物理：2.1 探究决定导线电阻的因素 课件（粤教版选修3-1）

(共45张PPT)
第一节　探究决定导线电阻的因素
课标定位
学习目标：1．理解电阻是导体对电流具有阻碍作用的体现．
2．知道导体的电阻与其他因素的关系，会计算电阻的大小．
3．知道电阻率与温度的关系．
4．了解控制变量法在物理实验探究中的作用.
重点难点：电阻与其他因素的关系，电阻定律.
一、电阻定律的实验探究
1．不同导体的电阻存在大小差异，实验结果表明：导体电阻与导体的_____和_________有关，与导体的材料有关．
长度
横截面积
2．在实验探究决定导体电阻因素的实验中，采用的是___________ ，在保持导体的材料和横截面积不变时，实验的结果是，导体的电阻大小与导体的_____成正比；在保持导体的材料和长度不变时，实验的结果是，导体的电阻大小与导体的_________成反比；在保持导体的长度和横截面积不变时，实验的结果是，导体的电阻大小与导体的_______成正比．
控制变量法
长度
横截面积
电阻率
3．电阻定律：实验表明，均匀导体的电阻R跟它的长度l成_____，跟它的横截面积S成_____，用公式表示为_________.
正比
反比
思考感悟
1．白炽灯泡灯丝断了后，轻轻摇晃灯泡，断了的灯丝还能搭接上，把灯泡再接入电路时，会发现比原来更亮了，为什么？
二、电阻率
1．电阻定律中比例常量ρ跟导体的_____有关,是一个反映材料_________的物理量，称为材料的电阻率．ρ值越大，材料的导电性能_____.
2．电阻率的单位是_____ ，读作欧姆米，简称欧米．
材料
导电性能
越差
Ω·m
3．材料的电阻率随温度的变化而改变，金属的电阻率随温度的升高而_____．锰铜合金和镍铜合金的电阻率受温度影响很小，常用来制作_________ ．
思考感悟
2．用锰铜合金可以制成电阻温度计吗？
提示：不能．
增大
标准电阻
核心要点突破
(2)电流表的两种接法
图2－1－1
③试触法：适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况，如图2－1－1所示，把电压表的接线端分别接b、c两点，观
察两电表的示数变化，若电流表
的示数变化明显，说明电压表的
分流对电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表的分压作用对电路影响大，所以应选外接法．
2．电路的连接
(1)导线长度l是连入电路中导线的有效长度，即两接线柱之间的导线的长度．
(2)由于待测导线电阻较小，约为几欧，一般采用电流表外接法．
(3)测量时，电流不宜过大(电流表用0～0.6 A 量程)，通电时间不宜过长，以免因发热使电阻率变化．
(4)伏安法测电阻时，应改变滑片的位置，读出几组电压、电流值，分别算出R值，再求平均值.
3．误差分析
(1)在探究电阻与导线长度的关系时，接入电路的导线有效长度不满足2∶1的关系而出现误差.
(2)在探究电阻与导线横截面积或材料的关系时,接入电路的导线的有效长度不相等而出现误差.
(3)由于伏安法测电阻时采用电流表外接法，导致R测＜R真．
(4)通电电流太大或通电时间过长，致使电阻丝发热，电阻随之发生变化．
4．数据处理
如图2－1－2，把导体A接在电路中的M、N两点间闭合S调节滑动变阻器的滑片，可以得到关于导体A的几组电压和电流数据．下表是测得的一组数据：
图2－1－2
电压(V) 0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
电流强度(A) 0 0.20 0.42 0.60 0.78 0.98
用描点法在直角坐标系中作出U－I图象，得到一条过原点的直线．
换用另一导体B代替A进行实验又可得到导体B的几组电压、电流数据，如下表：
电压(V) 0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
电流强度(A) 0 0.13 0.28 0.40 0.54 0.66
图2－1－3
在图2－1－3的坐标系中再作出其U－I图象，也是一条过原点的直线．
从A、B图线的比较可以看出导体中的电流跟它的电阻成反比，跟电压成正比，这就是欧姆定律．U－I图线的斜率即为电阻．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．某待测电阻约为100 Ω，直流毫安表(量程0～10 mA，内阻50 Ω)，直流电压表(量程0～3 V,内阻5 kΩ)，要准确地测量待测电阻的阻值，需要用_______接法，测量值比真实值偏_______.
解析：比较待测电阻与直流电流表和直流电压表的阻值可知，待测电阻为小电阻，需要选用外接法，测量值为待测电阻与电压表的总电阻，所以测量值比真实值偏小．
答案：外　小
解析：选D.导体的电阻率由材料本身性质决定，并随温度而变化．导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端的电压及导体中电流大小无关，故A、B、C错误．电阻率反映材料的导电性能，电阻率常与温度有关，D正确．
三、电阻与电阻率的区别
电阻R 电阻率ρ
描述对象 导体 材料
物理意义 反映导体对电流阻碍作用的大小，R大，阻碍作用大 反映材料导电性能的好坏，ρ大，导电性能差
决定因素 由材料、温度和导体形状决定 由材料、温度决定，与导体形状无关
特别提醒：各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化．
(1)金属的电阻率随温度的升高而增大．
(2)半导体(热敏电阻)的电阻率随温度的升高而减小．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．(单选)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:选C.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，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．
一根粗细均匀的金属裸导线，若把它均匀拉长为原来的3倍，电阻变为原来的______ 倍．若将它截成等长的三段再绞合成一根，它的电阻变为原来的________(设拉长与绞合时温度不变)．
课堂互动讲练
例1
决定电阻大小的因素
【方法总结】　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，分别用电阻定律即可求出l和S变化前后的电阻关系.
(单选)如图2－1－4所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝2bc，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
例2
电阻定律的应用
图2－1－4
【答案】　D
例3
探究实验设计
(2011年蚌埠模拟)如图2－1－5所示，P是一根表面镀有很薄的发热电阻
膜、粗细均匀的长陶瓷管(其长度
l为50 cm左右，直径D为10 cm左
右)，镀膜材料的电阻率ρ已知，管的两端有导电箍M、N.现有刻度尺、电压表V、电流表A、
图2－1－5
电源E、滑动变阻器R、开关S和若干导线，请设计一个测定膜层厚度d的实验方案．
(1)实验中应测定的物理量是__________．
(2)画出测量电路图．
(3)计算膜层厚度的公式是__________．
图2－1－6
【答案】　见精讲精析
【方法总结】　用伏安法测电阻，由于待测电阻较小，故采用电流表外接法．另外，要善于运用数学知识解决有关的物理问题．
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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