11.2导体的电阻 教学设计-高中物理人教版（2019）必修第三册

第十一章电路及其应用课时11.2导体的电阻教材分析本节是电学基本规律之一。从部分电路的欧姆定律可以知道，能用导体两端的电压与电流的比值表示导体的电阻大小，但导体两端的电压和电流并不能决定导体的电阻大小。因此需要通过实验探究导体的影响因素，从定性分析逐渐到定量分析，教学容量大。学情分析学生在先前的学习中已经知道影响导体电阻的因素，但不知道它们的定量关系；并且学生已经学习了电路的相关知识和实验的基本知识，知道通过控制变量法进行研究多个物理量之间的关系。但是对于实验方案的设计会出现问题。教学目标1.深化对电阻的认识，掌握电阻定律及电阻率的意义，能利用电阻定律进行有关的分析和计算。2.了解电阻率与温度的关系及身边常用的电阻。3.通过实验操作研究电阻跟导体的长度、横截面积、材料之间的关系。重难点重点：电阻定律的内容及其得出过程难点：实验方案的设计和实验数据的处理授课内容一、电阻1．定义：导体两端的电压与导体中电流的比值。2．定义式：R＝eq\f(U,I)。3．物理意义：反映导体对电流的阻碍作用的物理量。4．导体的U­I图像的斜率反映导体电阻的大小。【典例1】关于电流和电阻，下列说法中正确的是(D)A.电流方向与导体中电荷的定向移动方向相同B.金属导体温度升高时，假设加在其两端的电压不变，由于自由电子的热运动加剧，所以电流增大C.由R=UID.对于给定的导体，比值UI【典例2】有甲、乙两导体，甲的电阻是乙的一半，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲导体的2倍，则以下说法正确的是(B)A.甲、乙两导体中的电流相同B.乙导体中的电流是甲的2倍C.甲、乙两导体两端的电压相同D.乙导体两端的电压是甲的2倍二、影响导体电阻的因素1．探究电路2．探究原理a、b、c、d四条不同的导体串联，电流相同，因此，电阻之比等于相应的电压之比。3．探究过程(1)b与a只有长度不同，比较a、b的电阻之比与长度之比的关系。(2)c与a只有横截面积不同，比较a、c的电阻之比与横截面积之比的关系。(3)d与a只有材料不同，比较a、d的电阻是否相同。4．探究结论：导体的电阻与长度、横截面积有定量关系，与电阻的材料也有关。【典例1】.我们已经知道导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体的长度、横截面积和材料有关。进一步研究表明，在温度不变时，导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，这个规律叫作电阻定律，用公式表示为R=ρlS猜想1：电阻率与材料的长度有关；猜想2：电阻率与材料的横截面积有关；猜想3：电阻率与材料的种类有关。于是小红找来不同规格的导线进行测量，实验数据见表：实验序号材料长度l/m横截面积S/m2电阻R/Ω电阻率ρ1铜1.01.0×10-70.171.7×10-82铜2.01.0×10-70.341.7×10-83铜1.00.5×10-70.341.7×10-84铁1.01.0×10-71.01.0×10-75镍铬合金1.01.0×10-711.01.0×10-6(1)你认为下面哪一个是电阻率的单位。

A.Ω·m B.Ω/mC.Ω/m2 D.Ω(2)分析比较实验序号1、2的数据，可以初步确定猜想1是(选填“正确”或“错误”)的。

(3)分析比较实验序号的数据，可以初步确定猜想2是错误的。

(4)分析比较实验序号1、4、5的数据，可得到的初步结论是。

(5)根据表中的数据，如果要制作一个滑动变阻器，电阻丝的材料应选用，这是因为相同规格的这种材料做成的电阻阻值较(选填“大”或“小”)，可以调节的阻值范围较大。

(6)根据表中的数据求出一段长10m、横截面积为2mm2的铁导线的电阻是Ω。

(7)我们知道导体的电阻还与温度有关，有些导体的电阻随温度升高而增大，有些导体的电阻随温度升高而减小。你认为导体的电阻随温度变化是因为。

A.R=ρlS不成立 C.l发生变化 D.S发生变化答案(1)A(2)错误(3)1、3(4)电阻率与材料的种类有关(5)镍铬合金大(6)0.5(7)B三、导体的电阻率1．导体的电阻：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。2．电阻定律：R＝ρeq\f(l,S)。3．电阻率ρ的相关因素(1)与导体材料有关：纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。(2)与导体的温度有关①有些合金的电阻率几乎不受温度变化影响，常用来制作标准电阻。②金属的电阻率随温度的升高而增大，可制作电阻温度计。③一些金属当温度降低到特别低时导体电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象。【典例1】下列关于电阻率的说法中错误的是(C)A.当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零B.常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料制作的C.材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度D.材料的电阻率随温度的变化而变化【典例2】关于电阻和电阻率的说法中，正确的是(A)A.金属导体的电阻率不仅与导体的材料有关，而且随温度的变化而变化B.导体对电流的阻碍作用叫作导体的电阻，因此只有导体中有电流通过时才有电阻C.由R=UID.由公式R=ρlS【典例3】一段长为l、电阻为R的均匀电阻丝，把它拉成3l长的均匀细丝后，再切成等长的三段，则其中每一段电阻丝的阻值为(A)A.3R B.R C.R3 D.【练习1】有A、B两根完全相同的金属裸导线，如果把导线A均匀拉长到原来的2倍，导线B对折后绞合起来，然后分别加上相同的电压，则它们的电阻之比RA∶RB为(D)A.1∶1 B.2∶1C.1∶4 D.16∶1【典例3】2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，据介绍该材料的电导率是石墨烯的1000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ=1ρ。下列说法正确的是(CA.材料的电导率越小，其导电性能越强B.材料的电导率与材料的形状有关C.电导率的单位是1D.电导率大小与温度无关【练习2】如图所示，两段长度和材料都完全相同的导线ab、bc的横截面积之比为1∶4，串联后加上电压U，求两段导线两端电压之比。解：根据电阻定律R=ρlS可知两段导线电阻之比Rab∶Rbc=ρlSab∶所以两段导线两端电压之比UabUbc=I四、导体的伏安特性曲线1．导体的伏安特性曲线：用横坐标表示电压U，用纵坐标表示电流I，这样画出的I­U图像叫做导体的伏安特性曲线。2．线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的直线，电流I与电压U成正比，具有这种伏安特性的电学元件叫作线性元件，欧姆定律可适用，例如金属和电解质溶液。3．非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，电流I与电压U不成正比，欧姆定律不适用，例如气态导体和半导体元件。.【典例4】如图所示是电阻R的I-U图像，图中α=45°，由此可得出(A)A.欧姆定律适用于该元件B.电阻R=0.5ΩC.因I-U图线的斜率表示电阻的倒数，故R=1tanD.在R两端加上6V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是2C【练习3】两导体的I-U关系如图所示，图线1表示的导体的电阻为R1，图线2表示的导体的电阻为R2，则下列说法正确的是(A)A.R1∶R2=1∶3B.R1∶R2=3∶1C.将R1与R2串联后接于电源上，则电流比为I1∶I2=1∶3D.将R1与R2并联后接于电源上，则电流比为I1∶I2=1∶1【练习4】金属铂的电阻对温度的高低非常敏感，在下列图像中，可能表示金属铂电阻的U-I图像的是(C)【练习5】灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图像如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法中正确的是(AD)A.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大B.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小C.对应P点，小灯泡的电阻为R=UD.对应P点，小灯泡的电阻为R=U六、课堂小结导体的电阻 一、电阻1．定义：导体两端的电压与导体中电流的比值。2．定义式：R＝eq\f(U,I)。3．物理意义：反映导体对电流的阻碍作用的物理量。4．导体的U­I图像的斜率反映导体电阻的大小。二、影响导体电阻的因素1．探究电路2．探究原理3．探究过程4．探究结论：导体的电阻与长度、横截面积有定量关系，与电阻的材料也有关。三、导体的电阻率1．导体的电阻：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。2．电阻定律：R＝ρeq\f(l,S)。3．电阻率ρ的相关因素(1)与导体材料有关：纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。(2)与导体的温度有关①有些合金的电阻率几乎不受温度变化影响，常用来制作标准电阻。②金属的电阻率随温度的升高而增大，可制作电阻温度计。③一些金属当温度降低到特别低时导体电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象。四、导体的伏安特性曲线1．导体的伏安特性曲线：用横坐标表示电压U，用纵坐标表示电流I，这样画出的I­U图像叫做导体的伏安特性曲线。2．线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的直线，电流I与电压U成正比，具有这种伏安特性的电学元件叫作线性元件，欧姆定律可适用，例如金属和电解质溶液。3．非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，电流I与电压U不成正比，欧姆定律不适用，例如气态导体和半导体元件。七、随堂检测1.(多选)检测煤气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器。某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度的增大而减小，某同学用该气敏电阻R1设计了图示电路，R为变阻器，a、b间接报警装置。当a、b间电压高于某临界值时，装置将发出警报。则(AD)A.煤气浓度越高，a、b间电压越大B.煤气浓度越高，流过R1的电流越小C.煤气浓度越低，电源的功率越大D.调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度2.(多选)灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，加在灯泡两端的电压较小时，通过灯泡的电流也较小，灯丝的温度较低；加在灯泡两端的电压较大时，通过灯泡的电流也较大，灯丝的温度较高。已知一只灯泡两端的电压为1V时，通过灯泡的电流为0.5A；灯泡两端的电压为3V时，通过灯泡的电流为1A。则灯泡两端的电压为2V时，通过灯泡的电流可能是(BC)A.0.5A B.0.7AC.0.8A D.1A3.两根材料相同的均匀导线x和y，x长为l，y长为2l，将它们串联在电路中时，沿长度方向电势的变化如图所示，则x、y导线的横截面积之比为(B)A.2∶3 B.1∶3 C.1∶2 D.3∶14.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，已知它们的厚度为d，R1边长为2L，R2边长为L，若R1的阻值为8Ω，则R2的阻值为(B)A.4Ω B.8ΩC.16Ω D.64Ω5.如图所示为厚薄均匀的长方体金属导体，已知ab长为10cm，bc长为5cm，当将C与D接入电压恒为U的电路中时，电流为2A，若将A与B接入电压恒为U的电路中，则电流为(A)A.0.5A B.1A C.2A D.4A6.工业上采用的一种称为“电导仪”的仪器，其中一个关键部件如图所示，A、B是两片面积为1cm2的正方形铂片，间距为d=1cm，把它们浸