《学霸笔记 同步精讲》第11章 电路及其应用 2.导体的电阻（课件）高中物理人教版必修三

(共50张PPT)
2.导体的电阻
课标定位
1.知道探究影响导体电阻的因素的方法,掌握导体的电阻与其影响因素的定量关系,并能进行有关的计算。
2.理解电阻率的概念及决定因素。
3.掌握伏安特性曲线,知道什么是线性元件和非线性元件。
素养阐释
1.通过理解电阻、电阻率的概念,培养物理观念。
2.通过探究,知道导体的电阻与其影响因素的定量关系,体验科学方法,培养科学思维。
3.理解电阻率的意义,知道电阻率与温度的关系在实际中的应用,培养科学态度与责任。
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
随 堂 练 习
自主预习·新知导学
一、电阻
1.定义式: 。
2.概念:R的值反映了导体对电流的阻碍作用,叫作导体的电阻。
3.单位:欧姆,简称欧,符号是Ω。
二、影响导体电阻的因素
1.实验:探究导体电阻与其影响因素的定量关系
如图所示,a、b、c、d是四条不同的金属导体,在长度、横截面积、材料三个因素方面,我们采用控制变量法研究影响电阻的因素,即b、c、d跟a相比,分别只有一个因素不同:b与a长度不同,c与a横截面积不同,d与a材料不同。
图中四段导体是串联的,每段导体两端的电压与它们的电阻成正比,因此,用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压,就能知道它们的电阻之比。
2.实验结论
(1)在横截面积、材料相同的条件下,导体的电阻与长度成正比。
(2)在长度、材料相同的条件下,导体的电阻与横截面积成反比。
三、导体的电阻率
1.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;导体的电阻还与构成它的材料有关。
2.公式:R=______。
3.概念:由此公式可以看出,在长度、横截面积一定的条件下,ρ越大,导体的电阻越大。ρ叫作这种材料的电阻率。
4.单位:国际单位——欧姆·米,符号是Ω·m。
5.决定因素:电阻率ρ由材料自身的特性和温度决定。纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大。
四、伏安特性曲线
1.伏安特性曲线:在实际应用中,常用纵坐标表示电流I ,横坐标表示电压U ,这样画出的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线。
2.线性元件:对于金属导体,在温度没有显著变化时,电阻几乎是不变的(不随电流、电压改变),它的伏安特性曲线是一条过原点的直线,具有这种伏安特性的电学元件叫作线性元件。
3.非线性元件:对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件,电流与电压不成正比,这类电学元件叫作 非线性元件。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
×
×
√
×
2.由影响导体电阻的因素分析为什么几个电阻串联,总电阻增大,几个电阻并联总电阻减小
提示:几个电阻串联相当于增大了导体的长度,几个电阻并联相当于增大了导体的横截面积。
3.如图甲所示,由两个金属导体的伏安特性曲线(I-U图像)可以看出哪个导体的电阻大 图乙中,哪个导体的电阻大
提示:甲图中斜率表示导体电阻的倒数,所以RⅠRⅡ。
合作探究·释疑解惑
知识点一
知识点二
知识点三
对电阻的理解
问题引领
一电阻率为ρ的长方体铜柱,各边尺寸标注如图所示,a、b、c、d为四个接线柱。
(1)a、b端接入电路时和c、d端接
入电路时铜柱的电阻相同吗 若不
相同,哪种情况大些
(2)试用题中所给符号表示a、b端
和c、d端接入电路时的电阻。
提示:(1)不相同　ab端接入电路时铜柱的电阻大些。
归纳提升
1.对电阻R=ρ的理解
(1)公式R=ρ是导体电阻的决定式,下图为一块长方体铁块,若通过电流I1,则R1=ρ;若通过电流I2,
则R2=ρ。
导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质,
是由导体本身的性质决定的。
(2)适用条件: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)电阻定律是通过大量实验得出的规律。
典型例题
【例题1】 一根阻值为R的均匀电阻丝,长为l,横截面积为S,设温度不变,在下列哪些情况下其阻值仍为R(　　)
A.当l不变、S增大一倍时
B.当S不变、l增大一倍时
C.当l和S都缩为原来的 时
D.当l和横截面的半径都增大一倍时
答案:C
解析:由R=ρ得,l不变、S增大一倍时,R变为原来的;S不变、l增大一倍时,R变为原来的2倍;l、S都缩为原来的时,R不变;l和横截面的半径都增大一倍时,R变为原来的。故C正确。
1.导体的电阻由ρ、l、S共同决定,在同一段导体的拉伸或压缩形变中,导体的横截面积、长度都变,但总体积不变,电阻率不变。
2.公式 适用于温度一定、粗细均匀、质量分布均匀的金属导体或电解液。
【变式训练1】 有一个长方体金属电阻,材料分布均匀,边长分别为a、b、c,且a>b>c。电流沿以下方向流过该金属电阻,其中电阻的阻值最小的是(　　)
答案:A
解析:长方体的体积V=Sl不变,根据电阻定律R=ρ ,电阻的阻值最小的应该是横截面积最大、长度最短的,由于a>b>c,故A符合题意。
对电阻率的理解
问题引领
(1)导体的电阻率的大小与什么因素有关
(2)电阻率大,导体的电阻一定大吗 导体的电阻大,电阻率一定大吗 为什么
提示:(1)电阻率与导体的材料、温度有关。
(2)导体的电阻率大,导体的电阻不一定大。由 知,导体的电阻还与导体沿电流方向的长度和垂直电流方向的横截面积有关;导体的电阻率与导体的材料、温度有关,与导体的电阻无关,所以电阻大,电阻率不一定大。
归纳提升
1.物理意义
电阻率是一个反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的形状、大小无关。
2.大小
,各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1 m、横截面积为1 m2的导体的电阻,单位:欧·米(Ω·m)。
3.电阻率与温度的关系及应用
(1)金属的电阻率随温度的升高而增大,可用于制作电阻温度计。
(2)半导体的电阻率随温度的升高而减小,半导体的电阻率随温度的变化较大,可用于制作热敏电阻。
(3)有些合金,电阻率几乎不受温度变化的影响,常用来制作标准电阻。
(4)当温度降到接近绝对零度时,某些导体变成超导体。
典型例题
【例题2】 关于电阻和电阻率,下列说法正确的是(　　)
A.把一根均匀导线等分成等长的两段,则每段的电阻、电阻率均变为原来的一半
B.由 可知,ρ与R、S成正比,与l成反比
C.材料的电阻率随温度的升高而增大
D.对某一确定的导体,当温度升高时,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
答案:D
解析:导体的电阻率由材料本身决定,并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错误。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,则D正确。
1.导体的电阻越大说明导体对电流的阻碍作用越大,但是不能说明导体的电阻率一定越大。
2.电阻率越大,导体的导电性能越差,但用这种材料制成的电阻不一定大。
【变式训练2】 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(　　)
A.4ρ和4R B.ρ和4R C.16ρ和16R D.ρ和16R
答案:D
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,则横截面积变为原来的 ,因总体积不变,长度变为原来的4倍,由电阻定律计算可知电阻变为原来的16倍。选D。
导体的伏安特性曲线
问题引领
研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系,可以用公式法,可以用列表法,还可以用图像法。根据图中两电学元件的I-U图像我们可以分析得出通过两元件的电流和电压有何关系
提示:甲为非线性关系,乙为线性关系,电流与电压成正比。
归纳提升
I-U图像与U-I图像的区别
(1)坐标轴的意义不同:I-U图像中,横坐标表示电压U,纵坐标表示电流I;U-I图像中,横坐标表示电流I,纵坐标表示电压U。
(2)图线斜率的意义不同:I-U图像中,斜率表示电阻的倒数;U-I图像中,斜率表示电阻。如图所示,在图甲中R2R3。
典型例题
【例题3】 (多选)下图为某一金属导体的伏安特性曲线,由图像可知(　　)
A.该导体的电阻随电压的升高而增大
B.该导体的电阻随电压的升高而减小
C.导体两端电压为2 V时,电阻为0.5 Ω
D.导体两端电压为2 V时,电阻为1 Ω
答案:AD
若I-U图像(或U-I图像)为曲线,如图所示,则某点与原点连线的斜率的倒数(或斜率)表示电阻。如图所示,
【变式训练3】 金属的电阻随温度的升高而增大,金属铂的电阻对温度非常敏感,在下图所示的U-I图线中,可以表示出金属铂这一特性的是(　　)
答案:C
解析:在U-I图像中,图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的大小,由题意知电阻随温度的升高而增大,因而斜率增大,故C正确。
课 堂 小 结
随 堂 练 习
1.(电阻率的理解)关于电阻率的说法正确的是(　　)
A.电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关
B.电阻率反映材料导电能力的强弱,由导体的材料决定,且与温度有关
C.电阻率大的导体,电阻一定很大
D.有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制成电阻温度计
答案:B
解析:本题通过考查对电阻率的理解,培养物理观念。电阻率反映材料导电能力的强弱,只与材料及温度有关,与导体的长度l和横截面积S无关,故A错,B对;由 知ρ大,R不一定大,故C错;有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,可用来制作标准电阻,故D错。
2.(影响导体电阻的因素)如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长lab=2lbc。当将A与B接入电路或将C与D接入电路中时电阻之比RAB∶RCD为(　　)
A.1∶4 B.1∶2
C.2∶1 D.4∶1
答案:D
3.(导体的伏安特性曲线)某一导体的伏安特性曲线如图AB段(曲线)所示,关于导体的电阻,以下说法正确的是(　　)
A.B点的电阻为12 Ω
B.B点的电阻为40 Ω
C.导体的电阻因温度的影响改变了1 Ω
D.导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω
答案:B
4.(电阻率的计算)工业上采用一种称为“电导仪”的仪器测量液体的电阻率,其中一个关键部件如图所示,A、B是两片面积均为1 cm2的正方形铂片,间距为d=1 cm,把它们浸没在待测液体中,若通过两根引线加上U=6 V的电压时,测出电流I=1 μA,则这种液体的电阻率为多少
答案:6×104 Ω·m