物理：2.2 对电阻的进一步研究 课件（粤教版选修3-1）

(共46张PPT)
第二节　对电阻的进一步研究
课标定位
学习目标：1.知道导体的伏安特性曲线反映导体的导电性能上的差异，其形状是一条过原点的直线．
2．正确理解电阻串联时的特征，会计算串联电路的电阻、电压和电流之间的关系．
3．正确理解电阻并联时的特征，会计算并联电路的电阻、电压和电流之间的关系．
4．了解分压器的作用．
重点难点：1.导体的伏安特性曲线．
2．电路的串联和并联的基本规律．
一、导体的伏安特性曲线
用横轴表示电压U，纵轴表示电
流I，画出的I－U的关系图象叫
做导体的伏安特性曲线．如图
2－2－1所示，伏安特性曲线直观地反映出导体中的_____与_____的关系．
图2－2－1
电流
电压
金属导体的伏安特性曲线是一条过原点的直线，直线的斜率为金属导体的___________．具有这种特性的电学元件叫做_________，通常也叫纯电阻元件，欧姆定律适用于该类型电学元件．对欧姆定律不适用的导体和器件，伏安特性曲线不是直线，这种元件叫做非线性元件，通常也叫做非纯电阻元件．
电阻的倒数
线性元件
思考感悟
1．对电阻一定的导体，U－I图和I－U图两种图线都是过原点的倾斜直线，图象的斜率表示的物理量相同吗？
提示：不相同，U－I图线的斜率表示导体的电阻，而I－U图线的斜率表示导体的电阻的倒数.
二、电阻的串联
1．串联电路的基本特点
(1)串联电路中的电流处处_____，即I＝I1＝I2＝I3＝…＝In.
(2)串联电路的总电压等于各部分电路两端电压_____ ，即U＝____________________.
2．串联电路的重要性质
(1)串联电路的等效总电阻为各电阻阻值之和，即R＝____________________.
R1＋R2＋R3＋…＋Rn
相同
之和
U1＋U2＋U3＋…＋Un
思考感悟
2．n个电阻值为R的相同电阻串联，总电阻为多少？
提示：nR
正比
I
三、电阻的并联
1．并联电路的基本特点
(1)并联电路中各支路两端电压_____，即：U1＝U2＝U3＝…＝Un.
(2)并联电路中的总电流等于各支路电流_____,
I＝_________________.
2．并联电路的重要性质
(1)并联电路的等效总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和，即：
相等
之和
I1＋I2＋I3＋…＋In
反比
思考感悟
3．n个电阻值为R的相同电阻并联，总电阻为多少？
一、对几个公式的理解
答案：B
二、对导体的伏安特性曲线的理解
1．导体的伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U、画出的I－U图象如图2－2－2.
图2－2－2
2．作用：直观地反映出导体中的电流与电压的关系．
3．特点：通过坐标原点的直线．
4．图线斜率的意义：在I－U图象中，斜率的倒数表示电阻，在U－I图象中斜率表示电阻.
5．线性元件：伏安特性曲线为直线的电学元件；非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件．
半导体是非线性元件，其伏安特性曲线如图2－2－3所示．
图2－2－3
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．(单选)某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测数据分别绘制了三种元件的I－U图象如图2－2－4所示，则下列判断正确的是(　　)
图2－2－4
A．只有乙正确
B．甲、丙图曲线肯定是误差太大
C．甲、丙不遵从欧姆定律，肯定是不可能的
D．甲、乙、丙三图象都可能正确，并不一定有较大的误差
解析：选D.本题的伏安特性曲线是I－U图象，图象中某点切线的斜率倒数表示导体在该状态下的电阻，图甲反映元件的电阻随电压的升高而减小，是非线性元件；图乙反映元件的电阻不随电压的变化而变化，是线性元件；图丙反映元件的电阻随电压的升高而增大，说明元件类似于小灯泡，综上所述，三种图象都有可能，故D对．
三、对测绘小灯泡伏安特性曲线的理解
1．实验电路的确定
(1)电流表的内、外接：由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法．
(2)滑动变阻器的接法：描绘小灯
泡的伏安特性曲线，需要从坐标
原点开始的连续变化的电压，因
此滑动变阻器要采用分压式连接，实验电路图如图2－2－5.
图2－2－5
2．实验电路的连接方法
(1)接线顺序为“先串后并”，即先将电源、开关、滑动变阻器的全部电阻组成串联电路，再将电流表和小灯泡串联后两端接滑动变阻器的滑动触点和另一固定接线柱，最后把电压表并联到小灯泡两端．
(2)电表量程选择的原则是：在保证测量值不超过量程的情况下，指针偏转角度越大，测量值的精确度通常越高．
(3)滑动变阻器滑动触头的初始位置：电路接好后合上开关前要检查滑动变阻器滑动触点的位置，通常在开始实验时，应通过调整滑动变阻器的滑动触头位置，使小灯泡两端的电压或流经小灯泡的电流最小．
特别提醒：(1)调节电压时不要超过小灯泡的额定电压．
(2)坐标系标度要合理选取，尽量使描出的图象占据坐标纸的大部分．
(3)小灯泡电压、电流变大时，电阻变大，伏安特性曲线是曲线．连线时要用平滑的曲线，不能连成折线．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．现要测定一个额定电压为4 V、电阻约为10 Ω(设电阻不变)的小灯泡的伏安特性曲线．要求所测电压范围为0.1 V～4 V.
现有器材：直流电源E(电动势4.5 V，内阻不计),电压表V(量程4.5 V，内阻约为4×102 Ω)，电流表A1(量程250 mA，内阻约为2 Ω)，电流表A2(量程500 mA，内阻约为1 Ω)，滑动变阻器R(最大阻值约为30 Ω)，开关S，导线若干．
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小,应该选用的电流表是________，图2－2－6所示的甲、乙两个电路应该选用的是________.
图2－2－6
答案：A2　甲
(双选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图2－2－7所示，则下列说法中正确的是(　　)
课堂互动讲练
例1
伏安特性曲线的理解与应用
图2－2－7
A．该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻
B．加5 V电压时，导体的电阻约是5 Ω
C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小
D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小
【答案】　BD
【方法总结】　(1)由伏安特性曲线可知，导体是非线性元件．
(2)某状态下电阻适用于欧姆定律．
(3)根据各点与坐标原点连线的斜率变化判断导体电阻变化．
如图2－2－8所示，滑动变阻器的总电阻R＝1000 Ω，A、B两端电压U＝100 V，调节滑片P使其下部电阻R1＝400 Ω.
(1)空载时，C、D两端电压多大？
(2)在C、D间接入一个Rs＝400 Ω
的电阻，C、D两端的电压多大？
例2
关于滑动变阻器在电路中的连接
图2－2－8
【答案】　(1)40 V　(2)25 V
【方法总结】　滑动变阻器的两种接法及其作用
说明：限流式接法电路简单，耗能低，但电压调节范围小；分压式接法的优点是电压调节范围大，并且可从零开始变化．
如图2－2－9所示的两个串联电阻R1＝12 kΩ，R2＝36 kΩ，A、B两端的电压保持15 V不变，那么
(1)R1、R2两端的电压分别是多少？
(2)如果电压表V的内阻是12 kΩ，
当S分别与C、D接触时电压表的
读数分别是多少？
例3
串并联电路基本特点和性质的应用
图2－2－9
【思路点拨】　根据串联电路的电压特点求解R1、R2两端的电压，S接C时，R1与电压表并联后跟R2串联，电压表的读数是并联电路两端的电压，S接D后，R2与电压表并联后与R1串联，电压表的读数为该并联电路的电压.
变式训练 (双选)一个T型电路如图2－2－10所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω.另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计，则(　　)
图2－2－10
A．当c、d端短路时，a、b之间的等效电阻是40 Ω
B．当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40 Ω
C．当a、b两端接通测试电源时，c、d两端的电压为80 V
D．当c、d两端接通测试电源时，a、b两端的电压为80 V