教科版必修1 电阻定律 第1课时 学案.docx

2.2 电阻定律重难点一、电阻定律1电阻定律(1)内容：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；导体电阻与构成它的材料有关这就是电阻定律(2)公式：rl/s.(3)单位：r：，l：m，s：m2，：m.(4)适用条件：温度一定，粗细均匀(s为定值)的导线或浓度均匀的电解液电阻定律反映了导体的电阻由导体自身决定，只与导体的材料、导体的长度和导体的横截面积和温度有关，与其他因素无关表达式中的l是沿电流方向导体的长度，横截面积是垂直电流方向的横截面如图所示，一块长方形铜块，若通以电流i1，则长度为a，横截面积为bc；若通以电流i2，则长度为b，横截面积为ac2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(2)大小：rs/l，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的导体的电阻不能根据rs/l错误地认为电阻率跟导体的横截面积s成正比，跟导体长度l成反比某种材料的电阻率大，不能说它对电流的阻碍作用一定大这是因为电阻率大的材料制成的电阻可以是一个小电阻，这完全可由电阻的l、s决定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)单位：欧米(m)(4)电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度升高而增大，可用于制作电阻温度计半导体和电解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，可用于制作热敏电阻有些合金如锰铜、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有些物质当温度降低到绝对零度附近时，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临界温度tc3r与r的区别与联系两个公式区别联系rr区别1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2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电阻率的方法：只要测出r、l、s就可求出3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4.应用实例滑动变阻器(1)原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻(2)在电路中的使用方法结构简图如图所示，要使滑动变阻器起限流作用，正确的连接是接a与d或c，b与c或d，即“一上一下”；要使滑动变阻器起到分压作用，要将ab全部接入电路，另外再选择a与c或d及b与c或d与负载相连，当滑片p移动时，负载将与ap间或bp间的不同长度的电阻丝并联，从而得到不同的电压滑动变阻器的两种接法的比较两种接法比较内容限流接法分压接法电路图(图中r为负载电阻，r0为滑动变阻器)闭合电键前滑片位置滑动触头在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大滑动触头在最左端，即开始时r上得到的电压为零负载两端的电压调节范围uu0u通过负载的电流调节范围0【特别提醒】1.选用两种接法的原则。(1)当电压表或电流表的量程太小时，若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过电压表或电流表的量程，必须采用分压式接法。(2)负载电阻的阻值r0远大于变阻器的总电阻r，须用分压式电路；(3)要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，须用分压式电路；(4)负载电阻的阻值r0小于变阻器总电阻r或相差不多，且电压电流变化不要求从零调起时，可采用限流接法；(5)两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法总功耗较小。(4)导体的电阻由、l、s共同决定，在同一段导体的拉伸或压缩形变中，导体的横截面积、长度都变，但总体积不变，电阻率不变(5)公式r适用于温度一定、粗细均匀的金属导体或截面积相同且浓度均匀的电解液2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。重难点二、实验：测定金属的电阻率一、实验目的1学会使用电流表和电压表以及正确读数2学会使用螺旋测微器以及正确读数3掌握测定金属电阻率的方法二、实验原理1螺旋测微器(1)构造原理：螺旋测微器是测量长度的仪器之一在实验中常用它测量小球的直径、金属丝的直径和薄板的厚度等用它测量长度，可以精确到0.01 mm，还可以估读到0.001 mm(即毫米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺下图所示是常用的螺旋测微器它的小砧a和固定刻度b固定在框架c上，旋钮d、微调旋钮d和可动刻度e、测微螺杆f连在一起，通过精密螺纹套在b上精密螺纹的螺距是0.5 mm，即每旋转一周，f前进或后退0.5 mm.可动刻度分成50等份每一等份表示0.1 mm，即可动刻度每转过1等份，f前进或后退0.01 mm，因此，从可动刻度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个0.01 mm.(2)使用方法：a找出零误差测物前将两小砧并拢，如果可动刻度的零刻线正好在固定的零刻线上，零误差为零；如果可动刻度的零刻线在固定零刻线之上n小格，应在读数中加上0.01n(mm)，反之则减去0.01n(mm)b将待测物体放在两小砧之间，旋动旋钮直至可动小砧快靠近被测物体时，改用微调调至可动小砧紧靠物体，当听到“咔咔”声后，止动，即可读数c待测物体长度的整的毫米数从固定刻度上读出，小数部分由可动刻度读出(3)注意事项：a读数时要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻度线是否已经露出b由螺旋测微器读数时必须估读一位，即估读到0.001 mm这一位上2测金属丝电阻率的原理用毫米刻度尺测一段金属导线的长度l，用螺旋测微器测导线的直径d，用伏安法(因金属导线电阻较小采用外接法)测导线的电阻r，由r，得，实验电路如图所示三、实验器材直流电流表(00.6 a)、直流电压表(03 v)、电池(3 v)、滑动变阻器(010 )、长约1 m的金属丝、开关1只、导线若干、毫米刻度尺、螺旋测微器四、实验步骤1用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，测三次取平均值2用螺旋测微器测量金属丝的直径，在不同位置，测量三次，取平均值，并算出金属丝的横截面积s.3把金属丝接入电路中，调节滑动变阻器的阻值，测得三组u、i数据，分别求出每组数据所对应的电阻值r1、r2、r3，取平均值r作为金属丝的电阻4用公式求得该金属丝的电阻率五、数据处理1金属导线直径的读数(1)特别小心半刻度是否露出(2)因螺旋测微器的精确度为0.01 mm，可动刻度上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位上(3)把三个不同位置的测量值求平均值作为直径d2金属丝长度的测量(1)应测量接入电路中的有效长度；(2)因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的下一位(别忘记估读)；(3)把3次测量值求平均值作为长度l.3电阻r的测量值确定方法一、平均值法：可以将每次测量的u、i分别计算出电阻，再求出电阻的平均值，作为测量结果方法二、图象法：可建立ui坐标系，将测量的对应u、i值描点作出图象，利用图象斜率来求出电阻值r.4将测得的r、l、d的值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率六、注意事项1为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导线的有效长度，且各测量三次，取平均值2测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时，电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率随温度而改变3为准确求出r的平均值，应多测几组u、i数值，然后采用ui图象法求出电阻4滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的要求七、误差分析1测量误差：测量金属丝的直径、长度以及电流、电压时出现读数误差2由于采用电流表外接法，电压表的分流，造成电阻测量值偏小(若误用内接法，则电流表分压影响更大)3通电电流太大，或时间太长，致使金属丝发热，电阻率随之变化过关检测1一阻值为r的均匀电阻丝，长为l，横截面积为s，设温度不变，下列哪种情况下电阻丝的电阻仍为ra 长为l，横截面积为2s的相同材料的均匀电阻丝b 横截面积为s，长为2l的相同材料的均匀电阻丝c 长为2l，横截面积为2s的相同材料的均匀电阻丝d 长为2l，横截面半径为原来2倍的相同材料的均匀电阻丝2如图所示，电路中的电阻均为1，电源电动势为3v，内阻为0.5，电流表.电压表均为理想电表，则此时电流表.电压表的读数分别是()a 3a3vb 1.5a1.5vc 3a1.5vd 1.5a3v3一根粗细均匀，阻值为8的电阻丝，在温度不变的情况下，先将它等分成四段，每段电阻为r1；再将这四段电阻丝并联，并联后总电阻为r2.则r1与r2的大小依次为()a 1，0.5b 4，1c 2，0.5d 2，14如图所示为滑动变阻器示意图，下列说法中正确的是()a和b串联接入电路中，p向右移动时电阻增大b和d串联接入电路中，p向右移动时电阻减小b和c串联接入电路中，p向右移动时电阻增大a和c串联接入电路中，p向右移动时电阻增大a b c d 5如图所示的长方体是用电阻率为的均匀金属制成的，长度为2l，其横截面为正方形，边长为l，若将它的a、b端接入电路时的电阻为r，则将它的两个侧面上的c、d端接入电路时的电阻是（）a r b r/4 c r/2 d 4r6一根粗细均匀的导线，两端加上电压u时，通过导线中的电流强度为i，导线中自由电子定向移动的平均速度为v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的12，再给它两端加上电压u，则（）a 通过导线的电流为i4b 通过导线的电流为i6c 自由电子定向移动的平均速率为v4d 自由电子定向移动的平均速率为v67（多选）下列说法正确的是()a 把一根金属导线均匀拉长为原来的4倍，电阻相应增大为原来的16倍b 导体中的电流越大，导体的电阻越小c 所谓超导体，是当其温度降低到某个临界温度时，它的电阻率突然变为无穷大d 某些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，通常用它们制作标准电阻8（多选）两粗细相同的同种金属电阻丝r1、r2的电流i和电压u的关系图象如图所示，可知 a 两电阻的大小之比为r1：r2=3：1b 两电阻的大小之比为r1：r2=1：3c 两电阻丝长度之比为l1：l2=1：3d 两电阻丝长度之比为l1：l2=3：19某同学要探究一种新材料制成的圆柱体的电阻.步骤如下: (1)用游标为20分度的卡尺测量其长度，如图a 所示，可知其长度为_ mm.(2)用螺旋测微器测量其直径，如右上图b 所示，可知其直径为_ cm.(3)该同学想用伏安法更精确地测量其电阻r，现有的器材及其代号和规格如下:待测圆柱体电阻r (阻值约为200)电流表a1 (量程04ma，内阻约50)电流表a2 (量程010ma，内阻约30)电压表v1 (量程03v，内阻约10k)电压表v2 (量程015v，内阻约25k)直流电源e (电动势4v，内阻不计)滑动变阻器r1 (阻值范围015，允许通过的最大电流2.0a)滑动变阻器r2 (阻值范围020k，允许通过的最大电流0.5a)开关s 导线若干为使实验误差较小，要求测得多组数据进行分析，请在方框中画出测量的电路图，并标明所用器材的代号_ .10在“测定金属的电阻率”的实验中，用螺旋测微器测量金属丝直径时的刻度位置如图所示，用毫米刻度尺测出金属丝的长度l，金属丝的电阻大约为5，先用伏安法测出金属丝的电阻r，然后根据电阻定律计算出该金属材料的电阻率(1)从图中读出金属丝的直径为_mm.(2)为此取来两节新的干电池、开关和若干导线及下列器材：a电压表03v，内阻10k b电压表015v，内阻50k c电流表0