2019-2020学年新教材高中物理 第3章 恒定电流 第2节 电阻课件 鲁科版必修第三册

第3章恒定电流第2节电阻【学习素养·明目标】物理观念：1.知道影响导体电阻的因素，掌握电阻定律.2.理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系．科学探究：1.掌握探究影响导体电阻因素的方法，会设计测量电阻的电路.2.经过合作探究，综合信息得出导体电阻与长度、横截面积的关系．科学思维：能用控制变量法探究导体电阻与长度、横截面积和材料的关系．自主探新知预习一、导体电阻与相关因素的定量关系1．电阻：导体对电流的______作用．2．电阻的测量——伏安法(1)原理：用电压表测出导体两端的电压U，用电流表测出导体中通过的电流I，代入公式R＝____求出导体的电阻．阻碍UI(2)电路图(如图所示)3．探究影响导体电阻的因素(1)合理猜想：影响导体电阻R的因素有导体的长度l、____________和材料．(2)探究方法：法．横截面积S控制变量(3)探究过程①保持材料和S不变，探究R与l的关系，结论：电阻大小跟导体的长度成正比．②保持材料和l不变，探究R与S的关系，结论：电阻大小跟导体的横截面积成反比．③保持l和S不变，探究R与材料的关系，结论：不同的材料电阻．不同二、电阻定律1．内容：导体的电阻R跟导体的长度l成，跟导体的横截面积S成，还跟导体的材料有关．2．公式：R＝ρlS，式中ρ称为材料的．正比反比电阻率3．电阻率(1)意义：反映材料的物理量，电阻率越小，材料的导电性能越强．(2)单位：，符号：Ω·m.(3)决定因素：由导体的决定．(4)影响因素：金属材料的电阻率一般会随温度的升高而；但绝缘体和半导体的电阻率却随温度的升高而．导电性能欧姆米材料增大减小三、电阻的应用1．收音机音量调节，一些台灯的亮度的调节，都要用到__________．2．高压电线绝缘子长期暴露在空气中，会因沉积灰尘污垢而_______．所以，要在绝缘子表面涂一层釉，使之光滑而不易沾染污垢．同时，把它制成有一节节皱褶的形状，可增大漏电电流沿表面流过的，增大绝缘子的，减少漏电．可变电阻漏电距离电阻3．人体实际上也是一个可变电阻．干燥的皮肤在低电压下电阻_______；当电压较高、皮肤潮湿时，人体电阻会，触电后电流很容易达到危险水平，对人体造成伤害甚至导致死亡．很大变小1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)导线越长，其电阻一定越大．()[提示]由R＝ρlS可知，导体电阻取决于ρ、l、S三个因素．(2)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体其电阻越大．()[提示]同(1)．××(3)任何导电材料的电阻率都是随温度的升高而增大．()[提示]半导体材料的电阻率随温度升高而减小．(4)用来制作标准电阻的锰铜和镍铜合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化．()×√2．(多选)下列叙述正确的是()A．导体的电阻和导体两端的电压成正比，跟通过导体的电流成反比B．导体的电阻由导体本身的物理性质决定，和导体两端的电压及导体中的电流大小无关C．对于确定的导体，其两端的电压和通过它的电流的比值等于它的电阻值D．一定的电流流过导体，电阻越大，其电压降越大BCD[导体的电阻是由导体本身的性质决定的，与其两端的电压和通过它的电流无关．对于确定的导体，其两端的电压和通过导体的电流成正比，即U＝IR.]3．下列关于电阻率的说法正确的是()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B[电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温度有关，与导体的长度和横截面积无关，选项A错误，B正确；由R＝ρlS知，ρ大，R不一定大，选项C错误；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻，而不能制成电阻温度计，选项D错误．]合作攻重难探究对电阻定律的理解公式R＝UI和R＝ρlS的比较两个公式R＝UIR＝ρlS电阻的定义式电阻的决定式提供了一种测R的方法提供了一种测导体电阻率ρ的方法区别适用任何导体适用金属导体区别类比：E＝Fq，C＝QU类比：E＝kQr2，C＝εrS4πkd联系R＝ρlS是对R＝UI的进一步说明，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【例1】一根均匀导线，现将它均匀拉长，使导线的直径减小为原来的一半，此时它的阻值为64Ω，则导线原来的电阻值为()A．128ΩB．32ΩC．4ΩD．2Ω思路点拨：①电阻计算要用R＝ρlS.②一根导线总体积V＝l·S不变．C[一根均匀导线，现将它均匀拉长，使导线的直径减小为原来的一半，则横截面积变为原来的14，因为导线的体积不变，则长度变为原来的4倍，根据电阻定律R＝ρlS，可知电阻变为原来的16倍，所以导线原来的电阻为4Ω，选项C正确．]公式R＝ρlS的应用策略(1)公式R＝ρlS中的l是沿电流方向的导体长度，S是垂直电流方向的横截面积．(2)一定形状的几何导体，当长度和横截面积发生变化时，导体的电阻率不变，体积不变，由V＝Sl可知l和S成反比，①当长度拉伸为原来n倍，横截面积S是原来的1n，电阻是原来的n2倍．②当长度压缩为原来的1n，横截面积S是原来的n倍，电阻是原来的1n2.1．一根阻值为R的均匀电阻丝，长为L，横截面积为S，设温度不变，在下列哪些情况下其电阻值仍为R()A．当L不变、S增大一倍时B．当S不变、L增大一倍时C．当L和S都缩为原来的12时D．当L和横截面的半径都增大一倍时C[由R＝ρLS得：L不变、S增大一倍时，R变为原来的12；S不变、L增大一倍时，R变为原来的2倍；L、S都缩为原来的12时，R不变；L和横截面的半径都增大一倍时，R变为原来的12，只有C对．]电阻和电阻率的比较1.电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关．2．电阻率与温度的关系及应用(1)金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计．(2)半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻．(3)有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻．3．电阻R与电阻率ρ的比较物理量电阻R电阻率ρ物理意义反映导体对电流阻碍作用的大小，R越大，阻碍作用越大反映材料导电性能的好坏，ρ越大，导电性能越差决定因素由材料、温度和导体形状决定由材料、温度决定，与导体形状无关单位欧姆(Ω)欧姆米(Ω·m)区别ρ大，R不一定大，导体对电流的阻碍作用不一定大；R大，ρ不一定大，导电性能不一定差【例2】下列关于电阻及电阻率的说法中，正确的是()A．导体对电流的阻碍作用称为导体的电阻，因此，只有导体中有电流通过时导体才具有电阻B．由R＝UI可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟流过导体的电流成反比C．将一根导线从中间一分为二，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、合金的电阻率随温度降低会突然减小为零，这种现象称为超导现象D[导体对电流的阻碍作用称为导体的电阻，它只跟导体的长度、横截面积和材料有关，跟导体中是否有电流通过及电流的大小均无关；电阻率的大小和导体的几何形状无关，只跟材料的性质和温度有关，选项A、B、C错误．一般金属、合金的电阻率随温度升高而增大，随温度降低而减小，当温度降低到某一温度(大于0K)时，某些金属、合金的电阻率会突然减小为零，这种现象称为超导现象，选项D正确．]电阻与电阻率的两个“不一定”(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，决定电阻大小的因素和决定电阻率大小的因素是不同的．(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．2．根据电阻定律可得电阻率ρ＝RSl，对于温度一定的某种金属导线来说，它的电阻率()A．跟导线的电阻成正比B．跟导线的横截面积成反比C．由所用金属材料本身特性决定D．跟导线的长度成正比C[导线的电阻率与导线的电阻大小、横截面积、长度无关，由材料本身特性决定，故C正确．]导体的伏安特性曲线1.伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，用横坐标表示电压U，这样画出的导体的I­U图像称为导体的伏安特性曲线．2．线性元件：伏安特性曲线是一条直线，欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解液导体．3．非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件，如气态导体(日光灯、霓虹灯管中的气体等)和半导体元件．4．I­U曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，而U­I曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻．【例3】(多选)两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知()A．R1为线性元件，R2为非线性元件B．R1的电阻R1＝tan45°＝1ΩC．R2的电阻随电压的增大而减小D．当U＝1V时，R2的电阻等于R1的电阻AD[由题图可知R1的伏安特性曲线为过原点的倾斜直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，A正确；R1的电阻不等于tan45°，应为U与I的比值，大小为2Ω，B错误；R2为非线性元件，电阻大小仍等于某一时刻U与I的比值，D正确；由题图可知R2的电阻随电压的增大而增大，故C错误．]伏安特性曲线应用技巧(1)线性元件的图线为一条过原点倾斜的直线，斜率为定值k＝1R.(2)非线性元件的图线为一条曲线，在不同状态时比值不同，但在每个电压下仍然有R＝UI，只不过随着U、I的改变，R的值不同．(3)伏安特性曲线中，斜率k≠tanα(α为图线的斜角)．3．(多选)如图所示是电阻R的I­U图线，图中α＝45°，由此得出()A．通过电阻的电流与两端电压成正比B．电阻R＝0.5ΩC．因I­U图线的斜率表示电阻的倒数，故R＝cotα＝1.0ΩD．在R两端加6.0V电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0CAD[I­U图线为过原点的直线，说明电流与电压成正比，故A正确．斜率表示电阻的倒数k＝1R＝5A10V，R＝2Ω，故B错误．横纵坐标轴标度不统一，故斜率k不等于tanα，C错误．电压为6V时，电流为3A，每秒通过电阻横截面的电荷量为q＝I·t＝3.0C，故D正确．]当堂固双基达标1．关于金属的电阻率，下列说法正确的是()A．纯金属的电阻率小，合金的电阻率较大，绝缘体的电阻率最大B．纯金属的电阻率随温度的升高而减小，绝缘体的电阻率随温度的升高而增大C．合金的电阻率随温度的升高而减小D．电阻率的大小只随温度的变化而变化，与材料无关A[由不同种类金属的电阻特点知A对．纯金属的电阻率随温度的升高而增大，而合金的电阻率随温度的升高增加量很小或不变，B、C错．电阻率除与温度有关外，还与材料有关，D错．]2．(多选)下列说法中正确的是()A．据R＝UI可知，当通过导体的电流不变，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．据R＝UI可知，通过导体的电流改变，加在电阻两端的电压也改变，但导体的电阻不变C．据ρ＝RSl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BD[导体的电阻是由导体本身的性质决定的，其决定式为R＝ρlS，而R＝UI为电阻的定义式，所以选项A错误，B正确；而ρ＝RSl仅是导体电阻率的定义式，电阻率与式中的各物理量间都无关，所以选项C错误，D正确．]3．一根粗细均匀的导线，当其两端电压为U时，通过的电流是I，若将此导线均匀拉长到原来的2倍时，电流仍为I，导线两端所加的电压变为()A.U2B．UC．2UD．4UD[导线原来的电阻为R＝ρlS，拉长后长度变为2l，横截面积变为S2，所以R′＝ρl′S′＝ρ2lS2＝4R.导线原来两端的电压为U＝IR，拉长后为U′＝IR′＝4IR＝4U，D正确．]4.(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化情况如图所示，则下列说法中正确的是()A．加5V电压时，导体的电阻约是5ΩB．加11V电压时，导体的电阻约是1.4ΩC．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