2019-2020学年物理高中粤教版选修3-1课件：第2章 第1节 探究决定导线电阻的因素
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A.电池组(3 V,内阻约1 Ω) B.电流表A1(0~3 A,内阻0.012 5 Ω) C.电流表A2(0~0.6 A,内阻约为0.125 Ω) D.电压表V1(0~3 V,内阻4 kΩ) E.电压表V2(0~15 V,内阻15 kΩ) F.滑动变阻器R1(0~20 Ω,允许最大电流1 A) G.滑动变阻器R2(0~2 000 Ω,允许最大电流0.3 A) H.开关,导线若干.
(4)若用刻度尺测得金属丝的长度为l,用螺旋测微器测得金属丝 的直径为d,电流表的读数为I,电压表的读数为U,则该金属丝的电阻
率表达式为ρ= .
自主预习 合作探究 触类旁通
一二三
知识精要 典题例解 迁移应用
解析:(1)螺旋测微器的固定部分读数为0.5 mm,可动部分读数为
35.1×0.01 mm=0.351 mm,故最后读数为0.5 mm+0.351 mm=0.851
置,电路经检查确认无误后,闭合开关S.改变滑动变阻器滑片的位置, 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.
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
(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.
自主预习 合作探究 触类旁通
一二三
知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用
【例2】如图所示,P是一个表面镀有很薄电热膜的长陶瓷管,其 长度为L,直径为D,镀膜的厚度为d,管两端有导电金属箍M、N.现把 它接入电路中,测得它两端电压为U,通过它的电流为I,则金属膜的 电阻为多少?镀膜材料电阻率为多少?
目标导航 预习导引 一 二
自主预习 合作探究 触类旁通
二、电阻率 1.电阻率ρ跟导体的材料和温度有关,是一个反映材料导电性能 的物理量. 2.单位:欧姆米,简称欧米,符号:Ω·m.
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
一、电阻定律 1.利用控制变量法探究导线电阻与导线的长度、横截面积、材 料三个量的关系.通过分析实验数据得出同一种材料的电阻R∝ , 材料不同时,其比例系数不同. 2.实验电路如图所示,BC为待测导线.
知识链接 案例探究
自主预习 合作探究 触类旁通
如图所示,P为一块半圆形薄电阻合金片,先将它按图甲方式接在 电极A、B之间,测出它的电阻为R,然后将它再按图乙方式接在电极
C、D之间,这时它的电阻应为( )
知识链接 案例探究
答案：D
自主预习 合作探究 触类旁通
金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大. (6)误差分析
①直径、长度测量带来误差. ②电流表外接法,R测<R真导致ρ测<ρ真. ③通电时间过长,电流过大,导致电阻率发生变化.
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
【例3】 要测量一段阻值大约为5 Ω的均匀金属丝的电阻率,除 刻度尺、螺旋测微器、电源E(电动势为3 V、内阻约为0.5 Ω)、最 大阻值为20 Ω的滑动变阻器R、开关一只、导线若干外,还有电流 表和电压表各两只供选择:A1(量程0~1 A、内阻约为1 Ω)、A2(量程 0~0.6 A、内阻约为2 Ω)、V1(量程0~3.0 V、内阻约为1 000 Ω)、 V2(量程0~15 V、内阻约为3 000 Ω).
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
(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
2.各种材料的电阻率一般不同,纯金属的电阻率较小,合金的电阻 率较大.
3.电阻率与温度的关系:电阻率往往随温度的变化而变化. (1)金属的电阻率随温度升高而增大(可用于制造电阻温度计); (2)有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响 (可用来制作标准电阻); (3)当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到 零成为超导体.
由R= 得导线电阻.
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
3.实验过程 (1)把材料、横截面积相同,但长度不同的导线先后接入电路中, 调节滑动变阻器,使导线两端的电压相同,测出导线中的电流,从而 确定导线电阻与长度的关系. (2)把材料、长度相同,横截面积不同的导线先后接入电路中,用 类似的方法确定导线电阻与横截面积的关系. (3)把长度、横截面积相同,但不同材料的导线先后接入电路中, 确定出导线电阻与材料有关. 为了便于总结电阻的变化与导体长度、横截面积和材料的关系, 可以成比例地改变导体的长度和横截面积,同时应采用多次测量取 平均值的方法以便减小误差.
为了节能和使测量结果尽量准确,滑动变阻器采用限流接法,故 滑动变阻器电阻不能太大,选F;
可知电流表采用外接法,电路见答案图; (3)由主尺上读出0.5 mm,螺旋尺上读数为45.0×0.01 mm,d=0.950 mm;
知识链接 案例探究
自主预习 合作探究 触类旁通
巧用等效思想解决电阻问题 等效思想是高中物理重要解题方法,当外界条件相同时,物理规 律也应该相同,因此我们可以巧妙地把本不容易求解的问题转化成 较简单的关系,从而为顺利求解创造条件.
自主预习 合作探究 触类旁通
一二三
知识精要 典题例解 迁移应用
(1)为了使实验电路更节能,且测量结果尽量准确,测金属丝电阻
时电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 .(填写仪
器前字母代号) (2)将设计的电路图画在下面虚线框内.
(3)若用螺旋测微器测得金属丝直径d的读数如图,则直径d=
思路分析：解答本题时应把握以下三点: (3)采用将膜层展开的思路确定l与S.
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
(多选)下列关于电阻率的说法,正确的是( )
A.各种材料的电阻率都随温度的升高而增大 B.用来制作标准电阻的锰铜和镍铜的电阻率几乎不随温度的变 化而变化
自主预习 合作探究 触类旁通
第一节 探究决定导线电阻的因素
目标导航 预习导引
自主预习 合作探究 触类旁通
目标导航 预习导引 一 二
自主预习 合作探究 触类旁通
一、电阻定律
1.在实验探究中,常常使用控制变量法,当探究的物理量与其他几 个物理量都有关系时,可选择研究与其中一个量的关系而其他量保 持不变.
C.金属材料的电阻率随温度的升高而增大 D.对金属材料,其电阻率与温度无关 答案：BC 解析：电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度、横截 面积无关.金属材料的电阻率随温度升高而增大,而半导体材料则 相反,A、D错,C正确.制作标准电阻要求材料的电阻率较高,且受温 度变化的影响很小,锰铜和镍铜是很好的制作标准电阻的合金材 料,B正确.
知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
(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.或者用螺旋测微器直接测量.
②按实验原理中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把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,如图甲所示,则金属丝的直
径为 mm. (2)为了使测量有尽可能高的精度,电流表应选 ,电压表
应选 .
(3)实验电路已经画出了一部分,如图乙所示,但尚未完整,请将该 电路完整地连接好(Rx表示待测电阻).
触类旁通
迁移应用
一根粗细均匀的金属裸导线,若把它均匀拉长为原来的3倍,电阻
变为原来的 倍.若将它截成等长的三段再绞合成一根,它的 电阻变为原来的 (设拉长与绞合时温度不变).
一二三
自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
二、电阻率
1.电阻率ρ是一个反映材料导电性能的物理量,是材料本身的属 性,与导体的形状、大小无关.
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知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
【例1】 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 的均匀细丝后,它的电阻变成( )
答案：A
一二三
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知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
一二三
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知识精要 思考探究 典题例解
一二三
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知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
4.螺旋测微器 (1)读数时注意固定刻度上的半毫米刻度线是否已露出. (2)可动刻度上读数时要估读一位. (3)最后读数以mm为单位,小数点后应有三位数.
一二三
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知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
一二三
一二三
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知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
三、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.
一二三
(2)实验原理
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知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
一二三
自主预习 合作探究
mm.
(4)若用d表示直径,测得电阻为R,则金属丝的长度为 .
一二三
答案:(1)C D F (2)如图所示
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知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
一二三
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知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
解析:(1)由于电源电动势为3 V,电表读数要达到半偏,则电压表选 D;
一二三
4.电阻与电阻率的区别
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知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
一二三
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知识精要 思考探究 典题例解
触类旁通
迁移应用
思考下电阻率的计算公式和物理意义. 答案：由电阻定律可得电阻率大小的计算公式 .电阻率在 数值上等于长度为1 m,横截面积为1 m2 的导体的电阻大小.电阻率 是反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的 长度和形状无关.
mm. (2)为了测量准确,电压表和电流表在实验时的指针偏转要尽量大
些,因此电流表选择A2,电压表选择V1. (3)根据实验原理得出原理图如图所示:
一二三
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知识精要 典题例解 迁移应用
触类旁通
某兴趣小组用测定金属丝的电阻率的实验方法测出金属丝的长
度,他们查得金属丝电阻率为ρ,并粗测电阻丝的电阻约为5 Ω,实验 室中有以下供选择的器材:
2.滑动变阻器是电阻值可以改变的电阻. 3.均匀电阻的阻值计算公式是 ,式中ρ是材料的电阻率,l是 导体的长度,S是导体的横截面积.
目标导航 预习导引 一 二
自主预习 合作探究哪些情况下阻值仍为R(设温
度不变)( )
A.当长度不变,横截面积增大一倍时 B.当横截面积不变,长度增大一倍时 C.当长度和横截面半径都缩小一半时 D.当长度和横截面积都扩大一倍时 答案：D
(4)若用刻度尺测得金属丝的长度为l,用螺旋测微器测得金属丝 的直径为d,电流表的读数为I,电压表的读数为U,则该金属丝的电阻
率表达式为ρ= .
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一二三
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解析:(1)螺旋测微器的固定部分读数为0.5 mm,可动部分读数为
35.1×0.01 mm=0.351 mm,故最后读数为0.5 mm+0.351 mm=0.851
置,电路经检查确认无误后,闭合开关S.改变滑动变阻器滑片的位置, 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.
一二三
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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.
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【例2】如图所示,P是一个表面镀有很薄电热膜的长陶瓷管,其 长度为L,直径为D,镀膜的厚度为d,管两端有导电金属箍M、N.现把 它接入电路中,测得它两端电压为U,通过它的电流为I,则金属膜的 电阻为多少?镀膜材料电阻率为多少?
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二、电阻率 1.电阻率ρ跟导体的材料和温度有关,是一个反映材料导电性能 的物理量. 2.单位:欧姆米,简称欧米,符号:Ω·m.
一二三
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一、电阻定律 1.利用控制变量法探究导线电阻与导线的长度、横截面积、材 料三个量的关系.通过分析实验数据得出同一种材料的电阻R∝ , 材料不同时,其比例系数不同. 2.实验电路如图所示,BC为待测导线.
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如图所示,P为一块半圆形薄电阻合金片,先将它按图甲方式接在 电极A、B之间,测出它的电阻为R,然后将它再按图乙方式接在电极
C、D之间,这时它的电阻应为( )
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答案：D
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金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大. (6)误差分析
①直径、长度测量带来误差. ②电流表外接法,R测<R真导致ρ测<ρ真. ③通电时间过长,电流过大,导致电阻率发生变化.
一二三
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触类旁通
【例3】 要测量一段阻值大约为5 Ω的均匀金属丝的电阻率,除 刻度尺、螺旋测微器、电源E(电动势为3 V、内阻约为0.5 Ω)、最 大阻值为20 Ω的滑动变阻器R、开关一只、导线若干外,还有电流 表和电压表各两只供选择:A1(量程0~1 A、内阻约为1 Ω)、A2(量程 0~0.6 A、内阻约为2 Ω)、V1(量程0~3.0 V、内阻约为1 000 Ω)、 V2(量程0~15 V、内阻约为3 000 Ω).
一二三
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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
2.各种材料的电阻率一般不同,纯金属的电阻率较小,合金的电阻 率较大.
3.电阻率与温度的关系:电阻率往往随温度的变化而变化. (1)金属的电阻率随温度升高而增大(可用于制造电阻温度计); (2)有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响 (可用来制作标准电阻); (3)当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到 零成为超导体.
由R= 得导线电阻.
一二三
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3.实验过程 (1)把材料、横截面积相同,但长度不同的导线先后接入电路中, 调节滑动变阻器,使导线两端的电压相同,测出导线中的电流,从而 确定导线电阻与长度的关系. (2)把材料、长度相同,横截面积不同的导线先后接入电路中,用 类似的方法确定导线电阻与横截面积的关系. (3)把长度、横截面积相同,但不同材料的导线先后接入电路中, 确定出导线电阻与材料有关. 为了便于总结电阻的变化与导体长度、横截面积和材料的关系, 可以成比例地改变导体的长度和横截面积,同时应采用多次测量取 平均值的方法以便减小误差.
为了节能和使测量结果尽量准确,滑动变阻器采用限流接法,故 滑动变阻器电阻不能太大,选F;
可知电流表采用外接法,电路见答案图; (3)由主尺上读出0.5 mm,螺旋尺上读数为45.0×0.01 mm,d=0.950 mm;
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巧用等效思想解决电阻问题 等效思想是高中物理重要解题方法,当外界条件相同时,物理规 律也应该相同,因此我们可以巧妙地把本不容易求解的问题转化成 较简单的关系,从而为顺利求解创造条件.
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一二三
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(1)为了使实验电路更节能,且测量结果尽量准确,测金属丝电阻
时电流表应选 ,电压表应选 ,滑动变阻器应选 .(填写仪
器前字母代号) (2)将设计的电路图画在下面虚线框内.
(3)若用螺旋测微器测得金属丝直径d的读数如图,则直径d=
思路分析：解答本题时应把握以下三点: (3)采用将膜层展开的思路确定l与S.
一二三
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触类旁通
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(多选)下列关于电阻率的说法,正确的是( )
A.各种材料的电阻率都随温度的升高而增大 B.用来制作标准电阻的锰铜和镍铜的电阻率几乎不随温度的变 化而变化
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一、电阻定律
1.在实验探究中,常常使用控制变量法,当探究的物理量与其他几 个物理量都有关系时,可选择研究与其中一个量的关系而其他量保 持不变.
C.金属材料的电阻率随温度的升高而增大 D.对金属材料,其电阻率与温度无关 答案：BC 解析：电阻率是材料本身的一种电学特性,与导体的长度、横截 面积无关.金属材料的电阻率随温度升高而增大,而半导体材料则 相反,A、D错,C正确.制作标准电阻要求材料的电阻率较高,且受温 度变化的影响很小,锰铜和镍铜是很好的制作标准电阻的合金材 料,B正确.
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触类旁通
(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.或者用螺旋测微器直接测量.
②按实验原理中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把滑动变阻器的滑片调节到使接入电路中的电阻值最大的位
一二三
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触类旁通
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,如图甲所示,则金属丝的直
径为 mm. (2)为了使测量有尽可能高的精度,电流表应选 ,电压表
应选 .
(3)实验电路已经画出了一部分,如图乙所示,但尚未完整,请将该 电路完整地连接好(Rx表示待测电阻).
触类旁通
迁移应用
一根粗细均匀的金属裸导线,若把它均匀拉长为原来的3倍,电阻
变为原来的 倍.若将它截成等长的三段再绞合成一根,它的 电阻变为原来的 (设拉长与绞合时温度不变).
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二、电阻率
1.电阻率ρ是一个反映材料导电性能的物理量,是材料本身的属 性,与导体的形状、大小无关.
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【例1】 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 的均匀细丝后,它的电阻变成( )
答案：A
一二三
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触类旁通
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4.螺旋测微器 (1)读数时注意固定刻度上的半毫米刻度线是否已露出. (2)可动刻度上读数时要估读一位. (3)最后读数以mm为单位,小数点后应有三位数.
一二三
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触类旁通
三、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.
一二三
(2)实验原理
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mm.
(4)若用d表示直径,测得电阻为R,则金属丝的长度为 .
一二三
答案:(1)C D F (2)如图所示
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解析:(1)由于电源电动势为3 V,电表读数要达到半偏,则电压表选 D;
一二三
4.电阻与电阻率的区别
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思考下电阻率的计算公式和物理意义. 答案：由电阻定律可得电阻率大小的计算公式 .电阻率在 数值上等于长度为1 m,横截面积为1 m2 的导体的电阻大小.电阻率 是反映导体导电性能的物理量,是导体材料本身的属性,与导体的 长度和形状无关.
mm. (2)为了测量准确,电压表和电流表在实验时的指针偏转要尽量大
些,因此电流表选择A2,电压表选择V1. (3)根据实验原理得出原理图如图所示:
一二三
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某兴趣小组用测定金属丝的电阻率的实验方法测出金属丝的长
度,他们查得金属丝电阻率为ρ,并粗测电阻丝的电阻约为5 Ω,实验 室中有以下供选择的器材:
2.滑动变阻器是电阻值可以改变的电阻. 3.均匀电阻的阻值计算公式是 ,式中ρ是材料的电阻率,l是 导体的长度,S是导体的横截面积.
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自主预习 合作探究哪些情况下阻值仍为R(设温
度不变)( )
A.当长度不变,横截面积增大一倍时 B.当横截面积不变,长度增大一倍时 C.当长度和横截面半径都缩小一半时 D.当长度和横截面积都扩大一倍时 答案：D