高中物理第2章恒定电流6导体的电阻课件新人教版选修31

均匀的电解质溶液．
(3)电阻定律是通过大量实验得出的规律．
图 2-6-3
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2．认识滑动变阻器 (1)构造：如图 2-6-4 所示是滑动变阻器的实物图，AB 是一金属杆，其电阻为 零，CD 是电阻率较大的、长度较长的电阻丝，缠绕在陶瓷管上，匝与匝之间是绝 缘的，有两条比较光亮的线，是被刮掉绝缘层的部分，P 是滑片，上端与金属杆连 接，下端与电阻丝连接．
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[再判断] 1．电阻率 ρ 与导体的长度 L 和横截面积 S 有关．( ×) 2．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．( √ ) 3．电阻率大的导体，电阻一定很大．( ×)
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[后思考] 如图 2-6-5 所示，将日光灯灯丝(额定功率为 8 W)与演示用欧姆表(测电阻大小 的仪器)连接成如图所示电路，用酒精灯加热灯丝后，发现欧姆表的示数变大了， 该实验说明哪个物理量与温度有关？
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2．导体的电阻 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度L成 正比，(z与hè它ng的bǐ横) 截面积S 成 反比(，fǎ导nb体ǐ) 的电阻还与构成它的材料有关． (2)公式：R＝__ρ_Sl__.
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[再判断]
1．导体的电阻由导体的长度和横截面积两个因素决定．( ×)
3．R＝ρSl与 R＝UI 的比较
R＝ρSl
R＝UI
意义
电阻定律的表达式，也是电阻的 决定式
电阻的定义式，R 与 U、I 无关
区 别
作用
提供了测定电阻率的一种方法 ——ρ＝RSl
提供了测定电阻的一种方 法——伏安法
适用 适用于粗细均匀的金属导体或浓 范围 度均匀的电解液、等离子体
纯电阻元件
联系 R＝ρSl对 R＝UI 进一步说明了导体的电阻不是取决于 U 和 I，而 是取决于导体本身的材料、长度和横截面积
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(4)数据处理 ①电阻 R 的值 方法一，平均值法：分别计算电阻值再求平均值； 方法二，图象法：利用 U-I 图线的斜率求电阻． ②将测得的 Rx、l、d 的值，代入电阻率计算公式 ρ＝RlxS＝πd42lRx，计算出金属 导线的电阻率．
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(5)注意事项 ①为了方便，测量直径应在导线连入电路前进行，为了准确测量金属丝的长 度，应该在连入电路之后在拉直的情况下进行． ②本实验中被测金属丝的电阻值较小，故须采用电流表外接法． ③开关 S 闭合前，滑动变阻器的阻值要调至最大． ④电流不宜太大(电流表用 0～0.6 A 量程)，通电时间不宜太长，以免金属丝温 度升高，导致电阻率在实验过程中变大．
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1．(2016·临沂高二检测)两根完全相同的金属丝甲和乙，长度均为 L，横截面
积均为 S，将乙拉长为原来的两倍后，将两根金属丝串联在同一电路中，甲、乙金
属丝两端的电压之比为( ) 【导学号：08160110】
A．1∶2
B．2∶1
C．1∶4
D．4∶1
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【解析】 乙拉长为原来的 2 倍时，截面积减小为原来的一半，由 R＝ρSL可知， 电阻变为原来的 4 倍；两电阻串联时，电压之比等于电阻之比；故电压之比为 1∶ 4；故选 C.
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2.测定金属的电阻率 (1)实验目的 ①掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法及电流表和电压表的读数方 法． ②会用伏安法测电阻，并能测定金属的电阻率．
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(2)实验原理 把金属丝接入如图 2-6-7 所示的电路中，用电压表测金属丝两端的电压，用电 流表测金属丝中的电流，根据 Rx＝UI 计算金属丝的电阻 Rx；然后用毫米刻度尺测 量金属丝的有效长度 l，利用缠绕法用毫米刻度尺测出 n 圈金属丝宽度，求出金属 丝的直径 d，计算出金属丝的横截面积 S；根据电阻定律 Rx＝ρSl，得出计算金属丝 电阻率的公式 ρ＝RlxS＝π4dl2IU.
2．一根阻值为R的均匀电阻线，均匀拉长为原来的2倍，电阻变为4R.( √ )
3．由R＝
U I
可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成
反比．( ×)
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[后思考] 由影响导体电阻的因素分析为什么几个电阻串联，总电阻增大，几个电阻并 联总电阻减小？ 【提示】 几个电阻串联相当于增大了导体的长度，几个电阻并联相当于增 大了导体的横截面积．
(1)为了研究电阻与导体材料有关，应选用的两根导线是(填号码)________； (2)为了研究电阻与导体的长度有关，应选用的两根导线是________； (3)为了研究电阻与横截面积的关系，应选用的两根导线是________； (4)本实验所采用的方法是________________________．
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对电阻定律应用的两点提醒 (1)导体的电阻由 ρ、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． (2)公式 R＝ρSl适用于温度一定、粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液．
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电阻率
[先填空] 1．物理意义：ρ 反映了材料 导电性能 的好坏．电阻率越小，导电性能越好． 2．单位：国际单位——欧姆·米，符号是 Ω·m . 3．决定因素：电阻率 ρ 由材料自身的特性和温度决定．纯金属的电阻率较小， 合金的电阻率较大．
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[核心点击] 1．电阻与电阻率的区别
电阻R
电阻率ρ
描述对象
导体
材料Βιβλιοθήκη 反映导体对电流阻碍作用的大 反映材料导电性能的好坏，ρ大，导
物理意义
小，R大，阻碍作用大
电性能差
决定因素 由材料、温度和导体形状决定 由材料、温度决定，与导体形状无关
单位
欧姆(Ω)
欧姆·米(Ω·m)
联系 R＝ρSl，ρ大，R不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；R大，ρ不 一定大，导电性能不一定差
图 2-6-4
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(2)原理：利用滑片 P 改变接入电路中的电阻丝的长度，起到改变电阻的作用． (3)接线方式：作限流用时，将 AC 或 AD 接入电路即可．注：接 A 接 B 是等 效的． 作分压用时，CD 全部接入电路，利用 PC 或 PD 上分得的电压对负载供电．
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图 2-6-7
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(3)实验步骤 ①取一段新的金属丝紧密绕制在铅笔上，用毫米刻度尺测出它的宽度，除以 圈数，求出金属丝的直径．或利用螺旋测微器直接测量． ②按如图 2-6-7 所示的电路图连接实验电路． ③用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度． ④把滑动变阻器的滑动触头调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路 经检查确认无误后，闭合开关 S.改变滑动变阻器滑动触头的位置，读出几组相应 的电流表、电压表的示数 I 和 U 的值． ⑤拆除实验电路，整理好实验器材．
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[核心点击] 1．对电阻定律的理解 (1)公式 R＝ρSl是导体电阻的决定式，图 2-6-3 中所示为一块长方体铁块，若通 过电流 I1，则 R1＝ρbac；若通过电流 I2，则 R2＝ρacb. 导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，是由导体本身性质决定的．
(2)适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度
甲
图 2-6-8
乙
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【解析】 因滑动变阻器最大电阻只有 10 Ω，采用限流接法时不能起到有效 的保护作用，故应采用分压接法；
待测电阻为 100 Ω； RRA>RRV，故应采用电流表内接法，故原理图如图所示； 根据原理图得出对应的实物图如图所示：
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【解析】 实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金 属丝的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它 分流作用很小，应采用电流表外接法．故 A、C 操作错误．
【答案】 AC
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4．(2016·宁波高二检测)在电学实验中，常常需要测量电学元件的电阻值，如： 小灯泡、金属丝、电流表内阻、电压表内阻、待测电阻等．利用伏安法测量某电 阻的阻值，有如下实验器材：
图 2-6-5 【提示】 金属丝的电阻率与温度有关，随温度的升高而增大．
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[合作探讨] 如图 2-6-6 所示，一条康铜丝，长度为 l，截面直径为 d，当加在其两端的电 压为 U 时，通过它的电流为 I.
图 2-6-6
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探讨 1：这条康铜丝的电阻是多大？ 【提示】 R＝UI . 探讨 2： 康铜丝的电阻率是多大？ 【提示】 ρ＝π4UIdl 2
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【解析】 (1)研究电阻与导体材料的关系，应该选长度和横截面积都相同的 两根导线，即选 C、F；(2)研究电阻与导体长度的关系，应该选材料和横截面积都 相同的两根导线，即选 C、G；(3)研究电阻与导体横截面积的关系，应该选长度和 材料都相同的两根导线，即选 A、D.
【答案】 (1)CF (2)CG (3)AD (4)控制变量法
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②实验探究 a．实验目的：探究电阻与导体材料、横截面积、长度的关系． b．实验电路：
图2-6-1
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c．实验方法：控制变量法，其中a与b长度不同；a与c 横截面积不同，a与 d材料不同．
d．结论：导体的电阻跟导体的 长度成(c正há比ng，d跟ù)导体的 横截面积成反比，还 跟材料有关．
①待测电阻，阻值约为 100 Ω ②电流表(量程 0～0.3 A，内阻约 0.125 Ω) ③电压表(量程 0～15 V，内阻约 5 kΩ) ④电源 15 V ⑤滑动变阻器(阻值 0～10 Ω，允许最大电流 2 A) ⑥开关一个，导线若干条
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请根据器材的规格和实验要求尽量减小误差，用铅笔画出实验电路图，再连接 线路图．
[先填空] 1．影响导体电阻的因素 (1)推测：导体的电阻与导体的 长度(、chán横gd截ù)面积、及导体的 材料有(cá关il．iào)
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(2)实验探究 ①电阻丝横截面积、长度和电阻的测量 a．横截面积的测量：把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上，用刻度尺测出多 匝的宽度．然后除以 圈数，得到电阻丝的直径,进而计算出电阻丝的横截面积． b．长度的测量：把电阻丝拉直，用 刻度尺量出它的长度． c．电阻的测量：连接适当电路，用电压表测量电阻丝两端的电压，用_电__流__表_ 测量通过电阻丝的电流I，由R＝UI 计算得到R.
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3．(多选)在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是( ) A．用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属丝 接入电路中 B．用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值 C．用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值 D．实验中应保持金属丝的温度不变
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[合作探讨] 如图 2-6-2 所示，为一电阻率为 ρ 的长方体铜柱，各边尺寸标注如图，a、b、 c、d 为四个接线柱．
图 2-6-2
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探讨 1：ab 端接入电路和 cd 端接入电路时铜柱的电阻相同吗？若不相同，哪 种情况大些？
【提示】 不相同 ab 端接入电路时铜柱的电阻大些． 探讨 2：试用题中所给符号表示 ab 端和 cd 端接入电路时的电阻． 【提示】 Rab＝ρmln Rcd＝ρnml.
知
识
点
学
1
业
(
6 导体的电阻
x u
é
y
è)
分
层
知 识
测 评
点
2
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学习目标
1.通过对决定导体电 阻的因素的探究，体 会控制变量法．(难点) 2．掌握决定导体的因 素及计算公式．(重点) 3．理解电阻率的概念 及物理意义，了解电 阻率与温度的关系.
知识脉络
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影响导体电阻(diànzǔ)的因素 导体的电阻(diànzǔ)
【答案】 C
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2．在做“决定电阻大小的因素”实验时，每次需挑选下表中两根合适的导线， 测出通过它们的电流大小，然后进行比较，最后得出结论．
导线号码 A B C D E F G 长度/m 1.0 0.5 1.5 1.0 1.2 1.5 0.5 横截面积/mm2 3.2 0.8 1.2 0.8 1.2 1.2 1.2 材料 锰铜 钨 镍铬 锰铜 钨 锰铜 镍铬