2012新课标同步导学物理[沪科版]课件：选修3-1第3章 3．3　探究电阻定律

(共45张PPT)
3．3　探究电阻定律
说到电路，一定离不开电阻．这是因为各种各样的电阻器(如下图所示)都有电阻，连接电路元件的导线也有电阻．
收音机的音量调节、音响混频控制台上可滑动的声音控制系统、一些台灯的亮度调节等都要用到电位器，你知道电位器是根据什么原理制造的吗？
1.注意各量的物理意义：l为导体的长度，针对电流方向而言；S是导体的横截面积，针对垂直电流方向而言；ρ为比例常数，与导体的材料和温度有关，称为电阻率．
2．单位的统一性：在国际单位制中l—m，S—m2，R—Ω，由此可导出ρ —Ω·m.
3．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液．
4．应用技巧
(1)求形状改变但体积不变的导体的电阻．此类问题的关键是弄清长度、截面积的含义及改变情况．
(2)用等效法求电阻．
3．要点剖析
(1)各种材料的电阻率在数值上等于在常温(20 ℃)、长1 m、横截面积为1 m2的导体的电阻．
(2)在国际单位制中电阻率单位是欧姆·米，符号Ω·m.
(3)各种材料的电阻率都随温度而变化．
金属的电阻率随温度的升高而增大，应用这一特点，制成电阻温度计．
有些材料的电阻率随温度升高反而减小(如半导体和绝缘体)．
某些合金电阻率几乎不受温度的影响，应用这一特点，制成标准电阻．
(4)超导现象：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，这种现象叫做超导现象，处于这种状态的导体叫做超导体，现阶段，出现超导的材料最高转变温度是－173 ℃.
4．思维拓展
(1)电阻率和电阻的区别与联系
①电阻反映导体对电流阻碍作用大小的性质，电阻大的导体对电流的阻碍作用大；电阻率反映制作导体的材料的导电性能好坏的性质，电阻率小的材料导电性能好．
②导体的电阻大，导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小．
(2)电阻率的决定因素：由材料的种类和温度决定，与材料的长短、粗细无关．但有的材料的电阻率并不受温度的影响，常用来制作标准电阻．
5．易误警示
(1)电阻的大小由ρ、l、S共同决定，当电阻的形状发生改变时，l和S都发生变化．在实际解题中往往忽略其一而导致错解，讨论电阻形状改变问题时应抓住：①ρ不变；②总体积不变．
1．基本定义
(1)串联：将电阻首尾顺次接入电路的连接方式叫电阻的串联．
(2)并联：将电阻并列地接入电路的连接方式叫电阻的并联．
(3)混联：电阻向既有串联关系也有并联关系的连接方式叫电阻的混连．
探究电阻定律
提出问题 研究导体电阻与导体长度、导体横截面积、导体材料的关系
猜想与假设 研究导体电阻与导体长度、导体横截面积、导体材料有关系，具体的定量关系，可以通过控制变量法进行确定
进行实验与收集证据 1.研究导体电阻与导体长度的关系：两根锰铜导线横截面积相同，但长度不同，分别测出它们的长度与电阻，得出导线电阻与导线长度的关系
2.研究导体电阻与导体横截面积的关系：两根镍铬导线长度相同，但横截面积不同，分别测出它们的横截面积与电阻，得出导线电阻与导线横截面积的关系
3.研究导体的电阻与导体材料的关系：取长度相同，横截面积也相同的锰铜导线和镍铬导线，分别测出它们的电阻，得出导线电阻与导体材料的关系
关于电阻率的正确说法是(　　)
A．电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关
B．电阻率表征了材料的导电能力的强弱，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
1.关于材料的电阻率，下列说法中正确的是(　　)
A．把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的1/3
B．材料的电阻率随温度的升高而增大
C．纯金属的电阻率较合金的电阻率小
D．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大
【解析】　电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，A选项错．金属材料的电阻率随温度升高而增大，而半导体材料则相反，B选项错．合金的电阻率比纯金属的电阻率大，C选项对．电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明对电流的阻碍作用一定大，因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量，而电阻还跟导体的长度、横截面积有关，D选项错．
【答案】　C
两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀地拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为多少？
【答案】　16∶1
某导体形状改变后，因总体积不变，电阻率不变，当长度l和面积S变化时，应用V＝Sl来确定S和l在形变前后的关系，分别应用电阻定律即可求出l和S变化前后的电阻关系．
2.一根阻值为R的均匀电阻丝，在下列哪些情况中其阻值仍为R(设温度不变)(　　)
A．当长度不变时，横截面积增大一倍时
B．当横截面积不变，长度增加一倍时
C．长度和横截面积都缩小一倍时
D．当长度和横截面积都扩大一倍时
【答案】　CD
一根长为L＝3.2 m、横截面积S＝1.6×10－3 m2的铜棒，两端加电压U＝7.0×10－2 V．铜的电阻率ρ＝1.75×10－8 Ω·m，铜内自由电子的体密度为n＝8.5×1029 m－3.求：
(1)通过铜棒的电流；
(2)铜棒内的电场强度；
(3)自由电子定向移动的平均速率．
【答案】　(1)2×103 A　(2)2.2×10－2 V/m
(3)0.9×10－5 m/s
电阻定律给出了导体电阻与哪些因素有关，而电阻的定义公式则是测量导体电阻的方法．二者同样都是计算电阻，但要注意物理意义的不同．
3.横截面直径为d，长为l的导线，两端电压为U，当这三个量中一个改变时，对自由电子定向运动的平均速率的影响是(　　)
A．电压U加倍时，自由电子定向运动的平均速率不变
B．导线长度l加倍时，自由电子定向运动的平均速率不变
C．导线截面的直径加倍时，自由电子定向运动的平均速率不变
D．导线截面的直径加倍时，自由电子定向运动的平均速率加倍
【答案】　C
1．探究导体电阻与其影响因素的定量关系
(1)探究方案一：(实验法)
①在长度、横截面积、材料三个因素中，保持其中 因素不变，比较第三个因素对电阻的影响，这种方法叫做控制变量法．
②通过实验发现：导体的电阻与长度成 ，与横截面积成 ，还与材料有关．
两个
正比
反比
(2)探究方案二：(逻辑推理法)
利用学过的电阻的串并联知识进行逻辑推理，探究导体的电阻与长度成 与横截面积成 ，然后再通过实验探究导体电阻与材料的关系．
正比
反比
2．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 ，与它的横截面积S成 ，导体的电阻还与构成它的材料有关．即R＝ .
(2)电阻率：上式中的ρ是比例系数．它与导体的材料有关，是表征材料 的物理量，在l、S一定的条件下，ρ越大，导体的电阻R ，ρ叫做这种材料的电阻率．单位是 .
正比
反比
性质
越大
Ω·m
1．(考查点：电阻定律的理解)电熨斗的温度低了，为了提高其温度，可采用下列哪些方法(　　)
A．换一根同样材料、同样粗细但长度长些的电阻丝
B．换—根同样材料、同样粗细但长度短些的电阻丝
C．换一根同样材料、同样长度但细些的电阻丝
D．换一根同样材料、同样长度但粗些的电阻丝
【答案】　BD
2．(考查点：电阻定律的应用)一只鸟站在一条通电的铝质裸导线上．已知导线的横截面积为185 mm2，导线上通过的电流为400 A，鸟的两爪间的距离为5 cm，求鸟两爪间的电压．(已知ρ铝＝2.9×10－8 Ω·m)
【答案】　3.12×10－3 V
练考题、验能力、轻巧夺冠