3.2 决定导体电阻大小的因素 课件-2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

决定导体电阻大小的因素 年 级：高二年级 学 科：物理（2019粤教版） 主讲人：**** 学 校：**** 1 1 实验：定量研究决定导体电阻大小的因素 3 电阻率 3.2 决定导体电阻大小的因素 2 电阻定律 4 电阻定律的应用 2 欧姆定律： (1) 电阻是导体本身的一种特性，描述导体对电流的阻碍作用. R与I、U无关 知识回顾 问题1：关于电阻，你了解它的哪些性质呢？ 电阻的定义式 (3) 在温度不变的情况下，导体电阻与导体的长度、横截面积、材料等因素有关. (2) 3 问题2：导体电阻与导体的长度、横截面积、材料有怎样的定性关系？ 实验 长度 横截面积 材料 横截面积、材料 长度、材料 长度、横截面积 探究因素 控制变量 控制变量法 问题3：探究一个物理量和多个物理量之间的关系时，应该采用怎样的科学研究方法？ 4 【课前任务】请利用老师准备的材料——一根铅笔芯、一捆铅笔芯、一捆康铜丝，以小组为单位，设计实验探究问题2. 长度、材料相同，横截面积不同 长度、横截面积相同，材料不同 5 【课前任务】请利用老师准备的材料——一根铅笔芯、一捆铅笔芯、一捆康铜丝，以小组为单位，设计实验探究问题2. 优秀案例 6 探究因素 控制变量 结论 长度 横截面积、材料 横截面积 长度、材料 材料 长度、横截面积 电阻随长度的减小而减小 电阻随横截面积的增大而减小 电阻与材料有关 问题4：导体电阻与导体的长度、横截面积、材料有怎样的定量关系？ 问题2：导体电阻与导体的长度、横截面积、材料有怎样的定性关系？ 7 探究导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料之间的定量关系。 一、实验：定量研究决定导体电阻大小的因素 1.实验目的 控制变量法 长度 横截面积 材料 横截面积、材料 长度、材料 长度、横截面积 探究因素 控制变量 2.实验方法 8 一、实验：定量研究决定导体电阻大小的因素 3.设计实验方案 实验器材： 学生电源、 导线、 开关、 滑动变阻器、 电流表、 电压表、 接有不同金属丝的接线板 分组实验： 探究因素 控制变量 任务 长度 横截面积、材料 第1、2、3小组 横截面积 长度、材料 第4、5、6小组 材料 长度、横截面积 第7、8、9小组 9 一、实验：定量研究决定导体电阻大小的因素 3.设计实验方案 实验电路图 实验数据记录表 10 一、实验：定量研究决定导体电阻大小的因素 4.进行实验 注意事项：小心使用电源；闭合开关前，注意滑动变阻器滑片的位置；实验结束后，立即关闭电源！！！ 11 (1) 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； (2) 对于同种材料的导体，在长度保持不变时，导体的电阻与导体的横截 面积成反比； (3)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. 一、实验：定量研究决定导体电阻大小的因素 实验结论 12 1. 电阻定律（law of resistance）： 二、电阻定律 2. 表达式： 电阻率（resistivity） 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. 13 1. 物理意义： 三、电阻率 反应材料导电性能的物理量. 2. 计算式： 3. 单位： 欧姆米 简称： 欧米 Ω·m 一定 电阻率越大 电阻越大 材料导电性能越差 14 表 3 -3 -2：常见导体材料在20℃时的电阻率 材料 银 铜 铝 钨 ρ/Ω·m 1.6×10-8 1.7×10-8 2.9×10-8 5.3×10-8 材料 铁 锰铜合金 镍铜合金 镍铬合金 ρ/Ω·m 1.0×10-7 4.4×10-7 5.0×10-7 1.0×10-6 问题5：你能从表中发现哪些规律？ 4. 影响因素： 三、电阻率 (1)不同材料的电阻率不同，电阻率和材料有关 (2)相对来说，金属单质的电阻率较小，合金的电阻率较大 (1) 材料 15 表 3 -3 -2：常见导体材料在20℃时的电阻率 材料 银 铜 铝 钨 ρ/Ω·m 1.6×10-8 1.7×10-8 2.9×10-8 5.3×10-8 材料 铁 锰铜合金 镍铜合金 镍铬合金 ρ/Ω·m 1.0×10-7 4.4×10-7 5.0×10-7 1.0×10-6 三、电阻率 问题6：为什么导线一般都是用铜、铝等材料制作？ 因为铜、铝的电阻率非常小，相同长度、横截面积的铜、铝导线和其他材料的导线相比有更小的电阻，可以减小电能在导线上的损耗，必要时还可以在导线上镀上电阻率更小的银. 16 4. 影响因素： 三、电阻率 (2) 温度 一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大. 应用：电阻温度计 17 4. 影响因素： 三、电阻率 (2) 温度 一般金属材料的电阻率随温度的升高而增大. 问题7：温度非常低时金属的电阻是否可以减小为0？ 【课后小任务】请同学们查阅资料，了解我国科学家研究超导体的历程及其对科学技术的贡献，并撰写一篇研究报告. 超导现象：导体材料在低于某一温度时电阻变为0的现象. 18 4. 影响因素： 三、电阻率 (2) 温度 有些合金（如锰铜、镍铜）的电阻率几乎不受温度变化的影响 应用：标准电阻、定值电阻 19 案例一： 四、电阻定律的应用 问题8：为什么滑动变阻器能够改变接入电路电阻的大小？ 移动滑动变阻器的滑片可以改变滑动变阻器接入电路中电阻线的长度，进而改变它接入电路中的电阻. 20 四、电阻定律的应用 案例二： 问题9：哪个灯泡更亮一些？如何解释这一现象？ 灯泡的亮度取决于实际功率。长度、材料相同的灯丝，越粗，即横截面积越大，其电阻越小，在电压相同的情况下其实际功率越大，所以灯丝粗的灯泡更亮一些. 21 四、电阻定律的应用 案例二： 问题10：灯泡的灯丝什么时候最容易烧断？ 刚通电时灯丝最容易烧断. 因为刚通电时灯丝的温度最低，电阻率最小，电阻最小，在电压相同的条件下通过灯丝的电流最大，由焦耳定律可知，灯丝易在极短的时间内积累大量的热量，从而产生瞬间的高温，这时最容易烧断. 22 问题11：脂肪测量仪是如何判断人体脂肪所占比例的？ 案例三： 四、电阻定律的应用 脂肪测量仪根据人体电阻的大小来判断人体脂肪所占比例. 人体含水量约为70%，水中有钠离子、钾离子等离子存在，因此容易导电，脂肪则不容易导电. 肥胖的人脂肪所占比例更多，因此肥胖的人电阻更大一些. 23 解： 根据电阻定律可得： 由欧姆定律，可得液体接入电路的电阻： 联立①②可得液体的电阻率： ① ② 代入数据，解得： 例题：(教材第62页)工业上经常用“电导仪”来测定液体的电阻率. 它是把两片金属放到液体中形成一个电容器形状的液体电阻，而中间的液体即电阻的有效部分，如图所示. A、B是两片面积为1 cm2的正方形铂片，间距 d = 1 cm，把它们浸没在待测液体中. 通过两根引线加上电压，当 U = 6 V时，测出电流 I = 1 μA，那么这种液体的电阻率为多少？ 24 实验方法：控制变量法 总结 1 知识结构 3 态度责任 2 思想方法 感受理论知识与现实生活的紧密联系，提升科技强国的社会责任感 电阻定律 电阻率 ——影响因素：材料、温度 25 Lavf58.46.101 $$