(共31张PPT)
第三章 恒定电流
第二节 决定导体电阻大小的因素
学习
任务 1．知道影响导体电阻的因素，了解电阻定律，知道电阻率的概念及与温度的关系。
2．掌握电阻定律并能进行相关的计算，能够分析电阻率与温度的关系，解决实际问题。
3．能用控制变量法探究导体电阻与长度、横截面积和材料的关系，学会设计电路，提高实验能力。
必备知识·自主预习储备
01
知识点一 电阻定律
1．内容：在一定____下，均匀导体的电阻R与它的长度l成____，与它的横截面积S成____。
2．公式：R＝______。
3．ρ为比例常量，反映____对导体电阻的影响。
温度
正比
反比
材料
知识点二 电阻率
1．物理意义：反映了材料导电性能的好坏。当l、S一定时，电阻率越__，表示这种材料的导电性能越好。
2．决定因素：导体的材料和____。
3．单位：Ω·m。
4．金属的电阻率：随温度的升高而____。
提醒 当温度降低到特别低时，金属的电阻降到0，这种现象叫超导现象。
小
温度
增大
体验 思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)导体的长度越大，电阻越大。 ( )
(2)金属的电阻率随温度的升高而增大，可以制成金属电阻温度计。 ( )
(3)有些材料的电阻率几乎不随温度变化而变化，可制成标准电阻。 ( )
×
√
√
关键能力·情境探究达成
02
考点1 对电阻定律的理解
考点2 电阻和电阻率的比较
如图所示，当通过导体的电流沿I1和I2方向时，导体的电阻之比是多少？
两个公式
区别 电阻的定义式 电阻的决定式
提供了一种测电阻R的方法 提供了一种测导体电阻率ρ的方法
适用于任何导体 适用于金属导体
两个公式
联系
√
√
考点2 电阻和电阻率的比较
1．电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关。
2．电阻R与电阻率ρ的比较
物理量 电阻R 电阻率ρ
物理意义 反映导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大 反映材料导电性能的好坏，ρ越大，导电性能越差
物理量 电阻R 电阻率ρ
决定因素 由材料、温度和导体形状决定 由材料、温度决定，与导体形状无关
单位 欧姆(Ω) 欧姆米(Ω·m)
区别 ρ大，R不一定大，导体对电流的阻碍作用不一定大；R大，ρ不一定大，导电性能不一定差
√
思路点拨：(1)电阻R由导体自身因素决定，与有无电压、电流无关。
(2)材料、温度不变，一般导体的电阻率不变。
D [导体对电流的阻碍作用称为导体的电阻，它只跟导体的长度、横截面积和材料有关，跟导体中是否有电流通过及电流的大小均无关；电阻率的大小和导体的几何形状无关，只跟材料的性质和温度有关，选项A、B、C错误；一般金属、合金的电阻率随温度升高而增大，随温度降低而减小，当温度降低到某一温度(大于0K)时，某些金属、合金的电阻率会突然减小为零，这种现象称为超导现象，选项D正确。]
√
C [导线的电阻率与导线的电阻大小、横截面积、长度无关，由材料本身特性决定，故C正确。]
学习效果·随堂评估自测
03
1
2
3
4
√
√
1
2
3
4
1
2
3
4
√
1
2
3
4
√
1
2
3
4
4．(新情境题，以“磁悬浮列车”为背景，考查超导电阻)2019年5月23日，时速600公里高速磁悬浮试验样车在青岛下线。磁悬浮列车是利用高温超导技术制成的。高温超导体通常是指在液氮温度(77K)以上超导的材料。目前，科学家们已在250K(－23℃)温度下实现了氢化镧的超导性。这项成果使我们真正意义上接近了室温超导。
问题：超导体中一旦有了电流，还需要电源来维持吗？
[解析] 由于超导体的电阻为0，超导体中一旦有了电流，就不需要电源来维持了。
[答案] 不需要
1
2
3
4
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．试写出“导体电阻与相关因素的定量关系”、实验中采取的科学方法以及实验结论。
[提示] 控制变量法。结论是：导体的电阻R跟其长度l成正比，与其横截面积S成反比，还与导体的材料有关。(共18张PPT)
第三章 恒定电流
章末综合提升
巩固层｜知识整合
01
提升层｜题型探究
02
主题1 电流表、滑动变阻器的接法
主题2 仪器的读数
主题1 电流表、滑动变阻器的接法
1．电流表的内接法和外接法
(1)电路图(如图所示)
甲 内接法 乙 外接法
2．滑动变阻器的限流式与分压式接法
(1)电路图(如图所示)
甲 限流电路 乙 分压电路
(2)分压式和限流式电路的选择原则
①若实验中要求电压从零开始调节，则必须采用分压式电路。
②若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多，以致在限流电路中，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时，待测电阻上的电流或电压变化范围不够大，此时，应用分压式电路。
③若采用限流式接法不能控制电流满足实验要求，即若滑动变阻器阻值调到最大时，待测电阻上的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程，或超过待测电阻的额定电流(或电压)，则此时必须选用分压式电路。
【典例1】 用伏安法测电阻，可采用如图所示的甲、乙两种接法。所用电压表内阻为5000Ω，电流表内阻为0.5Ω。
甲 乙
(1)当测量100Ω左右的电阻时，宜采用________电路；
甲
20
20.08
乙
电流表的内、外接法属于测量电路的选择，滑动变阻器的限流式、分压式接法属于控制电路的选择。
主题2 仪器的读数
1．电表的读数
(1)如果所读表盘的最小刻度为1、0.1、0.01等，读数时应估读到最小刻度的下一位；若表盘的最小刻度为0.2、0.02、0.5、0.05等，读数时只读到与最小刻度位数相同即可。
(2)多用电表测电阻时，电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针指示整刻度时估读或不估读均可，指针指示非整刻度时需要估读。
2．游标卡尺
L＝主尺上读出的整毫米数＋N×最小分度值。
3．螺旋测微器
L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×分度值。
注意：以毫米为单位时，小数点后面要有三位有效数字。
【典例2】 某同学要测量一新材料制成的圆柱形均匀电阻丝的电阻率ρ，步骤如下：
甲 乙
丙
【典例2】 某同学要测量一新材料制成的圆柱形均匀电阻丝的电阻率ρ，步骤如下：
(1)用游标为20分度的游标卡尺测量其长度如图甲所示，由图甲可知其长度L＝________mm。
[解析] 由题图甲所示可知，游标卡尺主尺示数为13mm，游标尺示数为15×0.05mm＝0.75mm，游标卡尺示数为13mm＋0.75mm＝13.75mm。
13.75
甲
【典例2】 某同学要测量一新材料制成的圆柱形均匀电阻丝的电阻率ρ，步骤如下：
(2)用螺旋测微器测量其直径如图乙所示，由图乙可知其直径d＝________mm。
[解析] 由题图乙所示可知，螺旋测微器固定刻度示数为0.5mm，可动刻度示数为45.0×0.01mm＝0.450mm，螺旋测微器示数为0.5mm＋0.450mm＝0.950mm。
0.950
乙
【典例2】 某同学要测量一新材料制成的圆柱形均匀电阻丝的电阻率ρ，步骤如下：
(3)用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤粗测此电阻丝的电阻，表盘的示数如图丙所示，则其阻值约为R0＝________Ω。
[解析] 用多用电表的电阻“×10”挡，由题图丙所示可知，电阻阻值为11×10Ω＝110Ω。
110
丙
(共45张PPT)
第三章 恒定电流
第四节 电阻的串联和并联
学习
任务 1．知道串联电路、并联电路的电阻、电压、电流的特点。
2．掌握串、并联电路和简单的混联电路，能进行相关计算，也能进行电表改装，提高解决问题的能力。
3．能够根据实际情况设计可行方案对电表改装，学会与他人合作交流，提升探究创新能力和科学探索能力。
必备知识·自主预习储备
01
知识点一 电阻的串联和并联
1．定义
(1)串联电路：把几个导体(用电器)________连接，接入电路的连接方式。如图甲所示。
甲
(2)并联电路：把几个导体(用电器)的一端________，另一端__________，再将两端接入电路的连接方式。如图乙所示。
乙
依次首尾
连在一起
也连在一起
2．串联电路、并联电路的特点
项目 串联电路 并联电路
电流 各处电流____，即I＝__________________ 总电流等于各支路电流____，即I＝__________________
电压 总电压等于各部分电压____，即U＝__________________ 各支路两端电压____，即U＝__________________
总电阻 总电阻等于各部分电阻____，即R＝__________________ 总电阻倒数等于各支路电阻________，即______________
相等
I1＝I2＝…＝In
之和
I1＋I2＋…＋In
之和
U1＋U2＋…＋Un
相等
U1＝U2＝…＝Un
之和
R1＋R2＋…＋Rn
倒数之和
知识点二 电流表和电压表
1．表头：小量程的电流表__，简称____。
2．表头的三个参数：满偏电流Ig、____________、内阻Rg，根据欧姆定律，三个参数之间的关系是______________。
3．改装：(1)电压表改装：测量较大的电压时，将表头上____一个较大的电阻，就改装成了电压表，如图所示。
G
表头
满偏电压Ug
Ug＝IgRg
串联
(2)电流表改装：测量较大的电流时，将表头上____一个较小的电阻，就改装成了量程较大的电流表，如图所示。
并联
提醒 (1)电流表改装成电压表以后，此时表头电阻与串联的电阻之和为电压表的总内阻。
(2)因并联小电阻，此小电阻分担的电流大，使总电流变大很多，因而改装成了大量程的电流表。
体验 思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)串联电路中总电阻大于任何一个电阻。 ( )
(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻。 ( )
(3)改装后的电压表量程越大，其分压电阻越大。 ( )
√
√
√
关键能力·情境探究达成
02
考点1 串、并联电路的理解及应用
考点2 电表的改装
电阻R1＝8Ω，R2＝6Ω，R3＝6Ω，R4＝3Ω，在电路两端加上U＝48V的电压，通过每个电阻的电流是多少？
[提示] I1＝I2＝3A，I3＝1A，I4＝2A。
考点1 串、并联电路的理解及应用
1．串、并联电路的两个规律
(1)串联电路中导体两端的电压与导体电阻的阻值成正比，即U1∶U2∶U3＝R1∶R2∶R3。
(2)并联电路中的各支路电流之比等于各支路电阻的反比，即I1∶I2＝R2∶R1。
2．串、并联电路总电阻的比较
比较 串联电路的总电阻R总 并联电路的总电阻R总
不同点 n个相同电阻R串联，总电阻R总＝nR
R总大于任一电阻阻值 R总小于任一电阻阻值
一个大电阻和一个小电阻串联时，总电阻接近大电阻 一个大电阻和一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻
比较 串联电路的总电阻R总 并联电路的总电阻R总
相同点 多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小
【典例1】 (多选)一个T形电路如图所示，电路中的电阻R1＝10Ω，R2＝120Ω，R3＝40Ω。另有一测试电源，电动势为100V，内阻忽略不计，则( )
A．当CD端短路时，AB之间的等效电阻是40Ω
B．当AB端短路时，CD之间的等效电阻是40Ω
C．当AB两端接通测试电源时，CD两端的电压为80V
D．当CD两端接通测试电源时，AB两端的电压为80V
√
√
思路点拨：(1)“短路”时相当于用导线相连。测“电压”时，相当于“断路”。
(2)画出等效电路图，灵活应用串、并联电路特点。
甲 乙
(1)处理串联、并联电路及混联电路问题的方法
①准确地画出等效电路图。
②利用串联、并联电路的特点和性质进行分析。
③灵活选用恰当的公式进行计算。
(2)有电压表和电流表接入电路时，要注意是否考虑电压表和电流表的内阻对电路的影响。
[跟进训练]
1．(多选)如图所示的电路中，通过R1的电流是3A，已知R1＝4Ω，R2＝15Ω，R3＝10Ω，则( )
A．电路的总电阻是6Ω
B．通过R2的电流是1.2A
C．ab两端的电压是12V
D．ac两端的电压是18V
√
√
考点2 电表的改装
1．电压表、电流表的改装及其特点
项目 小量程电流计G改装成大量程电压表V 小量程电流计G改装成大量程电流表A
电路结构
项目 小量程电流计G改装成大量程电压表V 小量程电流计G改装成大量程电流表A
R的作用 分压 分流
扩大量程的计算
项目 小量程电流计G改装成大量程电压表V 小量程电流计G改装成大量程电流表A
电表的总内阻 RV＝Rg＋R
使用 并联在被测电路中，“＋”接线柱接电势较高的一端 串联在被测支路中，电流从“＋”接线柱流入
2．电表改装问题的两点提醒
(1)无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流Ig不改变。
(2)改装后电压表的量程是小量程电流表表头满偏时对应的电压与和表头串联的电阻的总电压；改装后电流表的量程是小量程电流表表头满偏时对应的电流与和表头并联的电阻的总电流。
【典例2】 有一电流计G，内阻Rg＝10Ω，满偏电流Ig＝3mA。
(1)要把它改装成量程为0～3V的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压表的内阻是多大？
(2)要把它改装成量程为0～0.6A的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后电流表的内阻是多大？
思路点拨：(1)搞清电流计G的主要参数。
(2)根据并联分流和串联分压原理分析计算。
电表改装四要点
(1)改装电压表需串联一个大电阻，且串联电阻的阻值越大，改装后电压表的量程越大。
(2)改装电流表需并联一个小电阻，且并联电阻的阻值越小，改装后电流表的量程越大。
(3)改装过程把表头看成一个电阻Rg，通过表头的满偏电流Ig是不变的。
(4)改装后电表的量程指的是当表头达到满偏电流时串联电路的总电压值或并联电路的总电流值。
[跟进训练]
2．(2022·辽宁卷)某同学要将一小量程电流表(满偏电流为250μA，内阻为1.2kΩ)改装成有两个量程的电流表，设计电路如图(a)所示，其中定值电阻R1＝40Ω，R2＝360Ω。
1
(2)当开关S接B端时，该电流表的量程比接在A端时________(选填“大”或“小”)。
[解析] 当开关S接B端时，由题图可知，R1和电流表串联再和R2并联，由于和电流表并联的电阻变小，当电流表满偏时，流过R2的电流变大，干路电流变大，即量程变大，所以比接在A端时大。
大
(3)该同学选用量程合适的电压表(内阻未知)和此改装电流表测量未知电阻Rx的阻值，设计了如图(b)所示中两个电路。不考虑实验操作中的偶然误差，则使用________(选填“甲”或“乙”)电路可修正由电表内阻引起的实验误差。
[解析] 题图甲是电流表的外接法，误差是由于电压表的分流引起的；题图乙是电流表的内接法，误差是由
于电流表的分压引起的，因为题目中电压
表电阻未知，故采用题图乙的方法可以修
正由电表内阻引起的实验误差。
乙
3．如图所示是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～3V，当使用a、c两个端点时，量程为0～15V。
已知电流计的内阻Rg为100Ω，满偏电流为1mA，则电阻R1的阻值是________Ω，电阻R2的阻值是________Ω。
12000
2900
学习效果·随堂评估自测
03
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．一个电阻和一根理想导线并联，总电阻为零
B．并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻
C．并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，则总电阻也增大
D．并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变)，则总电阻一定减小
1
2
3
4
√
√
√
1
2
3
4
2．一个电流计的满偏电流Ig＝1mA，内阻为500Ω，要把它改装成一个量程为10V的电压表，则应在电流计上( )
A．串联一个10kΩ的电阻
B．并联一个10kΩ的电阻
C．串联一个9.5kΩ的电阻
D．并联一个9.5kΩ的电阻
1
2
3
4
√
1
2
3
4
3．(多选)如图所示，R1＝6Ω，R2＝3Ω，R3＝4Ω，接入电路后，关于这三个电阻的判断正确的是( )
A．电流之比是I1∶I2∶I3＝4∶3∶6
B．电压之比是U1∶U2∶U3＝1∶1∶2
C．功率之比是P1∶P2∶P3＝1∶2∶6
D．功率之比是P1∶P2∶P3＝6∶3∶4
1
2
3
4
√
√
1
2
3
4
4．(新情境题，以“双量程电流表”为背景，考查电流表的改装)把一个电流计接成如图所示电路。三个端点a、b、c，一次使用a、b两个端点，一次使用a、c两个端点，已知改装之后的电流表有两个量程：0.1A和1A。已知电流计内阻Rg＝9Ω，电流计满偏电流Ig＝10mA。
问题：使用a、b两个端点，量程是多少？
使用a、c两个端点，量程是多少？
两电阻阻值是多少？
1
2
3
4
1
2
3
4
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．试写出串联电路的电流、电压、电阻的特点。
[提示] 电流：I＝I1＝I2＝…＝In
电压：U＝U1＋U2＋…＋Un
电阻：R＝R1＋R2＋…＋Rn(共62张PPT)
第三章 恒定电流
第三节 测量金属丝的电阻率
实验
目标 1．知道游标卡尺和螺旋测微器的原理及读数方法。
2．了解测定金属电阻率的实验原理，会用伏安法测电阻。
3．能根据不同情况设计电路图，会具体选择电流表及滑动变阻器并能合理地进行实验操作。
4．会正确测量相关物理量，能正确处理数据和误差分析。
必备知识·自主预习储备
01
一、游标卡尺的测量原理及使用
1．构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺。(如图所示)
2．用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径。
3．原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。
不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度少1mm。常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表：
刻度格数(分度) 刻度总长度 1mm与每小格的差值 精确度(可精
确到)
10 9mm 0.1mm 0.1mm
20 19mm 0.05mm 0.05mm
50 49mm 0.02mm 0.02mm
4．读数：若用x表示从主尺上读出的整毫米数，k表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数，则记录结果表示为(x＋k×精确度)mm。
注意：游标卡尺测量长度不需要估读。
二、螺旋测微器的测量原理及使用
1．如图所示是常用的螺旋测微器结构图，它的小砧A和固定刻度G固定在U形框架F上；微测螺杆P、可调刻度H和粗调旋钮K、微调旋钮K′连在一起，通过精密螺纹穿过U形框架F，用锁T给予锁定。
2．测量原理
螺旋测微器的螺距是____mm，螺栓上可动刻度一周为50格，当粗调旋钮每转一周时，前进(或后退)一个螺距0.5mm。若每转过1格，前进(或后退)_____mm，因此螺旋测微器的精确度为_____mm。
0.5
0.01
0.01
3．操作与读数
使用螺旋测微器时，将被测物体放在小砧A和微测螺杆P之间，先使用粗调旋钮K，在微测螺杆P快靠近被测物体时，改用微调旋钮K′，听到咔咔声音时停止转动，并用锁T给予锁定，然后读数。读数时，在________上读出大于0.5mm的部分，在________上读出不足0.5mm的部分，读可动刻度示数时还要注意估读一位数字。
螺旋测微器的读数可用下式表示：螺旋测微器的读数＝固定刻度的读数＋可动刻度的读数×__________。如图所示，读数为6.5mm＋0.01×20.3mm＝6.703mm。
固定刻度
可动刻度
0.01mm
注意：螺旋测微器读数需要估读到下一位。
电压
电流
1．电流表内、外接法的比较
方法 内接法 外接法
电路图
误差原因 电流表分压U测＝Ux＋UA 电压表分流I测＝Ix＋IV
方法 内接法 外接法
电阻测量值
适用条件 Rx RA Rx RV
大于
小于
内接法
外接法
毫米刻度尺
螺旋测微器
3．实验步骤
(1)用__________在导线的三个不同位置上各测一次，并记录。
(2)将金属丝两端固定在接线柱上悬空挂直，用毫米刻度尺测量接入电路的金属丝长度l(即有效长度)，反复测量三次，并记录。
(3)依照如图所示的电路图用导线把器材连好，并把滑动变阻器的阻值调至____。
螺旋测微器
最大
(4)电路经检查无误后，闭合开关S，改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S。
(5)拆去实验线路，整理好实验器材。
平均值
平均电阻值R
5．误差分析
(1)直径和长度的测量造成偶然误差，应采取多次测量取平均值的方法减小误差。
(2)电压表、电流表读数造成偶然误差。读数时，视线垂直于表盘，可减小误差。
(3)测量电路中电压表、电流表的接法对金属丝电阻测量造成系统误差，由于电路采用电流表______，造成电阻的测量值____。
(4)通过电流过大，时间过长，使金属丝发热导致电阻率变大而引起误差。
外接法
偏小
6．注意事项
(1)导线的长度是连入电路电流流过的________(而不是金属丝的总长度)。
(2)由于被测金属导线的阻值较小，为了减小测量误差，应选用电流表______。
(3)测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长。
(4)为准确求出R的平均值，应采用U-I图像法求电阻。
有效长度
外接法
关键能力·情境探究达成
02
类型一 实验器材与实验原理
类型二 实验电路与数据处理
类型三 创新实验设计
类型一 实验器材与实验原理
【典例1】 现在要测量一段电阻丝的电阻率ρ，其阻值Rx约为0.5Ω，允许通过的最大电流为0.5A。现有如下器材可供选择：
电流表A(量程0.6A，内阻约为0.6Ω)
电压表V(量程3V，内阻约为3kΩ)
待测电阻丝Rx(阻值约为0.5Ω)
标准电阻R0(阻值5Ω)
滑动变阻器R1(0～5Ω，2A)
滑动变阻器R2(0～200Ω，1.5A)
直流电源E(E＝6V，内阻不计)
开关S、导线若干
(1)如图为四位同学分别设计的测量电路的一部分，你认为合理的是________。
A B
C D
√
(2)实验中滑动变阻器应该选择________(选填“R1”或“R2”)，并采用________接法。
[解析] 若采用限流接法，选择R1时，电路中电流最小值约为0.5A；选择R2时，调控范围小，操作不便，而电源内阻不计，不用考虑大电流时电源电动势的变化，因而采用分压接法，为了便于调节，选总阻值较小的R1。
R1
分压
(3)根据你在(1)(2)中的选择，在图甲上完成实验电路的连接。
甲
[解析] 实物连线如图所示。
[答案] 见解析图
(5)用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图乙所示，则该电阻丝的直径D＝_____________________________。
[解析] 螺旋测微器的读数为
1mm＋0.01×20.5mm＝1.205mm。
1.205mm(1.203～1.207mm均可)
乙
类型二 实验电路与数据处理
【典例2】 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50kΩ)、电流表(内阻约为40Ω)、滑动变阻器、电源、开关、待测电阻(约为250Ω)及导线若干(要求测量电流、电压能从0开始调节)。
(1)在虚线框中画出测量R的电路图。
[答案] 见解析图
(2)在如图所示的坐标系中的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值的步骤： _____________________
_________________________________________________________。
[解析] ①作U-I图线，图线应为过原点的直线，使直线过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，偏离直线较远的点(左起第2个点)应舍弃；②求该直线的斜率k，则R＝k。
[答案] 见解析
(3)求出的电阻值R＝_________________________。(保留三位有效数字)
[解析] 在图像中的直线上取两点，求出R≈229Ω。
229Ω(221～237Ω均正确)
(4)待测电阻是一均匀材料制成的圆柱体，用50分度的游标卡尺测量其长度与直径，结果分别如图甲、乙所示。由图可知其长度为______________，直径为______________。
甲
乙
0.190cm
0.800cm
[解析] 题图甲读数
l＝8mm＋0×0.02mm＝8.00mm＝0.800cm
题图乙读数
d＝1mm＋45×0.02mm＝1.90mm＝0.190cm。
甲
乙
8.11×10-2Ω·m(7.83×10-2～8.40×10-2Ω·m
均正确)
类型三 创新实验设计
【典例3】 某同学为了测量一根铅笔芯的电阻率，设计了如图甲所示的电路测量该铅笔芯的电阻值。所用器材有电流表A1、A2，电阻箱R1，滑动变阻器R2，待测铅笔芯Rx，电源E，开关S及导线等。操作步骤如下：
调节滑动变阻器和电阻箱的阻值达到最大；闭合开关，适当调节滑动变阻器和电阻箱的阻值；记录两个电流表A1、A2的示数分别为I1、I2。
甲
(2)用螺旋测微器测量该铅笔芯的直径，螺旋测微器的示数如图乙所示，则该笔芯的直径为________mm。
[解析] 螺旋测微器的读数为1.000mm。
乙
1.000
1.96×10-5
(4)若电流表A2的内阻不能忽略，仍利用(1)中方法，则铅笔芯电阻的测量值______(选填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
[解析] 电流表A2的内阻不能忽略时，电流表A2与电阻箱的电阻之和等于待测铅笔芯的电阻，即电阻的测量值小于真实值。
小于
学习效果·随堂评估自测
03
1．如图所示均是用游标卡尺测量时的示意图，图甲中游标卡尺为50分度的游标卡尺，图乙中游标卡尺为20分度的，图丙中游标卡尺为10分度的，它们的读数分别为：_______；________；_______。
1
2
3
4
42.10mm
63.30mm
29.8mm
[解析] 题图甲中，主尺读数为42mm，游标尺上第5条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标尺是50分度的，所以读数为42mm＋5×0.02mm＝42.10mm；题图乙中，主尺读数为63mm，游标尺上第6条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标尺是20分度的，所以读数为63mm＋6×0.05mm＝63.30mm；题图丙中，主尺读数为29mm，游标尺上第8条刻度线与主尺上的一条刻度线对齐，由于游标尺是10分度的，所以读数为29mm＋8×0.1mm＝29.8mm。
1
2
3
4
2．在“测定金属的电阻率”的实验中，可供选用的器材如下：
待测金属丝：Rx(阻值约4Ω，额定电流约0.5A)
电压表：V(量程3V，内阻约3kΩ)
电流表：A1(量程0.6A，内阻约0.2Ω)
电流表：A2(量程3A，内阻约0.05Ω)
电源：E1(电源电压为3V)
电源：E2(电源电压为12V)
滑动变阻器：R(最大阻值约20Ω)
螺旋测微器；毫米刻度尺；开关S；导线。
1
2
3
4
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，读数为_________________________mm。
[解析] 螺旋测微器的读数为
1.5mm＋27.7×0.01mm＝1.777mm。
1
2
3
4
1.777(1.775～1.779均正确)
(2)若滑动变阻器采用限流式接法，为使测量尽量精确，电流表应选____________，电源应选________(均填器材代号)，在虚线框中完成电路原理图。
1
2
3
4
A1
E1
[解析] 在用伏安法测电阻的实验中，为使测量尽量精确，则电流表、电压表指针需达到半偏以上，又因待测电阻丝的额定电流为0.5A，所以电流表选A1，电源选E1即可，因待测电阻丝阻值较小，故采用电流表外接法。电路原理图如图所示。
1
2
3
4
3．利用如图甲所示的电路测量某种电阻丝材料的电阻率，所用电阻丝的电阻约为20Ω。带有刻度尺的木板上有a和b两个接线柱，把电阻丝拉直后固定在接线柱a和b上。在电阻丝上夹上一个带有接线柱c的小金属夹，沿电阻丝移动金属夹，可改变其与电阻丝接触点P的位置，从而改变接入电路中电阻丝的长度。可供选择的器材还有：
1
2
3
4
甲
电池组E(电动势为3.0V，内阻约为1Ω)；
电流表A1(量程0～100mA，内阻约为5Ω)；
电流表A2(量程0～0.6A，内阻约为0.2Ω)；
电阻箱R(0～999.9Ω)；
开关、导线若干。
1
2
3
4
乙 丙
实验操作步骤如下：
A．用螺旋测微器在电阻丝上三个不同的位置分别测量电阻丝的直径；
B．将选用的实验器材，按照图甲连接实验电路；
C．调节电阻箱使其接入电路中的电阻值较大；
D．将金属夹夹在电阻丝上某位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表满偏，然后断开开关，记录电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
1
2
3
4
E．改变金属夹与电阻丝接触点的位置，闭合开关，调整电阻箱的阻值，使电流表再次满偏，重复多次，记录每一次电阻箱的电阻值R和接入电路的电阻丝长度L；
F．断开开关，整理好器材。
1
2
3
4
(1)某次测量电阻丝直径d时，螺旋测微器示数如图乙所示，则d＝________mm。
[解析] 根据0.232螺旋测微器读数规则可得
d＝0.5mm＋mm＝0.732mm。
1
2
3
4
0.732
乙
1
2
3
4
A1
(3)用记录的多组电阻箱的阻值R和对应的接入电路中电阻丝长度L的数据，绘出了如图丙所示的R-L关系图线。图线在R轴的截距为R0，在L轴的截距为L0，再结合测出的电阻丝直径d，写出电阻丝的
电阻率表达式ρ＝________(用给定的物理量符号和已知常数表示)。
1
2
3
4
丙
1
2
3
4
无
4．国标(GB/T)规定自来水在15℃时电阻率应大于13Ω·m。某同学利用如图甲所示电路测量15℃自来水的电阻率，其中内径均匀的圆柱形玻璃管侧壁连接一细管，细管上加有阀门K以控制管内自来水的水量，玻璃管两端接有导电活塞(活塞电阻可忽略)，右活塞固定，左活塞可自由移动。实验器材还有：
电源(电压恒为3V)；
电压表V1(量程为3V，内阻很大)；
电压表V2(量程为3V，内阻很大)；
1
2
3
4
定值电阻R1(阻值4kΩ)；
定值电阻R2(阻值2kΩ)；
电阻箱R(最大阻值9999Ω)；
单刀双掷开关S；导线若干；
游标卡尺；刻度尺。
1
2
3
4
实验步骤如下：
A．用游标卡尺测量玻璃管的内径d；
B．向玻璃管内注满自来水，并用刻度尺测量水柱长度L；
C．把S拨到1位置，记录电压表V1示数；
D．把S拨到2位置，调整电阻箱阻值，使电压表V2示数与电压表V1示数相同，记录电阻箱的阻值R；
E．改变玻璃管内水柱长度，重复实验步骤C、D，记录每一次水柱长度L和电阻箱阻值R；
F．断开S，整理好器材。
1
2
3
4
1
2
3
4
(1)测玻璃管内径d时游标卡尺示数如图乙所示，则d＝________mm。
[解析] 游标卡尺的主尺读数为3.0cm＝30mm，游标尺上第0条刻度线和主尺上的刻度线对齐，所以最终读数为30.00mm，所以玻璃管内径d＝30.00mm。
30.00
1
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1
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14
1
2
3
4
偏大(共51张PPT)
第三章 恒定电流
第一节 导体的I-U特性曲线
学习
任务
必备知识·自主预习储备
01
定向
强弱
安培
10-3
10-6
(5)电流的方向：______定向移动的方向规定为电流的方向。
2．恒定电流：大小、____都不随时间变化的电流。
提醒 Q是通过某段导体横截面的电荷量，是通过的正电荷总电荷量与反向移动的负电荷总电荷量的绝对值之和。
正电荷
方向
电压
电阻
体验 1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)
(1)任何情况下导体的电阻与两端的电压成正比，与通过的电流成反比。 ( )
(2)对于某个电阻而言，它两端的电压越大，通过它的电流越大。 ( )
(3)欧姆定律适用于金属导体，也适用于半导体元件。 ( )
×
√
×
2．填空
在金属导体中，若10s内通过某一横截面的电荷量q＝10C，则导体中的电流大小为____。
1A
知识点三 I-U特性曲线
1．I-U特性曲线：用横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I，画出的I-U图像。
2．线性元件：I-U特性曲线是一条过原点的直线，也就是电流I与电压U成____的元件。
正比
3．非线性元件：I-U特性曲线不是一条直线，也就是电流I与电压U不成正比的元件。如图为二极管的I-U特性曲线，二极管为非线性元件。
关键能力·情境探究达成
02
考点1 电流的理解与计算
考点2 三种速率及电流强度的微观表达式
考点3 导体的I-U特性曲线
有A、B两个导体，分别带正、负电荷。如果在它们之间连接一条导线R。
探究：(1)用导线连接后，电荷怎样移动？
(2)电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？
[提示] (1)导线中移动的是自由电子，故导体B上负电荷流向导体A。
(2)利用单位时间内通过导体横截面的电荷量描述电流的强弱。
考点1 电流的理解与计算
1．电流形成的条件
(1)回路中存在自由电荷。
(2)电压。
(3)导体两端有持续电压是导体中形成持续电流的条件。
电流定义式 电流方向
电流方向与正电荷定向移动方向相同，与负电荷定向移动方向相反(金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反)
√
考点2 三种速率及电流强度的微观表达式
1．三种速率的理解
电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电流传导的速率
物理意义 电流就是由电荷的定向移动形成的，电流I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率，一般为10-4m/s的数量级 构成导体的电子在不停地做无规则热运动，由于热运动向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动的速率数量级为105m/s 等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流
大小 10-4m/s 105m/s 3×108m/s
2．电流强度的微观表达式
(1)建立模型：如图所示，导体长为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q。
√
√
考点3 导体的I-U特性曲线
1．导体的I-U特性曲线，反映导体的导电特性，由
导体本身决定，线性元件I-U特性曲线的斜率表示电
阻的倒数。
【典例3】 (多选)两个电阻R1、R2的I-U特性曲线如图所示，由图可知( )
A．R1为线性元件，R2为非线性元件
B．R1的电阻R1＝tan45°＝1Ω
C．R2的电阻随电压的增大而减小
D．当U＝1V时，R2的电阻等于R1的电阻
思路点拨：(1)线性元件的图线是直线，非线性元件的图线是曲线。
(2)在物理学中正切值与斜率不是一回事。
√
√
AD [由题图可知R1的I-U特性曲线为过原点的倾斜直线，故R1为线性元件，R2的I-U特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，A正确；R1的电阻不等于tan45°，应为U与I的比值，大小为2Ω，B错误；R2为非线性元件，电阻大小仍等于某一点U与I的比值，D正确；由题图可知R2的电阻随电压的增大而增大，故C错误。]
√
√
学习效果·随堂评估自测
03
1．(多选)对电流的理解，下列说法正确的是( )
A．在电解液中有自由的正离子和负离子，电流的方向不能确定
B．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零
C．通过导体横截面的电荷量的多少就是电流的大小
D．恒定电流是由恒定电场产生的
1
2
3
4
√
√
BD [电流是有方向的，电流的方向是人为规定的，物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反，A错误；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，自由电子不能定向运动，故电流为零，B正确；根据电流的概念，电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，C错误；恒定电流是由恒定电场产生的，D正确。]
1
2
3
4
2．(多选)如图所示，半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直于环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，关于由环产生的等效电流，下列判断正确的是( )
A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效
电流也将变为原来的2倍
B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则等效电
流也将变为原来的2倍
C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，等效电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，等效电流将变小
1
2
3
4
√
√
1
2
3
4
3．(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化情况如图所示，则下列说法正确的是( )
A．加5V电压时，导体的电阻约是5Ω
B．加11V电压时，导体的电阻约是1.4Ω
C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻
不断减小
D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小
1
2
3
4
√
√
1
2
3
4
4．(新情境题，以“锂离子电池”为背景，考查电流)锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌入到
碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越
高。同样，当对电池进行放电时(即我们使用电池
的过程)，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动
回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。
1
2
3
4
1
2
3
4
回归本节知识，自我完成以下问题：
1．试写出形成持续电流的条件。
[提示] (1)自由电荷；(2)导体两端有持续的电压。
2．写出电流的方向及什么是恒定电流。
[提示] (1)正电荷定向移动的方向规定为电流的方向；
(2)大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。
阅读材料·拓展物理视野
04
电流的微观解释
通常情况下，金属中的自由电子不断地做无规则的热运动，它们朝任何方向运动的机会都一样。从宏观上看，没有电荷(自由电子)的定向移动，因而也没有电流。如果导体两端有电势差，在导体内部就建立了电场，导体中的自由电子就要受到静电力的作用。这样，自由电子在导体中除了做无规则的热运动外，还要在静电力的作用下定向移动，从而形成电流。
导体左端的自由电子到达右端
通常情况下，自由电子无规则热运动的速率约为105m/s。导体两端加上电压，自由电子定向移动的平均速率约为10-4m/s。按这个定向移动平均速率计算，一个电子通过一条1m长的导体需要几个小时！这与我们平时开关电灯时的感觉似乎不符。实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。
问题 (1)电流的方向是怎样规定的？
(2)电场建立的速度多大？
[提示] (1)正电荷定向移动的方向。
(2)光速。
