3.2 电阻 学案 (2)

3.2
电阻
学案
【学习目标】　
1、理解电阻定律及电阻率的物理意义，了解电阻率与温度的关系。
2、能利用电阻定律进行相关问题的分析与计算。
3、通过设计与操作实验学会应用控制变量法的实验研究方法。
4、通过分析处理实验数据培养学生逻辑思维能力和分析问题解决问题的能力。
5、通过研究“各材料电阻率表格”培养学生收集信息、综合分析获取知识的能力。
【学习重点】　
电阻定律
【知识要点】　
1．探索定律----电阻定律
问题1
如何研究导体电阻和长度、横截面积及材料之间的定量关系
控制变量法，即
（1）研究电阻和长度的关系时，就选用横截面积和材料相同的导体；
（2）研究电阻和横截面积的关系，就选用材料和长度相同的导体；
（3）研究电阻与材料的关系是，就选用长度和横截面积相同的导体。
问题2
如何去测量电阻定律研究示教板中导线的电阻？
伏安法测电阻。设计电路如下：
实验结论：
1、当横截面积和材料相同时，导体的电阻与长度成正比。
2、当材料和长度相同时，导体的电阻与横截面积成反比。
3、当长度和横截面积相同时，导体的电阻与材料有关。
2．电阻定律内容：导体的电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比
可写成式子：若要写成等式，需乘一个常数k，得
在实验中也发现，即使L、S都相同，若材料不同，则电阻也不同，可见比例常数和材料有关，对同一材料来说，比例常数相同，对不同材料来说，比例常数不同。它是反映材料本身性质的物理量，我们把它定义为电阻率，并用一个专门的字母ρ表示。所以，公式可写成：R=ρL/s
3.电阻率ρ
分析：当L、S一定时，ρ越大，R越大，即导电性能越差；反之，导电性能越好所以，
电阻率是反映导电性能好坏的物理量
问题3
对某一材料来说，ρ的数值等于多少？我们可以怎样来测量？
由R=ρL/s可得，ρ=RS/L，
方法:用伏安法测出导体的电阻，并测出导体的横截面积及长度，利用公式就可算出导体的电阻率了。
可以得出某材料的电阻率在数值上就等于用该材料制成的长为1米、横截面积为1平方米的导体的电阻
单位：Ω·m
4．分析数据
仔细研究一下关于导体电阻率的这个表格，得出一些什么结论？
0℃（Ω·ｍ）
20℃（Ω·ｍ）
100℃（Ω·ｍ）
银
1．48×10－８
1．6×10－８
2．07×10－８
铜
1．43×10－８
1．7×10－８
2．07×10－８
铝
2．67×10－８
2．9×10－８
3．80×10－８
钨
4．85×10－８
5．3×10－８
7．10×10－８
铁
0．89×10－７
1．0×10－７
1．44×10－７
锰铜合金
4．4×10－７
4．4×10－７
4．4×10－７
镍铜合金
5．0×10－７
5．0×10－７
5．0×10－７
镍铬合金
缺数据
1.0×10－6
缺数据
锗硅
缺数据
6．63×10２
缺数据
硬橡皮
缺数据
10５～10８
缺数据
玻璃
缺数据
10２～10６
缺数据
小结：
①不同材料的电阻率是不同的，纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。
②金属材料的电阻率随温度的升高而增加，有些材料的电阻率几乎不受温度的影响，说明它们的应用，激发学生学习的热情．
(1)纯金属的电阻率小，导线常用铝或铜来制作。银的电阻率最小，常用于精密集成芯片。
(2)合金的电阻率大，电炉、电阻器常用合金制作。
(3)金属材料的电阻率随温度的升高而增加，常用的电阻温度计就是利用金属这种特性而制成。
(4)有些材料的电阻率几乎不受温度影响，如锰铜合金，利用这种特性，常用来制作标准电阻。
小结：从上述实验可以发现，导体的电阻率跟温度有关，不同的温度下导体的电阻值可能不一样。
问题4
那么，刚才的电阻定律应该怎样表述更科学？
5．对电阻定律的修正
在相同温度下，导体的电阻和长度成正比，和横截面积成反比。
问题5
刚才我们做实验的过程中，为什么不考虑温度对电阻的影响呢？
在实验过程中，流过导线的电流很小，导线的温度变化不大，则对电阻的影响不大，所以忽略了这一次要因素。
那我们生活中的白炽灯呢，它在正常工作时，温度可达几千度，那时电阻的变化可以忽略吗？不行，而且正常工作时的电阻与冷态电阻相差十倍左右。
问题6
如何去测量冷态电阻？
要求：通过比较小的电流，用伏安法测量较准确。
6．小结：
R=U/I与R=ρL/s的比较
(1)公式R=U/I是计算电阻的一种常用方法，R与U、I无关，但通过U、I能求出R。
(2)公式R=ρL/S是电阻的决定式，它表示决定电阻的因素是L、S、ρ。
电阻率ρ
(1)反映材料导电性能的好坏（电阻反映了导体导电性能的好坏）
(2)单位：Ω·m
(3)决定因素：A、物质因素
B、温度
【典型例题】　
例1
有人说：根据欧姆定律可得，则R与R成正比，与I成反比，对吗？
辩析：电阻定律是电阻的决定式，欧姆定律是电阻的定义式；
电阻是导体本身的一种性质，由导体本身或环境客观因素决定，电阻定律就是关于导体电阻与其决定因素（材料、长度、横截面积等）间相互关系的基本规律，R=ρ是电阻的决定式（由材料本身的特点决定电阻的大小），欧姆定律则表明导体两端的电压、通过导体的电流等外界条件与导体电阻的数量关系而非决定关系，R=U/I是电阻的定义式、量度式（由电路的工作状态判定电阻的大小），而R的大小与U、I无关
例2
一白炽灯泡铭牌显示“220V，100W”字样，由P
=
计算得出灯泡灯丝电阻R=484，该阻值是工作时的电阻值还是不工作时的电阻值，两者一样吗？为什么？
解析
两者不一样。因为由“220V，100W”用P
=
计算得出灯泡灯丝电阻R=484，是指在220V电压下工作，灯丝电阻的温度很高，不工作时灯丝电阻的温度是常温，而灯丝是用金属钨制成的，金属的电阻率随温度的升高而增大，所以不工作时灯丝电阻比较工作时要小得多。
【反思】
收获
疑问
【达标训练】　
1．一只白炽灯泡，正常发光时的电阻为121Ω，当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是
（
B
）
A．大于121Ω
B．小于121Ω
C．等于121Ω
D
无法判断
2．关于导体和绝缘体的如下说法正确的是
（
ABC
）
A．超导体对电流的阻碍作用等于零
B．自由电子在导体中走向移动时仍受阻碍
C．绝缘体接在电路中仍有极微小电流通过
D．电阻值大的为绝缘体，电阻值小的为导体
3．有一根粗细均匀的电阻丝，当两端加上
2V电压时通过其中的电流为
4A，现将电阻丝均匀地拉长，然后两端加上1V电压，这时通过它的电流为0．5A。由此可知，这根电阻丝已被均匀地拉长为原长的______倍。
2
4．两长度和横截面积均相同的电阻丝的伏安特性曲线如图10所示，则两电阻丝的电阻值之比
R1∶R2＝______。电阻率之比ρ1∶ρ2=______。
1∶3，1∶3
5．A、B两根完全相同的金属裸导线，如果把导线A均匀拉长到原来的
2倍，导线
B对折后结合起来，则它们的电阻之比
RA∶RB为______，然后分别加上相同的电压，相同时间内通过导线横截面的电量之比qA∶qB为______。
16∶1，1∶16
6．电压恒定的电源与一根玻璃管中的水银柱组成电路，水银柱中通过的电流为0．1A。今将这些水银倒进另一根玻璃管中，管的内径是原管的2倍，重新与该电源组成电路，则流过水银柱的电流为______A。
1.6
材
料
温度
率
阻
电