高中物理 恒定电流（一）2.6 导体的电阻学案.doc

2.6 导体的电阻【学习目标】1. 通过决定导体电阻的因素的探究过程，体会控制变量方法和逻辑思维方法。2. 了解电阻定律，能用电阻定律进行有关计算，深化对电阻的认识。3. 了解电阻率与温度的关系。4. 理解电阻率的概念及物理意义。一、影响导体电阻的因素探究1.探究方案一实验法探究导体电阻与长度、材料的关系。(1) 实验电路：如下图所示。(2) 实验方法控制变量法：在长度、 、材料三个方面，b、c、d与a分别有一个因素不同。(3) 实验原理串联电路中，电流相同，电压和导体的电阻成 ，测得电压便知道b、c、d与a的电阻比，进而了解电阻与三个因素的关系。2.探究方案二逻辑推理法(1) 由串联电路电阻特点分析：导体电阻与它们长度关系是成 的。(2) 由并联电路电阻特点分析：导体的电阻与它的 的关系是成反比。(3) 结合实验探究得出导体的电阻与 有关。二、导体的电阻1. 内容：同种材料的导体，其电阻r与它的长度l成 ，与它的横截面积s成 ，还与构成导体的材料有关。2. 公式：r 3. 符号意义：l表示导体沿电流方向的长度，s表示垂直于电流方向的横截面积。是电阻率，表征材料的 4. 电阻率与温度的关系：各种材料的电阻率都随温度而变化，金属的电阻率随温度升高而 (可用于制造电阻温度计)；半导体和电介质的电阻率随温度的升高而减小(半导体的电阻率随温度变化较大，常用于制作热敏电阻)；有些合金如锰铜、康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)。5. 想一想：公式r 与公式r 有什么区别？答案一、横截面积 横截面积 正比 正比 横截面积 材料二、1. 正比 反比 2. . 3. 导电性能 4. 增大 5. 公式r是电阻的定义式，但电阻r与u、i无关；公式r是电阻的决定式，电阻大小与长度l、横截面积s和导体材料(电阻率)有关.知识点一 对电阻定律的正确理解1公式r中各物理量的意义(1)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。2r 与r 的区别与联系rr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的方法：只要测出r、l、s就可求出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。3. 对导体电阻的理解（1）公式r只适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液(但其他任何材料都有对应的电阻率)。（2）计算出来的电阻是某一特定温度下的电阻，因为电阻率随温度变化而变化。名师点睛1. 对于每一个物理公式都应理解其物理意义，明确是决定式，还是定义式，进而判定物理量之间是否有正比或反比的关系。2. 导体的电阻由、l、s决定，与导体两端的电压u及电流i无关。在同一段导体的拉伸或压缩形变中，导体的横截面积随长度的变化而变化，但导体的总体积不变。知识点一 对电阻定律的正确理解【典例探究】【典例1】(多选)关于电阻的定义式r=ui 和决定式r=ls,下面说法正确的是( )a.导体的电阻与其两端电压成正比,与电流成反比b.导体的电阻与导体长度、横截面积和材料有关c.某些导体的电阻随工作温度变化而显著变化d.对一段一定的导体来说,在恒温下导体的电阻随u或i的变化而变化【典例2】 如图所示，r1和r2是材料相同、厚度相同、表面均为正方形的导体，r1边长为2l，r2边长为l，若r1的阻值为8，则r2的阻值为()a4 b8 c16 d64 【典例3】 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab2bc，当将a与b接入电路或将c与d接入电路中时电阻之比rabrcd为()a.14 b.12c.21 d.41 【典例4】 两根完全相同的金属裸导线a和b，如果把导线a均匀拉伸到原来的2倍，电阻为ra，把导线b对折起来，电阻为rb，然后分别加上相同的电压，求：(1) 导线a和b的电阻值之比；(2) 相同时间内导线a和b产生的热量之比。知识点二 电阻率1.物理意义电阻率是一个反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关，它的单位是欧姆米，国际符号m，而电阻r反映的是导体的属性，与导体的材料、形状、大小有关。2. 大小(1) 计算公式：。(2) 各种材料的电阻率在数值上等于用该材料制成的长度为1 m、横截面积为1 m2的导体的电阻。各种材料都有各自的电阻率，各种金属中银的电阻率最小，其次是铜、铝，合金的电阻率大于组成它的任何一种纯金属的电阻率。(3) 材料的电阻率与温度有关系： 金属的电阻率随温度的升高而增大铂较明显，可用于做温度计；锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。 半导体的电阻率随温度的升高而减小。 有些物质当温度接近0 k时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度tc。知识点二 电阻率【典例探究】【典例5】(多选)关于材料的电阻率，下列说法正确的是( )a 电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大b 金属的电阻率随温度的升高而增大c 银材料的电阻率较锰铜合金的电阻率小d 金属丝拉长为原来的两倍，电阻率变为原来的2倍【学霸提示】(1)电阻率是一个反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关。 (2) 电阻率与温度的关系及应用 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。 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。 有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。 当温度降到绝对零度时，某些导体变成超导体。知识点三 电阻率与电阻的区别与联系电阻r电阻率描述对象导体材料物理意义反映导体对电流阻碍作用的大小，r大，阻碍作用大反映材料导电性能的好坏，大，导电性能差决定因素由材料、温度和导体形状决定由材料、温度决定，与导体形状无关物理单位欧姆()欧姆米(m)联系r.大，r不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；r大，不一定大，导电性能不一定差【名师点睛】1. 各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化。 2. 金属的电阻率随温度的升高而增大。 3. 半导体(热敏电阻)的电阻率随温度的升高而减小。知识点三 电阻率与电阻的区别与联系【典例探究】【典例6】关于电阻和电阻率，下列说法中正确的是()a 把一根均匀导线等分成等长的两段，则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半b 由可知，与r、s成正比，与l成反比c 材料的电阻率随温度的升高而增大d 对某一确定的导体当温度升高时，发现它电阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大知识点四 巧用等效思想解决电阻问题等效思想是高中物理重要的解题方法，当外界条件相同时，物理规律也应该相同，因此，我们可以巧妙地把本不容易求解的问题转化成较简单的问题，从而为顺利求解创造条件。【名师点睛】等效思想运用的关键在于找到与题意相符的模型进行替代(如题中的串、并联模型)，然后再利用模型的相关公式和特性解题.知识点四 巧用等效思想解决电阻问题【典例探究】【典例7】 将一块半圆形金属片p按图甲所示连接，测得a、b间的电阻为r，然后将p按图乙所示连接在电极c、d间，此时c、d间的电阻值为()a. r/2b. rc. 4rd. 2r答案与解析1. 【答案】bc【解析】 导体的电阻是由导体本身的性质决定,其决定式为r=ls,与u,i无关,所以选项a,d错误,b正确;某些导体的电阻随温度的变化而显著变化,选项c正确。2.【答案】b【解析】设导体材料厚度为h，根据电阻定律r得r18，r28，b正确。3.【答案】b【解析】设沿ab方向横截面积为s1，沿cd方向横截面积为s2，则有.根据电阻定律有，d选项正确。4.【答案】见解析【解析】（1）导线的形状改变后，其总体积不变，电阻率也不变设导线a和b原来的长度为l，横截面积为s，电阻为r，则la2l， sas，lbl，sb2s，由电阻定律表达式得：r， 则rarb161.(2) 由焦耳定律表达式qi2rt和欧姆定律表达式i可得qt.故导线a和b产生的热量之比qaqb116.5.【答案】bc6.【答案】d【解析】导体的电阻率由材料本身决定，并随温度的变化而变化，但并不都是随温度的升高而增大，则a、b、c错。若导体温度升高时，电阻增大，其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的，则d选项正确。7.【答案】c【解析】将半圆形金属片从正中分割，设每部分电阻为r0，则可以看出，两种情况下两个四分之一圆的两个接触端相同，因此可以认为甲图等效为两个电阻的并联，得r02r；乙图等效为两个电阻的串联，所以r2r04r。课堂小测1. 两根材料相同的导线，质量之比为2：1，长度之比为1：2，加上相同的电压后，通过的电流之比为()a. 8：1b. 4：1c. 1：1d. 1：42. 一根阻值为r的均匀电阻丝，在下列哪些情况中其阻值仍为r(设温度不变)()a. 当长度不变，横截面积增大一倍时 b. 当横截面积不变，长度增加一倍时c. 长度和横截面半径都缩小一倍时 d. 长度和横截面积都扩大一倍时3. 关于导体、绝缘体和超导体，下列说法错误的是()a. 超导体对电流的阻碍作用几乎为零b. 电解液通电时，正负离子仍有阻碍作用c. 绝缘体内也有自由电子，但很少d. 绝缘体接入电路后，一定没有电流通过4. 一只白炽灯泡，正常发光时的电阻为121 ，当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应是()a. 大于121 b. 小于121 c. 等于121 d. 无法判断5. 关于材料的电阻率，下列说法正确的是()a. 把一根长导线截成等长的三段，则每段的电阻率都是原来的b. 材料的电阻率随温度的升高而增大c. 纯金属的电阻率较合金的电阻率小d. 电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大6. 在横截面积为s的粗细均匀的铜导体中流过恒定电流i，铜的电阻率为，电子的电荷量为e，则电子在铜导体中运动时受到的电场作用力为()a. 0 b. ie/sc. is/e d. ie/s7. 如图(甲)为一测量电解液电阻率的玻璃容器,p,q为电极,设a=1 m,b=0.2 m,c=0.1 m,当里面注满某电解液,且p,q 加上电压后,其ui图线如图(乙)所示.当u=10 v时,求电解液的电阻率是多少?答案与解析1. 【答案】a【解析】同种材料的导线体积之比等于质量之比，故v1：v22：1，面积之比为，由r可得，加上相同电压，由i可得.2. 【答案】d【解析】根据电阻定律r 可知，只有电阻丝的长度和横截面积都扩大一倍时，电阻丝的电阻才能保持不变，故选项d对。3. 【答案】d【解析】导体中存在大量的自由电子，绝缘体中也存在自由电子，但数目极少。绝缘体接入电路后，也有电流通过