ω，电流
表的量程为 0～0.6～3 A，内阻接近 2 Ω，应选____________量
程 ， 电压表的量程为 0 ～ 3 ～ 15 V ， 内阻为几千欧 ， 应 选
____________量程；在闭合开关前，变阻器的滑动触点应处于
正确位置． (3)用上面方法测得的金属导线长度为 L、直径为 d 和电阻
为 R，可根据电阻率的表达式ρ＝________算出所测金属的电阻
率．(4)使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图 2－1－7所示．金属丝的直径是____________．图 2－1－7πRd 2
4L 解析：由于被测金属导线的电阻值较小，因此应采用电流
表外接法，闭合开关前，滑动变阻器的滑片处在最大阻值处．
(3)ρ＝(4)0.260 mm 答案：(1)螺旋测微器
(2)0～0.6 A 0～3 V 连接电路如图 3 所示．
图 3