《导体的电阻》教学课件PPT

2．电阻率 (1)物理意义：电阻率ρ是一个反映导体导电性能 的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的 形状、大小无关． (2)大小：ρ＝RS/l，各种材料的电阻率在数值上 等于用该材料制成的长度为1 m、横截面积为1 m2的导体的电阻． ①不能根据ρ＝RS/l错误地认为电阻率跟导体的 横截面积S成正比，跟导体长度l成反比．
①电阻定律反映了导体的电阻由导体自身决定，只与导
体的材料、导体的长度和导体的横截面积和温度有关，
与其他因素无关． ②表达式中的l是沿电流方向导体的长度，横截面积是 垂直电流方向的横截面．如图所示，一块长方形铜块， 若通以电流I1，则长度为a，横截面积为bc；若通以电
流I2，则长度为b，横截面积为ac.
练习一 下列关于电阻率的说法正确的是( ) A．电阻率ρ与导体的长度l和横截面积S有关 B．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 C．电阻率大的导体，电阻一定很大 D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响， 可用来制成电阻温度计
解析：电阻率反映材料导电能力的强弱，只与材料及温 度有关，与导线的长度 l 和横截面积无关，故 A 错，B 对； l 由 R＝ρS知 ρ 大，R 不一定大，故 C 错；有些合金的电阻率 几乎不受温度变化的影响，用来制作标准电阻，故 D 错．
答案源自文库B
2.电阻定律的应用
两根完全相同的金属裸导线，如果把其中 的一根均匀地拉长到原来的两倍，把另一 根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之 比为多少？
ρl 【解析】 金属线原来的电阻为 R＝ S ，拉长后：l′＝ l′ S l 2l， 因为体积 V＝lS 不变． 所以 S′＝ ， R′＝ρ ＝4ρS＝ 2 S′ l l″ 2 R l 4R，对折后 l″＝ ，S″＝2S，所以 R″＝ρ ＝ ρ· ＝ ， 2 2S 4 S″ 则 R′∶R″＝16∶1.
一、实验目的 1．学会使用电流表和电压表以及正确读数． 2．学会使用螺旋测微器以及正确读数． 3．掌握测定金属电阻率的方法．
二、实验原理 1．螺旋测微器 (1)构造原理：螺旋测微器是测量长度的仪器之 一．在实验中常用它测量小球的直径、金属丝 的直径和薄板的厚度等．用它测量长度，可以 精确到0.01 mm，还可以估读到0.001 mm(即毫 米的千分位)，因此螺旋测微器又称为千分尺．
2．探究导体电阻与其影响因素的关系 (1)实验探究
项目 实验 目的 实验 电路 内容
探究导体电阻与长度、横截面积、材料的关系
实验 控制变量法：在长度、横截面积、材料三个因素， 方法 b、c、d与a分别有一个因素不同
实验 原理 串联的a、b、c、d电流相同，电压与导体的电阻成 正比，测量出它们的电压就可知道电阻比，从而分 析出影响导体电阻大小的有关因素
2．金属丝长度的测量 (1)应测量接入电路中的有效长度； (2)因为用的是毫米刻度尺，读数时要读到毫米的 下一位(别忘记估读)； (3)把3次测量值求平均值作为长度l.
3．电阻R的测量值确定 方法一、平均值法： 可以将每次测量的U、I分别计算出电阻，再求出 电阻的平均值，作为测量结果． 方法二、图象法： 可建立U-I坐标系，将测量的对应U、I值描点作 出图象，利用图象斜率来求出电阻值R.
①金属的电阻率随温度升高而增大，可用于制作电阻温 度计．
②半导体和电解质的电阻率随温度的升高而减小，半导 体的电阻率随温度变化较大，可用于制作热敏电阻． ③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． ④有些物质当温度降低到绝对零度附近时，电阻 率突然减小到零——这种现象叫超导现象．能够发 生超导现象的物体叫超导体．材料由正常状态转 变为超导状态的温度叫超导材料的临界温度TC.
4.应用实例——滑动变阻器 (1)原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度 改变电阻． (2)在电路中的使用方法
结构简图如图所示，要使滑动变阻器起限流 作用，正确的连接是接A与D或C，B与C或D， 即“一上一下”；要使滑动变阻器起到分压 作用，要将AB全部接入电路，另外再选择A 与C或D及B与C或D与负载相连，当滑片P移 动时，负载将与AP间或BP间的不同长度的电 阻丝并联，从而得到不同的电压．
第六节：导体的电阻
教学目标
1.通过对决定导体电阻的因素的探究过程，体验运用控 制变量研究物理问题的思维方法。体会实验探究和逻 辑推理都是重要的科学研究方法。 2.深化对电阻的认识，了解电阻定律，能用电阻定律来 进行有关计算。 3.理解电阻率的物理意义，并了解电阻率与温度的关系 ，通过对不同材料电阻率的介绍，加强学生理论联系 实际的意识和安全用电的意识。
(2)逻辑推理探究 ①导体电阻与长度的关系： 一条导线可看成有相同长度 的多段导线串联，由串联电路的性质可分析出导体的电阻 R ∝ l. ②导体电阻与横截面积的关系：多条长度、材料、横截 面积都相同的导体紧紧束在一起， 由并联电路的性质分析出 1 导体的电阻 R∝S. ③导体电阻与材料的关系：由实验探究得到长度、横截 面积相同而材料不同的导体电阻不同．
②某种材料的电阻率大，不能说它对电流的阻碍 作用一定大．这是因为电阻率大的材料制成的电 阻可以是一个小电阻，这完全可由电阻的l、S决 定． ③各种材料都有各自的电阻率，各种金属中银的 电阻率最小，其次是铜、铝，合金的电阻率大于 组成它的任何一种纯金属的电阻率．
(3)单位：欧·米(Ω·m)． (4)电阻率与温度的关系
3．把金属丝接入电路中，调节滑动变阻器的阻值，测 得三组 U、I 数据，分别求出每组数据所对应的电阻值 R1、 R1＋R2＋R3 R2、R3，取平均值 R＝ 作为金属丝的电阻． 3 RS 4．用公式 ρ＝ l 求得该金属丝的电阻率．
五、数据处理 1．金属导线直径的读数 (1)特别小心半刻度是否露出． (2)因螺旋测微器的精确度为0.01 mm，可动刻度 上对齐的格数需要估读，所以，若以毫米为单 位的话，最后一位应出现在小数点后的第三位 上． (3)把三个不同位置的测量值求平均值作为直径d.
4．滑动变阻器用限流式接法就可以满足该实验的 要求．
七、误差分析 1．测量误差：测量金属丝的直径、长度以及电 流、电压时出现读数误差． 2．由于采用电流表外接法，电压表的分流，造 成电阻测量值偏小(若误用内接法，则电流表分 压影响更大)． 3．通电电流太大，或时间太长，致使金属丝发 热，电阻率随之变化.
课堂训练
1.电阻和电阻率的理解
关于电阻和电阻率，下列说法中正确的是 ( ) A．把一根均匀导线等分成等长的两段，则每部分的电 阻、电阻率均变为原来的一半 RS B．由 ρ＝ 可知，ρ 与 R、S 成正比，ρ 与 l 成反比 l
C．材料的电阻率随温度的升高而增大 D．对某一确定的导体当温度升高时，发现它电 阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升 高而增大
c．待测物体长度的整的毫米数从固定刻度上读 出，小数部分由可动刻度读出． (3)注意事项： a．读数时要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻 度线是否已经露出． b．由螺旋测微器读数时必须估读一位，即估读 到0.001 mm这一位上．
2．测金属丝电阻率的原理 用毫米刻度尺测一段金属导线的长度 l，用螺旋测微器 测导线的直径 d， 用伏安法(因金属导线电阻较小采用外接法) l RS πd2R 测导线的电阻 R，由 R＝ρ ，得 ρ＝ ＝ ，实验电路如 S l 4l 图所示．
注意：
(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． l (2)公式 R＝ρS适用于温度一定、粗细均匀的金属导体 或截面积相同且浓度均匀的电解液.
实验：测定金属的电阻率
实验目标定位： 1.学会使用螺旋测微器。 2.理解该实验的原理。 3.掌握实验操作，会处理数据
RS 4．将测得的 R、l、d 的值，代入电阻率计算公式 ρ＝ l πd2R ＝ 中，计算出金属导线的电阻率． 4l
六、注意事项 1．为了方便，应在金属导线连入电路前测导线直 径，为了准确，应测量拉直悬空的连入电路的导 线的有效长度，且各测量三次，取平均值．
2．测量电路应选用电流表外接法，且测电阻时， 电流不宜过大，通电时间不宜太长，因为电阻率 随温度而改变． 3．为准确求出R的平均值，应多测几组U、I数值， 然后采用U­I图象法求出电阻．
三、实验器材 直流电流表(0～0.6 A)、直流电压表(0～3 V)、电 池(3 V)、滑动变阻器(0～10 Ω)、长约1 m的金属 丝、开关1只、导线若干、毫米刻度尺、螺旋测 微器． 四、实验步骤 1．用毫米刻度尺测量金属丝的长度l，测三次取 平均值． 2．用螺旋测微器测量金属丝的直径，在不同位 置，测量三次，取平均值，并算出金属丝的横截 面积S.
下图所示是常用的螺旋测微器．它的小砧A和固 定刻度B固定在框架C上，旋钮D、微调旋钮D′和 可动刻度E、测微螺杆F连在一起，通过精密螺 纹套在B上．精密螺纹的螺距是0.5 mm，即每旋 转一周，F前进或后退0.5 mm.可动刻度分成50等 份．每一等份表示0.1 mm，即可动刻度每转过1 等份，F前进或后退0.01 mm，因此，从可动刻 度旋转了多少个等份就知道长度变化了多少个 0.01 mm.
U l 3．R＝ 与 R＝ρ 的区别与联系 I S
两个公式区 别联系 1 区别 2 3 联系 U l R＝ R＝ρ I S 是电阻的定义式， 其电阻并 是电阻的决定式， 其电阻的大小 不随电压、 电流的变化而变 由导体的材料、横截面积、长度 化， 只是可由该式算出线路 共同决定 中的电阻 提供了一种测导体的电阻率 ρ 提供了一种测 R 的方法： 的方法：只要测出 R、l、S 就可 只要测出 U、I 就可求出 R 求出 ρ 适用于粗细均匀的金属导体或 适用于纯电阻元件 浓度均匀的电解液、等离子体 l U R＝ρ 是对 R＝ 的进一步说明， 即导体的电阻与 U 和 I 无关， S I 而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积
(2)使用方法： a.找出零误差．测物前将两小砧并拢，如果可动 刻度的零刻线正好在固定的零刻线上，零误差为 零；如果可动刻度的零刻线在固定零刻线之上n 小格，应在读数中加上0.01×n (mm)，反之则减 去0.01×n (mm)． b．将待测物体放在两小砧之间，旋动旋钮直至 可动小砧快靠近被测物体时，改用微调调至可动 小砧紧靠物体，当听到“咔咔„„”声后，止动， 即可读数．
一、影响导体电阻的因素
1．与导体电阻有关因素的测量方法 (1)电阻丝横截面积的测量 把电阻丝紧密绕在一个圆柱形物体上(例如铅笔)， 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； 或用螺旋测微器测出电阻丝的直径，进而得到电 阻丝的横截面积．
(2)电阻丝长度的测量 把电阻丝拉直，用刻度尺量出它的长度． (3)电阻的测量 连接适当的电路， 测量电阻丝两端的电压 U 和通过电阻 U 丝的电流 I，由 R＝ I 计算得到电阻．
二、导体的电阻
1．电阻定律 (1)内容：同种材料的导体其电阻R与它的长度l成 正比，与它的横截面积S成反比；导体电阻与构 成它的材料有关．这就是电阻定律． (2)公式：R＝ρl/S. (3)单位：R：Ω，l：m，S：m2，ρ：Ω·m.
(4)适用条件：温度一定，粗细均匀(S为定值)的导线或
浓度均匀的电解液．
【分析】 导体的电阻由ρ、l、S共同决定，而ρ 是由导体的材料和温度决定的． 【解析】 导体的电阻率由材料本身决定，并随 温度的变化而变化，但并不都是随温度的升高而 增大，则A、B、C错．若导体温度升高时，电阻 增大，其原因就是电阻率随温度的升高而增大产 生的，则D选项正确． 【答案】 D
【方法总结】 电阻率与电阻是两个不同的概念， 电阻率与材料和温度 l 有关，而导体电阻 R＝ρS既与材料有关，还与 l、S 有关，ρ 大，R 不一定大，ρ 小，R 不一定小．