学年教科版选修31第二章第2节电 阻 定 律 学案.docx
- 文档编号:424425
- 上传时间:2022-10-10
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:166.31KB
学年教科版选修31第二章第2节电 阻 定 律 学案.docx
《学年教科版选修31第二章第2节电 阻 定 律 学案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《学年教科版选修31第二章第2节电 阻 定 律 学案.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
学年教科版选修31第二章第2节电阻定律学案
第2节
电_阻_定_律
1.导体的电阻与导体的横截面积、长度、材料、温
度等有关。
探究影响电阻的因素用控制变量法。
2.电阻定律的表达式R=ρ
是电阻的决定式,公
式R=
是电阻的定义式。
3.电阻率是反映材料导电性能的物理量,其大小
与材料和温度均有关。
一、实验:
探究决定导体电阻的因素
1.相关因素的测量方法
(1)电阻丝横截面积的测量
把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上(例如铅笔),用刻度尺测出多匝的宽度,然后除以圈数,得到电阻丝的直径,进而计算出电阻丝的横截面积;或用螺旋测微器测出电阻丝的直径,进而得到电阻丝的横截面积。
(2)电阻丝长度的测量
把电阻丝拉直,用刻度尺量出它的长度。
(3)电阻的测量
连接适当的电路,测量电阻丝两端的电压U和通过电阻丝的电流I,由R=
计算得到电阻。
2.实验探究
(1)实验目的:
探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系。
(2)实验方法:
控制变量法。
(3)实验电路:
如图221所示。
图221
(4)实验过程
①在材料、横截面积相同的条件下,在A、B间分别接入不同长度的导线,测量并比较A、B间的电阻值。
②在长度、材料相同的条件下,在A、B间分别并联接入不同根数的导线,测量并比较A、B间的电阻值。
③在长度、横截面积相同的条件下,在A、B间分别接入不同材料的导线,测量并比较A、B间的电阻值。
(5)结论:
在材料、横截面积相同的条件下,导体的电阻与长度成正比;在长度、材料相同的条件下,导体的电阻与横截面积成反比;导体的电阻还与材料有关。
二、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;导体电阻还与构成它的材料有关。
2.公式
R=ρ
,其中ρ是电阻率,表征材料的导电性能。
3.适用条件
温度一定,粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。
三、电阻率 导体、绝缘体和半导体
1.电阻率
(1)意义:
反映材料导电性能强弱的物理量。
(2)单位:
Ω·m,符号
。
(3)决定因素:
电阻率与材料和温度有关。
2.导体、绝缘体和半导体
导体
绝缘体
半导体
导电
性能
好
差
介于导体和绝缘体之间
电阻率
(Ω·m)
约10-8~10-6
约108~1018
10-5~106
实例
各种金属、电解质溶液等
陶瓷、塑料、橡胶
锗、硅、砷化镓、锑化铟等
应用
导线等
固定导线的绝缘子、导线保护层、用电器外壳
热敏电阻、光敏电阻、自动控制设备
1.自主思考——判一判
(1)同种材料做成的电阻丝,只要长度越大,电阻就越大。
(×)
(2)金属导线拉伸后其阻值发生变化,是由导线长度和横截面积变化引起的。
(√)
(3)小灯泡的伏安特性曲线发生弯曲,是灯丝的电阻率变化造成的。
(√)
(4)把一段导线分成等长的两段,每段的电阻率变为原来的
。
(×)
(5)电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大。
(×)
2.合作探究——议一议
(1)本节探究实验中用电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上,用刻度尺测量多匝的宽度,再除以匝数,得到电阻丝的直径,这样操作比直接用刻度尺测量电阻丝的直径有什么优点?
提示:
用刻度尺直接测量电阻丝的直径误差太大,利用累积法测量电阻丝的直径,可以大大减小测量的误差。
(2)电阻率小表示导体的电阻一定小吗?
提示:
电阻率是反映材料导电性能的物理量,它与导体的长度和横截面积无关,只与导体的材料和温度有关,电阻率小表示该材料导电性能好,但用其制作的导体的电阻并不一定小,因为导体的电阻不仅取决于电阻率,还取决于导体的长度和横截面积。
(3)电阻率与导体的长度、粗细及形状有关吗?
提示:
电阻率是反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的长度、粗细和形状无关。
电阻定律的理解及应用
1.对电阻定律的理解
(1)公式R=ρ
是导体电阻的决定式,图222中所示为一块长方体铁块,若通过电流I1,则R1=ρ
;若通过电流I2,则R2=ρ
。
图222
导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质,是由导体本身性质决定的。
(2)适用条件:
温度一定,粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。
(3)电阻定律是通过大量实验得出的规律。
2.R=ρ
与R=
的比较
R=ρ
R=
区别
意义
电阻定律的表达式,也是电阻的决定式
电阻的定义式,R与U、I无关
作用
提供了测定电阻率的一种方法——ρ=R
提供了测定电阻的一种方法——伏安法
适用
范围
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
纯电阻元件
联系
R=ρ
对R=
补充说明了导体的电阻不取决于U和I,而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积
[典例] 两根完全相同的金属裸导线A和B,如果把导线A均匀拉伸到原来的2倍,电阻为RA,导线B对折起来,电阻为RB,然后分别加上相同的电压,求:
导线A和B的电阻值之比。
[思路点拨] 导体的电阻由ρ、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。
[解析] 导线的形状改变后,其总体积不变,电阻率也不变。
设导线A和B原来的长度为l,横截面积为S,电阻为R,则lA=2l,SA=
,lB=
,SB=2S。
由电阻定律表达式得:
R=ρ
,
则RA∶RB=16∶1。
[答案] 16∶1
应用电阻定律解题时找准l、S是关键。
若导体的长度拉伸为原来的n倍,因导体的体积不变,横截面积减为原来的
,由电阻定律知电阻变为原来的n2倍;若导体长度压缩为原来的
(相当对折为等长的n根),横截面积变为原来的n倍,则电阻变为原来的
倍。
1.学习完电阻的概念和电阻定律后,你认为下列说法正确的是( )
A.由R=
可知,导体的电阻与导体两端电压成正比,与流过导体的电流成反比
B.由R=ρ
可知,导体的电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积成反比
C.由ρ=
可知,导体的电阻率与导体的横截面积成正比,与导体的长度成反比
D.导体的电阻率只由材料的种类决定,跟温度无关
解析:
选B 导体的电阻由导体本身的性质决定,与电压和电流无关,故A错误;导体的电阻由导体本身的性质决定,由R=ρ
可知,导体的电阻与长度l、电阻率ρ均成正比,与横截面积S成反比,故B正确;电阻率由材料和温度决定,与导体的长度以及横截面积无关,故C、D错误。
2.如图223所示,把一个长方体铜柱的ab端、cd端、ef端分别接入电路,铜的电阻率为ρ,计算接入电路中的电阻各是多大。
图223
解析:
根据电阻定律R=ρ
可以算出接入电路中的电阻。
由图可以看出,当接入点不同时,导体的长度和横截面积是不一样的。
当接入a、b端时,电阻Rab=ρ
当接入c、d端时,电阻Rcd=ρ
当接入e、f端时,电阻Ref=ρ
。
答案:
见解析
电阻率的理解
1.电阻率大小与温度的关系
(1)金属的电阻率随温度升高而增大。
(2)绝缘体和半导体的电阻率随温度升高而减小,并且变化不是线性的。
(3)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。
(4)当温度降到-273℃附近时,有些材料的电阻率突然减小到零成为超导体。
2.电阻率与电阻的比较
电阻率ρ
电阻R
描述的
对象
材料
导体
意义
反映材料导电性能的好坏
反映导体对电流的阻碍作用的大小
决定
因素
由材料和温度决定
由材料、温度、导体的长度和横截面积共同决定
单位
欧·米(Ω·m)
欧(Ω)
联系
ρ大,R不一定大,导体对电流阻碍作用不一定大;R大,ρ不一定大,导电性能不一定差
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.通常情况下,材料的电阻率会随温度变化而变化
解析:
选C 当温度极低时,超导材料的电阻率会突然减小到零,故A正确;铝、铜的电阻率较小,故常用的导线是用铝、铜材料做成的,故B正确;材料的电阻率取决于导体的材料,和温度有关,与导体的电阻、横截面积和长度无关,故C错误,D正确。
2.关于材料的电阻率,下列说法正确的是( )
A.把一根长导线截成等长的三段,则每段的电阻率都是原来的
B.材料的电阻率随温度的升高而增大
C.纯金属的电阻率通常较合金的电阻率小
D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大
解析:
选C 电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度、横截面积无关,A错误;金属材料的电阻率随温度升高而增大,而半导体材料则相反,所以B错误;合金的电阻率通常比纯金属的电阻率大,C正确;电阻率大表明材料的导电性能差,不能表明对电流的阻碍作用一定大,因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量,而电阻除跟电阻率有关外还跟导体的长度、横截面积有关,所以D错误。
3.(多选)下列说法中正确的是( )
A.由R=
可知,电阻与电压、电流都有关系
B.由R=ρ
可知,电阻与导体的长度和横截面积都有关系
C.各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而减小
D.所谓超导体,当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,它的电阻率突然变为零
解析:
选BD 导体电阻的大小和导体的材料、长度、横截面积有关,与电压、电流没有关系,故A错误,B正确;各种材料的电阻率都与温度有关,金属的电阻率随温度的升高而增大,故C错误;超导体是当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时,电阻值等于零,此时电阻率突然变为零,故D正确。
电阻定律与欧姆定律的综合应用
[典例] 如图224所示,P是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管,其长度为L,直径为D,镀膜的厚度为d,管两端有导电金属箍M、N。
现把它接入电路中,测得它两端电压为U,通过它的电流为I,则金属膜的电阻为多少?
镀膜材料电阻率为多少?
图224
[思路点拨] 解答本题时应把握以下三点:
(1)应用欧姆定律R=
求电阻。
(2)应用电阻定律R=ρ
变形求电阻率。
(3)采用将膜层展开的思路确定L与S。
[解析] 由欧姆定律可得R=
,沿着L的方向将膜层展开,如图所示,则膜层等效为一电阻,其长为L,横截面积为管的周长×厚度d。
由电阻定律R=ρ
可得
R=
,
则
=
,
解得ρ=
。
[答案]
电阻定律和欧姆定律综合应用的一般步骤
(1)分析题意画出等效电路图,确定已知条件。
如电阻、导线长度等。
(2)根据欧姆定律、电阻定律等规律列出方程。
(3)对列出的方程进行分析,找出合适的解法。
(4)求解方程,并分析计算结果的合理性。
1.两个用同种材料制成的均匀导体A、B,其质量相同,当它们接入电压相同的电路中时,其电流之比IA∶IB=1∶4,则横截面积之比SA∶SB为( )
A.1∶2 B.2∶1 C.1∶4 D.4∶1
解析:
选A 由R=
可知,在U一定时,I与R成反比,即RA∶RB=IB∶IA=4∶1。
又根据电阻定律R=ρ
=ρ
=ρ
可知,当ρ、V一定时,R∝
,即有
=
=
,所以
=
=
=
。
2.测量液体的电阻率,工业上采用一种称为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 学年教科版选修31 第二章 第2节 学案 学年 教科版 选修 31 第二