2022年人教版高中物理选修3-1 第2章 第6节 导体的电阻（教案）

2022年人教版高中物理选修3-1 第2章 第6节 导体的电阻（教案）【知识与技能】1、理解电阻定律和电阻率，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。【过程与方法】1、用控制变量法，探究导体电阻的决定因素，培养学生利用实验抽象概括出物理 规律的能力。【情感态度与价值观】1、通过实验探究， 体会学习的快乐。【教学过程】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。【典型例题】一段粗细均匀的电阻丝，横截面的直径为d ，电阻是R 。把它拉制成直径为d/10的均匀细丝后，它的电阻变成( )A100R B10000R CR/100 DR/10000【答案】B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【典型例题】在“测定金属的电阻率”的实验中，若待测金属丝的电阻约为5，要求测量结果尽量准确，且从零开始多测几组数据。提供以下器材供选择：A电池组(3 V，内阻约1 ) B电流表(03 A，内阻约0.012 5 )C电流表(00.6 A，内阻约0.125 ) D电压表(03 V，内阻约4 k)E电压表(015 V，内阻约15 k) F滑动变阻器(020 ，允许最大电流1 A)G滑动变阻器(02 000 ，允许最大电流0.3 A)H开关、导线若干(1)除了A和H，实验时还应从上述器材中选用_(2)测电阻时，两电表和待测金属丝电阻Rx在组成测量电路时，应采用电流表_(选填“外”或“内”)接法，待测金属丝电阻的测量值比真实值偏_(选填“大”或“小”)；(3)若用螺旋测微器测得金属丝的直径d的读数如下右图所示，则读数为_mm；(4)若用L表示金属丝的长度，d表示直径，测得电阻为R，请写出计算金属丝电阻率的表达式_.【答案】（1）CDF；（2）外接；小；（3）0.900；（4）。