物理必修 第三册2 导体的电阻教案配套课件ppt

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1.体会物理概念及规律的建立过程,理解电阻的定义。(物理观念)2.通过实验探究,了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系,体会物理学中控制变量的研究方法。(科学探究)3.观察实验现象,对数据进行分析思考,了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。(科学思维)4.设计实验探究影响导体电阻的因素,同时学习电流表的内外接、滑动变阻器分压及限流接法对电路的影响。(科学探究)5.能由伏安特性曲线分析不同导体的导电性能的区别,体会电阻率在科技、生活中的应用。知道超导现象和超导体的概念,了解目前对超导材料研究的现况。(科学态度与责任)
【必备知识】一、电阻1.物理意义:反映了导体对电流的阻碍作用。2.定义:导体两端的电压与流过的电流的比值。3.定义式: 。4.单位:国际单位欧姆,简称 欧 ,符号 Ω 。它是根据欧姆定律规定的,如果某段导体两端的电压是1 V,通过的电流是1 A,这段导体的电阻是1 Ω。
二、影响导体电阻的因素　导体的电阻率1.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;导体的电阻还与构成它的材料有关。2.关系式: 。3.电阻率:电阻率反映了材料的导电性能,与导体的材料和温度等因素有关,电阻率越大,说明导体的导电性能越差。单位欧姆·米,符号Ω·m。
三、导体的伏安特性曲线1.导体的伏安特性曲线:用横坐标表示电压U ,用纵坐标表示电流I ,这样画出的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线。2.线性元件:伏安特性曲线是一条过原点的直线,电流I与电压U成正比,具有这种伏安特性的电学元件叫作线性元件,欧姆定律可适用,例如金属和电解质溶液。3.非线性元件:伏安特性曲线是曲线的电学元件,电流I与电压U不成正比,欧姆定律不适用,例如气态导体和半导体元件。
【自我检测】1.正误判断,判断结果为错误的小题说明原因。(1)通过导体的电流越大,则导体的电阻越小。(　　)答案 ×解析 导体的电阻是导体本身的性质,与通过的电流大小无关。(2)由 知,电阻与其两端的电压成正比,与通过它的电流成反比。(　　)答案 ×解析 电阻由其自身因素决定,与其两端的电压和通过它的电流无关。
(3)欧姆定律并非对所有的导体都适用。(　　)答案 √(4)导体的长度越长,电阻越大。(　　)答案 ×解析 导体的电阻与它的长度、横截面积及制作材料都有关系,只有在明确材料相同的条件下,才能确定长度越长,横截面积相同的导体的电阻越大。(5)金属的电阻率随温度的升高而增大。(　　)答案 √
2.探究讨论。(1)导体两端的电压为零时,导体的电阻也为零吗?答案 电阻是导体本身的固有属性,利用电压和电流计算电阻只是一种比值定义法,电压为零时,导体的电阻不为零。(2)线性元件与非线性元件的根本区别是什么?答案 线性元件的电阻值不随电压和电流的改变发生变化;非线性元件的电阻值随电压和电流的改变发生变化。
3.(多选)对于一根阻值为R的均匀金属丝,下列说法中正确的是(　　)A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大,其导电性能越好B.某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,通常用来制作标准电阻C.给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0,则任一状态下的 比值不变D.把某些金属丝温度降低到绝对零度附近,电阻率会突然变为零
答案 BD解析 金属丝的电阻率越小,其导电性能越好,A错误;某些合金的电阻率几乎不受温度的影响,可制作标准电阻,B正确;金属丝的电阻率ρ随温度升高而增大,当金属丝两端的电压逐渐增大时,由于电流的热效应会使电阻率ρ随温度升高而增大,因 将逐渐增加,C错误;D中这种现象叫超导现象,D正确。
【情境导引】现有两个导体A和B,利用如图所示的电路分别测量A和B的电压和电流,测得的实验数据见下表。试分析讨论以下问题:
(1)在坐标系中,用纵轴表示电压U,用横轴表示电流I,分别将A和B的数据在坐标系中描点,并作出U-I图线。(2)根据作出的两条图线可知,电压与电流的比值具有什么特点?对不同的导体,这个比值是否相同?这个比值描述的是什么物理量?
要点提示 (1)U-I图线如图所示(2)对同一导体,U-I图像是过原点的直线,电压和电流的比值为一常数,可以写成 。对不同导体,这个比值不同。说明这个比值与导体自身有关,反映导体的属性,物理上叫电阻,用R表示,即 。
【知识归纳】1.欧姆定律的“两性”(1)同体性:表达式 中的三个物理量U、I、R对应于同一段电路或导体。(2)同时性:三个物理量U、I、R对应于同一时刻。
【典例示范】例1若加在某导体两端的电压变为原来的 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,则导体中的电流是多大?思路点拨(1)导体的电阻不随导体两端电压的变化而变化。(2)明确导体两端原来的电压与后来的电压之间的数量关系。答案 2.0 A
A.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B.导体的电阻由导体本身的物理条件决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关C.对确定的导体,其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值D.一定的电流流过导体,电阻越大,其两端电压就越大
答案 BCD解析 导体的电阻由导体本身性质决定,与U、I无关,公式 只是提供一种测量计算导体电阻的方法,故A错,B、C对;公式U=IR,当I一定时U与R成正比,D正确。
【情境导引】如图所示是电子产品里用到的各式各样的电阻,它们的阻值各不相同。试猜想:影响电阻的阻值的因素有哪些呢?要点提示 长度、横截面积和导体的材料。
【知识归纳】一、研究影响导体电阻的因素1.实验探究法如图所示,a、b、c、d是四条不同的金属导体。在长度、横截面积、材料三个因素方面,分别只有一个因素不同:b与a长度不同;c与a横截面积不同;d与a材料不同。四段导体,每段导体两端的电压与它们的电阻成正比。若Ub=2Ua,lb=2la,说明Rb=2Ra,导体的电阻与长度成正比。
2.逻辑推理法(1)分析导体的电阻与它的长度的关系一条长度为l,电阻为R的导体,可以看成由n段长度同为l1、电阻同为R1的导体串联而成。因l=nl1,R=nR1,所以(2)研究导体的电阻与它的横截面积的关系有n条导体,它们的长度相同,横截面积都为S1,电阻同为R1。把它们紧紧地束在一起,组成一横截面积为S、电阻为R的导体。则
二、电阻率1.公式 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。反映了导体的导电性能,ρ越大,说明导电性能越差;ρ越小,说明导电性能越好。(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。
2.电阻率(1)概念:电阻率是反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的长度、横截面积无关。(2)电阻率与温度的关系①金属的电阻率随温度升高而增大(可用于制造电阻温度计)。②有些合金(如锰铜、镍铜)的电阻率几乎不受温度变化的影响(可用来制作标准电阻)。③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成为超导体。
(3)电阻与电阻率的比较
要点笔记 (1)电阻率越大,材料的导电性能越差,但用这种材料制成的电阻不一定大,还与其长度和横截面积等因素有关。(2)导体的电阻越大,说明导体对电流的阻碍作用越大,导体的电阻率不一定越大。
【典例示范】例2一根粗细均匀的镍铬丝,电阻率为ρ,横截面的直径是d,电阻是R。把它拉成直径为 的均匀细丝后,它的电阻率和电阻为(设温度不变)(　　)A.ρ,10-3RB.104ρ,104RC.ρ, RD.ρ,104R
变式训练2如图所示,厚薄均匀的矩形金属片,边长ab=10 cm,bc=5 cm,当A与B间接入电压为U时,电流为1 A,若C与D间接入电压仍为U时,其电流为(　　)A.4 AB.2 AC.0.5 A A
答案 A解析 设将A与B连入电路时,电阻为R1,C与D连入电路时,电阻为R2,金属片厚度为h。
【情境导引】研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系,可以用公式法,可以用列表法,还可以用图像法。根据下面两个图像分析讨论:(1)图甲是某元件的I-U图像,思考图像斜率的物理意义是什么。该元件是线性元件还是非线性元件?(2)如果某元件的伏安特性曲线如图乙所示,分析该元件的电阻在图像中如何反映。该元件是线性元件还是非线性元件?
要点提示 (1) 图线的斜率表示导体电阻的倒数,斜率越大,电阻越小;题图甲反映的导体电阻不变,是线性元件。(2)I-U曲线上一点与原点连线斜率的倒数表示电阻;该元件的电阻随电压的变化而变化,且电压增大时,电阻变小,这种元件是非线性元件。
【知识归纳】I-U与U-I图线的比较
要点笔记 x-t图像中曲线上某点的斜率表示速度,v-t图像中曲线上某点的斜率表示加速度,而I-U图像中曲线上某点与原点连线的斜率表示电阻的倒数。
【典例示范】例3两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示,可知两电阻R1∶R2等于(　　)A.1∶3B.3∶1C.1∶D. ∶1答案 A解析 在I-U图像中直线斜率的倒数表示该导体的电阻,因此两个电阻之比等于斜率的倒数之比: ,故A正确。
规律方法 应用图像求电阻时注意的问题(1)看清是I-U图像还是U-I图像。对于线性元件,若是I-U图像,电阻值等于该图线斜率的倒数,即R= ;若是U-I图像,则电阻值等于该图线的斜率,即R=k。(2)对于非线性元件,I-U图像或者U-I图像是过原点的曲线,在每一个状态时元件的电阻不同,可以根据Rn= 求各状态的电阻,也可以根据图线上某一点与坐标原点的连线的斜率计算某一状态的电阻。
变式训练3小灯泡的伏安特性曲线如图中的AB段(曲线)所示,由图可知,灯丝的电阻因温度的影响改变了(　　)A.5 ΩB.10 ΩC.1 ΩD.6 Ω答案 B
1.(多选)下列说法正确的是(　　)A.由 可知,当通过导体的电流不变时,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.导体的电阻是其本身的属性,通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电阻不变C.据 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
2.(多选)小灯泡通电后,其电流I随所加电压U变化的图线如图所示,P为图线上一点,PN为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线。下列说法正确的是(　　)A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻减小B.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
答案 BC解析 I-U图线上的点与原点连线斜率的倒数等于电阻大小,由数学知识可知,随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大,故A错误,B正确;根据电阻的定义式可知,对应P点,小灯泡的电阻 ,故C正确,D错误。
3.(多选)某根标准电阻丝的电阻为R,接入电压恒定的电路中,要使接入电路的电阻变为 R,可采取的措施是(　　)A.剪其一半的电阻丝接入B.并联相同的电阻丝接入C.串联相同的电阻丝接入D.对折原电阻丝后再接入