第十一章 第2节导体的电阻--人教版高中物理必修第三册教学课件(共23张PPT)

(共23张PPT)
第2节 导体的电阻
第十一章 电路及其应用
物理
学习目标
①知道导体的电阻的概念和意义，知道U-I图像的斜率表示导体电阻的大小。
②通过实验探究知道影响电阻各因素的定量关系，体会物理学中控制变量的研究方法。
③观察实验现象，了解电阻率的物理意义及温度对电阻率的影响。
④能由伏安特性曲线分析不同导体的导电性能的区别，体会电阻率在科技、生活中的应用。
学习重难点
重点：
实验探究导体电阻与长度、横截面积、材料的定量关系，电阻定律。
难点：
实验方案的设计，利用图像处理实验数据。
情境导入
情境1
猜想：两个同种材料均匀的金属块，它们的厚度均为h，边长分别为a、b。当通有如图所示电流时，谁的电阻更大？
通过本节课我们一起探究影响导体的电阻的因素
知识回顾
1.什么是电阻，电阻的物理意义是什么？
2.能否根据公式 ,得出：R与U成正比，R与I成反比的结论？
3.如果电阻R不是由电压和电流所决定，那与什么因素有关？
4.选取两个定值电阻，研究其两端的电压随电流的变化情况，画出U-I图像，根据图像你能得到什么信息？
讲授新课
探究一　实验探究电阻与长度、横截面积、材料的定量关系
设计实验方案
问题1：电阻的大小与3个因素有关，问题比较复杂，我们在实验中用什么方法来研究，可以使问题简化？
控制变量法，如：要研究电阻与长度的关系，可选用横截面积和材料相同的导体。
问题2：保持导体材料和横截面积一定，如何研究电阻和长度的关系？请结合以下问题设计实验方案，画出电路图。
讲授新课
请结合以下问题设计实验方案，画出电路图。
设计实验方案：保持导体材料和横截面积一定，如何研究电阻和长度的关系？
问题1：探究导体电阻和长度的关系，是否必须定量测量两个导体电阻和长度？
问题2：实验需要什么器材？
方案一
方案二
方案三
总结：本实验探究导体电阻与长度的关系，不需要测出导体电阻和长度具体数值，为了简化实验过程，可以设计成半定量的实验。
讲授新课
思考：方案二中两段导体串联，电流相同，电阻越大分得电压越大，方案三两段导体并联，电压相同，电阻越大通过电流越小。哪个方案更符合我们的思维习惯？
思考：探究导体电阻与横截面积、材料的关系是否可以采用方案二？自主阅读课本58页“参考案例”，明确实验设计方案。
设计实验方案
方案二
讲授新课
确定实验方案
通过将a，b，c，d四根不同的导体串联在电路中，通过它们的电流相同，这样电压就跟电阻成正比，用电压表测量各导体两端的电压，就可以比较电阻的大小。a，b两根导体仅长度不同，可以研究长度对电阻的影响；a，c导体仅横截面积不同，可以研究横截面积对电阻的影响；a，d导体仅材料不同，可以研究材料对电阻的影响。
导体 示数 结论
a U a、b：导体电阻与长度成正比
a、c：导体电阻与横截面积成反比
a、d：导体电阻与材料有关
b 2U c U/2 d U 结论：
导体电阻还与构成它的材料有关。
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；
进行实验
讲授新课
探究二　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；导体电阻与构成它的材料有关。
2.公式：
说明：式中的是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。
3.电阻率反映导电性能的物理量。电阻率越小，导电性能越好；反之，导电性能越差。单位：欧姆.米（Ω . m）
讲授新课
几种材料在20oC时的电阻率
观察表格并思考：
1.金属导体与合金导体谁的电阻率更大？
2.制造输电电缆时应用哪种材料？制作滑动变阻器应用哪种材料？
3.表格中标明的是20oC时的电阻率，这说明了什么？
金属材料的导体电阻率小，合金电阻率大
制造电缆应该选用铜或铝，制造滑动变阻器应选合金。
导体的电阻率可能与温度有关。
讲授新课
思考：观察两个同种材料的金属块，它们的厚度均为h，边长分别为a，b。当通有如图所示电流时，谁的电阻更大？
二者电阻一样大
讲授新课
探究三　电阻率与温度的关系
【演示实验】针对猜想，请学生观察演示实验，小灯泡与电阻丝串联，用酒精灯加热电阻丝，学生观察小灯泡的亮度变化情况。
实验现象：右侧灯丝的电阻加热时，小灯泡亮度变暗
实验结论：加热时，灯丝电阻变大。
猜想：温度升高，灯丝电阻率可能变大了。
例题展示
几种不同材料电阻率随温度的变化率
由表可知：钨丝电阻率随温度升高而变大。
讲授新课
探究四　伏安特性曲线
甲图
导体A、B的伏安特性曲线
乙图
某晶体二极管的伏安特性曲线
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I-U图像叫作导体的伏安特性曲线。
甲图：A、B导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，称为线性元件
乙图：某晶体二极管的伏安特性曲线是曲线，称为非线性元件。
实验表明：除金属外，欧姆定律对电解质溶液也适用，对气体导体和半导体等非线性元件不适用。
【例题1】
如图所示，一块均匀的方形样品，长、宽均为a、厚为b，且a>b，则下列说法正确的是（ ）
A．沿AB方向的电阻大于CD方向 B．沿AB方向的电阻小于CD方向
C．沿AB方向的电阻小于EF方向 D．沿AB方向的电阻大于EF方向
课堂练习
D
【变式训练1】
课堂练习
B
如图所示，A、B是材料相同的两个金属块，体积相等，上表面均为正方形，B的上表面积是A的上表面积的2倍，在A、B左右两侧分别加上相同的电压，则A、B两金属块中的电流之比为（ ）
A. B.2:1 C. D.4:1
【例题2】
课堂练习
C
两个电阻R1和R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知（ ）
A．R1的电阻
B．R2的电阻随电压的增大而减小
C．当U=1V时，R2的电阻等于R1的电阻
D．R1的电阻随电压的增大而增大
【变式训练2】
如图是A、B两个导体的伏安特性曲线，其中图线A的斜率为k，且图线A与横轴成角。关于这两个导体的伏安特性曲线，下列错误的是（　　）
A．两条图线相交时，两导体的电阻相等
B．导体A的电阻值不随电压变化而变化
C．导体B的电阻随电压的增大而减小
D．B导体的伏安特性曲线上某点切线的斜率为相应状态的电阻的倒数
课堂练习
D
课堂小结
我们今天都讲了哪些知识？
金属：
半导体：
应用：热敏电阻传感器
合金：有些几乎不随温度T 变化
应用：金属电阻温度计
超导体：某些材料当温度降低到一定温度时
=0
R=0
T

T

材料自身的特性、温度T
应用：标准电阻
①电阻率的影响因素：
②电阻率与温度的关系
完成课本课后习题和学案。
布置作业
谢谢大家