高中物理 第二章第六節(jié)電阻定律學(xué)案 新人教版選修3-1（通用）

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1、2.6 電阻定律 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1、理解電阻定律和電阻率，能利用電阻定律進(jìn)行有關(guān)的分析和計(jì)算。 2、了解電阻率與溫度的關(guān)系。 【重難點(diǎn)】 重點(diǎn)：電阻定律及利用電阻定律分析、解決有關(guān)的實(shí)際問題。 難點(diǎn)：利用實(shí)驗(yàn)，抽象概括出電阻定律。 【預(yù)習(xí)自學(xué)】 1、通過實(shí)驗(yàn)探究，采用了____________法，得知影響導(dǎo)體電阻的因素有溫度、________、__________、__________、。 2、電阻定律的內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度成_____，與它的橫截面積S成______；導(dǎo)體的電阻與構(gòu)成它的______有關(guān)。公式為__________。式中的ρ為電阻率，

2、反映了導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性質(zhì)，與導(dǎo)體的l和S___關(guān)，和物體的_____和_____有關(guān)，如金屬的電阻率隨溫度的升高而______，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而______，有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響。 3、材料相同、厚度相同、表面為正方形但面積不同（S1＞S2）的導(dǎo)體的電阻關(guān)系為R1__R2。 【合作探究】 一、探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系 1.實(shí)驗(yàn)方法 (1)測金屬絲直徑.取一段緊密繞制的電爐絲,按課本圖2-6-1那樣用刻度尺測出它的寬度,除以圈數(shù),便得電爐絲的直徑.請同學(xué)們掌握這種用累積的方法測量較小物理量的方法,由電爐絲的直徑便可計(jì)算出橫截面積. 圖2-6

3、-1 (2)測金屬絲的長度l.把電爐絲拉直,用刻度尺量出它的長度l. (3)測金屬絲的電阻.按圖2-6-1連接電路,閉合開關(guān),測出金屬絲兩端的電壓和通過的電流,根據(jù)歐姆定律算出電爐絲的電阻,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的觸頭,多測幾組數(shù)據(jù).求出電阻R的平均值. 2.探究方案一:直接實(shí)驗(yàn)法. 按圖2-6-2所示的電路圖連接電路. 圖2-6-2 (1)把材料、橫截面積相同,但長度不同的導(dǎo)線先后接入電路中,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器,使導(dǎo)線兩端的電壓相同,測出導(dǎo)線中的電流,從而確定導(dǎo)線電阻與長度的關(guān)系. (2)把材料、長度相同,橫截面積不同的導(dǎo)線先后接入電路中,用類似的方法確定導(dǎo)線電阻與橫截面積的關(guān)系.

4、(3)把長度、橫截面積相同,但不同材料的導(dǎo)線先后接入電路中,確定出導(dǎo)線電阻與材料有關(guān). 3.探究方案二:先理論分析再進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 先利用學(xué)過的電阻的串并聯(lián)知識(shí)進(jìn)行邏輯推理探究導(dǎo)體電阻與長度、橫截面積的關(guān)系,然后通過實(shí)驗(yàn)探究導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系. 二、對電阻的理解 金屬導(dǎo)體中的電流是自由電子的定向移動(dòng)形成的.自由電子在定向移動(dòng)中要跟金屬離子頻繁碰撞,這種碰撞阻礙了電子的定向移動(dòng),從而不斷地把定向移動(dòng)的動(dòng)能傳給離子,使離子的熱運(yùn)動(dòng)加劇,使電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,導(dǎo)體的溫度升高,電阻就是表示這種阻礙作用的物理量. 三、對電阻定律的理解 電阻定律是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律,是通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的,使用時(shí)應(yīng)注意以下幾

5、點(diǎn):①這個(gè)公式只適用于金屬導(dǎo)體(但其他任何材料都有對應(yīng)的電阻率);②計(jì)算出來的電阻是某一特定溫度下的電阻,因?yàn)殡娮杪师央S溫度而變;③注意與電阻的定義式R=的區(qū)別.其主要區(qū)別列表如下: R= R= 區(qū)別 電阻定律的表達(dá)式 電阻的定義式 說明了電阻由導(dǎo)體的哪些因素決定 提供了測定電阻的手段,并不說明電阻與U和I有關(guān)系 只適用于金屬導(dǎo)體 適用于任何導(dǎo)體 相同點(diǎn) 都不能反映電阻的實(shí)質(zhì)(要用微觀理論解釋) ④電阻率是材料本身的因素,反映材料對電流阻礙能力的強(qiáng)弱.金屬材料的電阻率都隨溫度的升高而增大，金屬電阻溫度計(jì)就是利用這一規(guī)律制成的;有些合金材料的電阻率幾乎不隨溫度的變化而

6、變化,常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。 【實(shí)例分析】 〖例1〗一段均勻?qū)Ь€對折兩次后并聯(lián)在一起，測得其電阻為0.5 Ω，導(dǎo)線原來的電阻多大？若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長為三倍，另一半不變，其電阻是原來的多少倍？ 解析：一段導(dǎo)線對折兩次后，變成四段相同的導(dǎo)線，并聯(lián)后的總電阻為0.5 Ω，設(shè)每段導(dǎo)線的電阻為R，則=0.5 Ω，R=2 Ω，所以導(dǎo)線原來的電阻為4R=8 Ω。 若把這根導(dǎo)線的一半均勻拉長為原來的3倍，則這一半的電阻變?yōu)?Ω×9=36 Ω，另一半的電阻為4 Ω，所以拉長后的總電阻為40 Ω，是原來的5倍。 〖例2〗在相距40 km的A、B兩地架兩條輸電線，電阻共為800 Ω，如果在A、B

7、間的某處發(fā)生短路，這時(shí)接在A處的電壓表示數(shù)為10 V，電流表的示數(shù)為40 mA，求發(fā)生短路處距A處有多遠(yuǎn)？如下圖所示. 解析：設(shè)發(fā)生短路處距離A處有x米，據(jù)題意知，A、B兩地間的距離l=40 km，電壓表的示數(shù)U=10 V，電流表的示數(shù)I=40 mA=40×10-3A,R總=800Ω。 根據(jù)歐姆定律I=可得：A端到短路處的兩根輸電線的電阻Rx Rx=Ω=250Ω ① 根據(jù)電阻定律可知： Rx=ρ ② A、B兩地輸電線的電阻為R總，R總=ρ ③ 由②/③得 ④ 解得x=×40 km=12.5 km 【課堂小結(jié)】（自己總結(jié)本節(jié)課主要內(nèi)

8、容） 【課堂訓(xùn)練】 1、關(guān)于導(dǎo)體的電阻及電阻率的說法中,正確的是( ) A.導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫導(dǎo)體的電阻,因此,只有導(dǎo)體有電流通過時(shí),才具有電阻 B.由R=可知,導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體中的電流成反比 C.將一根導(dǎo)線一分為二,則半根導(dǎo)線的電阻和電阻率都是原來的二分之一 D.某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度降低會(huì)突然減小為零,這種現(xiàn)象叫做超導(dǎo)現(xiàn)象,發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象時(shí),溫度不為絕對零度 2、兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線,如果把其中的一根均勻拉長到原來的兩倍,把另一根導(dǎo)線對折后絞合起來,則它們的電阻比為___________.

9、 3、一卷鋁絲,電阻為2.9 Ω,質(zhì)量為10.8 kg,求這卷鋁絲的長度和直徑.(ρ鋁=2.9×10-8 Ω·m,ρ鋁密=2.7×103 kg/m3) 4、在截面積為S的粗細(xì)均勻銅導(dǎo)體中流過恒定電流I,銅的電阻率為ρ,電子電荷量為e,則電子在銅導(dǎo)體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的電場力是多少? 5、 某用電器離供電電源距離為L，線路上的電流為I，若要求線路上的電壓降不超過U，已知輸電線的電阻率為ρ，該輸電線的橫截面積最小值是( ) A、ρL/R B、2ρLI/U C、U/ρLI D、2UL/Iρ 6、同一半圓形金屬片，如圖所示，從不同方向測量其電阻 (1)Ra、Rb是否相等？ (2)如果不等，Ra、Rb誰大？ Ra、Rb比值是多少？ 7、 如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab=10 cm，bc=5 cm，當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時(shí)，電流為1 A；若將C與D接入電壓為U的電路中，則電流為( ) A、4 A B、2 A C、 A D、 A