2019-2020学年高中物理 第2章 电路 第1节 探究决定导线电阻的因素课件 粤教版选修3-1

在上章学习了场强 电势 电势差 电压 静电力做功的基础上 本章分析和研究直流电路的基本规律 在学习中要重点掌握七个概念 四个定律 两个电路 四个实验 七个概念 电动势 电流 电阻 电功 电功率 电热 热功率 四个定律 欧姆定律 电阻定律 焦耳定律 闭合电路欧姆定律 两个电路 串联电路和并联电路 四个实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 测量金属丝的电阻率 练习使用多用电表 测量电池的电动势和内阻 1 用类比法理解抽象概念在电流的形成和电动势的学习中 要用类比法进行理解 2 用能量守恒定律分析问题能量守恒定律是物理学的重要定律 在电功 电热 功率的学习中充分体会能量守恒定律的作用和地位 3 用程序法分析动态电路在处理闭合电路的动态分析问题时要抓住电路变化的主线 首先找到引起整个电路变化的根源 先从总体分析电路的电阻 电流变化 然后依次分析由于这种变化造成的各个支路上的变化 4 电学实验以课本为依据进行拓展在探究实验中应掌握各种仪器的原理 使用方法 注意事项才能以不变应万变 第一节探究决定导线电阻的因素 1 人们在干燥的冬天脱衣服时 有时会看到火花四溅 并伴有 噼啪 声 这是因为 a 衣服由于摩擦而产生了静电b 人体本身是带电体c 空气带电 在衣服上放电所致d 以上说法均不正确 答案 a 2 2019 益阳期末 如图所示 导体在电场中处于静电平衡状态 下列说法正确的是 a 内部电荷量一定为零b 内部各点的场强一定为零c 内部各点的电势一定为零d 导体上带正电部分的电势一定高于带负电部分的电势 解析 处于静电平衡状态的导体内部的电荷量不一定为0 a错误 导体在电场中 出现静电感应现象 导致电荷重新分布 因此在导体内部出现感应电荷的电场 正好与外部的电场叠加 内部电场强度处处为零 b正确 处于静电平衡的导体 是等势体 但电势不一定为0 与零电势点的选取有关 c d错误 一 电阻定律的实验探究1 实验方法 1 测金属丝直径 取一段紧密缠绕的电炉丝 用刻度尺测出它的宽度 除以圈数 计算出电炉丝的 2 测金属丝的长度l 把电炉丝拉直 用刻度尺量出其长度l 直径 3 测金属丝的电阻 按图所示连接电路 闭合开关 测出电炉丝两端的电压和通过的电流 根据欧姆定律算出电炉丝的电阻 移动滑动变阻器的触头 多测几组数据 求出电阻r的 值 平均 2 实验探究 控制变量 1 在材料相同 粗细相同的情况下 导体的电阻与导体的长度成 2 在材料相同 长度相同的情况下 导体的电阻与导体的横截面积成 3 对于同种导体 材料电阻率相同 对不同种导体 材料电阻率不同 说明导体的电阻与 正比 反比 材料有关 二 电阻定律1 内容 均匀导体的电阻r跟它的长度l成 跟它的横截面积s成 2 公式 3 适用条件 温度一定 粗细均匀的 或浓度均匀的 正比 反比 金属导体 电解质溶液 三 电阻率1 物理意义 电阻率 是反映导体材料导电性能的物理量 是导体材料本身的 与导体的形状 大小 它的单位是 国际符号是 2 计算公式 属性 无关 欧姆 米 m 3 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 半导体和绝缘体的电阻率随温度的升高而 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 的影响 可用来制作标准电阻 4 超导现象 当温度降低到绝对零度附近时 某些材料的电阻率 的现象 增大 减小 温度变化 突然减小到零 有时家中的白炽灯的灯丝断了 恰好又没有新的可换 轻轻摇晃灯泡 断了的灯丝有时还会搭上 当把灯泡重新接入电路时 会发现灯泡比原来更亮了 为什么呢 答案 灯泡搭接起来后 长度变短 电阻变小 功率变大 所以变亮了 电阻定律 特别提醒 电流表测量流过导线的电流 故应串联在电路中 电压表测量导线两端的电压 因此应与待测导线并联 但由于待测导线电阻值不是很大 为减小测量误差 应采用电流表外接法 如果电流表内接 由于其阻值与待测电阻很接近 这样测出的电阻应为电流表内阻与导线电阻之和 将产生较大的误差 特别提醒 1 导体对电流的阻碍作用 是由于自由电荷在导体中做定向移动时 跟导体中的金属正离子或原子相碰撞发生的 2 电流流经导体时 导体两端出现电压降 同时将电能转化为内能 3 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 构造 如图所示 a b是绕在绝缘筒上的电阻丝的两个端点 电阻丝间相互绝缘 c d是金属杆的两个端点 电阻上能够与滑片p接触的地方 绝缘漆已被刮去 使滑片p能够把金属杆与电阻丝连接起来 3 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 c 及b与c d 即 一上一下 要使滑动变阻器起分压作用 要将ab全部接入电路 另外再选择a与c d 及b与c 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 例1某同学想要了解导线在质量相同时 电阻与横截面积的关系 选取了材料相同 质量相等的5卷导线 进行了如下实验 1 该同学经实验测量及相关计算得到如下数据 请你根据以上数据判断 该种导线的电阻r与横截面积s是否满足反比关系 若满足反比关系 请说明理由 若不满足 请写出r与s应满足的关系 2 若导线的电阻率 5 1 10 7 m 则表中阻值为3 1 的导线长度l m 结果保留两位有效数字 解析 该题是电阻定律的一个变形考查 电阻定律是研究电阻和导线长度 横截面积之间的关系 采用的方法是控制变量法 该题虽然是考查同质量的导线的电阻和横截面积的关系 仍然可以采用控制变量法进行求解 答案 1 不满足r与s2成反比 或rs2 常量 2 19 题后反思电阻的测量是最常见的考查形式 最近几年在电阻测量问题上产生了很多变形 我们首先要了解常规测量的原理 然后根据题意找出变形问题的原理 所有的物理实验必须先确定其实验原理才能解决问题 解析 根据第一问提供的数据 再根据百分误差的表达式 测量值为800 而这个测量值应该是电压表内阻和待测电阻的并联值 可得待测电阻的实际阻值为1000 代入百分误差公式可得百分误差为20 当电流表内接时 测量值为待测电阻和电流表的串联值 为1050 可得此种情况下的百分误差为5 答案 1 20 2 5 电阻率 二 电阻率与电阻的区别 特别提醒 金属材料的电阻率随温度的升高而增大 随温度的降低而减小 在温度变化不大时 电阻率与温度是线性关系 绝缘体和半导体的电阻率一般随温度的升高而减小 并且不是线性关系 例2下列关于电阻和电阻率的说法中正确的有 a 导体对电流的阻碍作用叫作导体的电阻 因此 只有导体有电流通过时 才具有电阻b 由r 可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流反比c 将一根导线一分为二 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 合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零 这种现象叫作超导现象 发生超导现象时 温度不是热力学温度的绝对零度 答案 d 题后反思材料的电阻率与材料本身及温度有关 是反映材料导电性能的物理量 但电阻率大电阻不一定大 导体的电阻由其材料 温度及几何形状共同决定 二者不要相混 答案 c 一 螺旋测微器 千分尺 的使用1 构造 如图所示 小砧a和固定刻度g固定在框架f上 旋钮k 和可动刻度h 测微螺杆p连在一起 通过精密螺纹套在g上 测定金属丝的电阻率 2 原理 利用螺旋转动将微小的直线位移转化为角度变化 角位移 并在较大的圆周上对其进行显示 设螺纹的螺距为0 5mm 即测微螺杆 可动小砧 在旋钮转动一周时前进或后退0 5mm 将可动刻度分为50分格 则每转动两周就转过100分格 可动小砧变化正好是1mm 所以它测长度可以精确到0 01mm 3 读数方法读数公式 d 固定刻度上的整毫米或半毫米数 可动刻度上与0刻度线对齐的格数 精确度 0 01mm 4 注意事项 1 读数时注意固定刻度上的半毫米刻度线是否露出 2 可动刻度上读数时要估读一位 3 最后读数以mm为单位 小数点后应有三位数 二 测定金属丝的电阻率1 实验目的 1 掌握电流表 电压表的使用原则和读数方法 以及滑动变阻器的使用方法 2 学会正确地使用螺旋测微器 掌握螺旋测微器的读数规则 3 掌握用伏安法测电阻的方法 4 掌握测定金属丝的电阻率的方法 3 注意事项 1 用螺旋测微器测金属导线的直径应在三个不同位置各测一次 求其平均值 2 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度 应至少测量3次 求其平均值 3 本实验中被测金属导线电阻较小 因此采用电流表外接法 4 滑动变阻器采用限流式接法还是分压式接法 可根据实验要求或提供的器材规格进行选择 例3在 测定金属丝的电阻率 实验中 某同学进行了如下测量 1 用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度 测量3次 求出其平均值l 其中一次测量结果如图甲所示 金属丝的另一端与刻度尺的零刻度线对齐 图中读数为 cm 用螺旋测微器测量金属丝直径 选不同的位置测量3次 求出其平均值d 其中一次测量结果如图乙所示 图中读数为 mm 甲乙 2 采用如图所示的电路测量金属丝的电