第十一章 电路及其应用 2 导体的电阻-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册创新导学案word（人教版2019）

2．导体的电阻 1．通过分析导体的U­I图像，理解导体的电阻。2.通过对影响导体电阻的因素的研究，理解控制变量法。3.掌握决定导体电阻的因素及导体电阻的公式。4.理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系及在生活生产中的应用，了解超导现象。 一　电阻 1．导体的电阻 同一个导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流之比都是一个常量，这个结论可以写成R＝。R的值反映了导体对电流的阻碍作用，物理学中就把它叫作导体的电阻。 2．导体的U­I图像 R是一个只跟导体本身性质有关而与通过的电流无关的物理量。在导体的U­I图像中，斜率反映了导体电阻的大小。不同导体U­I图像的倾斜程度不同，表明不同导体的R值不同。 二　影响导体电阻的因素 1．研究方法：实验研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系时，应用的研究方法是控制变量法。 2．实验原理：实验中不必测出电阻大小的数值，只需测出电阻之比，它等于相应的电压之比。 3．实验发现：导体的电阻与长度、横截面积有定量关系，还与导体的材料有关。 三　导体的电阻率 1．实验结论：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；导体电阻还与构成它的材料有关。写成公式则是R＝ρ，ρ为导体材料的电阻率。 2．电阻率 (1)电阻率与导体的材料有关，是表征导体材料导电性能的物理量。(2)纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大。 (3)电阻率与温度有关。 ①有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。 ②金属的电阻率随温度的升高而增大，可用来制作电阻温度计。 ③当温度降低时，导体的电阻率将会减小。一些金属在温度特别低时电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象。 判一判 (1)I­U图像的斜率等于电阻的大小。(　　) (2)导体越长、横截面积越大，其电阻一定越大。(　　) (3)任何导电材料的电阻率都随温度的升高而增大。(　　) (4)电阻率小说明材料导电性能强，所以电阻也小。(　　) (5)电阻率与导体的长度和横截面积有关。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 探究1　电阻　影响导体电阻的因素 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 图乙中a、b、c是同种材料制成的导体，a、b粗细相同，但b比a长；a、c长度相同，但c比a粗；a、d长度和粗细都相同，但d与a材料不同。 活动1：如图甲，是金属导体A、B的U­I图像。对任一导体，可以得出什么结论？哪个导体对电流的阻碍作用较大？ 提示：从图甲中可以看出，同一个金属导体的U­I图像是一条过原点的直线，即不管电流、电压怎样变化，电压与电流之比都是一个常量。在电压U相同时，通过导体A的电流较小，所以导体A对电流的阻碍作用较大。 活动2：对图甲中任一导体，R＝叫作该导体的电阻。如图乙所示，可通过什么来定量比较a、b、c、d的电阻大小？ 提示：a、b、c、d是串联的，每段导体两端的电压与它们的电阻成正比，所以通过比较电压表示数就可以定量比较电阻的大小。 活动3：如图乙所示，如何应用控制变量法研究导体电阻与长度、横截面积及材料之间的定量关系？ 提示：(1)导体电阻与长度的关系：b与a，长度不同，横截面积、材料相同。比较a、b的电阻之比与它们的长度之比。 (2)导体电阻与横截面积的关系：c与a，横截面积不同，长度、材料相同。比较a、c的电阻之比与它们的横截面积之比。 (3)导体电阻与材料的关系：d与a，材料不同，长度、横截面积相同。比较a、d的电阻是否相等。 1．电阻 由活动1知，可定义一个表示导体对电流阻碍作用的物理量——电阻R。公式R＝是电阻的定义式，适用于任何纯电阻元件电阻的计算，公式给出了量度电阻大小的一种方法。而导体的电阻由导体本身的性质决定，与外加的电压和通过的电流大小无关。 注：I＝是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比。适用于纯电阻元件中的金属、电解质溶液。 2．导体的U­I图像 如图，图像的斜率表示导体的电阻，RA>RB。 3．影响导体电阻的因素 通过实验探究可以得出：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；导体电阻还与构成它的材料有关。写成公式则是R＝ρ。 式中ρ是与导体材料有关的比例系数，表征了导体材料的某种特性，叫作这种材料的电阻率。 4．R＝与R＝ρ的比较 R＝ R＝ρ 意义 电阻的定义式，R与U、I无关 电阻定律的表达式，也是电阻的决定式 作用 提供了测定电阻的一种方法：伏安法 提供了测定电阻率的一种方法：ρ＝ 适用 范围 适用于一切纯电阻元件 适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液 例1　给装在玻璃管内的水银柱加一电压，则通过水银柱的电流为0.1 A，若将这些水银倒入一个内径为前者2倍