第11章 第2节 导体的电阻（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版 江苏专用）

该高中物理课件围绕导体的电阻展开，涵盖电阻定义、影响因素、电阻定律、电阻率及伏安特性曲线等核心知识，通过情境思考（如电压为零时电阻是否为零）和任务驱动（灯泡亮度与金属丝粗细关系），衔接电阻概念到规律探究，搭建从基础到应用的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，用控制变量法探究电阻影响因素，比值定义法理解电阻本质，结合导线拉长对折计算等典例培养模型建构能力。科学探究方面设计铂丝加热实验观察电阻率随温度变化，强化物理观念。分层达标设计助学生精准学习，教师可直接用于课堂，提升教学效率。

第2节　导体的电阻(赋能课精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系。 学考 层级 1.知道电阻的定义，体会运用比值定义物理量的方法。 2.通过对决定导体电阻的因素的探究，体会控制变量的研究方法。 3.理解电阻率的概念及物理意义，了解电阻率与温度的关系。 选考 层级 1.能根据I-U图像或U-I图像求导体的电阻。 2.能用伏安特性曲线分析不同导体导电性能的区别。 一、电阻　影响导体电阻的因素 1.定义：导体两端的电压与导体中电流之比。 2.定义式：R=。 3.物理意义：反映导体对电流的阻碍作用的物理量。 4.导体的U-I图像 (1)同一个金属导体的U-I图像是一条过原点的直线。 (2)图像的斜率反映了导体电阻的大小。 5.影响导体电阻的因素 (1)探究电路(如图所示) (2)探究原理：a、b、c、d是四条不同的金属导体，串联连接在电路中，电流大小相同，各导体两端的电压与电阻之比都相等。 (3)探究思路：在长度、横截面积和材料三个因素中，b、c、d跟a相比，分别只有一个因素不同，比较b、c、d与a的电阻关系。 (4)探究结果：导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体的材料也有关。 [情境思考] 　　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，导体的电阻不为零。 二、导体的电阻率 1.电阻定律的内容：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。 2.表达式：R=ρ。 3.电阻率 (1)物理意义：表征导体材料的导电特性。 (2)相关因素：与导体的材料和导体的温度有关。 (3)超导现象：一些金属在温度特别低时电阻可以降到0的现象。 [微点拨] 　　导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小。 [情境思考] 　　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? 提示：可根据电流表和电压表的示数求出铂丝的电阻。 (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：灯泡亮度变暗。由此时电流表和电压表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。 强化点(一)　对电阻定律的理解 任务驱动 　 　　如图所示，组成两灯泡的金属丝的粗细不同，两灯发光的亮度不同。 发生上述现象说明了什么问题? 提示：灯泡发光的亮度可能与金属丝的粗细有关。 [要点释解明] 1.对电阻定律的理解 (1)公式R=ρ是导体电阻的决定式。如图所示为一块长方体铁块，若通过电流为I1，则R1=ρ；若通过电流为I2，则R2=ρ。 (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。 (3)电阻定律是通过大量实验得出的规律。 2.R=ρ和R=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]　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B对折后绞合起来，则它们的电阻之比为多少? 　　[解题指导]　(1)导线拉长2倍后，导线的电阻率ρ不变，长度l变为原来的2倍，体积不变，横截面积S变为原来的。 　　(2)R、ρ、l、S满足R=ρ。 [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 [思维建模] 公式R=ρ的应用策略 (1)公式R=ρ中的l是沿电流方向的导体长度，S是垂直电流方向的横截面积。 (2)一定形状的几何导体，当长度和横截面积发生变化时，导体的电阻率不变，体积不变，由V=Sl可知l和S成反比。 ①当长度拉伸为原来的n倍，横截面积S变为原来的倍，电阻变为原来的n2倍； ②当长度压缩为原来的倍，横截面积S变为原来的n倍，电阻变为原来的倍。 [题点全练清] 1.关于导体的电阻和电阻率，下列说法中正确的是 (　　) A.导体的电阻由材料的种类决定，与温度无关 B.由ρ=可知，导体的电阻率与导体的横截面积成正比，与导体的长度成反比 C.由R=可知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比 D.由R=可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比 解析：选D　温度对电阻率有影响，进而影响电阻的大小，故A错误；导体的电阻率是由材料本身决定的，与横截面积、长度无关，故B错误；R=为比值定义式，R的大小与其两端电压U及电流I无关，故C错误；R=为电阻的决定式，由此式可看出导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，故D正确。 2.一段长为L、电阻为R的均匀电阻丝，把它拉成长为3L的均匀细丝后，再切成等长的三段，则其中每一段电阻丝的阻值为 (　　) A.3R B.R C. D. 解析：选A　电阻丝体积一定，即LS=3L·S'，则S'=，由电阻定律得R=ρ，R'==3R，即每一段电阻丝的阻值为3R，选项A正确。 强化点(二)　对电阻率的理解 [要点释解明] 1.电阻与电阻率的对比 电阻R 电阻率ρ 描述对象 导体 材料 物理意义 反映导体对电流阻碍作用的大小，电阻R越大，阻碍作用越大 反映材料导电性能的好坏，电阻率ρ越大，导电性能越差 决定因素 由导体材料、温度和形状决定 由导体材料、温度决定，与导体形状无关 单位 欧姆(Ω) 欧姆·米(Ω·m) 联系 R=ρ，电阻率ρ大，电阻R不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；电阻R大，电阻率ρ不一定大，导体导电性能不一定差 2.R=ρ应用实例——滑动变阻器 (1)原理：利用改变连入电路的电阻丝的长度改变电阻。 (2)在电路中的使用方法：结构简图如图所示。 ①要使滑动变阻器起限流作用，正确的连接是接A与C(或D)、B与C(或D)，即“一上一下”。 ②要使滑动变阻器起分压作用，要将AB全部接入电路，另外再选择A与C(或D)、B与C(或D)与负载相连，当滑片P移动时，负载将与AP间或BP间的不同长度的电阻丝并联，从而得到不同的电压。 ③作用：限制调节电路中的电流，在连接电路时，闭合开关前必须检查滑动变阻器。 [题点全练清] 1.关于材料的电阻率，下列说法正确的是 (　　) A.电阻率ρ的单位是Ω B.金属材料的电阻率随温度的升高而增大 C.把一根长导线截成等长的三段，则每段导线的电阻率都是原来的 D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的材料导电性能越好 解析：选B　根据电阻率ρ=知，电阻率ρ的单位是Ω·m，A错误；金属材料的电阻率随温度的升高而增大，B正确；电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，C错误；电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的材料导电性能越差，D错误。 2.(2025·常州月考)在神经系统中，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。某生物体中某段髓质神经纤维可视为长度20 cm、半径4 cm的圆柱体，当其两端加上U=100 V的电压时，测得引起神经纤维产生感觉的电流为0.31 μA，则该段髓质的电阻率约为 (　　) A.8×106 Ω·m　　　　 B.8×108 Ω·m C.2×107 Ω·m D.2×108 Ω·m 解析：选A　根据电阻定律R=ρ，又R=，联立解得ρ≈8×106 Ω·m。故选A。 强化点(三)　导体的伏安特性曲线 [要点释解明] 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I􀆼U图像叫作导体的伏安特性曲线。 2.区分I􀆼U图像与U􀆼I图像 伏安特性曲线是I􀆼U图像，但同一元件中也经常出现对应的U􀆼I图像，处理相关问题时，要先确定纵轴与横轴各代表什么，以及对应的图像上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义，如图甲中R2<R1，而在图乙中R2>R1。 3.I-U图像是曲线的问题 导体电阻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，如图丙所示。 　　[典例]　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的阻值为tan 45° Ω，即1 Ω C.R2的阻值随电压的增大而减小 D.当U=1 V时，R2的阻值大于R1的阻值 　　[解析]　由题图可知，R1的伏安特性曲线为一条过原点的直线，故R1为线性元件，R2的伏安特性曲线是弯曲的，故R2是非线性元件，故A正确；电阻R1的伏安特性曲线为直线，图线与横轴的夹角大小跟两坐标轴的单位长度选取有关，其夹角的正切值不能反映电阻值的大小，即R1的阻值不等于tan 45° Ω，应等于U与I的比值，大小为2 Ω，故B错误；R2为非线性元件，其阻值大小等于对应状态时U与I的比值，可知R2的阻值随电压的增大而增大，当U=1 V时，R2的阻值为2 Ω，故C、D错误。 [答案]　A [题点全练清] 1.如图所示为电阻R1、R2的I-U图像，由图可知 (　　) A.R1>R2 B.R1<R2 C.电压增大，R2的阻值变大 D.电压增大，R2的阻值变小 解析：选B　根据欧姆定律R=，可知I-U图像的斜率等于电阻的倒数，则有R1<R2，故A错误，B正确；由于R2对应的I-U图像的斜率保持不变，则电压增大，R2的阻值不变，故C、D错误。 2.(2025·广陵阶段练习)由钨合金制成的一段导体的伏安特性曲线如图所示，根据该图像及相应坐标可知 (　　) A.流过导体的电流为1 A时，导体的电阻是5 Ω B.加在导体两端的电压为12 V时，导体的电阻是14 Ω C.该导体的电阻随电压的升高而减小 D.该图像斜率的倒数等于电阻的大小 解析：选A　由导体的伏安特性曲线可知，流过导体的电流为1 A时，导体两端的电压为5 V，由欧姆定律可得导体的电阻R1== Ω=5 Ω，A正确；由导体的伏安特性曲线可知，加在导体两端的电压为12 V时，流过导体的电流为1.5 A，则导体的电阻是R2== Ω=8 Ω，B错误；由上述分析可知，该导体的电阻随电压的升高而增大，C错误；由欧姆定律可得I=U，可知该图像上某点与坐标原点连线斜率的倒数等于该点电阻的大小，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $