高二物理人教版选修3-1课件 第2章恒定电流 第6节《电阻定律》

欢迎进入物理课堂 第六节电阻定律 学习目标 1 了解电阻定律 能用电阻定律进行有关计算 2 理解电阻率的概念及物理意义 了解电阻率与温度的关系 重点难点 电阻定律及其计算 易错问题 混淆电阻R与电阻率 的物理意义 一 影响导体电阻的因素1 与导体电阻有关因素的测量方法 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 然后除以 得到电阻丝的直径 进而计算出电阻丝的横截面积 长度 匝数 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 通过电阻丝的电流I 由R 计算得到 U I 2 实验探究 1 方案一 实验法 在长度 横截面积 材料三个因素中 保持因素不变 比较第三个因素对电阻的影响 这种方法叫控制变量法 通过实验发现 导体的电阻与长度成 与横截面积成 还与材料有关 两个 正比 反比 2 方案二 逻辑推理法 利用学过的电阻的串并联知识进行逻辑推理探究导体的电阻与长度成 与横截面积成 然后再通过实验探究导体电阻与材料的关系 正比 反比 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 与它的横截面积S成 导体的电阻还与构成它的材料有关 即R 2 电阻率 上式中的 是比例系数 它与导体的材料有关 是表征材料的物理量 在l S一定的条件下 越大 导体的电阻R 叫做这种材料的电阻率 单位是 正比 反比 越大 性质 m 3 电阻率与材料的关系 电阻率是反映材料导电能力强弱的物理量 纯金属的电阻率 合金的电阻率 金属的电阻率随温度的升高而 电阻就是利用这一规律制成的 有些合金的电阻率影响 常用来制作电阻 较小 较大 增大 温度计 几乎不受温度 标准 1 为什么串联电路的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都大 而并联时的总电阻比其中任何一个电阻的阻值都小 思考 2 滑动变阻器 电阻箱是通过改变什么来改变有效电阻值的 思考 思考 提示 1 电阻串联等效于导体长度变长了 电阻并联等效于增大了导体的横截面积 2 是通过改变接入电路的导体长度而改变电阻的 一 电阻定律的理解1 公式中各物理量的意义R 是导体电阻的决定式 其中 为材料的电阻率 它与材料和温度有关 公式中的l是沿电流方向的导体的长度 横截面积S是垂直于电流方向的横截面积 如图2 6 1所示 一块长方体铁块若通过电流I1 则长度为a 截面积为b c 若通过电流I2 则长度为c 截面积为a b 图2 6 1 2 的区别 导体的拉伸或压缩形变中 导体的横截面积随长度的变化而变化 但导体的总体积不变 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 图2 6 2 2 构造 如图2 6 2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 电阻丝能够与滑片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2 6 3所示 要使滑动变阻器起限流作用时 正确的连接是接A与D或C及B与C或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 图2 6 3 二 对电阻率的理解1 物理意义电阻率是表征材料导电性质的物理量 在数值上等于面积为1m2的某种材料导体的电阻值 2 决定因素 1 电阻率可以用计算 但电阻率只与导体材料有关 与导体长度l 横截面积S无关 2 电阻率与温度有关 例如金属材料的电阻率随温度的升高而增大 半导体材料的电阻率随温度的升高而减小 还有些材料电阻率几乎不受温度的影响 可制作标准电阻 3 超导现象 当温度降低到一定温度时某些材料的电阻率突然减小到零的现象 3 与电阻的区别 关于电阻和电阻率的下列说法中正确的是 A 把一根均匀导线等分成等长的两段 则每部分的电阻 电阻率均变为原来的一半 例1 C 材料的电阻率随温度的升高而增大D 对某一确定的导体 当温度升高时 若不计导体的体积和形状变化 发现它电阻增大 说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大 解析 导体的电阻率由材料本身决定 并随温度的变化而变化 但并不都是随温度的升高而增大 则A B C错 若导体温度升高时 电阻增大 又不考虑体积和形状的变化 其原因就是电阻率随温度的升高而增大产生的 则D选项正确 答案 D 思维总结 对电阻率有关的概念问题 在处理时要注意不同材料的电阻率随温度变化的规律是不一样的 有随温度的升高电阻率减小的 也有随温度升高而电阻率增大的 另外电阻率与材料的性质有关 而与其几何形状无关 1 关于电阻率的正确说法是 A 电阻率 与导体的长度l和横截面积S有关B 电阻率表征了材料的导电能力的强弱 由导体的材料决定 且与温度有关C 电阻率大的导体 电阻一定很大D 有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响 可用来制成电阻温度计 解析 选B 电阻率反映材料导电强弱 只与材料及温度有关 与导线的长度l和横截面积S无关 故A错 B对 由R 知 大 R不一定大 故C错 有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响 用来制标准电阻 故D错 两根完全相同的金属导线A和B 如果把其中的一根A均匀拉长到原来的两倍 把另一根导线对折后绞合起来 则它们的电阻之比为多少 例2 答案 16 1 2 2010年广东实验中学模拟 一根均匀电阻丝阻值为R 在以下哪些情况下 阻值仍为R A 长度变为一半 横截面积增大为原来的二倍时B 横截面积变为一半 长度变为原来的二倍时C 长度和横截面积都变为原来的二倍时D 直径变为一半 长度变为原来的时 解析 选CD 由公式分析可得正确答案 在相距40km的A B两地架两条输电线 电阻共为800 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 例3 解析 如图2 6 4所示 设发生短路处距离A处有xm 据题意知 A B两地间的距离l 40km 电压表的示数U 10V 电流表的示数I 40mA 40 10 3A R总 800 图2 6 4 答案 12 5km 思维总结 本题为应用部分电路欧姆定律和电阻定律解决实际问题的题目 解题中要注意画出等效电路图 要明确欧姆定律算出的电阻为A端到短路处的两根输电线的电阻 也就是25km输电线的电阻 不要搞错 3 两根材料相同的导线 质量之比为2 1 长度之比为1 2 加上相同的电压后 通过的电流之比为 A 8 1B 4 1C 1 1D 1 4 在测定金属的电阻率的实验中 金属导线长约0 8m 直径小于1mm 电阻在5 左右 实验步骤如下 1 用米尺测量金属导线的长度 测三次 求出平均值L 在金属导线的不同位置用 测量直径 求出平均值d 例4 2 用伏安法测量金属导线的电阻R 试把图2 6 5中所给的器材连接成测量R的合适的电路 图中电流表的量程为0 0 6A 内阻接近1 电压表的量程为0 3V 内阻为几千欧 电源的电动势为6V 变阻器的阻值为0 20 在闭合开关前 变阻器的滑动触点应处于正确位置 图2 6 5 3 用上面测得的金属导线长度L 直径d和电阻R 可根据电阻率的表达式 算出所测金属的电阻率 解析 1 金属导线的直径用螺旋测微器测量 2 接电路图时 由于被测金属导线的电阻值较小 因此应采用电流表外接法 并且滑动变阻器采取限流式 闭合开关前 滑动变阻器的滑片处在最大阻值处 答案 1 螺旋测微器 2 连线如图2 6 6所示图2 6 6 思维总结 本题考查测定金属丝电阻率实验的基本内容 要明确该实验的基本操作步骤 特别注意线路的连接方式为 限流外接 并要切实明白这样连接的原因 1 下列关于电阻率的说法正确的是 A 电阻率与导体的长度有关B 电阻率与导体的材料有关C 电阻率与导体的形状有关D 电阻率与导体的横截面积有关答案 B 2 2009年高考广东理基卷 导体的电阻是导体本身的一种性质 对于同种材料的导体 下列表述正确的是 A 横截面积一定 电阻与导体的长度成正比B 长度一定 电阻与导体的横截面积成正比C 电压一定 电阻与通过导体的电流成正比D 电流一定 电阻与导体两端的电压成反比 解析 选A 根据电阻定律 可见当横截面积S一定时 电阻R与长度l成正比 A正确 3 一只 220V 100W 的灯泡 测量它不工作时的电阻应为 A 等于484 B 大于484 C 小于484 D 无法确定 4 一段粗细均匀的镍铬丝 横截面的直径是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 A R 10000B R 100C 100RD 10000R 5 一卷铝导线 横截面积为1mm2 当这卷导线两端电压为58V时 流过导线的电流为2A 则这卷导线多长 已知 铝 2 9 10 8 m 答案 1000m 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全