高中物理 6導(dǎo)體的電阻課件 新人教版選修3-1.ppt

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6.導(dǎo)體的電阻,一、影響導(dǎo)體電阻的因素 探究方案一：實(shí)驗(yàn)探究 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄侩娮枧c導(dǎo)體的材料、橫截面積、長(zhǎng)度之間的關(guān)系． 實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法． 實(shí)驗(yàn)原理：串聯(lián)電路中電壓和電阻成 ． 實(shí)驗(yàn)電路：如下圖所示．,正比,實(shí)驗(yàn)器材：a、b、c、d是四條不同的金屬導(dǎo)體：b與a長(zhǎng)度不同，橫截面積、材料相同；c與a橫截面積不同，長(zhǎng)度、材料相同；d與a材料不同，長(zhǎng)度、橫截面積相同． 實(shí)驗(yàn)過程： (1)按照上圖將電路連接好． (2)將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到最 端，將S閉合． (3)改變滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)觸頭的位置，得到多組 的讀數(shù) (4)對(duì)每一組數(shù)值進(jìn)行分析，得出電阻與長(zhǎng)度、橫截面積及材料的關(guān)系．,右,電壓表,實(shí)驗(yàn)結(jié)果：同種材料的導(dǎo)體，電阻之比等于 之比，等于橫截面積之比的倒數(shù)；長(zhǎng)度、橫截面積相同，材料不同的導(dǎo)體，電阻 ． 探究方案二：邏輯推理 (1)分析導(dǎo)體的電阻與它的長(zhǎng)度的關(guān)系 利用串聯(lián)電路的電阻規(guī)律可推導(dǎo)出在橫截面積、材料相同的條件下，導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度成 ． (2)研究導(dǎo)體的電阻與它的橫截面積的關(guān)系 利用并聯(lián)電路的電阻規(guī)律，可推導(dǎo)出在長(zhǎng)度、材料相同的條件下，導(dǎo)體的電阻與橫截面積成 ．,長(zhǎng)度,不同,正比,反比,二、導(dǎo)體的電阻 1．導(dǎo)體的電阻 (1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長(zhǎng)度l成 ，與它的橫截面積成 ，還與構(gòu)成導(dǎo)體的材料有關(guān)． (2)公式：R＝ . l表示導(dǎo)體的長(zhǎng)度，S表示橫截面積，ρ是 ，表征材料的導(dǎo)電性能．,正比,反比,電阻率,2．電阻率 (1)物理意義：電阻率ρ是一個(gè)反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性，與導(dǎo)體的形狀、大小無關(guān)．,說明：各種材料的電阻率在數(shù)值上等于用該材料制成的長(zhǎng)度為1 m，橫截面積為1 m2的導(dǎo)體的電阻． (3)單位是歐姆·米，符號(hào)為Ω·m. (4)電阻率與溫度的關(guān)系：各種材料的電阻率都隨溫度的變化而變化． ①金屬的電阻率隨溫度升高而增大，可用于制造電阻溫度計(jì)． ②有些合金如錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻． ③各種金屬中，銀的電阻率最小，其次是銅、鋁，合金的電阻率大于組成它的任何一種純金屬的電阻率.,1．電阻與電阻率的區(qū)別 (1)區(qū)別 ①導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體材料的電阻率、導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積決定，反映導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用大小． ②電阻率是對(duì)組成導(dǎo)體的材料而言的，由材料決定，反映了材料的導(dǎo)電性能．,④“電阻率”是材料的電阻率，而“電阻”是導(dǎo)體的電阻． (2)由于電阻率ρ隨溫度而變化，因此導(dǎo)體的電阻隨溫度而變化，這樣導(dǎo)體的伏安特性曲線就不是嚴(yán)格的直線．對(duì)電阻率隨溫度變化較大的導(dǎo)體而言，隨著通過導(dǎo)體電流增大，伏安特性曲線會(huì)發(fā)生明顯彎曲，如圖甲、乙所示，圖甲表示電阻隨溫度升高而增大，圖乙表示電阻隨溫度升高而減小．,(3)用電器的電阻 ①問題涉及金屬電阻率的有關(guān)概念，必須考慮用電器電阻值隨溫度的變化． ②不考慮溫度變化對(duì)用電器電阻值的影響，可作為電阻值不變來處理． ③實(shí)際電壓的變化量相對(duì)額定電壓來說較大，需要考慮用電器電阻隨溫度的變化，若較小，則可以認(rèn)為電阻不變．,D．導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l、橫截面積S、導(dǎo)體的電阻R皆無關(guān),答案： BD,解析：,關(guān)于公式R＝U/I和公式R＝ρ·l/S，下列說法正確的是( ) A．兩公式對(duì)一切情況都適用 B．R＝U/I僅適用于金屬導(dǎo)體，R＝ρ·l/S適用于任何導(dǎo)體 C．導(dǎo)體的電阻R與U成正比，與I成反比 D．導(dǎo)體的電阻在溫度一定時(shí)與導(dǎo)體的長(zhǎng)度成正比，與導(dǎo)體的橫截面積成反比,答案： D,3．實(shí)驗(yàn)：測(cè)定金屬的電阻率 (1)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?①學(xué)會(huì)使用常用電學(xué)儀器以及正確讀數(shù)． ②學(xué)會(huì)使用螺旋測(cè)微器以及正確讀數(shù)． ③學(xué)會(huì)用伏安法測(cè)量電阻的阻值，測(cè)定出金屬的電阻率．,(3)實(shí)驗(yàn)步驟 ①螺旋測(cè)微器的構(gòu)造、原理及使用方法 A．構(gòu)造及原理：a.螺旋測(cè)微器是一種測(cè)量長(zhǎng)度的儀器，又叫千分尺，用它測(cè)量長(zhǎng)度可以精確到0.01 mm. b．構(gòu)造：如右圖所示，,它的測(cè)砧A和固定刻度B固定在尺架C上，可動(dòng)刻度E、旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′、測(cè)微螺桿F連在一起，并通過精密螺紋套在B上，精密螺紋的螺距是0.5 mm，即旋鈕D每轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿F前進(jìn)或后退0.5 mm，可動(dòng)刻度分成50等份，每一等份表示0.01 mm；每轉(zhuǎn)兩周，轉(zhuǎn)過100等份時(shí)，前進(jìn)或后退的距離正好是1 mm.,c．使用方法：當(dāng)A與F并攏時(shí)，可動(dòng)刻度E的零點(diǎn)恰好跟固定刻度B的零點(diǎn)重合，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，將測(cè)微螺桿F旋出，把被測(cè)物體放入A、F之間夾縫中，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)旋鈕D，使A、F正好接觸待測(cè)物．在使用時(shí)，F(xiàn)快要接觸被測(cè)物時(shí)，要停止使用旋鈕D，改用微調(diào)旋鈕D′，這樣就不至于在F和被測(cè)物之間產(chǎn)生過大的壓力，既可以保護(hù)儀器，又能保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確． B．讀數(shù)方法：測(cè)量值＝固定刻度B上的整毫米數(shù)＋0.5 mm(判斷半刻度是否露出，未露出時(shí)為0)＋0.01 mm×可動(dòng)刻度上對(duì)齊的格數(shù)(估數(shù))．,(4)注意事項(xiàng) ①為了方便，應(yīng)在金屬導(dǎo)線連入電路前測(cè)導(dǎo)線直徑，為了準(zhǔn)確，應(yīng)測(cè)量拉直懸空的連入電路的導(dǎo)線的有效長(zhǎng)度，且各測(cè)量三次，取平均值． ②測(cè)量電路應(yīng)選用電流表外接法，且測(cè)電阻時(shí)，電流不宜過大，通電時(shí)間不宜太長(zhǎng)． ③為準(zhǔn)確求出R的平均值，應(yīng)多測(cè)幾組U、I數(shù)值，然后采用U－I圖象法求出電阻．,在“測(cè)定金屬的電阻率”的實(shí)驗(yàn)中，被測(cè)金屬絲的電阻大約為6 Ω.現(xiàn)先用刻度尺測(cè)出金屬絲的長(zhǎng)度l；接著用螺旋測(cè)微器測(cè)量金屬絲直徑d，再用伏安法測(cè)出金屬絲兩端的電壓U和通過金屬絲的電流I，計(jì)算出它的電阻，最后根據(jù)電阻定律計(jì)算出該金屬材料的電阻率． 在用伏安法測(cè)定金屬絲的電阻時(shí)，除被測(cè)的電阻絲外，還有如下供選擇的實(shí)驗(yàn)器材： 直流電源E：電動(dòng)勢(shì)約4.5 V，內(nèi)阻很??； 電流表A1：量程0～0.6 A，內(nèi)阻為0.125 Ω； 電流表A2：量程0～3.0 A，內(nèi)阻為0.025 Ω；,電壓表V1：量程0～3 V，內(nèi)阻為3 kΩ； 電壓表V2：量程0～15 V，內(nèi)阻為15 kΩ； 滑動(dòng)變阻器R1：最大阻值10 Ω，允許通過的最大電流為0.2 A； 滑動(dòng)變阻器R2：最大阻值20 Ω，允許通過的最大電流為1.0 A；開關(guān)、導(dǎo)線等． 要求有較高的測(cè)量精度，并能測(cè)得多組數(shù)據(jù)．,(1)在可供選擇的器材中，應(yīng)該選用的電流表是________，應(yīng)選用的電壓表是________，應(yīng)該選用的滑動(dòng)變阻器是________． (2)根據(jù)所選的器材，在如右圖所示虛線框中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖． (3)寫出用測(cè)得的物理量表示的計(jì)算電阻率的表達(dá)式(用字母表示)：ρ＝________.,解析： (1)由實(shí)驗(yàn)器材中知電源電動(dòng)勢(shì)約為4.5 V，實(shí)驗(yàn)用的金屬絲電阻一般較小，干路中的最大電流大約只有零點(diǎn)幾安，故電流表選A1，電壓表選V1，滑動(dòng)變阻器R1的最大電流0.2 A太小，影響測(cè)量的范圍，所以滑動(dòng)變阻器選R2. (2)待測(cè)電阻較小，電流表采用外接法，電路圖如圖所示：,No.4 疑難解釋,2．導(dǎo)體電阻的微觀解釋？ 提示： 導(dǎo)體內(nèi)除了有大量能自由移動(dòng)的電子外，還有不能自由移動(dòng)的其他粒子，當(dāng)導(dǎo)體建立起電場(chǎng)后，自由電子在靜電力的作用下發(fā)生定向移動(dòng)，形成電流，例如金屬導(dǎo)體，其電流是由于自由電子的定向移動(dòng)形成的．按理說，這些自由移動(dòng)的電子應(yīng)做加速運(yùn)動(dòng)，速度越來越快，但是自由電子在移動(dòng)過程中，不可避免的要與金屬正離子發(fā)生碰撞，這一碰撞使電子的定向移動(dòng)速率減慢，而使金屬正離子的熱振動(dòng)加劇，從而使電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(即所謂的電流的熱效應(yīng))，這種碰撞阻礙了自由電子的定向移動(dòng)，電阻就是表示這種阻礙作用的物理量．,3．螺旋測(cè)微器的讀數(shù)原理？ 提示： 固定刻度上的最小刻度為0.5 mm；可動(dòng)刻度每旋轉(zhuǎn)一圈前進(jìn)(或后退)0.5 mm.在可動(dòng)刻度的一周上平均刻有50條刻線，所以相鄰兩條刻線間代表0.01 mm. 讀數(shù)＝主尺刻度線＋可動(dòng)刻度線×0.01 mm 說明：①主尺刻度數(shù)要注意半毫米刻度線是否露出． ②可動(dòng)刻度數(shù)要估讀一位． ③以毫米為單位時(shí)，所得數(shù)據(jù)必有三位小數(shù)，即測(cè)量到千分位，所以螺旋測(cè)微器也叫千分尺．,◎ 教材資料分析 〔思考與討論〕 材料相同、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，邊長(zhǎng)不同．這樣的導(dǎo)體之間有什么關(guān)系？你認(rèn)為這種關(guān)系對(duì)電路元件的微型化有什么意義？,〔說一說〕 中央電視臺(tái)2002年12月……，用再生塑料制作電線外皮，電阻率達(dá)不到要求……談一談這位負(fù)責(zé)人的講話體現(xiàn)了哪些物理原理？ 點(diǎn)撥： 這位負(fù)責(zé)人的講話中主要體現(xiàn)的物理原理就是電阻定律的內(nèi)容，使用再生銅或含雜質(zhì)很多的銅，導(dǎo)體的電阻率增大，截面積縮小，使電阻增大，載流量不夠．絕緣層用再生塑料制作電線外皮，絕緣性能差，容易老化，安全性差.,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(zhǎng)的兩段，則每部分的電阻、電阻率均變?yōu)樵瓉淼囊话?C．材料的電阻率隨溫度的升高而增大 D．對(duì)某一確定的導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時(shí)，若不計(jì)導(dǎo)體的體積和形狀變化，發(fā)現(xiàn)它電阻增大，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(cuò)．若導(dǎo)體溫度升高時(shí)，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(xiàng)正確． 答案： D,【跟蹤發(fā)散】 1－1：關(guān)于電阻率的正確說法是( ) A．電阻率ρ與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l和橫截面積S有關(guān) B．電阻率表征了材料的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱，由導(dǎo)體的材料決定，且與溫度有關(guān) C．電阻率大的導(dǎo)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，可用來制成電阻溫度計(jì),答案： B,對(duì)于常溫下一根阻值為R的均勻金屬絲，下列說法中正確的是( ) A．常溫下，若將金屬絲均勻拉長(zhǎng)為原來的10倍，則電阻變?yōu)?0R,D．把金屬絲溫度降低到絕對(duì)零度附近，電阻率會(huì)突然變?yōu)榱?【思路點(diǎn)撥】 對(duì)確定的金屬絲而言，由于體積不變，由V＝Sl可知，S與l成反比．,答案： BD 【反思總結(jié)】 某導(dǎo)體形狀改變后，總體積不變、電阻率不變，當(dāng)長(zhǎng)度l和面積S變化時(shí)，應(yīng)用V＝Sl來確定S和l在形變前后的關(guān)系，然后應(yīng)用導(dǎo)體的電阻即可求出電阻的關(guān)系．,【跟蹤發(fā)散】 2－1：一根粗細(xì)均勻的金屬裸導(dǎo)線，若把它均勻拉長(zhǎng)為原來的3倍，電阻變?yōu)樵瓉淼腳_______倍，若將它截成等長(zhǎng)的三段再絞合成一根，它的電阻變?yōu)樵瓉淼腳_______倍(設(shè)拉長(zhǎng)與絞合時(shí)溫度不變)．,答案： 9 1/9,解析： 電阻率與導(dǎo)體的電阻、導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積無關(guān)，只與導(dǎo)體本身的性質(zhì)有關(guān)． 答案： D,2．下列說法中正確的是( ) A．通過導(dǎo)體的電流越大，導(dǎo)體的電阻一定越小 B．導(dǎo)體的電阻與加在導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與通過導(dǎo)體的電流成反比 C．電阻是表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的物理量，溫度越高，金屬導(dǎo)體的電阻越大 D．無論加在導(dǎo)體兩端的電壓如何變化，它的電壓與電流的比值都不變,解析： 電阻反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的強(qiáng)弱，它只與導(dǎo)體本身有關(guān)，與外界因素?zé)o關(guān)，導(dǎo)體的電阻與其通過的電流無關(guān)，故選項(xiàng)A錯(cuò)．導(dǎo)體的電阻與加在導(dǎo)體兩端的電壓無關(guān)，故選項(xiàng)B錯(cuò)．正確的選項(xiàng)是C、D. 答案： CD,3．一根粗細(xì)均勻的導(dǎo)線，當(dāng)其兩端電壓為U時(shí)，通過的電流是I，若將此導(dǎo)線均勻拉長(zhǎng)到原來的2倍時(shí)，電流仍為I，導(dǎo)線兩端所加的電壓變?yōu)? ) A．U/2 B．U C．2U D．4U,答案： D,4．(阜陽(yáng)高二檢測(cè))在測(cè)定金屬絲電阻率的實(shí)驗(yàn)中，如提供的電源是一節(jié)內(nèi)阻可不計(jì)的干電池，被測(cè)金屬絲的直徑小于1 mm，長(zhǎng)度約為80 cm，阻值約為3 Ω.使用的電壓表有3 V(內(nèi)阻約為3 kΩ)和15 V(內(nèi)阻約為15 kΩ)兩個(gè)量程，電流表有0.6 A(內(nèi)阻約為0.1 Ω)和3 A(內(nèi)阻約為0.02 Ω)兩個(gè)量程．供限流用的滑動(dòng)變阻器有：,A．0～10 Ω；B.0～100 Ω；C.0～1 500 Ω三種．可供選擇的實(shí)驗(yàn)電路有如圖所示的甲、乙兩種．用螺旋測(cè)微器測(cè)金屬絲的直徑如下圖所示，則： (1)螺旋測(cè)微器的示數(shù)是________mm. (2)為減小電阻的測(cè)量誤差，應(yīng)選用________圖所示的電路． (3)為了測(cè)量便于調(diào)節(jié)，應(yīng)選用編號(hào)為________的滑動(dòng)變阻器． (4)電壓表的量程應(yīng)選用________V. (5)電流表的量程應(yīng)選用________A.,解析： (1)螺旋測(cè)微器的示數(shù)為0.5 mm＋30.6×0.01 mm＝0.806 mm. (2)被測(cè)金屬絲的阻值約為3 Ω，電阻較小，故電流表的分壓作用不能忽略，應(yīng)采用外接法，選乙圖． (3)為了測(cè)量便于調(diào)節(jié)，滑動(dòng)變阻器應(yīng)該選用與3 Ω相當(dāng)?shù)模蔬xA. (4)電源用一節(jié)干電池，其電動(dòng)勢(shì)為1.5 V．故電壓表的量程應(yīng)選用3 V. (5)電路中的最大電流為 答案： (1)0.806 (2)乙 (3)A (4)3 (5)0.6,5．如下圖甲為一測(cè)量電解液電阻率的玻璃容器，P、Q為電極，設(shè)a＝1 m，b＝0.2 m，c＝0.1 m，當(dāng)里面注滿某電解液，且P、Q加上電壓后，其U－I圖線如圖乙所示，當(dāng)U＝10 V時(shí)，求電解液的電阻率ρ是多少？,答案： 40,