11.2 导体的电阻 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

11.2 导体的电阻 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 问题引入：导线为什么要做成粗细不同的样子？ 物理雾里悟理 一、电阻 + + + + + ----- - - - 导体中自由电荷的移动会受到导体的阻碍作用。这种阻碍作用与什么有关？ 实验探究：导体中的电流与导体两端的电压关系 实验电路一： 伏安法测电阻 外接法+限流式 物理雾里悟理 控制电路：(分压电路)可以提供从零开始连续变化的电压 E S R B A V 测量电路:测导体B的电流、电压 探究导体中的电流跟导体两端的电压的关系？ 实验电路二：伏安法测电阻外接法+分压式 物理雾里悟理 数据记录 10 U/I 5 0.40 0.30 0.20 0.10 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 0.50 0.26 0.20 0.16 0.10 0.06 电压（V） 电流（A） 电流（A） B 导体 数据处理：作U-I图象 (1)U-I 图像是一条过原点的直线; A (2)同一导体， B I U/V O 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0.1 0.2 0.3 A A 电阻 数据记录与处理 物理雾里悟理 实验结论：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。 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，反映了导体对电流的阻碍作用，定义为电阻 导体电阻的大小可能由哪些因素决定？ 导体A对电流的阻碍比导体A大 欧姆 定律 一、电阻（定义式） 定义式： R只与导体本身性质有关 物理雾里悟理 I U O B A I U O B A k = R 在导体的 U-I 图像中，斜率反映了导体电阻的大小。 在导体的 I -U图像中，斜率反映了导体电阻的大小的倒数。 U-I图线 I-U图线 伏安特性曲线 他们的图线可不可以是曲线呢？若是曲线又反映了什么特点？ 两种图像区别与联系 物理雾里悟理 伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件； 电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线,这种电学元件叫做非线性元件。 O I U O I U 线性元件和非线性元件 物理雾里悟理 1、 导体的伏安特性曲线表示导体的导电特性。如图是 <m></m> 、 <m></m> 两个导体的伏安特性曲线，其中图线 <m></m> 的斜率 为 <m></m> ，并且图线 <m></m> 与横轴成 <m></m> 角。关于这两个导体的 伏安特性曲线，下列说法正确的是( ) AB A.两条图线的交点表示此状态下两导体的电阻相等 B.导体 <m></m> 的电阻值不随电压变化而变化， <m></m> 的电阻随电压的增大而减小 C.导体 <m></m> 是非线性元件，图线上某点切线的斜率为相应状态的电阻的倒数 D.导体 <m></m> 为线性元件，且 <m></m> 你能行！！（站立式讨论） 物理雾里悟理 二、实验：研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系 同种材料，S一定，改变L，测R 同种材料，L一定，改变S，测R 不同材料，L一定，S一定，测R 控制变量法： a b c d a 和 b ：长度l不同,横截面积S,材料相同 a 和 c ：横截面积S不同，长度、材料相同 a 和 d ：材料不同，长度、横截面积相同 a V V V V b c d 物理雾里悟理 L1、R1 L1、R1 L1、R1 L1、R1 1.导体的电阻R与长度L的关系 （提示从串并联知识去考虑） 站立式讨论： 理论探究 理论分析 物理雾里悟理 123 n S0 R0 R=R0/n nS0 2.导体的电阻R与横截面积S的关系 一条粗导体可看成是由横截面积相同的多条细导体并联而成。 理论分析 物理雾里悟理 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。 ρ表征了导体材料的某种特性，与材料有关，叫电阻率 为什么要标明温度？ 三、电阻定律（决定式） 物理雾里悟理 2、如图，电路中 <m></m> 、 <m></m> 是材料相同、 厚度相同的长方体导体，上、下表面均为正方形， <m></m> 上、下表面的面积大 于 <m></m> 上、下表面的面积。闭合开关后，以下判断正确的是( ) CD A.通过 <m></m> 的电流大于通过 <m></m> 的电流 B. <m></m> 两端的电压大于 <m></m> 两端的电压 C. <m></m> 两端的电压等于 <m></m> 两端的电压 D.通过 <m></m> 的电流等于通过 <m></m> 的电流 你能行！！ 物理雾里悟理 R1 = R2 a h R1 电流方向 b R2 h 由此可知导体的电阻与表面积无关,只与导体的厚度有关。这样在制造电路元件时,可以将其表面积做得很小,而不增大电阻, 有利于电路元件的微型化。 R1和R2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体,但R2的尺寸比R1小很多。通过两导体的电流方向如图所示。这两个导体的电阻有什么关系?你认为这种关系对电路元件的微型化有什么意义? 拓展 物理雾里悟理 四、电阻率 物理雾里悟理 金属的电阻率随温度的升高而增大 有些合金（锰铜合金和镍铜合金），电阻率几乎不受温度变化的影响 制作标准电阻 金属电阻温度计 1、金属的电阻率 物理雾里悟理 1. r < 10 –6 W  m 的物体叫做导体。 2. r > 10 5 W  m 的物体叫做绝缘体。 3.导电性能介于导体和绝缘体之间的物体叫做半导体。 半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间，电阻率随温度的升高而减小（热敏电阻），导电性能由外界条件所控制，如改变温度、光照、掺入微量杂质等。 2、导体、绝缘体、半导体 物理雾里悟理 超导现象 ：当温度降低到某一数值时，某些材料的电阻突然减小到零，这种现象叫做超导现象。 1987年，华裔美国籍科学家朱经武以及中国科学家赵忠贤相继研制出钇—钡—铜—氧系材料，超导转变温度提高到90 K （－183.15 ℃） 3、超导现象 物理雾里悟理 3、某金属导线的电阻率为ρ，电阻为R，现将它均匀拉长到直径为原来的一半，那么该导线的电阻率和电阻分别变为（ ） A. 4ρ和4R B. ρ和4R C.16ρ和16R D. ρ和16R D 你能行！！ 物理雾里悟理 联系 欧姆·米(Ω·m) 欧姆(Ω) 单位 由材料、温度决定，与导体形状无关 由材料、温度和导体形状决定 决定因素 反映材料导电性能的好坏，ρ大，导电性能差 反映导体对电流阻碍作用的大小，R大，阻碍作用大 物理意义 材料 导体 描述对象 电阻率ρ 电阻R 电阻与电阻率区别与联系 物理雾里悟理 电 阻 欧姆 定律 电 阻 率 应用：电阻温度计、标准电阻、超导体 导体中的电流I跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻R成反比． 课堂总结 物理雾里悟理 Lavf59.23.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf60.4.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$定量研究影响导体电阻的因素。要定量研究导体电阻跟哪些因素有关，有什么关系，必须再加上一个电流表。研究方法仍是采用控制变量法，每次研究跟一个量的关系。这是实验电路图，我们在室温的环境下进行实验，并且每次通电时间都很短，可以认为实验过程中温度是不变的。第一次用镍铬导线，长为L面积为S。调节电压为1.2伏，电流为0.14安培。第二次仍用镍铬导线，长度不变，横截面积变为2S。调节电压为1.2伏。电流为0.26安培。比较这两次实验的结果可以看出，当其他条件都不变，只是导体的横截面积变为原来的二倍时，电流大约也变为原来的二倍，即电阻变为原来的2分之1。大量实验证明，当其他条件不变时，导体的电阻跟横截面积成反比。第三次还是镍铬导线，长度为2分之1L面积为S。调节电压为1.2伏。电流为0.28安培。跟第一次对比可以看出，当其他条件都不变，只是导体的长度变为原来的2分之1时，电流大约变为原来的二倍及电阻变为原来的2分之1。大量实验证明，当其他条件不变时，导体的电阻跟长度成正比。第四次用锰铜导线，长度为L面积为S。调节电压为1.2伏。电流为0.32安培。跟第一次对比可以看出，当导体的长和横截面积都普遍，只是导体的材料改变时，导体的电阻也要发生变化。这说明导体的电阻还跟导体的材料有关。得出的结论是导体的电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比，还跟导体的材料有关。 小灯泡与导体串联，在电压不变的情况下，通过观察灯泡亮度的变化，定性研究导体电阻与哪些因素有关。保持导体两端电压不变，分别改变与灯泡串联的导体的长度、横截面积、材料、温度等，观察灯泡亮度的变化。实验中使用的多功能电表，现在做直流电压表用。这些不同的电阻丝右端都连在一起。这是我们实验的电路图，在保证电压不变的条件下，每次只改变AB间导体的某一个参数，观察灯泡亮度的变化。现在我们用的是第三根导线，镍铬线长度为L面积为S接通电源调节变阻器，使AB间电压是1.2伏，灯泡的亮度不大。先研究导体的横截面积是否影响电阻，换用长度相同而较粗的镍铬导线，仍调节到电压1.2服。我们发现灯变亮说明电阻变小。研究导体的长度是否影响电阻，仍用面积为S的镍铬导线，但长度变短，电压仍为1.2伏。我们发现灯变亮说明电阻变小。换用长度为L面积为S的锰铜导线。电压仍为1.2伏，我们发现灯更明亮，说明电阻更小。我们把这四次的实验结果并列在这里。不难看出导体的电阻跟导体的横截面积、长度及材料都有关系。当导体的温度有较大变化时，电阻也发生改变。把旧电灯泡中的钨丝跟小灯泡串联。接通电源，小灯泡发光。用酒精灯给钨丝加热。我们观察到乌丝被烧红时，小灯泡明显变暗，这说明钨丝电阻与温度有关。通过这个实验可以得出，导体的电阻跟导体的长度、横截面积、材料以及温度等因素有关。 今天为大家示范的实验是探究影响导体电阻大小的因素。将相同长度、粗细的铜丝和镍铬合金丝分别接入电路中，观察小灯泡的亮度。通过对比，我们发现小灯泡的亮度不同，这是因为导体的电阻和材料有关。那么，导体的电阻大小除了和材料有关外，是否和长度、横截面积有关呢？我们将通过以下两个环节进行实验，一、设计电路图。2、通过控制变量法改变接入电路的导体的长度。横截面积。观察电流的变化。在实验中，我们需要用到以下实验器材，导线、开关、电阻定律、演示器、电池、电流表。首先画出电路图。连接电路前，开关要处于断开状态。我们用导线将五号镍铬合金丝的两端接入电路，连接电流表时要选择合适的量程，本次实验我们选择0至3安的量程。连接完成后，检查电路。此时电路中接入的是横截面为2S长度为L的镍铬合金丝闭合开关。读取电流表的示数并记录下来，此时电流表的读数为0.6一安。断开开关。接下来我们将一端的导线移至镍铬合金丝的中间部位，闭合开关。读取电流表的示数并记录下来，此时电流表的读数为0.9一安。相同电路接入横截面积相同、长短不同的镍铬合金丝石。我们发现当接入长的镍铬合金丝时，电流较小。因此，我们得出结论，同种材料、横截面积相同的导体，长度越长，电阻越大。我们将选取长度相同但横截面积不同的四号和五号镍铬合金丝进行对比试验，断开开关。将导线连接到四号镍铬合金丝的两端，连接电流表时要选择合适的量程。本次实验我们选择0至3安的量程。闭合开关，读取电流表的示数并记录下来。此时，电流表的读数为0.27安。断开开关。将导线连接至五号镍铬合金丝的两端。闭合开关，读取电流表的示数并记录下来。此时，电流表的读数为0.6一安。相同电路接入长短相同、横截面积不同的镍铬合金丝时，我们发现当接入横截面积小的镍铬合金丝时，电流较小。因此，我们得出结论，同种材料长度相同的导体，横截面积越小，电阻越大。在该实验中我们发现，一同种材料横截面积相同的导体，长度越长电阻。越大2. 同种材料长度相同的导体，横截面积越小电阻越大。由实验可知，一、导体的电阻大小与长度有关。2、导体的电阻大小与横截面积有关。实验结束后，要记得断开开关，并将有关实验用品整理好。