高中物理 电阻定律 电阻率教案 人教版第二册.docx
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高中物理电阻定律电阻率教案人教版第二册
2019-2020年高中物理电阻定律电阻率教案人教版第二册
一、教学目标
1.进一步深化对电阻的认识
2.掌握电阻定律及电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系
二、教学重点、难点分析:
1.重点:
电阻定律
2.难点:
电阻率
3.疑点:
超导现象的产生
4.解决办法
①对于重点,主要是通过课堂上师生一起(教师动手,学生观察)探索,最后用科学的处理方法导出定律,这样加深了学生对该知识点的渗透。
②对于难点,主要是通过与电阻的比较,从而明确电阻是反映导体本身属性;电阻率是材料本身的属性。
③对于疑点主要是通过实验来加强直观感觉。
三、教学方法:
实验演示,启发式教学
四、教具:
电阻定律示教板(含金属丝)学生电源电流表伏特表滑动变阻器电键导线火柴废弃的“220V40W”白炽灯幻灯片投影仪计算机自制CAI课件
五、教学过程:
(一)提出问题,引入新课
1.为了改变电路中的电流强度,怎样做?
由欧姆定律I=U/R,只要增加导体两端的电压U或降低导体电阻R即可。
2.R=U/I的含义,如何测定电阻(让学生自己设计电路)?
从上述的回答我们不难发现电阻R与两端电压及流过电流强度无关,那么它由谁决定呢?
(二)进行新课
1.探索定律——电阻定律
①R可能与哪些因素有关?
(科学猜想)
(材料、长度、横截面积、温度……)
②解决方法——控制变量法。
(回忆欧姆定律的研究或牛顿第二定律的研究)
③演示实验 幻灯投影电路图。
A.出示电阻定律示教板、金属材料
B.教师与学生一起连接电路,先让E、F分别接A、a,测得一组数据(U、I)记入下表。
然后把a、b用短导线连接,E、F分别接A、B,又得一组(U、I).再把A、B用一短线连接,E、F分别接A(B)a(b).又得一组数据(U、I).
C.换用E、F分别接不同材料金属丝C、c,又得一组数据。
D.分析数据
a)先定性观察→R与材料、长度、横截面积有关
b)定理推理
2.电阻定律
①内容——在温度不变时,导线的电阻与它的长度成正比,跟它的横截面积成反比。
②表达式
说明 ——长度 S——横截面积 ——比例系数
3.电阻率——ρ
①单位欧·米
②物理意义反映材料导电性能好坏。
在数值上它等于用该材料制成的1m长,横截面积为1m2的导体电阻。
③测量——学生思考
(幻灯投影书上154页各材料电阻率——20℃时)
引导学生结合生活实际,了解为了电业工人的安全,为使在相同电压下电流小,选用电阻率较大的橡胶、木头等制造电工用具把套。
④电阻率与温度关系
由表格上面写着20℃,要学生明白这意味着这张表格的数据是在20℃时测得的,即电阻率与温度有关。
[演示](幻灯投影电路图)
连接,用火柴点燃来加热白炽灯灯丝后再移开。
现象:
发现小灯泡先变暗后又慢慢变亮
材料的电阻率随温度变化而变化。
利用金属的电阻率随温度升高而增大,制成温度计(电阻温度计),但也有些材料的电阻率不随温度改变而改变。
(三)例题精讲
【例】把一均匀导体切成四段并在一起,电阻是原来的多少倍?
拉长四倍后是原来多少倍?
解析:
由电阻定律
切成四段体积不变,
故 S→4S
所以变为
同理拉长四倍后,变为原来的16倍
(四)总结、扩展
打开计算机,利用多媒体教学课件再次展示决定电阻大小的因素,再现实验现象,形象直观,给学生留下深刻的印象。
本节课主要通过猜想→探索→得出定律的过程验证,并得到了电阻定律,由实验感知电阻率与温度的关系,关于超导的应用有待同学们进一步去探讨。
六、布置作业:
1.第154页
(1)
(2)(3)题做在作业本上。
2.思考154页(4)题
附:
板书设计
2019-2020年高中物理电阻定律学案新人教版必修3
【自学目标】
1.掌握电阻定律,并能进行有关的计算
2.理解电阻率的概念,知道电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量
【自学重难点】
1.电阻率概念的理解
2.电阻和电阻率的区别和联系
【知识连接】
1.欧姆定律和电阻的有关知识
2.控制变量法和实验探究法
【导学求思】
一、影响导体电阻的因素
1.在导体横截面积、材料相同的条件下,导体的电阻与长度成
2.在导体长度、材料相同的条件下,导体的电阻与横截面积成
3.导体的电阻还与导体的材料有关,在长度、横截面积相同时,材料不同,其电阻值
4.通过实验探究电阻与长度、横截面积、材料三个因素的关系,采用
二、电阻定律
1.导体的电阻是导体本身的一种,它是由导体决定的,导体的电阻跟它的有关;跟它的有关;跟它的有关。
2.公式:
,表示:
3、电阻定律:
同种材料的导体,其电阻R与它的长度L成,与它的横截面积成;导体的电阻与有关。
表达式R=,式中ρ是比例系数,它与导体的材料有关,是表征的一个重要的物理量。
3.与的区别
意义
决定式
定义式
理解
理解
说明导体的电阻由决定,即与成正比,与S成反比
提供了一种测电阻的方法——伏安法,不能认为R与U成正比,与I成反比
适用范围
金属导体、电解质溶液
任何电阻
4.电阻率
(1)物理意义:
(2)公式:
,单位:
,符号:
(3)各种材料的电阻率一般不同,纯金属的电阻率,合金的电阻率。
(4)电阻率与温度的关系,电阻率往往随温度的变化而变化。
金属的电阻率随温度升高而
,半导体和电介质的电阻率随温度的升高而,有些合金如锰铜、镍铜
的电阻率几乎不受温度变化的,当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻
率突然减小到零成为。
例1如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10cm,bc=5cm,当将A与B接入电压为U的电路中时,电流为1A;若将C与D接入电压为U的电路中,则电流为()
A、4AB、2A
C、AD、A
解析:
设将A与B连入电路时,电阻为R1,C与D连入电路时电阻为R2,金属片厚度为h,
由电阻定律得
所以R1∶R2=4∶1,故后者电流I2=4I1.
答案选A
例2某用电器离供电电源距离为L,线路上的电流为I,若要求线路上的电压降不超过U,已知输电线的电阻率为ρ,该输电线的横截面积最小值是()
A、ρL/RB、2ρLI/U
C、U/ρLID、2UL/Iρ
解析:
输电线的总长为2L,
据电阻定律得R=ρ,
由题意知IR≤U,故S≥.
正确答案为B
例3如图所示,两只相同的白炽灯L1和L2串联接在电压恒定的电路中.若L1的灯丝断了,经搭丝后与L2.串联,重新接在原电路中,则此时L1的亮度与灯丝未断时比较()
A.不变B.变亮C.变暗D.条件不足,无法判断
解析:
设两灯电阻为R1和R2,外加电压为U,则灯L1消耗的电功率为
.
灯L1断后重新搭接,R1变小,故上式中变量仅是R1.
注意到为常量,故当即时,最小,此时P1最小;当R1变小,则变大,结果P1变小,灯L1变暗.
所以,正确的答案是C.
【巩固练习】
一、课本P59的问题与练习
二、补充练习
1.下列关于电阻率的叙述,错误的是()
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、铜材料做成的
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变化而变化
2.一粗细均匀的镍铬丝,截面直径为d,电阻为R。
把它拉制成直径为d/10的均匀细丝后,
它的电阻变为()
A.R/1000B.R/100C.100RD.10000R
3.用电器离电源L米,线路上的电流为I,为使在线路上的电压降不超过U,已知输电线的
电阻率为ρ。
那么,输电线的横截面积的最小值是()
A.B.2C.D.
4.一根阻值为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增大一倍时B.当S不变,L增大一倍时
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一倍时。
5.有长度相同,质量相同,材料不同的金属导线A、B各一根。
已知A的密度比B的大,
A的电阻率比B的小。
则A、B两根导线的电阻为()
A.RA>RBB.RA<RBC.RA=RBD.无法判断
6.一只白炽灯泡,正常发光时的电阻为121Ω,当这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应
是()
A.大于121ΩB.小于121ΩC.等于121ΩD.无法判断
7.关于导体和绝缘体的如下说法正确的是()
A.超导体对电流的阻碍作用等于零
B.自由电子在导体中走向移动时仍受阻碍
C.绝缘体接在电路中仍有极微小电流通过
D.电阻值大的为绝缘体,电阻值小的为导体
8.在一根长l=5m,横截面积S=3.5×10-4m2的铜质导线两端加2.5×10-3V电压。
己知铜的
电阻率ρ=1.75×10-8Ω·m,则该导线中的电流多大?
每秒通过导线某一横截面的电子数为
多少?
9.相距40km的A、B两地架两条输电线,电阻共为800Ω,如果在A、B间的某处发生短
路,这时接在A处的电压表示数为10V,电流表的示数为40mA,求发生短路处距A处有多
远?
如图所示。
【拓展提高】
1.关于材料的电阻率,下列说法中正确的是()
A.把一根长导线截成等长的三段,每段的电阻率是原来的
B.金属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
2.将截面均匀、长为L、电阻为R的金属导线截去,再拉长至L,则导线电阻变为
()
A.B.C.D.nR
3.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中一根均匀拉长到原来的两倍,把另一根对折后绞合起来,然后给它们分别加上相同的电压,则在同一时间内通过它们的电荷量之比为()
A.1:
4B.1:
8C.1:
16D.16:
l
4.一段长为L,电阻为R的均匀电阻丝,把它拉制成3L长的均匀细丝后,切成等长的三段,然后把它们并联在一起,其电阻值为()
A.R/3B.3RC.R/9D.R
5.甲乙两条铜导线质量之比M甲:
M乙=4:
1,长度之比为L甲:
L乙=1:
4,则其电阻之比R甲:
R乙为()
A.1:
1B.1:
16C.64:
1D.1:
64
6.白炽灯接在220V电源上能正常发光,将其接在一可调电压的电源上,使电压逐渐增大到220V,则下列说法正确的是()
A.电流将逐渐变大
B.电流将逐渐变小
C.每增加1V电压而引起的电流变化量是相同的
D每增加1V电压而引起的电流变化量是减小的
7.有四个阻值为R的电阻全部使用,经过不同组合可以获得不同阻值的等效电阻,下列阻值中可以获得的阻值为()
A.4RB.2RC.RD.0.6R
8.已知铜的电阻率小,合金的电阻率大,铂的电阻率随温度有明显变化,锰铜合金的电阻率几乎不受温度变化的影响,则在下列空格处填上合适材料:
连接电路的导线用______,电炉的电阻丝用______,电阻温度计用______,标准电阻用______
9.两导线长度之比为1∶2,横截面积之比为3∶4,电阻率之比为5∶6,则它们的电阻之比为______。
10.输出电压恒定的电源与一根玻璃管中的水银柱组成电路,水银柱中通过的电流为0.1A,今将这些水银倒进另一根玻璃管中,管的内径是原来的2倍.重新与该电源组成电路,则流过水银柱的电流为______.
11.一根长为0.5m的金属丝,横截面积为3.0mm2,在它两端加上0.15V的电压时,通过金属丝的电流为2.0A,求金属丝的电阻率。
12.A、B两地相距40km,从A到B两条输电线的总电阻为800Ω,若A、B之间某处E两条输电线发生短路,为查明短路地点,在A处接上电源,测得电压表示数为10V,小量程电流表读数为40mA,如图所示,则短路处距A多远?
【学习材料】
1、对电阻率ρ的理解
反映了材料导电性能的好坏,由R=ρL/s可得,ρ=RS/L,可以得出某材料的电阻率在数值上就等于用该材料制成的长为1米、横截面积为1平方米的导体的电阻。
思考:
一白炽灯泡铭牌显示“220V,100W”字样,由计算得出灯泡灯丝电阻R=484?
,该阻值是工作时的电阻值还是不工作时的电阻值,两者一样吗?
为什么?
【拓展提高】答案:
1、BCD2、C3、C4、D5、D6、AD7、AC
8、电路导线需选ρ小的,故选铜;电炉的电阻丝需选ρ大的,故选合金;电阻温度计需选ρ随温度变化明显的,故选铂;标准电阻需选ρ随温度变化基本稳定不变的,故选锰铜合金
9、5∶910、1.6A11
12、距A端12.5km
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