高中物理課件第2章 第1節(jié)《探究決定導(dǎo)線電阻的因素》（粵教版選修3-1）

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歡迎進入物理課堂 第二章電路 第一節(jié)探究決定導(dǎo)線電阻的因素 1 滑動變阻器是電阻值 的電阻 方法是通過改變 來實現(xiàn)電阻大小的改變 2 在 探究決定導(dǎo)線電阻的因素 的實驗中 采用的方法 是 1 在保持導(dǎo)體橫截面積 材料相同的條件下 導(dǎo)體的電阻 大小與長度成 2 在保持導(dǎo)體長度 材料相同的條件下 導(dǎo)體的電阻大小 與橫截面積成 可以改變 接入電路中的電阻線的長度 控制變量法 正比 反比 3 在保持導(dǎo)體橫截面積 長度相同的條件下 導(dǎo)體的電阻大小還與導(dǎo)體的材料有關(guān) 材料不同 其電阻值 3 電阻定律 均勻?qū)w的電阻R的大小跟它的 成正比 跟它的 成反比 這就是電阻定律 用公式表示就是 式中 是電阻率 它是一個反映材料 性能的物理量 不同 長度 橫截面積 導(dǎo)電 4 雙選 以下說法正確的是 BD A 導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻 因此只有導(dǎo)體上加有電壓時導(dǎo)體才有電阻UIC 將一根導(dǎo)線一分為二 則半根導(dǎo)線的電阻和電阻率都是原來的一半D 將一根導(dǎo)線一分為二 則半根導(dǎo)線的電阻是原來的一半 但電阻率不變 B 導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小可以通過R 來確定 5 兩材料相同的金屬導(dǎo)線 甲 乙長度之比是l甲 l乙 3 1 面積之比是S甲 S乙 1 3 則甲 乙的電阻之比 R甲 R乙為 D A 3 1 B 1 1 C 1 9 D 9 1 B 由R 可得 導(dǎo)體的電阻與加在導(dǎo)體兩端的電壓成正 知識點1導(dǎo)體電阻及其特性 關(guān)于導(dǎo)體的電阻 下面兩種分析是否正確 A 導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻 所以通過導(dǎo)體的電流越大 說明阻礙作用越小 通過導(dǎo)體的電流為零時 導(dǎo)體阻礙作用最大 此時電阻也最大 U I 比 與通過導(dǎo)體的電流成反比 答案 兩種分析都錯了 導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻 它只與導(dǎo)體的幾何形狀和材料性質(zhì)有關(guān) 與導(dǎo)體是否通電 通電電流的大小 電壓的大小均無關(guān) 一種性質(zhì) 與外界因素?zé)o關(guān) 其大小的表達式為R 1 電阻R 描述導(dǎo)體對電流的阻礙作用 它是導(dǎo)體本身的 U I 2 電阻的決定因素 導(dǎo)體電阻的大小由導(dǎo)體的長度 橫截面積和材料共同決定 其定量關(guān)系只能通過實驗進行探討 例1 白熾燈的燈絲是由鎢制成的 下列說法中正確的 是 A 由于白熾燈正常工作時的燈絲和未接入電路時的燈絲是同一個導(dǎo)體 故兩種情況下電阻必定相同B 白熾燈正常工作時通過燈絲的電流大于未接入電路時的電流 故正常工作時燈絲電阻小C 白熾燈未接入電路時燈絲無電流通過 所以燈絲對電流的阻礙作用不存在D 以上分析均不對 解析 燈絲對電流的阻礙作用只決定于燈絲自身的長度 橫截面積和材料 與燈絲是否通電 通電電流的大小均無關(guān) B C錯 燈絲為金屬 電阻率隨溫度的升高而增大 正常工作時溫度高于不工作時的溫度 所以工作時的電阻大于不工作時的電阻 A錯 答案 D 觸類旁通 1 以下說法正確的是 B A 導(dǎo)體對電流的阻礙作用叫電阻 因此只有導(dǎo)體有電阻 其他物體無電阻B 加在導(dǎo)體兩端的電壓變化時 導(dǎo)體中的電流也發(fā)生變化 但電壓與電流的比值對這段導(dǎo)體來說保持不變 不考慮溫度變化 C 通過導(dǎo)體的電流越大 說明導(dǎo)體對電流的阻礙作用越小 電阻越小D 一個電阻一旦做好 任何情況下其阻值都不會改變 知識點2電阻定律 一段粗細均勻的金屬導(dǎo)線 電阻為R 電阻率為 若把它均勻拉長為原來的2倍后 導(dǎo)線的電阻變?yōu)樵瓉淼?倍 電阻率 若把它對折絞合成一根 導(dǎo)線的電阻變?yōu)樵瓉淼?電阻率 設(shè)拉長與絞合時溫度不變 不變 4 不變 1 電阻定律公式R lS 1 上式為電阻的決定式 表明導(dǎo)體的電阻由 l S決定 2 上式只適用于溫度一定 粗細均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液 3 符號意義 l表示導(dǎo)體的長度 S表示橫截面積 是電阻率 2 電阻率 1 電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量 國際單位制的單 位是歐 米 符號是 m 2 不同材料的電阻率不同 連接電路用的導(dǎo)線一般用電阻率小的純金屬制成 電爐絲通常用電阻率大的合金絲制成 3 電阻率與溫度的關(guān)系 各種材料的電阻率一般都隨溫度的變化而改變 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大 電阻溫度計就是利用這一規(guī)律制成的 有些合金的電阻率隨溫度變化極小 如康銅合金材料 這樣的材料常用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻 當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時 某些材料的電阻率會突然減小到零成為超導(dǎo)體 例2 金屬鉑的電阻值對溫度的高低非常 敏感 所以可以利用鉑的電阻隨溫度變化的性質(zhì)制成鉑電阻溫度計 下 圖的I U圖象中能表示金屬鉑電阻情況的圖象是 解析 金屬鉑的電阻率隨溫度的升高而變大 所以電阻增大 C選項正確 答案 C 觸類旁通 2 雙選 關(guān)于材料的電阻率 下列說法中正確的是 A 導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長度成正比 與導(dǎo)體的橫截面積成反比 還與導(dǎo)體的材料有關(guān)B 金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而增大C 純金屬的電阻率比合金的電阻率小D 產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象時 材料的電阻為零 但材料的性質(zhì)沒有變 材料的電阻率不為零 解析 電阻率是材料本身的一種電學(xué)特性 與導(dǎo)體的長度 橫截面積無關(guān) 所以A錯 金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而增大 B對 純金屬的電阻率小 合金的電阻率大 C對 超導(dǎo)現(xiàn)象是指某些物質(zhì)的溫度降到絕對零度附近時 其電阻突然減小到無法測量的程度 可以認為它們的電阻率突然變?yōu)榱?所以D錯 答案 BC 電阻定律是通過實驗總結(jié)出來的一條規(guī)律 公式R 使 電阻定律的應(yīng)用 l S 用時應(yīng)注意 1 這個公式只適用于均勻金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì) 溶液 不同材料對應(yīng)的電阻率不同 2 計算出來的電阻是某一特定溫度的電阻 因為電阻率會 隨溫度的改變而改變 3 當(dāng)導(dǎo)體接入電路中時 公式中的長度應(yīng)指其有效長度 不能將其全部長度代入公式計算 4 計算導(dǎo)體的電阻時一定要統(tǒng)一各個物理量的單位 通常 用國際單位制計算 例3 兩根完全相同的金屬導(dǎo)線A和B 如果把其中的一根A均勻拉長到原來的兩倍 把另一根導(dǎo)線對折后絞合起來 則它們的電阻之比為多少 體積不變 故橫截面積必減為原來的 再由電阻定律就知道后 來的電阻是原來的n2倍 而導(dǎo)線對折長度變?yōu)樵瓉淼臅r 橫 截面積變?yōu)樵瓉淼膎倍 故電阻變?yōu)樵瓉淼?方法總結(jié) 搞清導(dǎo)線變形后長度和橫截面積的變化是解題的關(guān)鍵 當(dāng)導(dǎo)體長度被均勻地拉長為原來的n倍時 因?qū)w的 1n 1n 1n2 觸類旁通 3 當(dāng)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 A 橫截面積小的地方B 橫截面積大的地方C 熔絲各處同時熔斷D 可能是橫截面積大的地方 也可能是橫截面積小的地方 1 電阻與電阻率 1 電阻R是描述導(dǎo)體對電流阻礙作用大小的物理量 由導(dǎo)體本身的長度 橫截面積與電阻率決定 與外界因素?zé)o關(guān) 溫度一定 粗細均勻的金屬導(dǎo)體其電阻的大小遵循電阻定律 l S R 2 電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量 它與導(dǎo)體的長度 面積 電阻大小無關(guān) 由導(dǎo)電材料和所處溫度決定 3 導(dǎo)體的電阻大 導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能不一定差 導(dǎo)體材料的電阻率小 電阻不一定小 電阻和電阻率是兩個不同的物理量 兩者不能混淆 4 有關(guān)電阻率的概念問題 在處理時要注意不同材料的電阻率隨溫度變化的規(guī)律是不一樣的 有隨溫度的升高電阻率減小的 也有隨溫度升高而電阻率增大的 例4 關(guān)于電阻和電阻率的下列說法中 正確的是 A 把一根均勻?qū)Ь€等分成等長的兩段 則每部分的電阻 電阻率均變?yōu)樵瓉淼囊话?B 由 RSl 得出 S 1l C 各種材料的電阻率都隨溫度的升高而增大D 對某一確定的導(dǎo)體 當(dāng)溫度升高時 若不計導(dǎo)體的體積和形狀變化 發(fā)現(xiàn)它的電阻增大 說明該導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而增大 解析 導(dǎo)體的電阻率由材料本身決定 并往往隨溫度的變化而變化 但并不都是隨溫度的升高而增大 則A B C錯 若導(dǎo)體溫度升高時 電阻增大 又不考慮體積和形狀的變化 其原因就是電阻率隨溫度的升高而增大產(chǎn)生的 則D選項正確 答案 D 觸類旁通 4 某金屬導(dǎo)線的電阻率為 電阻為R 現(xiàn)將它均勻拉長到直徑為原來的一半 那么該導(dǎo)線的電阻率和電阻分別變 為 D A 4 和4RC 16 和16R B 和4RD 和16R 解析 導(dǎo)體的電阻率反映材料的導(dǎo)電性能 溫度一定時電阻率是不變的 導(dǎo)線拉長后 直徑變?yōu)樵瓉淼囊话?則橫截面14阻定律計算可知電阻變?yōu)樵瓉淼?6倍 積變?yōu)樵瓉淼?因總體積不變 長度變?yōu)樵瓉淼?倍 由電 2 公式R 與R 的區(qū)別 LUSI 例5 下列說法中正確的是 S l 并不說明電阻與U和I有關(guān) 電阻的大小由R 決定 A錯 解析 R 是電阻的定義式 提供了測定電阻的方法 U I B對 電阻率大小決定于導(dǎo)體材料和溫度 C錯 金屬電阻率隨溫度的升高而增大 D錯 答案 B 1D A4 觸類旁通 5 如圖2 1 1所示 均勻的矩形金屬薄片邊長ab 10cm bc 5cm 當(dāng)將A與B接入電壓為U的電路中時 電流為 1A 若將C與D接入電壓為U的電路中 則電流為 圖2 1 1 A 4A B 2A C 1A 答案 A 測定金屬的電阻率 實驗?zāi)康?1 掌握螺旋測微器的原理及讀數(shù)方法 2 學(xué)會用伏安法間接測定金屬導(dǎo)體的電阻率 實驗原理 1 螺旋測微器 構(gòu)造 如圖2 1 2所示是常用的螺旋測微器 它的測砧A和固定刻度B固定在尺架C上 旋鈕D 微調(diào)旋鈕D 和可動刻度E 測微螺桿F連在一起 通過精密螺紋套在B上 圖2 1 2 原理 測微螺桿F與固定刻度B之間的精密螺紋的螺距為0 5mm 即旋鈕D每旋轉(zhuǎn)一周 F前進或后退0 5mm 而可動刻度E上的刻度為50等份 每轉(zhuǎn)動一小格 F前進或后退 mm 即螺旋測微器的精確度為 mm 讀數(shù)時誤差出現(xiàn)在毫米的千分位上 因此 螺旋測微器又叫千分尺 讀數(shù) 測量時被測物體長度的整毫米數(shù)由 讀 出 小數(shù)部分由 讀出 測量值 mm 固定刻度數(shù) mm 注意半毫米刻度線是否露 出 可動刻度數(shù) 估讀一位 0 01 mm 0 01 0 01 固定刻度 可動刻度 2 根據(jù)電阻定律公式 可推導(dǎo)出電阻率的表達式 只要測量出金屬導(dǎo)線的長度和它的直徑d 計算出導(dǎo)線的橫截面積S 并用伏安法測出金屬導(dǎo)線的電阻R 即可計算出金屬導(dǎo)線的電阻率 實驗器材 被測金屬絲 直流電源 4V 電流表 0 0 6A 電壓表 0 3V 滑動變阻器 50 開關(guān) 導(dǎo)線若干 螺旋測微器 刻度尺 實驗步驟 1 用螺旋測微器在被測金屬導(dǎo)線上的 各測一次直徑 求出其平均值d 計算出導(dǎo)線的橫截面積S 2 按如圖2 1 3所示的原理電路圖連接好實驗電路 圖2 1 3 三個不同位置 S d2Ul4lI 計算式 Rx 3 用毫米刻度尺測量 中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度 反復(fù)測量3次 求出其平均值l 4 把滑動變阻器的滑片調(diào)節(jié)到使接入電路中的電阻值 的位置 電路經(jīng)檢查確認無誤后 閉合開頭S 改變滑動變阻器滑片的位置 讀出幾組相應(yīng)的I U值 填入記錄表格內(nèi) 斷開開關(guān)S 求出導(dǎo)線電阻Rx的 5 拆去實驗線路 整理好實驗器材 6 計算電阻率 將記錄的數(shù)據(jù)Rx l d的值代入電阻率 中 計算出金屬導(dǎo)線的電阻率 接入電路 最大 平均值 注意事項 1 被測金屬導(dǎo)線的有效長度是指待測導(dǎo)線接入電路的兩個端點之間的實際長度 即電壓表兩接入點間的待測導(dǎo)線的長度 測量時應(yīng)將導(dǎo)線拉直 為了方便 測量直徑應(yīng)在金屬絲連入電路之前測量 2 本實驗中被測金屬絲的阻值較小 故采用電流表外接 法 3 此實驗通過待測導(dǎo)線的電流強度I的值不宜過大 電流表用0 0 6A量程 通電時間不宜過長 以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高 造成其電阻率在實驗過程中變化 4 閉合開關(guān)S之前 一定要使滑動變阻器的滑片處在有效 電阻值最大的位置 5 實驗連線時 應(yīng)先從電源的正極出發(fā) 依次將電源 開關(guān) 電流表 待測金屬導(dǎo)線 滑動變阻器連成主干線路 閉合電路 然后再把電壓表并聯(lián)在待測金屬導(dǎo)線的兩端 誤差分析 1 測量誤差 測量金屬絲的直徑 長度以及電流 電壓時 出現(xiàn)讀數(shù)誤差 2 由于采用電流表外接法 電壓表的分流 造成電阻測量值偏小導(dǎo)致 測 真 若誤用內(nèi)接法 則電流表分壓影響更大 3 通電電流太大 或時間太長 致使電阻絲發(fā)熱 電阻率 隨之變化 例6 某興趣小組在做 測定金屬絲的電阻率 的實驗中 通過粗測電阻絲的電阻約為5 為了使測量結(jié)果盡量準(zhǔn)確 從實驗室找到以下供選擇的器材 A 電池組 3V 內(nèi)阻約1 B 電流表A1 0 3A 內(nèi)阻0 0125 C 電流表A2 0 0 6A 內(nèi)阻約0 125 D 電壓表V1 0 3V 內(nèi)阻4k E 電壓表V2 0 15V 內(nèi)阻15k F 滑動變阻器R1 0 20 允許最大電流1A G 滑動變阻器R2 0 2000 允許最大電流0 3A H 開關(guān) 導(dǎo)線若干 1 實驗時應(yīng)從上述器材中選用 2 測電阻時 電流表 電壓表 待測電阻Rx在組成測量電路時 應(yīng)采用電流表 接法 請畫出設(shè)計的電路圖 圖2 1 4 3 若用螺旋測微器測得金屬絲的直徑d的讀數(shù)如圖2 1 4 則讀數(shù)為 mm 4 若用L表示金屬絲的長度 d表示直徑 測得電阻為R 請寫出計算金屬絲電阻率的表達式 解析 1 由于電源電動勢為3V 則電壓表選D 由I ER r 可知電路中最大電流約為0 5A 則電流表選C 滑動變阻器采用限流接法 故電阻不能太大 選F 本實驗所選器材為ACDFH 圖2 1 5 觸類旁通 6 在 測定金屬絲的電阻率 的實驗中 金屬導(dǎo)線長約0 8m 直徑小于1mm 電阻在7 左右 實驗步驟如下 1 用米尺測量金屬導(dǎo)線的長度 測三次 求出平均值L 在金屬導(dǎo)線的不同位置用 測量直徑 求出平均值d 2 用伏安法測量金屬導(dǎo)線的電阻R 試把圖2 1 6中所給 的器材連接成測量R的合適的電路 圖2 1 6 圖中電源的電動勢為6V 變阻器的阻值為0 20 電流表的量程為0 0 6 3A 內(nèi)阻接近2 應(yīng)選 量程 電壓表的量程為0 3 15V 內(nèi)阻為幾千歐 應(yīng)選 量程 在閉合開關(guān)前 變阻器的滑動觸點應(yīng)處于正確位置 3 用上面方法測得的金屬導(dǎo)線長度為L 直徑為d和電阻為R 可根據(jù)電阻率的表達式 算出所測金屬的電阻率 4 使用螺旋測微器測量金屬絲的直徑 示數(shù)如圖2 1 7 所示 金屬絲的直徑是 圖2 1 7 Rd24L 解析 由于被測金屬導(dǎo)線的電阻值較小 因此應(yīng)采用電流表外接法 閉合開關(guān)前 滑動變阻器的滑片處在最大阻值處 3 4 0 260mm 答案 1 螺旋測微器 2 0 0 6A0 3V連接電路如圖3所示 圖3 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全