11.2 导体的电阻 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

学案2 导体的电阻 第十一章 电路及其应用 Physics 学习目标 了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。 知道电阻的定义式及其物理意义。 03 01 02 理解电阻的大小与哪些因素有关，掌握电阻定律。 04 能根据伏安特性曲线求导体的电阻。 重点 重点 难点 电 阻 01 为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做得粗一点，这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。 那么，它们之间的定量关系是怎样的呢？ 公司logo 公司logo 情境导入 在电子产品里面有各式各样的电阻，它们的阻值各不相同。请根据初中所学的知识，想一想如何测它们的阻值？ 公司logo 公司logo 观察与思考 选取一个导体，研究导体两端的电压随导体中的电流的变化情况。 V A S R 实验: 公司logo 公司logo 观察与思考 实验数据：换用不同的导体，重复上述实验，记录数据。 通过导体的电流 I/A 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 导体A两端的电压 U/V 0 0.90 1.80 2.60 3.5 4.6 导体B两端的电压 U/V 0 0.63 1.25 1.87 2.49 3.00 公司logo 公司logo 观察与思考 作出两个金属导体的U-I图像。 B A I/A U/V 思考：图像反映哪些信息？ 1.金属导体的U-I图像是一条过原点的直线。 2.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。 3.不同导体，相同电压，比值()大的导体，电流小。 反映了导体对电流的阻碍作用 电阻 公司logo 公司logo 观察与思考 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.63 1.25 1.87 2.49 3 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 0.9 1.8 2.6 3.5 4.6 电阻 导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值。 定义 表达式 (比值定义法) 注：R只与导体本身性质有关 单位 国际单位制中 欧姆（Ω） 物理意义 反映导体对电流的阻碍作用 公司logo 公司logo 核心知识 欧姆定律I=、电阻定义式R=的比较   欧姆定律I= 电阻的定义式R= 内容 或 意义 在电路中，通过导体的电流I与导体两端的电压U成正比，与导体的电阻R成反比 这是电阻的基本定义式，是比值法定义的物理量，但R与电压U和电流I无关 公司logo 公司logo 核心知识   欧姆定律I= 电阻的定义式R= 适用 范围 欧姆定律适用于纯电阻电路，即线性元件(如金属导体、电解质溶液)在恒定温度下的情况。对于非线性元件(如气态导体、半导体元件)或温度变化较大的情况，欧姆定律可能不适用 适用于所有导体(不适用于电动机、电解槽等非纯电阻电路) 应用 场景 常用于计算电路中的电流，尤其是在已知电压和电阻的情况下 常用于测量或计算电阻值，尤其是在已知电压和电流的情况下 公司logo 公司logo 核心知识 (1)由关系式U=IR可知，对于阻值一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大。(　　) (2)由关系式R=可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零。 (　　) (3)由关系式I=可知，对于阻值一定的导体，当导体两端的电压增大一倍时，导体中的电流也增大一倍。(　　) √ × √ 辨析 1.(多选)小强在探究定值电阻两端电压和电流的关系，当在该电阻两端加U=20 V的电压时，通过该电阻的电流为I=5 A。下列说法正确的是 A.该电阻的阻值为4 Ω B.如果仅将电压升高到30 V，则通过的电流为6 A C.如果仅将该电阻换成阻值为10 Ω的定值电阻，则通过的电流应为2 A D.当通过该电阻电流为零时，定值电阻的阻值应为零 √ √ 例题 由欧姆定律得R== Ω=4 Ω，该电阻的阻值为4 Ω，A正确； 由于该电阻的阻值不变，则仅将电压升高到30 V， 通过该电阻的电流应为I1== A=7.5 A，B错误； 如果仅将电阻换为阻值为10 Ω的定值电阻， 由欧姆定律得I'== A=2 A，C正确； 定值电阻的阻值是一定的，与通过电阻的电流大小无关，D错误。 例题 电阻定律　 电阻率 02 实验表明：(1)电阻R的大小由导体本身决定，与电压和电流无关。 问题：电阻R与导体本身的哪些因素有关呢？ (2)R = 只是提供了一种测电阻的方法：伏安法 公司logo 公司logo 情境导入 材料 长度l 横截面积S 公司logo 公司logo 观察与思考 1.实验装置：如图所示，a、b、c、d是四条不同的金属导体。 导体b、c、d在长度、横截面积、材料三个因素方面， 分别只有一个因素与导体a不同。 2.实验原理 (1)四个不同的导体串联，电流相同，因此，电阻之比等于相应的电压之比。 (2)用控制变量法，探究导体的电阻与长度、横截面积、材料的关系。 V V V V a b c d 公司logo 公司logo 核心知识 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。 电阻定律 电阻率 内容 决定式 比例系数ρ叫作这种材料的电阻率，不同种材料的导体ρ一般不同； 在长度、横截面积一定的条件下 ρ越大，导体的电阻越大。 为什么要指明温度？ 公司logo 公司logo 核心知识 演示实验：电阻率与温度的关系 演示： 公司logo 公司logo 核心知识 金属的电阻率 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 标准电阻 金属电阻温度计 公司logo 公司logo 核心知识 超导现象 超导现象 ：一些金属在温度特别低时电阻可以降到零，这种现象叫作超导现象。 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 ℃) 公司logo 公司logo 核心知识 2.(2024·肇庆市高二期中)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。相同大小的电流沿以下方向流过该金属电阻，其中电阻两端电压最小的是 根据电阻的决定式R=ρ，可得A、B、C、D中的电阻分别为RA=ρ，RB=ρ，RC=ρ，RD=ρ，因为a>b>c，则可得RA<RB<RC=RD，故通过相同的电流，选项A中电阻两端的电压最小，故选A。 √ 例题 　(2024·宜宾市叙州区第一中学月考)一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线中的电流为I，若将导线均匀拉长，使它的横截面半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则 A.通过导线的电流为 B.通过导线的电流为 C.通过导线的电流为 D.通过导线的电流为 √ 针对训练 横截面的半径变为原来的，可知横截面积变为原来的，由体积 V=LS不变，可知长度变为原来的4倍，由电阻定律的表达式R=ρ，可得变化后的电阻值为R'=ρ=16R；由I=可知，电流变为。故A、B、C错误，D正确。 3.(2024·上海市高二期末)某同学将待测量的金属丝单层缠绕在底面半径为r的圆柱形铅笔上，测得N圈的电阻丝宽度为d，电阻丝的总电阻值为R，总长度为L，则该电阻丝的电阻率为 A. B. C. D. √ N圈的电阻丝宽度为d，则电阻丝的直径为D=，电阻丝的横截面积为S=π()2，由电阻定律有R=ρ，解得ρ=，故选C。 例题 公式R=ρ的应用技巧 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。 2.一定几何形状的导体的电阻大小与接入电路的具体方式有关，在应用公式R=ρ求电阻时要注意导体长度和横截面积的确定。 公司logo 公司logo 总结提升 R=与R=ρ的区别与联系 公式 区别、联系 R= R=ρ 区别 1 提供了一种测量电阻R的方法：只要测出U、I就可求出R 提供了一种测导体的电阻率ρ的方法：只要测出R、l、S就可求出ρ 2 适用于纯电阻元件 适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液 联系 R=ρ是对R=的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，仅取决于导体本身的材料、长度和横截面积 导体的伏安特性曲线 03 在实际应用中，常用横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I， 这样画出的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线。 公司logo 公司logo 核心知识 线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的直线，即电流I与电压U成正比，具有这种伏安特性的电性元件叫线性元件(欧姆定律适用的元件) 如金属导体、电解质溶液。 公司logo 公司logo 核心知识 非线性元件：伏安特性曲线不是过原点的直线，即电流与电压不成正比，这类电学元件叫非线性元件(欧姆定律不适用的元件)。 如气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件。 公司logo 公司logo 核心知识 I-U图像与U-I图像 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_______________ 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示___________ 导体电阻的倒数 导体的电阻 公司logo 公司logo 思考与讨论 图像 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_____，R1>R2 电阻随I的增大而_____，R2>R1 > < 增大 减小 4.(多选)(2024·广州市高二期末)图中的实线分别是电阻a、b的伏安特性曲线，虚线c是b(U=1 V)的切线，a、c相互平行，下列说法正确的是 A.U=1 V时，b的电阻为5 Ω B.U=1 V时，a、b的电阻相等 C.b的电阻随电压的升高而增大 D.U=3 V时，a、b的电阻相等 √ √ 例题 根据I-U图像可知，电阻a的阻值保持不变，大小为Ra== Ω=5 Ω，根据电阻b的伏安特性曲线可知，曲线上的点与原点连线的斜率逐渐减小，而连线斜率为k==，可知b的电阻随电压的升高而增大，U=1 V时，b的电阻为Rb== Ω=2.5 Ω<Ra=5 Ω，故A、B错误，C正确； U=3 V时，b的电阻为Rb'== Ω=5 Ω，此时Ra=Rb'=5 Ω，故D正确。 例题 导体的电阻 电阻的定义式 电阻的决定式 伏安特性曲线 电阻率ρ= 物理意义 应用 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! FormatFactory : www.pcfreetime.com $超导材料是一类具有特殊性质的材料，当温度降到某个临界温度以下时，它们可以完全消除电阻，使电流在材料内的传输变得更加高效，这使得超导材料在现实生活中有着广泛的用途。超导材料的重要应用之一是在医疗领域。RI磁共振成像扫描是一种非常常见的诊断方法，它能够产生高质量的图像以检查身体的内部结构。超导材料拥有高度的磁场强度和稳定性，因此被广泛用作MRI磁场的制造材料，这样医生能够获得更清晰的图像并更准确地诊断问题。另一个重要的应用是在电网中，超导电缆是一种能够传输更大电流的电缆，不会因为传输时出现的热损失而浪费能量。超导电缆由于其高效性和更小的电能损失，可以降低电网的能源消耗并减少环境污染。超导材料还在科学研究方面扮演着重要角色，例如大型强子对撞机LHC正在使用超导磁体来加速和导引粒子束。超导材料不仅能够提供足够的磁场强度来创造此类粒子数，而且还能够减少能量的损耗。此外，超导材料在交通领域也有重要用途。在列车和磁悬浮列车中，超导材料被用于磁悬浮，以增强列车的运行效率和准确性。在航空领域，超导材料可以用于飞机的磁悬浮和推进系统，以提高空中交通的效率和准确性。 很多金属的电阻率往往随温度的变化而变化。将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，使小灯泡发光。用酒精灯给灯丝加热，发现小灯泡变暗，这是由于电阻丝在受热后，材料的电阻率变大，整根电阻丝的电阻增大，使得电路中的电流减小的缘故。 我们选取一个导体，把它接入电路中用一个电流表与导体串联，在导体两端并联一个电压表。闭合开关，接通电路。改变电路中的电流，研究导体两端电压随电流变化的情况。我们可以看到，改变通过导体的电流，导体两端的电压也随之改变。我们记录下导体通过不同电流时，其两端的电压的数据。 null导体的电阻到底与导体的哪些因素有关呢？我们可以通过实验来研究导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料之间的关系。利用如图所示的电路来测量电阻的大小。有两根同样横截面积的镍铬合金金属丝，一根的长度是另一根的两倍。将两根合金金属丝串联后接入电路。两个金属丝中将通过相同的电流，用电压表分别测量长金属丝和短金属丝的电压，结果分别为0.41伏和0.21服。根据公式，R等于U比I在两个电阻上有同样的电流时长，电阻丝两端的电压是短电丝两端电压的2倍，说明长电阻丝的电阻是短电阻丝的电阻的两倍。实验说明，同种材料相同横截面积的金属丝长度越长电阻越大。有两根同样长度的镍铬合金金属丝，一根的横截面积是另一根横截面积的两倍。用电压表分别测量横截面积小和横截面积大的两根金属丝的电压。测得的电压分别为0.49伏和0.25服。在两个电阻上有同样的电流时，横截面小的电阻丝的两端的电压是横截面大的电阻丝两端电压的2倍。根据公式R等于U比I说明，横截面小的电阻丝的电阻是横截面大的电阻丝的电阻的两倍。实验说明，同种材料同样长度的金属丝，横截面积越大电阻越小。有长度相同、横截面积也相同的两根电阻丝，一根的材料是锰铜，另一根是镍铬，将两根金属丝串联后接入电路中。两个金属丝中将通过相同的电流，用电压表分别测量它们的电压，可以看到结果分别为0.28伏和0.71服。最后可以总结出导体的电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比，导体电阻还与构成它的材料有关，写成公式则是R等于柔乘以L除以S。