11.2导体的电阻-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019必修第三册）

高中物理必修三素养提升学案 第11章 电路及其应用 第2节　导体的电阻 【学习目标】 1.体会物理概念及规律的建立过程,理解电阻的定义。 2.通过探究导体电阻与材料、长度及横截面积的定量关系,体会物理学中控制变量的研究方法。 3.观察实验现象,了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。通过查找资料,初步了解超导现象及其应用。 4.能由伏安特性曲线分析不同导体的导电性能的区别,体会电阻率在科技、生活中的应用。 【自主预习】 一、电阻 1.物理意义:反映了导体对电流的阻碍作用。 2.定义:导体两端的电压与流过的电流的比值。 3.定义式:R= 4.单位:国际单位　　　　,简称　　　　,符号　　　　。它是根据欧姆定律规定的,如果某段导体两端的电压是1 V,通过的电流是1 A,这段导体的电阻就是1 Ω。  二、影响导体电阻的因素、导体的电阻率 1.同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成　　　　,与它的横截面积S成　　　　;导体的电阻还与构成它的材料有关。  2.关系式:R=ρ 3.电阻率:电阻率反映了材料的导电性能,与导体的　　　　和　　　　等因素有关,电阻率越大,说明导体的导电性能越　　　。单位　　　　,符号Ω·m。  三、导体的伏安特性曲线 1.导体的伏安特性曲线:用横坐标表示　,用纵坐标表示　,这样画出的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线。  2.线性元件:伏安特性曲线是一条　　　　,电流I与电压U成正比,具有这种伏安特性的电学元件叫作线性元件,欧姆定律可适用,例如金属和电解质溶液。  3.非线性元件:伏安特性曲线是　　　　的电学元件,电流I与电压U不成正比,欧姆定律不适用,例如气态导体和半导体元件。  【课堂探究】 [情境设问]给定一个导体,如何测量它的电阻?请设计出电路图,进行实验。 数据记录 U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 I/A 　　U-I图像 结论: (一)实验探究 [提出问题]导体长度、横截面积、材料的种类会影响电阻大小,请同学们猜一猜,这些因素与电阻大小的关系? [提出问题]如何验证这些猜测是否正确?探究实验怎样设计。 [设定实验] A.在猜想的基础上,设计实验电路图。 B.a、b、c、d是四条不同的金属导体。导体b、c、d在长度、横截面积、材料三个因素方面,分别只有一个因素与导体a不同。b电阻丝的长度是a的2倍;C电阻丝的横截面积是a的2倍,d电阻丝与a的材料不同。 C.依次对四条金属导体的电阻进行测量。 D.对数据进行分析,找出R与材料、长度、横截面积的关系。 导体 a b c d 长度 l 2l l l 横截面积 S S 2S S 电阻 　　(二)电阻定律 1.内容:同种材料的导体的电阻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。这就是电阻定律。 2.公式:R=ρ 式中ρ是比例常数,它与导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率。 3.电阻率ρ: (1)电阻率是反映材料导电性能的物理量,大小由导体材料决定,与温度有关。 (2)单位:欧姆·米(Ω·m) (三)金属的电阻率与温度的关系 [提出问题]电阻率ρ由材料性质决定,与l、S无关,那么l、S和材料一定的电阻,在任何情况下阻值都一定吗? 【典例分析】 【例题1】一段均匀导线对折两次后并联在一起,测得其电阻为0.5 Ω,导线原来的电阻多大?若把这根导线的一半均匀拉长为原来的三倍,另一半不变,其电阻是原来的多少倍? [变式训练1]一根均匀电阻丝阻值为R,在以下哪些情况下,阻值仍为R(　　) A.长度变为一半,横截面积增大一倍时 B.横截面积变为一半,长度变为二倍时 C.长度和横截面积都变为原来的二倍时 D.直径变为一半,长度变为原来的一半时 【例题2】如图所示,厚薄均匀的矩形金属片,边长ab=2bc,当A与B之间接入的电压为U时,电流为1 A,若C与D间接入的电压为U时,其电流为(　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.0.25 A B.2 A C.0.5 A D.4 A [变式训练2]如图所示,某一用同一材料制成的导体的形状为长方体,其长、宽、高之比为a∶b∶c=5∶3∶2。在此导体的上、下、左、右四个面上分别通过导线引出四个接线柱1、2、3、4。电流通过1、2接线柱时导体的电阻为R1,电流通过3、4接线柱时导体的电阻为R2,则R1∶R2等于 (　　) A.5∶2 B.2∶5 C.25∶4 D.4∶25 【答案】D 【课堂练习】 1.下列说法正确的是(　　) A.据R=可知,导体的电阻与加在电阻两端的电压成正比 B.据R=可知,通过导体的电流改变,加在电阻两