高中人教版 (2019)2 导体的电阻学案

这是一份高中人教版 (2019)2 导体的电阻学案，共9页。学案主要包含了学习目标，思维脉络等内容，欢迎下载使用。
2．导体的电阻目标体系构建明确目标·梳理脉络　 【学习目标】1．知道导体的电阻的概念和意义，知道U－I图线的斜率表示导体电阻的大小。2．通过实验探究知道影响导体电阻的因素。3．理解并会应用导体电阻的计算公式。4．理解电阻率的概念，了解电阻率大小的相关因素。【思维脉络】课前预习反馈教材梳理·落实新知　 知识点 1  电阻1．定义：导体两端的电压与导体中电流之__比__。2．定义式：R＝　　。3．物理意义：反映导体对__电流__阻碍作用的物理量。4．导体的U­I图像：①同一异体的U­I图像是一条__过原点__的直线。②图像的斜率反映了导体__电阻__的大小。知识点 2  影响导体电阻的因素用实验探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系1．探究电路2．探究原理a、b、c、d是四条不同的金属导体，串联连接在电路中，电流大小相同，各导体两端的电压与电阻之比都__相等__。3．探究思路：在长度、横截面积和材料三个因素中，b、c、d跟a相比，分别只有一个因素不同，比较b、c、d与a的电阻关系。4．探究结果：导体的电阻与长度、__横截面积__有关，与导体的__材料__也有关。知识点 3  导体的电阻率1．电阻定律的内容：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__，导体电阻还与构成它的材料有关。2．表达式：R＝　ρ　。3．电阻率(1)物理意义：表征导体材料的__导电__特性。(2)相关因素：导体的材料和导体的__温度__。(3)超导现象：一些金属在温度特别低时电阻可以降到__0__的现象。预习自测　　 『判一判』(1)通过导体的电流越大，则导体的电阻越小。(　×　)(2)通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。(　√　)(3)由R＝知，电阻与其两端的电压成正比，与通过的电流成反比。(　×　)(4)导体的长度越大，电阻越大。(　×　)(5)金属的电阻率由材料和温度决定。(　√　)(6)导体的电阻率由导体的长度和横截面积决定。(　×　)(7)电阻率是反映材料导电性能的物理量，电阻反映了导体对电流的阻碍作用。(　√　)『选一选』目前集成电路的集成度很高，要求里面的各种电子元件都微型化，集成度越高，电子元件越微型化、越小。图中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但R2的尺寸远远小于R1的尺寸。通过两导体的电流方向如图所示，则关于这两个导体的电阻R1、R2关系的说法正确的是(　C　)A．R1＞R2　　　　　　　 　B．R1＜R2C．R1 ＝R2　　 　D．无法确定解析：设正方形导体表面的边长为a，厚度为d，材料的电阻率为ρ，根据电阻定律得R＝ρ＝ρ＝，可见正方形电阻的阻值只和材料的电阻率及厚度有关，与导体的其他尺寸无关，选项C正确。『想一想』人体通过50 mA的电流，就会引起呼吸麻痹，如果人体的最小电阻为800 Ω，求人体安全工作电压，根据以上数据说明：为什么人体触到电压220 V电线时会发生危险，而接触到干电池时却没有感觉？解析：人体的安全电压为U＝IR＝50×10－3×800 V＝40 V。当人体接触220 V电线时，其电压远远超过人体安全电压，通过人体的电流也远远超过50 mA，所以会发生危险，而干电池仅几伏的电动势，通过人体的电流远小于50 mA，故没有感觉。课内互动探究细研深究·破疑解难　 探究导体的电阻与欧姆定律┃┃情境导入__■如右图所示的图像为金属导体A、B的U­I图像，思考：(1)对导体A(或导体B)来说，电流与它两端的电压有什么关系？U与I的比值怎样？(2)对导体A、B，在电压U相同时，谁的电流小？谁对电流的阻碍作用大？提示：(1)对导体A(或导体B)，电流与它两端的电压成正比，导体A或导体B的电压与电流的比值是个定值，但两者的比值不相等。(2)电压相同时，A的电流小，说明A对电流的阻碍作用大。┃┃要点提炼__■1．导体的电阻(1)电阻定义式：R＝。(2)意义：比值表示一段导体对电流的阻碍作用。对给定的导体，它的电阻是一定的，与导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关。2．欧姆定律(1)表达式：I＝。(2)意义：表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比。(3)适用条件：金属或电解质溶液导电(纯电阻电路)。┃┃典例剖析__■典例1 对于电阻与欧姆定律的理解，下列说法中错误的是(　C　)A．由I＝知通过电阻的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B．由U＝IR知对一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大C．由R＝知导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比D．对阻值一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变思路引导：理解三个公式U＝IR、R＝、I＝时，不能仅从数学角度去分析，必须考虑它们的实际物理意义。解析：根据欧姆定律可知，A正确；由U＝IR，对一定的导体，电流与电压成正比，所以通过它的电流越大，它两端的电压也越大，所以B正确；导体的电阻与电压的大小无关，是由导体本身决定的，所以C错误；对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变，即为电阻的大小，所以D正确，本题选错误的，故选C。┃┃对点训练__■1．如图所示的图像所对应的两个导体：(1)电阻关系R1∶R2为__3∶1__；(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1∶U2为__3∶1__；(3)若两个导体的电压相等(不为零)时，电流之比I1∶I2为__1∶3__。解析：(1)因为在I－U图像中，电阻等于斜率的倒数，即R＝，所以R1＝ Ω＝2 Ω，R2＝ Ω＝ Ω，故R1:R2＝2∶()＝3∶1(2)由欧姆定律得U1＝I1R1，U2＝I2R2，由于I1＝I2，则U1∶U2＝R1∶R2＝3∶1(3)由欧姆定律得I1＝，I2＝，由于U1＝U2，则I1∶I2＝R2∶R1＝1∶3探究　 由电阻定律R＝P的理解和应用┃┃情境导入__■观察下面的图片，想一想导体电阻的大小与什么有关？提示：导体电阻的大小与导体的长度、截面积和材料的电阻率有关。┃┃要点提炼__■1．公式R＝ρ中各物理量的意义(1)ρ表示材料的电阻率，与材料和温度有关。(2)l表示沿电流方向导体的长度。(3)S表示垂直于电流方向导体的横截面积。如图所示，一长方体导体若通过电流I1，则长度为a，截面积为bc；若通过电流I2，则长度为c，横截面积为ab。2．R＝与R＝ρ的区别与联系　　两个公式区别联系　　R＝R＝ρ区别是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出线路中的电阻是电阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R提供了一种测导体的ρ的方法：只要测出R、l、S就可求出ρ适用于纯电阻元件适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体联系R＝ρ是对R＝的进一步的说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积。┃┃典例剖析__■典例2 两根完全相同的金属导线A和B，如果把其中的一根A均匀拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为(　D　)A．1∶1　　 　B．4∶1　　　C．8∶1　　 　D．16∶1思路引导：导线的长度和横截面积变化后，总体积并没有变化。解析：金属导线原来的电阻为R＝ρ，拉长后：l′＝2l，因为体积V＝lS不变，所以S′＝，R′＝ρ＝4ρ＝4R。对折后：l″＝，S″＝2S，所以R″＝ρ＝ρ·＝，则R′∶R″＝16∶1。故选D。┃┃对点训练__■2．(2019·吉林省实验中学高二上学期期末)欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律。有一个长方体型的金属电阻，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，其中电阻值最小的是(　A　)解析：根据R＝ρ可判RA<RB<RC＝RD，故选项A正确。探究 　 电阻和电阻率的区别和联系┃┃情境导入__■情景：2019年5月23日国之重器：时速600公里高速磁悬浮试验样车在青岛下线。磁悬浮列车是利用高温超导技术制成的。高温超导体通常是指在液氮温度(77 K)以上超导的材料。目前，科学家们已在250 K(－23 ℃)温度下实现了氢化镧的超导性。这项成果使我们真正意义上接近了室温超导。问题：超导体中一旦有了电流，还需要电源来维持吗？提示：由于超导体电阻为0，超导体中一旦有了电流，就不需要电源来维持了。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。┃┃要点提炼__■电阻率与电阻的区别与联系　物理量比较内容　　电阻率ρ电阻R物理意义电阻率是反映材料导电性能的物理量电阻是反映导体对电流的阻碍性能的物理量决定因素由导体的材料和温度决定，它与导体的长度和导体的横截面积无关，电阻率是“材料”的电阻率由导体的材料、长度、横截面积共同来决定，一般地说，不同的导体有不同的电阻，电阻是“导体”的电阻单位欧·米(Ω·m)欧(Ω)关系R＝ρ┃┃典例剖析__■典例3 关于导体的电阻及电阻率的说法中，正确的是(　D　)A．导体对电流的阻碍作用叫导体的电阻。因此，只有导体有电流通过时，才具有电阻B．由R＝可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C．将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D．某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零，这种现象叫做超导现象，发生超导现象时，温度不是热力学温度零度思路引导：要正确理解电阻与电阻率的物理意义。解析：导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，它只与导体的几何形状和材料性质有关，与导体是否通电以及通电电流的大小均无关。电阻率的大小和导体几何形状无关，只与材料性质和温度有关。一般金属合金和化合物的电阻率随温度升高而增大，随温度降低而变小，当温度降低到某一转变温度(大于0 K)时，某些金属、合金、化合物的电阻率会突然减小为零，呈超导电现象。┃┃对点训练__■3．(多选)(2019·陕西省南郑中学高二上学期期中)下列说法正确的是(　BD　)A．据R＝可知，加在电阻两端的电压变为原来的2倍时，导体的电阻也变为原来的2倍B．不考虑温度对阻值的影响，通过导体的电流及加在导体两端的电压改变时导体的电阻不变C．据ρ＝可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS成正比，与导体的长度L成反比D．导体的电阻率与导体的长度L、横截面积S、导体的电阻R皆无关解析：导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定，在温度不变时，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，故A错误B正确；材料的电阻率与导体的电阻、长度、横截面积无关，故C错误，D正确，故选BD。核心素养提升以题说法·启智培优　 求导体电阻的三种方法案例 (1)直接利用公式R＝，将数据代入计算。(2)利用变形式R＝，在电阻一定的电路中，I随U的变化而变化(同增、同减)，而变化量的比值仍表示这段电路的电阻。(3)利用I－U图像，直接由图像得出相关量之间的关系。在解题过程中，选择适当的解题方法，可以大大简化解题过程。案例 若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时，导体中的电流减小了0.4 A。如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大？答案：2.0 A解析：对电阻理解的角度不同，求解的方法也不相同。本题可以有三种解法：解法一：依题意得：R＝U0/I0＝，所以I0＝1.0 A。又因为R＝＝，所以I2＝2I0＝2.0 A。解法二：由R＝＝＝，得I0＝1.0 A。又R＝＝。所以ΔI2＝I0，I2＝2I0＝2.0 A。解法三：画出导体的I－U图像，如图所示，设原来导体两端的电压为U0时，导体中的电流为I0。当U＝时，I＝I0－0.4 A，当U′＝2U0时，电流为I2。由图知＝＝＝，所以I0＝1.0 A，I2＝2I0＝2.0 A。