沪科版选修31 3.3　探究电阻定律 学案.doc

3.3探究电阻定律学习目标重点难点1掌握电阻定律，并能进行有关的计算。2知道用控制变量法来探究电阻定律。3掌握电阻串、并联的计算方法。重点：电阻定律，串、并联电路的分析与计算。难点：电阻率，混联电路的分析与计算。1电阻定律(1)实验探究电阻定律：用多用电表测量导体的电阻，用刻度尺测量导体的长度，用螺旋测微器直接测量导体的直径，间接测量导体的横截面积。探究影响电阻的因素：为了确定到底是哪些因素影响电阻以及它们是如何影响电阻的，必须用控制变量法进行研究，具体做法：同种材料、同样的长度，测量不同粗细的导线的电阻，研究电阻与横截面积的关系；同种材料、同样的粗细，测量不同长度的导线的电阻，研究电阻与导线长度的关系；同样的长度、同样的粗细，测量不同材料导线的电阻，研究电阻与导线材料的关系。(2)电阻定律：导体的电阻r跟导体的长度l成正比，跟导体的横截面积s成反比，还跟导体的材料有关。公式：r，为材料的电阻率，是反映导电性能的物理量，单位为m。(3)金属材料的电阻率一般会随着温度的升高而变大，在温度变化范围不太大的情况下，金属的电阻率与温度之间近似存在线性关系：0(1t)；绝缘体和半导体的电阻率却随着温度的升高而减小，并且是非线性的。预习交流1两根完全相同的金属导体，如果把其中的一根均匀拉长到原来的4倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为多少？答案：导体的电阻由r决定，当、l、s改变时，会导致电阻变化，只要明确导体长度、横截面积如何变化，代入公式求解即可。金属导线原来的电阻为r，拉长后l14l，因为总体积vls保持不变，所以截面积s1，得：r116r。对折后l2，截面积s22s，得：r2，则后来两导线的电阻比r1r2641。2探究电阻的串联、并联和混联(1)串联电路的等效总电阻与各电阻r1、r2rn的关系：rr1r2rn。(2)并联电路的等效总电阻值r与各支路的电阻r1、r2rn的关系是：，对两个电阻的并联能直接写出：r。预习交流2如图所示电路由8个不同的电阻组成，已知r112 ，其余电阻未知，测得a、b间总电阻为4 ，今将r1换成6 的电阻，则a、b间的总电阻变为多少？答案：设其余7个电阻的总阻值为rx，则a、b间相当于rx与r1并联，有4 ，解得rx6 。当把r1换成r1时，r1与rx并联得 3 。一、电阻定律(1)导体的电阻是导体自身的一种性质，它是由导体自身的因素决定的，那么到底由哪些因素决定呢？它与各种决定因素之间有怎样的定量关系呢？(2)电阻的决定式与电阻的定义式有何不同？答案：(1)实验表明：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。电阻表达式r。(2)电阻是导体本身的属性，跟导体两端的电压和通过的电流无关，r只是电阻的定义式；r是电阻的决定式，对于金属和电解液导体的电阻r由、s、l共同决定。r适用于任何导体，r只适用于金属和电解液导体。下列说法中正确的是()。a据ru/i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据ru/i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rs/l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皆无关答案：bd解析：本题主要考查了电阻的决定因素和电阻率的决定因素。导体的电阻是由导体本身的性质决定的，其决定式为rl/s，而ru/i为电阻的定义式，所以选项a是不对的，选项b是正确的，而rs/l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是不对的，选项d是正确的。导体电阻是由导体本身性质决定的，r是定义式；而r为决定式，正确理解这两个公式是解题的关键。二、电阻率(1)金属电阻率与温度之间的关系如何？(2)电阻率与电阻有何区别？答案：(1)金属电阻率与温度之间近似存在如下关系：0(1t)，其中表示温度为t 时的电阻率，0表示0 时的电阻率，对大多数纯金属0.004/ 。(2)电阻率是反映材料导电性质的物理量，它与导体的长度l和横截面积s无关，只与导体的材料、温度有关。电阻率越小的材料导电性能越好，但用其制作的导体的电阻并不一定小；电阻率大，导电性能差，但用其制作的导体的电阻不一定大。另外要注意“电阻率”是材料的电阻率，而“电阻”是导体的电阻。实验室用的小灯泡灯丝的iu特性曲线，可用图中哪个图像来表示()。答案：a解析：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，故选a。金属材料的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率随温度的升高而减小，还有些材料电阻率几乎不受温度的影响，可制作成标准电阻。三、电阻的串联、并联和混联1电阻串联电路中的电压、电流和功率关系如何？答案：(1)如果将电路中的元件逐个顺次串接起来，这个电路就是串联电路。串联电路的基本特点：在串联电路中，各处的电流相等：ii1i2i3in串联电路的总电压等于各部分电压之和：uu1u2u3un(2)串联电路的三个重要性质串联电路的等效总电阻为各电阻阻值r1、r2rn之和：rr1r2rn串联电路的电压分配关系是：各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比：i串联电路的功率分配关系是：各个电阻消耗的功率跟它们的阻值成正比：i22电阻并联电路中的电压、电流和功率关系如何？答案：(1)如果将电路中的元件逐个并列地连接起来，这个电路就是并联电路。并联电路的基本特点：并联电路中各支路的电压相等：uu1u2u3un。并联电路的总电流等于各支路电流之和：ii1i2i3in。(2)并联电路的三个重要性质并联电路的等效总电阻值r与各支路的电阻r1、r2rn的关系是，对两个电阻的并联能直接写出：r。并联电路的电流分配关系是：通过各个支路电阻的电流跟它们的阻值成反比i1r1i2r2i3r3in rnu。并联电路的功率分配关系是：各个电阻消耗的功率跟它们的阻值成反比p1r1p2r2pnrnu2。由四个电阻连接成的混联电路如图所示。r18 ，r24 ，r36 ，r43 。(1)求a、d之间的总电阻。(2)如果把42 v的电压加在a、d两端，通过每个电阻的电流是多少？答案：(1)14 (2)8 与4 电阻中电流为3 a,6 电阻中电流为1 a,3 电阻中电流为2 a。解析：(1)按图甲、乙所示的步骤依次简化，6 和3 的电阻并联，所以c、d之间电阻rcd 2 ；r1、r2、rcd串联，所以a、d之间总电阻rad(842) 14 。(2)8 和4 电阻串联在干路上，电流是一样的，根据欧姆定律得i a3 a。当电流i流过c、d之间分成两路，分别通过6 和3 的电阻，i1i23 a，由于两支路的电压ucd是一样的，所以有6 i13 i2，则通过6 电阻的电流i11 a，通过3 电阻的电流i22 a。(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。(2)并联电路的总电阻小于其中最小的电阻。(3)几个相同的电阻并联，总电阻等于一个电阻的几分之一：r总r。(4)两个电阻并联时的总电阻r，当其中任一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小。(5)多个电阻并联时，其中任一个电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小。1在探究导体的电阻与其影响因素的定量关系时，下列说法正确的是()。a可以用实验探究法b可以用逻辑推理法c可以用控制变量法 d以上说法都不对答案：abc解析：在探究导体的电阻与其影响因素的定量关系时，应用控制变量法进行实验探究，也可以用串、并联电路的特点分析，故a、b、c正确。2关于电阻率的说法正确的是()。a电阻率与导体的长度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答案：b解析：电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温度有关，与导线的长度l和横截面积无关，故a错、b对；由r知大，r不一定大，故c错；有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，用来制作标准电阻，故d错。3一根阻值为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1倍时b当s不变，l增大1倍时c当l和s都缩为原来的1/2时d当l和横截面的半径都增大1倍时答案：c解析：由r和vsl得：l不变，s增大1倍时r变为原来的1/2；s不变，l增大1倍时r变为原来的2倍；l、s都缩为原来的1/2时，r不变；l和横截面的半径都增大一倍时，r变为原来的1/2。4已知通过三个并联支路的电流之比是i1i2i3123，则三个并联支路的电阻之比r1r2r3为()。a123 b321c236 d632答案：d解析：在并联