11.2 导体的电阻（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2019）

电路及其应用 第2节　导体的电阻 第十一章 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道什么是导体的电阻。 2．掌握导体电阻的计算公式。 3．知道什么是线性元件和非线性元件。 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。 1.体会物理概念及规律的建立过程，理解电阻的定义。 2．能根据I－U图像或U－I图像求解导体的电阻。 　　通过实验探究，了解金属导体的电阻与材料、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。 1.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。 2．通过查找资料、交流讨论，初步了解超导现象及其应用。 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 电压 电流 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 二、影响导体电阻的因素 1．推测：导体的电阻与导体的____、________及导体的____有关。 2．实验探究 (1)实验目的：探究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系。 (2)实验电路： 必备知识 自主学习 长度 横截面积 材料 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 (3)实验方法：控制变量法，其中a与b长度不同，a与c________不同，a与d材料不同。 (4)结论：导体的电阻与____、________有定量关系，而且还跟导体的材料有关。 必备知识 自主学习 横截面积 长度 横截面积 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 长度l 横截面积S 材料 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 导电 材料 温度 小 大 0 0 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 必备知识 自主学习 × √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 × √ √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 2．(特别提醒)电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关。 3．(教材拓展P61)“练习与应用”T6，思考下列问题： 对同一导体，电流流向不同时，其电阻值是否相同？ 提示：不一定相同，因不同的电流流向，导体的长度和横截面积的比值可能不同。 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 AC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 请观察以下几幅图并根据图猜想。 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 公式 R＝ρ R＝ 区别 电阻的决定式 电阻的定义式 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 提供了测量电阻的方法，并不能说电阻与U和I有关系 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 R＝ρ 对R＝ 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 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 关键能力 互动探究 ⁠ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 比较内容 I－U图像 U－I图像 线性元件图线的形状 R1＞R2 R1＜R2 非线性元件图线的形状 电阻随U的增大而增大 电阻随I的增大而减小 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 　 　 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 1．当电路中的电流超过熔丝的熔断电流时，熔丝就要熔断。由于种种原因，熔丝的横截面积略有差别。那么，熔丝熔断的可能性较大的是(　　) A．横截面积大的地方 B．横截面积小的地方 C．同时熔断 D．可能是横截面积大的地方，也可能是横截面积小的地方 素养训练 学业评价 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 BD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 AD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 必修 第三册 （R）　 一、电阻 1．定义：导体两端的____与通过导体的____大小之比，用R表示。 2．定义式：R＝。→ 3．单位：欧姆(Ω)，常用单位还有kΩ、MΩ，且1 Ω＝10－3 kΩ＝10－6 MΩ。 4．物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小。 三、导体的电阻率 1．电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的______成正比，与它的__________成反比；导体电阻还与构成它的____有关。 (2)公式：R＝ρ，式中ρ是比例系数，叫作这种材料的电阻率。 2．电阻率 (1)电阻率是反映导体____性能好坏的物理量。 (2)影响电阻率的两个因素是____和____。 (3)纯金属电阻率较__，合金的电阻率较__。由于用电器的电阻通常远大于导线电阻，一般情况下，可认为导线电阻为__。 3．超导现象 一些金属在温度特别低时电阻可以降到__，这种现象叫作超导现象。 1．判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)由R＝可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比。(　　 　　) (2)导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关。(　　 　　) (3)材料相同的两段导体，长度大的导体的电阻一定比长度小的导体的电阻大。(　　 　　) (4)一根阻值为R的均匀电阻线，均匀拉长，电阻增大。(　　 　　) (5)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体导电性能越差。(　　 　　) 探究点一___对电阻的理解 1．R＝是电阻的定义式，反映了导体对电流的阻碍作用，其大小由导体本身的性质决定，与导体两端是否加电压、导体中是否有电流无关。 2．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，适用条件是金属或电解质溶液导电(纯电阻电路)。 【例1】 根据欧姆定律，下列说法正确的是(　　) A．由关系式U＝IR可知，导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定 B．由关系式I＝可知，导体中电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比 C．由关系式R＝可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 D．由R＝可知，导体两端电压为0时，导体的电阻也为0 C．由关系式R＝可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 D．由R＝可知，导体两端电压为0时，导体的电阻也为0 由U＝IR知，对于一个确定的导体来说，通过的电流越大，导体两端的电压也越大，但不能说导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定，A错误；由I＝知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，B正确；关系式R＝是定义式，导体电阻由导体本身决定，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，C、D错误。 [练1] (多选)(2024·福建三明检测)由欧姆定律I＝导出U＝IR和R＝，则下列叙述正确的是(　　) A．一定电流流过导体，导体的电阻越大，其两端的电压就越大 B．通过导体的电流跟导体两端的电压和导体的电阻均无关 C．导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关 D．导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 根据U＝IR可知，一定的电流流过导体，导体的电阻越大，导体两端的电压就越大，A正确；根据I＝可知，通过导体的电流跟导体两端的电压和导体的电阻均有关，B错误；导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关，但是可以通过R＝来量度导体的电阻，C正确，D错误。 探究点二___对电阻定律的理解 [问题设计] 导体电阻大小与哪些因素有关？ 提示：导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关。 1．电阻定律 (1)导体电阻的决定式为R＝ρ，其中l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是导体材料的电阻率。 (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。 2．电阻率与温度的关系及应用 (1)金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计。 (2)大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小，而且半导体的电阻率随温度的变化较明显，可用于制作热敏电阻。 (3)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。 (4)一些导体在温度特别低时电阻率可以降到零，这个现象叫作超导现象。 3．R＝ρ与R＝的比较 【例2】 (2024·江苏连云港检测)下列关于电阻率的叙述，错误的是(　　) A．当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零 B．常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的 C．导体的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度 D．材料的电阻率一般都随温度变化而变化 超导现象是指当温度降低到一定温度时，某些材料的电阻率突然减小到零的现象，A正确；常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的，可以减少电路损耗，B正确；导体的电阻率只与导体的材料有关(当然还受温度影响)，与导体的电阻、长度、横截面积均无关，C错误；电阻率与温度有关，金属材料的电阻率随温度的升高而增大，半导体材料的电阻率随温度的升高而减小，D正确。 【例3】 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab＝2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为I；若将C与D接入电压为U的电路中，电流为(　　) A．4I B．2I C．I D．I 设沿AB方向的横截面积为S1，沿CD方向的横截面积为S2，则有＝。将A、B接入电路时电阻为R1，将C、D接入电路时电阻为R2，则有＝＝4，由欧姆定律得电流之比＝＝，解得I2＝4I1＝4I，A正确。 [练2] (2024·天津和平区高二期中)将两根用相同材料制成的截面积不同的粗细均匀的导线，分别绕成两个边长不同的正方形线框，甲、乙两个线框的质量之比m1∶m2＝1∶2，匝数之比N1∶N2＝2∶1，甲、乙边长之比L1∶L2＝2∶3，则甲、乙两个线圈的电阻之比为(　　) A．32∶9 B．16∶9 C．3∶8 D．1∶2 甲、乙两个线框的质量之比m1∶m2＝1∶2，材料相同，则体积之比为V1∶V2＝1∶2，根据V＝4NLS，可得横截面积之比S1∶S2＝3∶8，根据R＝ρ＝ρ∝，可得R1∶R2＝32∶9，A正确。 探究点三___导体的伏安特性曲线 1．伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I，用横坐标表示电压U，这样画出的导体的I－U图像叫作导体的伏安特性曲线。 2．线性元件和非线性元件 (1)线性元件：其伏安特性曲线是一条过原点的直线，欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解质溶液。 (2)非线性元件：其伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件，如气态导体和半导体元件。 3．I－U图像与U－I图像 比较内容 I－U图像 U－I图像 坐标轴 横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I 横坐标表示电流I，纵坐标表示电压U 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 线性元件图线的形状 R1＞R2 R1＜R2 非线性元件图线的形状 电阻随U的增大而增大 电阻随I的增大而减小 【例4】 如图所示的是电阻R的I－U图线，图中α＝45°，由此得出(　　) A．通过电阻的电流与其两端电压成正比 B．电阻R＝0.5 Ω C．因I－U图线的斜率表示电阻的倒数，故R＝ Ω＝1.0 Ω D．在R两端加6.0 V电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是6.0 C 由题图可知，通过电阻的电流与电阻两端电压成正比，A正确；由题图可知电阻R＝＝ Ω＝2.0 Ω，B、C错误；在R两端加上6.0 V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量q＝It＝t＝×1 C＝3.0 C，D错误。 I－U图像是曲线时，表明导体电阻随电流的变化而变化，不是定值电阻。导体某状态的电阻RP＝，即电阻等于图线上点P(UP，IP)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数。 [练3] (2024·安徽六安检测)导体的伏安特性曲线是研究导体电流和电压关系的重要工具。一个灯泡的伏安特性曲线如图中的AB(曲线)所示，AC为图线在A点的切线，C点的坐标为(1，0)。下列说法正确的是(　　) A．当灯泡两端的电压升高时，小灯泡的电阻不变 B．当灯泡两端的电压升高时，小灯泡的电阻减小 C．当灯泡两端的电压为2 V时，小灯泡的电阻为1 Ω D．在灯泡两端的电压由2 V变化到4 V的过程中，灯泡的电阻改变了1 Ω I－U图像中，图线上的某一点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，根据图像可知，随灯泡两端的电压升高，图线上的点与坐标原点连线的斜率逐渐变小，表明小灯泡的电阻逐渐变大，A、B错误；当灯泡两端的电压为2 V时，根据上述可知，小灯泡的电阻为R1＝ Ω＝1 Ω，C正确；当灯泡两端的电压为4 V时，根据上述可知，小灯泡的电阻为 R2＝ Ω，可知，在灯泡两端的电压由2 V变化到4 V的过程中，灯泡的电阻改变了 Ω－1 Ω＝ Ω，D错误。 探究点四___解决实际问题 [练4] (生活情境)防漏电装置“隔电墙”可以在电热水器发生漏电时减少电流对人体的伤害。其装置如图甲所示，其内部结构是一个螺旋状的绝缘管道，结构如图乙所示。它实际上是将水管的水道变得更细更长，安装位置如图丙所示。下列分析正确的是(　　) A．漏电时“隔电墙”能完全隔断电流 B．安装“隔电墙”后热水器便无需接地线 C．“隔电墙”是通过增加管道中水的电阻来保护人体安全的 D．“隔电墙”是通过增加管道中水的电阻率来保护人体安全的 根据电阻定律可知R＝ρ，水的电阻率不变，在该情况下，将水流变长，横截面积变小来增大电阻，减小电流，从而对人体起到保护作用，C正确，D错误；漏电时“隔电墙”不能完全隔断电流，安装“隔电墙”后，热水器仍需接地线，A、B错误。 [练5] (生物情境)神经系统中，把神经纤维分为有髓鞘和无髓鞘两大类。现代生物学认为，髓鞘是由多层类脂物质——髓质累积而成的，具有很大的电阻，经实验测得髓质的电阻率为ρ＝8×106 Ω·m。某生物体中的某段髓质神经纤维可看作高20 cm、半径为4 cm的圆柱体，当在其两端加上电压U＝100 V时，该神经开始发生反应，则引起该神经纤维产生感觉的最小电流为(　　) A．0.31 μA　B．0.62 μA　C．0.15 μA　D．0.43 μA 由R＝ρ，可知R≈3.18×108 Ω，所以I＝≈0.31 μA，A正确。 根据R＝ρ可知，横截面积小的地方电阻较大，当电流通过时，电阻大的位置发热量大，易熔断，B正确。 2.如图所示的是一块长方体铜块。电流沿I1、I2两个方向通过该铜块，则两次铜块的电阻之比为(　　) A．1 B． C． D． 当电流沿I1方向时，铜块的长度为a，横截面积为bc，其电阻R1＝ρ；当电流沿I2方向时，铜块的长度为c，横截面积为ab，其电阻R2＝ρ，故＝，B正确。 3．(多选)对于常温下一根阻值为R的金属电阻丝，下列说法正确的是(　　) A．常温下，若将电阻丝均匀拉长至长度为原来的10倍，则其电阻变为10R B．常温下，若将电阻丝从中间对折，电阻变为 C．加在电阻丝上的电压从0逐渐加大到U，则在任意状态下的的值不变 D．若把温度降到绝对零度附近，电阻丝的电阻突然变为0，这种现象称为超导现象 常温下，若将电阻丝均匀拉长至长度为原来的10倍，则横截面积变为原来的，根据电阻定律R＝ρ，则电阻变为100R，A错误；常温下，若将电阻丝从中间对折，长度变为原来的一半，横截面积为原来的2倍，则电阻变为，B正确；随着温度变化电阻丝阻值会发生变化，C错误；若把温度降到绝对零度附近，电阻丝的电阻突然变为0，这种现象称为超导现象，D正确。 4．(多选)两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知(　　) A．R1为线性元件，R2为非线性元件 B．R1的电阻R1＝tan 45° Ω＝1 Ω C．R2的电阻随电压的增大而减小 D．当U＝1 V时，R2的电阻等于R1的电阻 由题图可知R1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线为曲线，故R2是非线性元件，A正确；R1的电阻为2 Ω，B错误；由题图可知，当U＝1 V时，R2的电阻等于R1的电阻，都为2 Ω，D正确；I－U图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知R2的电阻随电压的增大而增大，C错误。 5．(2024·广东深圳检测)离地面高度5.0×104 m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设雷暴对大气层的“电击”使得离地面高度5.0×104 m处的大气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场，其电势差约为3×105 V。已知雷暴两秒给地球充电的电荷量约为3.6×103 C，地球表面积近似为5.0×1014 m2，则(　　) A．该大气层的等效电阻约为600 Ω B．该大气层的平均漏电电流约为3.6×103 A C．该大气层的平均电阻率约为1.7×1012 Ω·m D．离地面越近，电势越高 依题意可得，该大气层的放电电流为I＝＝＝1.8×103 A，则该大气层的等效电阻为R＝＝≈167 Ω，A、B错误；根据R＝ρ可得，该大气层的平均电阻率约为ρ＝＝ Ω·m≈1.7×1012 Ω·m，C正确；由于大气层带正电， 地球表面带负电，因此电场线由大气层指向地球表面，根据沿着电场线方向，电势逐渐降低，可知离地面越近电势越低，D错误。 $$