1、2导体的电阻 第十一章 电路及其应用 核心素养明目标 核心素养学习目标 物理观念(1)理解电阻的定义，电阻率的物理意义。(2)初步了解超导现象及其应用。科学思维(1)了解金属导体的电阻率与材料、长度和横截面积的定量关系，体会物理学中控制变量的研究方法。(2)引导学生观察实验现象，对数据进行分析思考，了解电阻率与温度的关系。核心素养学习目标 科学探究设计实验探究影响导体电阻的因素。科学态度与责任体会电阻率在科技、生活中的应用。自主预习探新知 NO.1知识点一 知识点二 知识点三 知识点一 电阻 1定义：导体两端的电压与导体中电流的_。2定义式：R_。3物理意义：反映导体对电流的_作用的物理量。4
2、单位：在国际单位制中，电阻的单位是_，简称欧，符号是_。常用单位还有 k、M，1 M_ k_。比值UI阻碍欧姆1031061：思考辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)由 RUI 可知，导体两端的电压越大，导体的电阻越大。()(2)由 RUI 可知，通过导体的电流越小，导体的电阻越大。()(3)导体的电阻由导体本身的性质决定，与导体两端的电压和通过导体的电流无关。()知识点二 影响导体电阻的因素 1探究电路 2探究原理 a、b、c、d 四条不同的导体串联，电流相同，因此，电阻之比等于相应的_之比。电压3探究过程(1)b 与 a 只有长度不同，比较 a、b 的电阻之比与长度之比的关系。(2)c
3、 与 a 只有_不同，比较 a、c 的电阻之比与横截面积之比的关系。(3)d 与 a 只有材料不同，比较 a、d 的电阻是否相同。横截面积4探究结论：导体的电阻与_、_有定量关系，与电阻的材料也有关。实验中不必测出各导体的阻值大小，因为各导体是串联的，通过每段导体的电流都相等，由 RUI 知，每段导体两端的电压与其电阻成正比，因此测得的电压之比就是它们的电阻之比。长度横截面积2：思考辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)材料相同的导体，长度越长，横截面积越小，电阻越大。()(2)探究影响电阻的因素时需要用控制变量法：即控制其他物理量不变，只研究电阻与某一物理量的关系。()知识点三 导体的电阻
4、率 1实验结论：同种材料的导体，电阻 R 与它的长度 l 成_，与它的横截面积 S 成_，导体电阻还与构成它的_有关。2公式：RlS。正比反比材料3电阻率(1)意义：反映材料导电性能的物理量。(2)决定因素：电阻率与导线材料和_有关。纯金属的电阻率_，合金的电阻率较大。(3)变化规律：金属的电阻率一般会随温度的升高而_。温度较小增大4材料特性的应用(1)连接电路的导线一般用电阻率小的铜来制作。(2)金属的电阻率随温度的升高而_，可用来制作电阻温度计，精密的_用铂制作。(3)有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作_。增大电阻温度计标准电阻5超导现象：当温度降低时，导体的电阻率会_，一
5、些金属在温度特别低时电阻可降到_，这种现象叫作超导现象。减小0 3：思考辨析(正确的打“”，错误的打“”)(1)电阻率 与导体的长度和横截面积有关。()(2)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大。()(3)温度升高时材料的导电性能一定降低。()合作探究提素养 NO.2考点1 考点2 考点3 考点 1 电阻定律 RlS的理解和应用 如图所示，组成两灯泡的金属丝的粗细不同，两灯发光的亮度不同，这个现象有可能说明了什么问题？提示：灯泡发光的亮度可能与金属丝的粗细有关。1对电阻定律的理解(1)公式 RlS是导体电阻的决定式，如图所示为一块长方体铁块，若通过电流为
6、I1，则 R1 abc；若通过电流为 I2，则 R2 cab。(2)适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。(3)电阻定律是通过大量实验得出的规律。2RlS与 RUI 的比较 公式RlSRUI 电阻的决定式电阻的定义式 区别说明了电阻由导体的哪些因素决定，可以说 R 与 l 成正比，与 S 成反比提供了求电阻的方法，并不能说电阻与 U和 I有关系 公式RlSRUI 区别只适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体适用于纯电阻元件 联系RlS对 RUI 补充说明了导体的电阻不取决于 U 和 I，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积【典例 1】两根完全相同的金属
7、导线 A 和 B，如果把其中的一根 A 均匀拉长到原来的 2 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？思路点拨：(1)导线拉长 2 倍后，导线的 不变，l 变为原来 2 倍，体积不变，S 变为原来的12。(2)R、l、S 满足 RlS。解析 金属导线原来的电阻为 RlS，拉长后 l2l，因为体积 VlS 不变，所以 SS2，RlS4lS4R。对折后 ll2，S2S，所以 RlSl22SR4，则 RR161。答案 161 母题变式 上例中，若将变化后的 A、B 两个导线串联在同一电路中，则它两端的电压之比为多少？解析 两电阻串联时，两端的电压之比等于它们的电阻之比，故电压之比为
8、161。答案 161 公式 RlS的应用策略(1)公式 RlS中的 l 是沿电流方向的导体长度，S 是垂直于电流方向的横截面积。(2)一定几何形状的导体，电阻的大小与接入电路的具体方式有关，在应用公式 RlS求电阻时要注意确定导体长度和横截面积。(3)一定形状的几何导体当长度和横截面积发生变化时，导体的电阻率不变，体积不变，由 VSl 可知 l 和 S 成反比，这是解决此类电阻变化问题的关键。跟进训练 1有一个长方体金属电阻，材料分布均匀，边长分别为 a、b、c，且 abc。电流沿图所示方向流过该金属电阻，其中电阻值最小的是()A B C D A 根据电阻定律可知 RA cab，RB bac，
9、RC abc，RD abc，因为 abc，所以电阻值最小的是 A。故 A 正确。考点 2 电阻 R 和电阻率 的比较 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。将它与欧姆表(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。(1)这条康铜丝(未加热前)的电阻是多大？(2)用酒精灯加热灯丝后，发现欧姆表的示数变大的原因是什么？提示：(1)RUI。(2)康铜丝的长度 l、截面直径 d 没有发生变化，而电阻发生变化说明康铜丝的电阻率与温度有关，随温度的升高而增大。1电阻和电阻率的比较 电阻 R电阻率 描述对象导体材料 物理
10、意义反映导体对电流阻碍作用的大小，R 大，阻碍作用大反映材料导电性能的好坏，大，导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()欧姆米(m)联系RLS。大，R 不一定大；R 大，不一定大 2各种材料的电阻率与温度的关系(1)金属的电阻率随温度升高而增大。(2)有些半导体的电阻率随温度升高而减小，且随温度的改变变化较大，常用于制作热敏电阻。(3)有些合金，如锰铜合金、镍铜合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用于制作标准电阻。(4)当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然降低到零，成为超导体。【典例 2】(多选)关于导体的电阻及电阻率的说法，正确
11、的是()A导体对电流的阻碍作用叫作导体的电阻，因此，只有导体有电流通过时才具有电阻 B虽然 RUI，但是导体的电阻与导体两端的电压及导体中的电流无关 C将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一 D某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零 BD 导体的电阻率由材料本身性质决定，并随温度变化而变化，导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端电压及导体中电流大小无关，A、C 错误，B 正确；电阻率反映材料的导电性能，电阻率常与温度有关，存在超导现象，D 正确。电阻与电阻率的辨析(1)导体的电阻越大，说明导体对电流的阻碍作用越大，不能说明导体的电阻率一定越大。(2)
12、电阻率越大，材料的导电性能越差，但用这种材料制成的电阻不一定大，决定电阻大小的因素和决定电阻率大小的因素是不同的。跟进训练 2下列关于电阻率的说法，错误的是()A电阻率只是一个比例常数，与任何其他因素无关 B电阻率反映材料导电性能的好坏，所以与材料有关 C电阻率与导体的温度有关 D电阻率在国际单位制中的单位为欧米 A 电阻率反映材料导电性能的好坏，与材料有关，选项 A 错误，选项 B 正确；电阻率与温度有关，选项 C 正确；根据电阻定律RlS，解得 RSl，电阻率在国际单位制中的单位为欧米，选项 D正确。故 A 符合题意。考点 3 导体的伏安特性曲线 研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系
13、，可以用公式法，可以用列表法，还可以用图像法。根据下面两个图像分析讨论：(1)图甲是某元件的伏安特性曲线图，思考图像斜率的物理意义是什么？该元件是线性元件还是非线性元件？(2)如果某元件的伏安特性曲线如图乙所示，分析该元件的电阻在图像中如何反映。该元件是线性元件还是非线性元件？甲 乙 提示：(1)甲图线的斜率表示导体电阻的倒数，该元件为线性元件。(2)乙图线上一点与原点连线的斜率的倒数表示电阻，该元件为非线性元件。1伏安特性曲线(1)定义：建立平面直角坐标系，用纵轴表示电流 I，用横轴表示电压 U，画出的导体的 I-U 图线叫作导体的伏安特性曲线。(2)特点：对于线性元件，伏安特性曲线的斜率等
14、于电阻的倒数，即 k IU IU1R，如图所示，斜率越大，表示电阻越小。2线性元件 导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压为成正比的线性关系，具有这样特点的电学元件称为线性元件，如金属导体等。3非线性元件 伏安特性曲线不是直线的，即电流与电压不成正比的电学元件，称为非线性元件，如二极管等。对于非线性元件，可以用电阻定义式(RUI)求某一电压下的电阻。4线性元件与非线性元件的比较 图线比较内容 I-U 图线(伏安特性曲线)U-I 图线坐标轴U 为横轴，I 为纵轴I 为横轴，U 为纵轴 斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻 图线比
15、较内容 I-U 图线(伏安特性曲线)U-I 图线线性元件图线的形状可得 R1R2可得 R3R4图线比较内容 I-U 图线(伏安特性曲线)U-I 图线非线性元件图线的形状表示电阻随 U 的增大而增大表示电阻随 I 的增大而减小1在作导体的伏安特性曲线时，坐标轴标度的选取可以是任意的，因此利用图线求导体阻值大小时，同一组数据但使用不同的坐标轴标度所作出来的图线倾角 不同，因而不能用 tan 求解电阻值，必须利用 U 和 I 的比值计算。2分析 I-U 图像或 U-I 图像，关键是分析图像中某点与坐标原点连线的斜率 k 的物理意义，分清 k1R还是 kR。【典例 3】(多选)小灯泡通电后其电流 I
16、随所加电压 U 变化的图线如图所示，P 为图线上一点，PN 为图线的切线，PQ 为 U 轴的垂线，PM 为 I 轴的垂线。则下列说法中正确的是()A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大 B对应 P 点，小灯泡的电阻为 RU1I2 C对应 P 点，小灯泡的电阻为 R U1I2I1 D对应 P 点，小灯泡的功率为图中矩形 PQOM 的面积 ABD 由图像可知，通过灯泡的电流随两端电压的增大而增大，且 UI，因为电阻是指对电流的阻碍作用，所以随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大，否则 U 和 I 的变化倍数相等，故 A 正确；由图像可知，P 点对应的电压为 U1，电流为 I2，则灯泡的电阻 RU1I
17、2，故 B 正确，C 错误；因 PUI，所以图像中矩形 PQOM 的面积为对应 P 点小灯泡的实际功率，故 D 正确。应用图像求电阻时的注意问题(1)看清是 I-U 图像还是 U-I 图像。对于线性元件，若是 I-U 图像，电阻值等于该图线斜率的倒数，即 R1k；若是 U-I 图像，则电阻值等于该图线的斜率，即 Rk。(2)对于非线性元件，I-U 图像或者 U-I 图像是过原点的曲线，此时在每一个状态时元件的电阻不同，可以根据 RnUnIn 求各状态的电阻，也可以根据图线上某一点与坐标原点的连线的斜率计算某一状态的电阻。跟进训练 3(多选)某一导体的伏安特性曲线如图中 AB 段(曲线)所示，关
18、于导体的电阻，以下说法正确的是()A导体在 B 点的电阻为 120 B导体在 B 点的电阻为 40 C在 AB 段导体的电阻因温度的影响改变了 1 D在 AB 段导体的电阻因温度的影响改变了 10 BD 根据电阻的定义式可以求出 A、B 两点的电阻分别为 RA 30.1 30，RB 60.15 40，选项 A 错误，B 正确；因为 RRBRA10，即导体的电阻因温度的影响改变了 10，选项 C错误，D 正确。当堂达标夯基础 NO.31 2 3 4 1(多选)下列关于电阻率的说法正确的是()A电阻率与导体的长度和横截面积有关 B电阻率由导体的材料决定，且与温度有关 C电阻率大的导体，电阻一定大
19、D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成标准电阻 5 1 2 3 4 BD 材料是决定电阻率大小的主要因素，另外电阻率还与温度有关，A 错，B 对；由 RSl 知，导体的电阻大小与电阻率、导体的长度和横截面积都有关系，电阻率大的导体，电阻不一定大，C错；有些合金的电阻率(如锰铜合金)几乎不受温度变化的影响，可用来制成标准电阻，D 对。5 1 2 3 4 2一根阻值为 R 的均匀电阻丝，长为 l，横截面积为 S。设温度不变，在下列情况下其阻值仍为 R 的是()A当 l 不变，S 增大一倍时 B当 S 不变，l 增大一倍时 C当 l 和 S 都变为原来的12时 D当 l 和横截面的半径
20、都增大一倍时 C 根据电阻定律 RlS可知，故选项 C 正确。5 1 2 3 4 3如图所示是由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝 a、b 的伏安特性曲线，下列判断正确的是()Aa 电阻丝较粗 Bb 电阻丝较粗 Ca 电阻丝的阻值小于 b 电阻丝的阻值 D图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比 5 1 2 3 4 B 由图像可知，RaRb，材料、长度都相同，由 RlS知 SaSb，故 B 正确。5 1 2 3 4 4一只白炽灯泡，正常发光时的电阻为 121，则这只灯泡停止发光一段时间后的电阻应()A大于 121 B小于 121 C等于 121 D无法判断 B 由于金属的电阻率随温度的升高
21、而增大，故白炽灯泡正常发光时的电阻较大，停止发光一段时间后，灯丝温度降低，电阻减小，B 正确。5 1 2 3 4 5 5情境：2019 年 5 月 23 日，时速 600 公里高速磁悬浮试验样车在青岛下线。磁悬浮列车是利用高温超导技术制成的。高温超导体通常是指在液氮温度(77K)以上超导的材料。目前，科学家们已在250 K(23)温度下实现了氢化镧的超导性。这项成果使我们真正意义上接近了室温超导。1 2 3 4 5 问题：超导体中一旦有了电流，还需要电源来维持吗？解析 由于超导体电阻为 0，超导体中一旦有了电流，就不需要电源来维持了。答案 见解析 回归本节知识，自我完成以下问题：1影响导体电阻
22、的因素有哪些？提示：导体的长度、横截面积和材料。2电阻定律的内容是什么？公式怎样？提示：(1)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，导体的电阻还与构成它的材料有关。(2)公式：RlS。3各种材料的电阻率与温度有什么关系？提示：(1)金属的电阻率随温度的升高而增大。(2)绝缘体和半导体的电阻率随温度的升高而减小，并且变化不是线性的。(3)有些合金，如锰铜合金和镍铜合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻。(4)当温度降低时，导体的电阻率将会减小，降到一定温度时，有些材料的电阻率会突然减小到 0 成为超导体。点击右图进入 课 后 素 养 落 实 谢谢观看 THANK YOU!
