人教版(2019)高中物理必修三第十一章第2節(jié)導體的電阻教案

1、第2節(jié)導體的電阻學習目標核心素養(yǎng)形成脈絡1.通過對決定導體電阻的因素的探究，體會控制變量法和邏輯思維法2加深對導體電阻的理解，并能進行有關計算3理解電阻率的概念及物理意義，了解電阻率與溫度的關系4理解伏安特性曲線的意義，知道線性元件和非線性元件.一、電阻1定義：導體兩端的電壓與通過導體的電流之比2定義式：Req f(U,I).3物理意義：反映導體對電流阻礙作用的大小4UI圖像中表示電阻：在導體的 UI 圖像中，斜率反映了導體電阻的大小二、影響導體電阻的因素導體的電阻與長度、橫截面積有定量關系，而且當導體的長度和橫截面積確定后，導體的電阻因材料不同而不同三、導體的電阻率1電阻的大小因素：同種材料

2、的導體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導體電阻還與構成它的材料有關2電阻公式：Req f(l,S).3電阻率：影響電阻率的兩個因素是材料和溫度4電阻率與溫度的關系(1)金屬鉑的電阻率隨溫度的升高而增大利用金屬鉑的這一特點可用于制造鉑電阻溫度計(2)有些合金如錳銅合金、鎳銅合金的電阻率受溫度的影響很小，常用來制作標準電阻(3)超導現象：一些金屬在溫度特別低時電阻可以降到0，這種現象叫作超導現象四、伏安特性曲線1伏安特性曲線：用橫坐標表示電壓U，縱坐標表示電流I，這樣畫出的導體的IU圖像叫作導體的伏安特性曲線2線性元件和非線性元件(1)線性元件：伏安特性曲線是一條直線，歐姆定

3、律適用的元件，如金屬導體、電解質溶液(2)非線性元件：伏安特性曲線是一條曲線，電流與電壓不成正比，歐姆定律不適用的元件如氣態(tài)導體(日光燈、霓虹燈管中的氣體)和半導體元件 思維辨析(1)導體的電阻由導體的長度和橫截面積兩個因素決定()(2)一根阻值為R的均勻電阻線，均勻拉長為原來的2倍，電阻變?yōu)?R.()(3)由Req f(U,I)可知，導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比()(4)金屬電阻隨溫度變化的原因是熱脹冷縮導致金屬電阻的長短和橫截面積發(fā)生變化，所以金屬的電阻隨溫度變化的幅度不大()(5)溫度變化導致金屬電阻變化的原因是金屬的電阻率隨溫度變化()提示：(1)(2)(3)

4、(4)(5) 深度思考在“研究導體電阻與長度、橫截面積及材料的定量關系”實驗中，有沒有測量導體的電阻？如何確定電阻關系的？提示：沒有測量導體的電阻，由于四段導體是串聯的，每段導體兩端的電壓與它們的電阻成正比，研究導體電阻之比就轉化為相應的電壓之比對電阻的理解 問題導引現有兩個導體A和B，利用如圖所示的電路分別測量A和B的電壓和電流，測得的實驗數據見下表U/V02.04.06.08.0導體AI/A00.200.420.600.78導體BI/A00.130.260.400.54(1)在坐標系中，用縱軸表示電壓U、用橫軸表示電流I，分別將A和B的數據在如圖所示的坐標系中描點，并作出UI 圖線(2)對

5、導體A(或導體B)來說，電流與它兩端的電壓有什么關系？U與I的比值怎樣？(3)對導體A、B，在電壓U相同時，誰的電流??？誰對電流的阻礙作用大？要點提示(1)UI圖線如圖所示(2)對導體A(或導體B)，電流與它兩端的電壓成正比，導體A或導體B的電壓與電流的比值是個定值，但兩者的比值不相等(3)電壓相同時，B的電流小，說明B對電流的阻礙作用大【核心深化】1Req f(U,I)是電阻的定義式，比值表示一段導體對電流的阻礙作用對給定的導體，它的電阻是一定的，與導體兩端是否加電壓，導體中是否有電流無關2Ieq f(U,R)是歐姆定律的數學表達式，表示通過導體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比，常用于

6、計算一段電路加上一定電壓時產生的電流，適用條件是金屬或電解質溶液導電(純電阻電路)(多選)已知兩個導體的電阻之比R1R221，那么()A若兩導體兩端電壓相等，則I1I221B若兩導體兩端電壓相等，則I1I212C若導體中電流相等，則U1U221D若導體中電流相等，則U1U212解析當電壓相等時，由Ieq f(U,R)得I1I2R2R112，B對，A錯；當電流相等時，由UIR得，U1U2R1R221，C對，D錯答案BC(多選)(2020濟南一中高二上期中)如圖所示是某導體的IU 圖線，圖中45，下列說法正確的是()A通過該導體的電流與其兩端的電壓成正比B此導體的電阻R隨電壓的增大而增大CIU圖線

7、的斜率表示電阻的倒數，所以電阻Req f(1,tan 45) 1 D在該導體的兩端加6 V的電壓時，導體的電阻為2 解析：選AD由題圖可知，通過該導體的電流隨著導體兩端的電壓的增大而增大，通過該導體的電流與導體兩端的電壓成正比，選項A正確；由Req f(U,I)可知，IU圖線的斜率表示電阻的倒數，則導體的電阻R不變，且R2 ，選項B、C錯誤，選項D正確實驗： 研究導體電阻與長度、橫截面積及材料的定量關系在“研究導體電阻與長度、橫截面積及材料的定量關系”實驗中，某實驗小組提出了如下猜想猜想一：導體電阻跟導體長度有關；猜想二：導體電阻跟導體粗細有關；猜想三：導體電阻跟導體材料有關同學們想利用如圖所

8、示的電路和表中的導體特征驗證上述猜想導體代號長度/m橫截面積/mm2材料A1.00.2錳銅B1.00.4錳銅C1.00.6錳銅D0.50.4錳銅E1.50.4錳銅F1.00.6鎳鉻合金G1.00.6鐵(1)請將猜想一的實驗設計思路補充完整選取_和_相同、_不同的導體，分別將其接入如圖電路中，通過比較電路中_的大小，判斷導體電阻的大小(2)驗證猜想三時，若需對比三個實驗數據，則應從上表中選取導體_(填寫導體代號來進行實驗)解析：(1)為了研究導體電阻與導體長度的關系，則需使導體的材料和橫截面積相同，長度不同，應選用的三種導體是B、D、E，分別將其接入如題圖電路中通過比較電路中電流的大小，判斷導體

9、電阻的大小(2)為了研究導體電阻與導體材料的關系，則需使導體的長度和橫截面積相同，材料不同，應選用的三種導體是C、F、G，分別將其接入如題圖電路中通過比較電路中電流的大小，判斷導體電阻的大小答案：(1)材料橫截面積長度電流(2)C、F、G “研究導體電阻與長度、橫截面積及材料的定量關系”的實驗電路如圖甲所示，a、b、c、d是四種不同的金屬絲現有幾根康銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規(guī)格如下表所示編號材料長度(m)橫截面積(mm2)A鎳鉻合金0.80.8B鎳鉻合金0.50.5C鎳鉻合金0.30.5D鎳鉻合金0.31.0E康銅絲0.30.5F康銅絲0.80.8(1)電路圖中四條金屬絲應分別選上表中的_(用

10、編號表示)；(2)在相互交流時，有位同學提出用如圖乙所示的電路，只要將圖中P端分別和觸點1、2、3、4相接，讀出電流，利用電流跟電阻成反比的關系，也能探究出導體電阻與其影響因素的定量關系，你認為上述方法是否正確，并說出理由：_解析：(1)用控制變量法研究，選電阻絲時要注意盡量選擇有相同參數(材料、長度、橫截面積)的；從題述材料可以看出，B、C、E橫截面積相同，B、C、D材料相同，C、D、E長度相同(2)接不同的電阻時，電流不同，故電阻分得的電壓不同，電流與電阻成反比的前提是導體兩端的電壓一定答案：(1)BCDE(2)不正確，因為P端分別和觸點1、2、3、4相接時，電阻兩端的電壓不一定相同，只有

11、電壓不變時，利用電流跟電阻成反比的關系，才能探究出導體的電阻與其影響因素的定量關系對電阻公式的理解【核心深化】1公式Req f(l,S)是導體電阻的決定式，圖中所示為一塊長方體鐵塊，若通過電流I1，則R1eq f(a,bc)；若通過電流I2，則R2eq f(c,ab).導體的電阻反映了導體阻礙電流的性質，是由導體本身性質決定的2適用條件：溫度一定，粗細均勻的金屬導體或濃度均勻的電解質溶液3Req f(l,S)與Req f(U,I)的比較Req f(l,S)Req f(U,I)意義電阻定律的表達式，也是電阻的決定式電阻的定義式，R與U、I無關作用提供了測定電阻率的一種方法：Req f(S,l)提

12、供了測定電阻的一種方法：伏安法適用范圍適用于粗細均勻的金屬導體或濃度均勻的電解液、等離子體純電阻元件聯系導體的電阻取決于導體本身的材料、長度和橫截面積，而不是U和I (多選)某根標準電阻絲的電阻為R，接入電壓恒定的電路中，要使接入電路的電阻變?yōu)閑q f(1,2)R，可采取的措施是()A直接將剪其一半的電阻絲接入B并聯相同的電阻絲接入C串聯相同的電阻絲接入D對折原電阻絲后再接入解析由電阻定律Req f(l,S)可知，剪去一半的電阻絲，長度變?yōu)樵瓉淼膃q f(1,2)，電阻減小為eq f(1,2)R，A正確；并聯相同的電阻絲后，橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍，電阻減小為eq f(1,2)R，B正確；串聯一

13、根相同的電阻絲后，長度變?yōu)樵瓉淼?倍，電阻為原來的2倍，C錯誤；對折原電阻絲后，長度變?yōu)樵瓉淼膃q f(1,2)，橫截面積變?yōu)樵瓉淼?倍，總電阻變?yōu)樵瓉淼膃q f(1,4)，D錯誤答案ABeq avs4al()導體變形后電阻的分析方法某一導體的形狀改變后，討論其電阻變化應抓住以下三點：(1)導體的電阻率不變；(2)導體的體積不變，由VlS可知l與S成反比；(3)在、l、S都確定之后，應用電阻定律Req f(l,S)求解如圖所示，厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab10 cm，bc5 cm，當將A與B接入電壓為U的電路中時，電流為1 A；若將C與D接入電壓為U的電路中，則電流為()A4 AB2 ACe

14、q f(1,2)A Deq f(1,4)A解析：選A設將A與B連入電路時，電阻為R1，C與D連入電路時，電阻為R2，金屬片厚度為h.由電阻定律Req f(l,S)得，R1eq f(ab,bch)，R2eq f(bc,abh)，所以R1R241，故由Ieq f(U,R)，得電流之比I1I2R2R1，所以I24I14 A導體的伏安特性曲線 問題導引研究導體中的電流與導體兩端的電壓之間的關系，可以用公式法，可以用列表法，還可以用圖像法分析圖中甲、乙兩電學元件的IU圖像，我們可以得出兩元件的電流和電壓有怎樣的關系？要點提示甲為非線性關系；乙為線性關系，電流與電壓成正比【核心深化】1IU圖像與UI圖像的

15、區(qū)別(圖線為直線時)(1)坐標軸的意義不同：IU圖像中，橫坐標表示電壓U、縱坐標表示電流I；UI圖像中，橫坐標表示電流I，縱坐標表示電壓U.(2)圖線斜率的意義不同IU圖像中，斜率表示電阻的倒數，UI圖像中，斜率表示電阻，如圖所示，圖甲中R2R1，圖乙中R2R1.2IU圖像是曲線時，導體某狀態(tài)的電阻RPeq f(UP,IP)，即電阻等于圖線上點P(UP，IP)與坐標原點連線的斜率的倒數，而不等于該點切線斜率的倒數，如圖所示(多選)某同學在探究通過導體的電流與其兩端電壓的關系時，將記錄的實驗數據通過整理作出了如圖所示的圖像，根據圖像，下列說法正確的是()A導體甲的電阻大于導體乙的電阻B在導體乙的

16、兩端加1 V的電壓時，通過導體乙的電流為0.1 AC當通過導體甲的電流為0.9 A時，導體甲兩端的電壓為4 VD將導體乙連接到電壓為5 V的電源上時，通過導體的電流為0.5 A思路點撥 利用伏安特性曲線很容易比較電阻的大小和變化，直觀形象解析IU圖像的斜率表示電阻的倒數，則R甲eq f(U,I)eq f(2,0.4) 5 ，R乙eq f(2,0.2) 10 ，A錯誤；由Ieq f(U,R)，得當導體乙兩端的電壓為1 V時，I1eq f(U1,R乙)eq f(1,10) A0.1 A，B正確；乙連接到電壓為5 V的電源上時，I2eq f(U2,R乙)eq f(5,10) A0.5 A，D正確；由

17、UIR，得當通過導體甲的電流為0.9 A時，導體甲兩端的電壓UIR甲0.95 V4.5 V，C錯誤答案BD (多選)如圖所示，為某一金屬導體的伏安特性曲線，由圖像可知()A該導體的電阻隨電壓的升高而增大B該導體的電阻隨電壓的升高而減小C導體兩端電壓為2 V時，電阻為0.5 D導體兩端電壓為2 V時，電阻為1 解析：選AD該導體的伏安特性為曲線，但根據Req f(U,I)知，某點與原點連線的斜率的倒數表示電阻，故可知U2 V時，Req f(2,2) 1 ，且導體電阻隨電壓升高而增大，故A、D正確1(對電阻率的理解)關于導體的電阻及電阻率的說法正確的是()A導體對電流的阻礙作用叫作導體的電阻，因此

18、，只有導體有電流通過時，才具有電阻B由Req f(U,I)可知，導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比C將一根導線一分為二，則半根導線的電阻和電阻率都是原來的二分之一D某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度降低會突然減小為零解析：選D導體的電阻率由材料本身性質決定，并隨溫度變化而變化，導體的電阻與長度、橫截面積有關，與導體兩端電壓及導體中電流大小無關，A、B、C錯誤；電阻率反映材料的導電性能，電阻率常與溫度有關，存在超導現象，D正確2(電阻定律和電阻率的理解)某金屬導線的電阻率為，電阻為R，現將它均勻拉長到直徑為原來的一半，那么該導線的電阻率和電阻分別變?yōu)?)A4和4RB和4RC

19、16和16R D和16R解析：選D導體的電阻率反映材料的導電性能，溫度一定時同種材料的電阻率是不變的導線拉長后，直徑變?yōu)樵瓉淼囊话?，則橫截面積變?yōu)樵瓉淼膃q f(1,4)，因總體積不變，長度變?yōu)樵瓉淼?倍，由電阻定律計算可知電阻變?yōu)樵瓉淼?6倍3(對伏安特性曲線的理解)(多選)如圖所示，A、B、C為三個通電導體的IU關系圖像由圖可知()A三個導體的電阻關系為RARBRCB三個導體的電阻關系為RARBRCC若在導體B兩端加上10 V的電壓，通過導體B的電流是2.5 AD若在導體B兩端加上10 V的電壓，通過導體B的電流是40 A解析：選BCIU圖像中圖像的斜率表示電阻的倒數，故斜率越大，電阻越小

20、，因此C的電阻最大，A的電阻最小，故B正確，A錯誤；B的電阻Req f(4,1.0)4 ，則加10 V電壓時，電流Ieq f(U,R)eq f(10,4) A2.5 A，C正確，D錯誤4.(電阻定律的理解和應用)如圖所示，a、b、c為同一種材料做成的電阻，b與a的長度相等但橫截面積是a的兩倍；c與a的橫截面積相等但長度是a的兩倍當開關閉合后，三個理想電壓表的示數關系是()AV1的示數是V2的2倍 BV1的示數是V3的2倍CV2的示數是V1的2倍 DV2的示數是V3的2倍解析：選A由題意可知：Lc2La2Lb，Sb2Sa2Sc；設b的電阻RbR，由電阻定律Req f(l,S)得：Ra2Rb2R，

21、Rc2Ra4R，RcRaRb421.由題圖電路圖可知，a、b、c三個電阻串聯，通過它們的電流相等，由UIR得：UcUaUb421，V1的示數是V2的2倍，故A正確，C錯誤；V3的示數是V1的2倍，故B錯誤；V3的示數是V2的4倍，故D錯誤(建議用時：30分鐘)【合格考練】1當電路中的電流超過熔絲的熔斷電流時，熔絲就要熔斷由于種種原因，熔絲的橫截面積略有差別那么熔絲熔斷的可能性較大的是()A橫截面積大的地方B橫截面積小的地方C同時熔斷D可能是橫截面積大的地方，也可能是橫截面積小的地方 解析：選B根據電阻定律，橫截面積小的地方電阻較大，當電流通過時，電阻大的位置發(fā)熱量大，易熔斷選項B正確2(多選)

22、關于電阻率的說法中正確的是()A電阻率與導體的長度l和橫截面積S有關B電阻率反映材料導電能力的強弱，由導體的材料決定，且與溫度有關C電阻率大的導體，電阻一定很大D有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作標準電阻解析：選BD電阻率反映材料導電能力的強弱，只與材料及溫度有關，與導體的長度l和橫截面積S無關，故A錯誤，B正確；由Req f(l,S)知，大R不一定大，故C錯誤；有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作標準電阻，故D正確3一只白熾燈泡，正常發(fā)光時的電阻為121 ，當這只燈泡停止發(fā)光一段時間后的電阻應是()A大于121 B小于121 C等于121 D無法判斷解析：選B由

23、于金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，故白熾燈泡正常發(fā)光時的電阻大，停止發(fā)光一段時間后，燈絲溫度降低，電阻減小，故選B4(多選)溫度能影響金屬導體和半導體材料的導電性能，在如圖所示的圖像中分別為某金屬和某半導體的電阻隨溫度變化的關系曲線，則()A圖線1反映半導體材料的電阻隨溫度的變化B圖線2反映金屬導體的電阻隨溫度的變化C圖線1反映金屬導體的電阻隨溫度的變化D圖線2反映半導體材料的電阻隨溫度的變化解析：選CD金屬導體隨著溫度升高，電阻率變大，從而導致電阻增大，對于大部分半導體材料，電阻隨著溫度升高而減小，因此由題圖可知，圖線1表示金屬導體的電阻隨溫度的變化，圖線2表示半導體材料的電阻隨溫度的變化，

24、故A、B錯誤，C、D正確5甲、乙兩根保險絲均由同種材料制成，直徑分別是d10.5 mm 和d21 mm，熔斷電流分別為 2.0 A 和6.0 A把以上兩根保險絲各取等長一段并聯后再接入電路中，允許通過的最大電流是()A6.0 A B7.5 AC10.0 A D8.0 A解析：選B因甲、乙兩保險絲等長，由Req f(l,S)eq f(L,blc(rc)(avs4alco1(f(d,2)sup12(2)，知eq f(R1,R2)4.當R1、R2并聯時，令I12 A，則由I1R1I2R2得I28 A6 A，故I1不能取2 A；令I26 A，則由I1R1I2R2得I11.5 A2.0 A，故兩者并聯時

25、，整個電路允許通過的最大電流II1I2(1.56) A7.5 A故選項B正確6(2020河北邢臺高二檢測)有兩個同種材料制成的導體，如圖所示，兩導體為橫截面是正方形的柱體，柱體高均為h，大柱體柱截面邊長為L1，小柱體柱截面邊長為L2，則()A若圖示箭頭方向為電流方向，則大柱體與小柱體的電阻之比為L1L2B若圖示箭頭方向為電流方向，則大柱體與小柱體的電阻之比為11C若電流方向豎直向下，則大柱體與小柱體的電阻之比為L1L2D若電流方向豎直向下，則大柱體與小柱體的電阻之比為Leq oal(2,1)Leq oal(2,2)解析：選B從圖示方向看，則根據電阻定律可知，R1eq f(L1,hL1)eq f

26、(,h)，R2eq f(L2,hL2)eq f(,h)，故兩電阻比值為R1R211，故A錯誤，B正確；若電流豎直向下，則根據電阻定律有，R1eq f(h,Leq oal(2,1)，R2eq f(h,Leq oal(2,2)，故R1R2Leq oal(2,2)Leq oal(2,1)，故C、D錯誤7(2020北京昌平區(qū)高二期末)某同學想探究導電溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律她拿了一段細橡膠管，里面灌滿了鹽水，兩端用粗銅絲塞住管口，形成一段封閉的鹽水柱，并測得鹽水柱的電阻為R.現握住橡膠管的兩端把它均勻拉長到原長的2倍，如果溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導體相同，此時鹽水柱的電阻

27、應該等于()A8R B4RC2R Deq f(R,2)解析：選B溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導體相同，所以Req f(L,S)，拉長后Req f(L,S)，由于LSLS，聯立解得：R4R，故B正確8如圖，一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，其材料的電阻率為，棒內單位體積自由電子數為n，電子的質量為m、電荷量為e.在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內產生電流，自由電子定向運動的平均速率為v，則金屬棒內的電場強度大小為()Aeq f(mv2,2eL) Beq f(mv2Sn,e)Cnev Deq f(ev,SL)解析：選C由電流定義可知：Ieq f(q,t)eq f(nvtSe,t)neSv

28、，由歐姆定律可得：UIRneSveq f(L,S)neLv，又Eeq f(U,L)，故Enev，選項C正確【等級考練】9(2020浙江溫州學考)在探究影響導體電阻與其影響因素的定量關系時，某同學按如圖所示的電路進行了實驗研究，其中導體a與b只是長度不同，a與c只是粗細不同，a與d只是材料不同，關于該實驗，下列說法正確的是()A此電路缺少電流表，所以無法研究定量關系Ba與b相比，導體越長，電壓表示數越大Ca與c相比，導體越粗，電壓表示數越大Da與d相比，電壓示數越大，表明該種材料的導電性能越好解析：選B此電路是串聯電路，電流相等，據電壓表示數，可得各導體電阻間的定量關系，故A錯誤；串聯電路電流相

29、等，a與b相比，導體越長，電阻越大，電壓表示數越大，故B正確；串聯電路電流相等，a與c相比，導體越粗，電阻越小，電壓表示數越小，故C錯誤；串聯電路電流相等，a與d相比，電壓示數越大，電阻越大，表明該種材料的導電性能越差，故D錯誤10如圖所示，P為一塊半圓形薄電阻合金片，先將它按圖甲方式接在電極A、B之間，然后將它再按圖乙方式接在電極C、D之間，設AB、CD之間的電壓是相同的，則這兩種接法相等時間內在電阻中產生的熱量關系正確的是()A圖甲產生的熱量比圖乙產生的熱量多B圖甲產生的熱量比圖乙產生的熱量少C圖甲產生的熱量和圖乙產生的熱量一樣多D因為是形狀不規(guī)范的導體，所以判斷不出哪一個產生的熱量多解析：選A將四分之一