第3章 第2节 决定导体电阻大小的因素 （word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第三册（粤教版2019）

第二节　决定导体电阻大小的因素 核心素养导学 物理观念 (1)知道电阻的概念，理解电阻定律。 (2)知道电阻率的概念及决定因素。 科学思维 会应用电阻定律进行计算，并能解释相关的物理现象。 科学探究 探究金属导体的电阻与长度、横截面积和材料的定量关系。 科学态度与责任 (1)通过实验分析得出导体的电阻大小的决定因素，学会科学的研究方法。 (2)了解超导现象，体会电阻率在科技、生活中的应用。 一、电阻定律 1．探究影响导体电阻的因素 (1)电路图：(如图所示) (2)结论：对于同种材料的导体，在横截面积保持不变时，导体的电阻与导体的长度成正比；在长度保持不变时，导体的电阻与导体的横截面积成反比。对于不同材料的导体，在导体的长度和横截面积保持不变时，导体的电阻与材料有关。 2．电阻定律 (1)内容：在一定温度下，均匀导体的电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比。 (2)公式：R＝ρ，式中ρ为比例常量，反映材料对导体电阻的影响。 虽然电阻R＝，但电阻与电压、电流无关，而是由导体本身决定的。　　 二、电阻率 1．电阻率的计算：ρ＝。 2．电阻率的单位：欧姆米，符号Ω·m。 3．不同导体的电阻率是不同的，是一个反映材料导电性能的物理量，材料的电阻率随温度的变化而变化，一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大。 1.导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零吗？ 提示：电阻是导体本身的固有属性，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，电压为零时，电阻不为零。 2．如图所示，将一条长度为l、截面直径为d的铂丝绕成一线圈，与电源、灯泡、电流表、电压表、开关组成一电路。闭合开关，观察灯泡的亮度，记下此时电流表和电压表的示数；然后用酒精灯对铂丝加热，再观察灯泡的亮度，记录电流表和电压表的示数。 (1)酒精灯未加热时，能否求出铂丝的电阻？ (2)酒精灯加热前后灯泡亮度是否变化？请解释看到现象的原因。 提示：(1)能。可根据电流表和电压表的示数求出铂丝的电阻。 (2)灯泡亮度变暗。由电流表和电压表此时的示数求出铂丝的电阻，发现铂丝电阻变大，而长度和横截面积几乎不变，根据公式R＝ρ，可知其电阻率变大了，说明铂的电阻率随温度升高而变大。 新知学习(一)|对电阻定律的理解 [任务驱动] 滑动变阻器是利用材料对电流产生阻碍作用的特性制造的电路元件，是电器设备中应用最多的元件之一。如图所示的滑动变阻器，它有四个接线柱A、B、C、D，为什么当滑动触头P滑动时可以改变接入电路的电阻呢？ 提示：当滑动触头P滑动时，滑动变阻器接入电路中电阻丝的有效长度发生了变化，故电阻发生改变。　　　　 [重点释解] 1．对电阻定律的理解 (1)R＝ρ是导体电阻的决定式，其中ρ为材料的电阻率，它与材料和温度有关。 (2)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、长度都发生变化，但总体积以及电阻率不变。 (3)一定材料、一定几何形状导体的电阻还与其接入电路的具体方式有关。 2．R＝与R＝ρ的区别与联系 R＝ρ R＝ 区别 定义 电阻定律的表达式，也是电阻的决定式 电阻的定义式，R与U、I无关 作用 提供了测定电阻率的一种方法——ρ＝R 提供了测定电阻的一种方法——伏安法 适用范围 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 纯电阻元件 联系 R＝ρ对R＝补充说明了导体的电阻不是取决于U和I，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积 [典例体验] [典例]　两根完全相同的金属导线A和B，如果把其中的一根导线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？ [解析]　金属导线原来的电阻为R＝ρ，拉长后l′＝2l，因为体积V＝lS不变，所以S′＝，R′＝ρ＝4ρ＝4R。对折后l″＝，S″＝2S，所以R″＝ρ＝ρ＝，则R′∶R″＝16∶1。 [答案]　16∶1 /方法技巧/ 应用R＝ρ解题的技巧 (1)明确导体的形状改变后，电阻率不会发生变化。 (2)导体的形状改变后，体积不变，由V＝l1S1＝l2S2确定l2与l1、S2与S1的关系。 (3)由R＝ρ确定电阻关系。　　 [针对训练] 1．欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律。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a＞b＞c，电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻阻值最小的是(　 ) 解析：选A　根据电阻定律R＝ρ，导线越短、横截面积越大，电阻越小，A正确。 2.(多选)在半导体工艺里经常需要测定金属薄膜厚度，目前采用的方式是通过测定电阻而间接测得薄膜厚度，查询资料获知构成该薄膜金属材料的电阻率ρ，取一块厚度均匀、边长为L的正方形该金属薄膜，在薄膜两端施加恒定电压U。通过薄膜的