11.7 探究——影响导体电阻大小的因素(要点讲解+当堂检测+答案)

北师大版物理九年级上册同步学案
第十一章　简单电路
第七节　探究——影响导体电阻大小的因素
要 点 讲 解
要点一　常温下导体的电阻
常温下，影响电阻大小的主要因素：导体的材料、导体的长度、导体的横截面积。控制变量法是研究该课题的主要实验方法。
探究目的
控制变量
实验结论
实际应用举例
探究导体的电阻与材料的关系
选择长度、横截面积相同，材料不同的电阻丝进行实验
在长度、横截面积相同时，材料不同，导体的电阻一般不同
输电导线一般采用铜、铝等材料，根本原因是相同条件下这些材料的电阻小
探究导体的电阻与导体长度的关系
选择材料、横截面积相同，长度不同的电阻丝进行实验
在材料、横截面积相同时，导体的长度越长导体的电阻越大
输电线一般在架设时都要尽量少绕弯，其目的是通过减小长度来减小导线的电阻
探究导体的电阻与导体横截面积的关系
选择材料、长度相同，横截面积不同的电阻丝进行实验
在材料、长度相同时，导体的横截面积越大导体的电阻越小
输电导线一般都做得比较粗，其目的是通过增大横截面积来减小导线的电阻
经典例题1　某同学在温度一定的条件下，做“探究影响导体电阻大小的因素”的实验，如图甲所示，下表给出了实验中所用到的导体情况。
编号
材料
长度(m)
横截面积(mm2)
A
镍铬合金
0.8
0.8
B
镍铬合金
0.5
0.5
C
镍铬合金
0.3
0.5
D
镍铬合金
0.3
1.0
E
康铜丝
0.3
0.5
F
康铜丝
0.8
0.8
(1)选择B、C导体进行对比，是为了探究导体电阻大小与________的关系。
(2)为了探究导体电阻与横截面积的关系，应选择的两根导体是________和________(填导体的代号)。
(3)为了保护电路，在图中再串联一定值电阻，则________(选填“能”或“不能”)比较不同金属丝的电阻大小。
(4)若用如图乙所示实验装置同时探究影响电阻大小的几个因素，a、b、c、d是四种不同的金属丝。电路图中四种金属丝应选上表中的________(用编号表示)，电压表读数越大，说明该电阻丝的电阻越________。

甲 乙
解析：(1)B、C两个导体的材料、横截面积均相同，只有长度不同，故可以探究导体电阻大小与长度的关系。(2)探究导体电阻大小与横截面积的关系时，导体的材料和长度必须相同、横截面积不同，因此应选择的两根导体是C和D。(3)在电路中再串联一定值电阻，只是使电路中的电流值减小，起到保护作用，并不影响实验探究的正确性，因此仍能比较不同金属丝的电阻大小。(4)根据控制变量法，在选择的四根电阻丝中，必须保证进行对比的两根电阻丝在影响电阻的三个因素中总是有两个相同、有一个不同，因此在实验中应选的四种金属丝是上表中的编号为B、C、D、E的金属丝。由于四根电阻丝串联，则它们的电流相同，因此只要观察到电压表读数越大，就说明该电阻丝的电阻越大。
答案：(1)长度　(2)C　D　(3)能　(4)B、C、D、E　大
注意：探究影响电阻大小的因素时，要使用控制变量法。在探究导体电阻大小与材料的关系时，导体的长度、横截面积必须相同；探究导体电阻大小与长度的关系时，导体的材料、横截面积必须相同；探究导体电阻大小与横截面积的关系时，导体的材料、长度必须相同。观察实验现象时要使用转换法，将电阻的大小通过灯泡亮暗、电流大小或电压大小来反映。
要点二　导体的电阻受温度的影响
导体的电阻还与温度有关，具体规律如下：
规律
微观解释
举例
对于大部分导体而言，温度越高，电阻越大；反之，温度越低，电阻越小
温度越高，分子热运动越剧烈，与自由电荷碰撞更杂乱，导致对自由电荷的定向移动产生更大的阻碍作用，即电阻增大
例如：白炽灯泡，在接通电流的瞬间很容易烧坏，原因就是刚接通时温度低，灯丝电阻小，电流太大的缘故
少数导体的电阻随着温度的升高几乎不发生变化，此类导体的电阻值基本维持恒定
在温度升高时，由于原子核对核外电子束缚力强，不会产生更多的自由电荷，电流不会发生明显的变化，即电阻几乎不变
例如：锰铜合金、康铜合金等。常用这些金属导体制作定值电阻
半导体与绝缘体的电阻随着温度的升高而减小，随着温度的降低而增大
在温度升高时，由于原子核对核外电子束缚力减弱，会产生更多的自由电荷，即电阻明显减小
例如：二极管、三极管在温度过高时，电阻会明显降低；绝缘体在高温下也会变为导体
经典例题2　为了研究温度对导体电阻的影响，小翔设计了如图所示的实验电路；用酒精灯对电路中的一段导体加热，观察导体电阻的变化。该实验方案存在缺陷，请指出缺陷所在或提出改进的方案：_____________________________________。
解析：导体电阻的变化无法直接用眼睛观察到，并且如果被研究导体的电阻太小，可能使电路中的电流太大而烧坏电源；因此应该在电路中串联一个小灯泡，这样既可以防止电路中电流过大烧坏电源，也可以通过小灯泡的亮度变化判断电路中电阻的变化，小灯泡变暗，说明电流变小，电阻变大；如果小灯泡变亮，说明电流变大，电阻变小。
答案：在电路中串联一个小灯泡
易错易混警示　错误地理解影响导体电阻大小的因素
在判断电阻大小时，容易错误地认为电流、电压变化了，则电阻也变化了，或错误地认为电流为零，则电阻也为零。实际上电阻是导体本身的一种性质，电阻大小由导体的长度、横截面积、材料和温度决定，与电流、电压大小无关。
经典例题3　关于导体的电阻，下列说法正确的是(　　　)
A. 加在导体两端的电压越大，导体的电阻就越大
B. 通过导体的电流为零，导体就没有电阻
C. 通过导体的电流越大，导体的电阻就越大
D. 电阻是导体的一种性质，电阻大小通常情况下是一定的
解析：电阻是用来描述导体对电流阻碍作用大小的物理量，不论导体中有无电流通过，导体阻碍电流的这种性质总是存在的。因此，导体的电阻与通过导体的电流和加在导体两端的电压的大小无关。由以上分析可知，正确选项为D。
答案：D
当 堂 检 测
1. 关于导体的电阻，下列说法正确的是(　　)
A. 粗细相同的两根导线，较长的那根的电阻一定较大
B. 镍铬合金丝的电阻一定比铜丝的电阻大
C. 长短相同的两根导线，横截面积较小的那根电阻一定较大
D. 常温下同种材料制成的长短相同的两根导线，粗导线的电阻一定较小
2. 下列材料属于超导体的是(　　)
A. 导电性能在导体和绝缘体之间的材料
B. 强度和硬度都很高的材料
C. 温度降到足够低时电阻为零的材料
D. 由很小的基本单元制成的材料
3. 使用电位器调光时，旋动旋钮，滑片在弧形电阻丝上滑动，即可调节灯泡亮度，这是通过下列哪个因素改变电阻丝接入电路中电阻的(　　)
A. 长度 B. 横截面积 C. 材料 D. 温度
4. 小谦用如图所示的器材探究“影响导体电阻大小的因素”。a、b为长度一样的锰铜合金丝，b比a的横截面积大。关于此实验，下列说法错误的是(　　)
A. 本实验的主要探究方法有控制变量法和转换法
B. 小灯泡越亮，表示接入电路的合金丝电阻越小
C. 利用此装置只能探究导体电阻大小和横截面积的关系
D. 为了准确比较两条合金丝的电阻大小，可在电路中串联一个电流表
5. 小亮在“探究温度一定的条件下，导体电阻大小与哪些因素有关”的实验中，已选定了代号为“O”的导体，为了探究导体电阻与长度的关系，他还要选用的导体代号是(　　)
导体代号
O
A
B
C
D
导体长度l/m
1.5
1.0
1.5
1.0
0.5
导体横截面积S/mm2
1.2
3.2
1.2
1.2
1.2
导体材料
镍铬
锰铜
钨
锰铜
镍铬
A. A B. B C. C D. D
6. 发生雪凝灾害时，外面的高压输电线常被重重的冰凌拉长甚至拉断，这时导线电阻 。若电工师傅将输电线对折后接入电路，其电阻会 。(均选填“变大”或“变小”)
当堂检测参考答案
1. D 2. C 3. A 4. C 5. D