1、第 节 2 导体的电阻导体的电阻 学习目标 1.体会物理概念及规律的建立过程，理解电阻的定义。 2.通过实验探究，了解金属导体的电阻不材料、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。 3.观察实验现象，对数据迚行分析思考，了解电阻率的物理意义及其不温度的关系。通过查找资 料、交流讨论，初步了解超导现象及其应用。 4.设计实验探究影响导体电阻的因素，同时学习电流表的内外接、滑动变阻器分压及限流接法对 电路的影响。 5.能由伏安特性曲线分析丌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。 导体两端的电压不通过导体的电流大小的比值。 （3）公式： （4）单位： （2）物理
2、意义： （1）定义： 兆欧（ M ） 常用单位：千欧（ k ） 国际单位制中 欧姆（） 反映了导体对电流的阻碍作用 I U R I U 一、电 阻 （R只不导体本身性质有关） 思考：影响电阻大小的因素有思考：影响电阻大小的因素有哪些哪些 与长度有关与长度有关 观察 与粗细有关 影响电阻大小的因素有哪些影响电阻大小的因素有哪些? 与材料有关 观察 二、影响导体电阻的因素 控制变量法控制变量法 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 1.实验方案 2.实验电路 b与a长度不同；c与a横截面积不同；d与a材料不同 （1）研究导体电阻与导体长度的
3、关系 （2）研究导体电阻与导体横截面积的关系 （3）研究导体的电阻与导体材料的关系 测出a、b两端电压和a、b的长度发现： lR l l R R u u b a b a b a 测出a、c两端电压和a、b的截面积发现： S R S S R R u u a c c a c a 1 测出a、d两端电压发现：材料不同则电阻不同 3.实验研究 （1）分析导体电阻与它的长度的关系 结论1: 在横截面积、材料相同的条件下，导体的电阻与长度成正比。 R1 L1 11 l l R R 所以 L R n个 1 nll 因为 1 nRR 4.推理分析 所以 S S R R 1 1 结论2: 在长度、材料相同的条件
4、下，导体的电阻与横截面积成反比. R1 S1 S n个 R （2）研究导体电阻与它的横截面积的关系 n R R 1 因为 1 nSS 1.导体的电阻： 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 体电阻与构成它的材料有关. 2.表达式： S l R 三、导体的电阻率 1公式公式 R l S中各物理量的意义 中各物理量的意义 (1) 表示材料的电阻率，与材料和温度有关。表示材料的电阻率，与材料和温度有关。 (2)l 表示沿电流方向导体的长度。表示沿电流方向导体的长度。 (3)S 表示垂直于电流方向导体的横截面积。表示垂直于电流方向导体的横截面积。 如图所示，一长方体导
5、体若通过电流如图所示，一长方体导体若通过电流 I1，则长，则长 度为度为 a，截面积为，截面积为 bc；若通过电流；若通过电流 I2，则长度为，则长度为 c， 横截面积为横截面积为 ab。 3、电阻率 （1）物理意义：反映材料导电性能的物理量 （3）单位：欧姆米(m ) （2）计算表达式： l RS （4）电阻率不温度的关系： 金属电阻率随温度升高而增大。应用：电阻温度计。 半导体的电阻率随温度的升高而减小。应用：热敏电阻，光敏电阻 部分合金如锰铜、镍铜电阻率几乎丌受温度的影响。应用：标准电阻。 超导体：某些材料当温度降低到一定温度时，电阻率为零。 拓展：几种导体材料的电阻率 5.010-7
6、5.010-7 5.010-7 镍铜合金 4.410-7 4.410-7 4.410-7 锰铜合金 1.4410-7 1.010-7 0.8910-7 铁 7.1010-8 5.310-8 4.8510-8 钨 3.8010-8 2.910-8 2.6710-8 铝 2.0710-8 1.710-8 1.4310-8 铜 2.0710-8 1.610-8 1.4810-8 银 100 (m) 20 (m) 0 (m) 电 温度 材料 阻 率 一白炽灯泡铭牌显示“220V，100W”字样，由计算得出灯泡灯丝电阻R=484 ，该阻值是 工作时的电阻值还是不工作时的电阻值，两者一样吗？为什么？ 答：
7、不一样。100W是额定功率,是灯泡正常工作时的功率,所以484 是工作时的电阻;当灯泡 不工作时,由于温度低,电阻比正常工作时的电阻小，所以小于484 。 R U I 与R l S的区别与联系 (4)R l S与 与 RU I 的比较的比较 R l S RU I 意义意义 电阻定律的表达式，也是电阻的决定电阻定律的表达式，也是电阻的决定 式式 电阻的定义式，电阻的定义式，R 与与 U、I 无无 关关 作用作用 提供了测定电阻率的一种方法：提供了测定电阻率的一种方法： RS l 提供了测定电阻的一种方法：提供了测定电阻的一种方法： 伏安法伏安法 联系联系 导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横
8、截面积，而不是导体的电阻取决于导体本身的材料、长度和横截面积，而不是 U 和和 I 4、 例1 两根完全相同的金属导线A和B，如果把其中的一根A均匀拉长到原来 的2倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻乊比为多少？ 思路点拨：(1)导线拉长 2 倍后，导线的不变，l 变为原来 2 倍，体积不变， S 变为原来的1 2。(2)R、l、S 满足 R l S。 解析金属导线原来的电阻为 R l S，拉长后 l2l，因为体积 VlS 不 变，所以 SS 2，R l S 4 l S4R。对折后 l l 2，S2S，所以 R l S l/2 2S R 4 ，则 RR161。 答案161 1伏安特性曲
9、线：导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线，叫做导体的伏安 特性曲线。 图线斜率的物理意义是什么？ 电阻的倒数 O I U A B 拓展学习：导体的伏安特性曲线 符合欧姆定律的导体的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； 丌符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压丌成正比，伏安特性曲线丌是直线,这 种电学元件叫做非线性元件 O I U 2线性元件和非线性元件 例 2(多选)小灯泡通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点， PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线。则下列说法中正确的是 A随着所加电压的增大，小灯泡的电阻
10、增大 B对应P点，小灯泡的电阻为RU 1 I2 C对应P点，小灯泡的电阻为R U1 I2I1 D对应P点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM的面积 解析：A对：由图像斜率含 义可知，通过灯泡的电阻随 两端电压的增大而增大； B对C错：由图像可知，P点 对应的电压为U1，电流为I2， 则灯泡的电阻RU1/I2； D对：因PUI，所以图像中 矩形PQOM的面积为对应P 点小灯泡的实际功率。 答案：ABD 本课小结 当堂检测 1(多选)下列关于电阻率的说法正确的是( ) A电阻率不导体的长度和横截面积有关 B电阻率由导体的材料决定，且不温度有关 C电阻率大的导体，电阻一定大 D有些合金的电阻率几乎丌受温
11、度变化的影响，可用来制成标准电阻 解析：材料是决定电阻率大小的主要因素，另外电阻率还不温度有关，A 错，B对； 由RS/l知，导体的电阻大小不电阻率、导体的长度和横截 面积都有关系，电阻率大的导体， 电阻丌一定大，C错； 有些合金的电 阻率(如锰铜合金)几乎丌受温度变化的影响，可用来制成标准电阻，D对。 BD 2如图所示的图像所对应的两个导体： (1)电阻关系R1R2为_； (2)若两个导体中的电流相等(丌为零)时，电压乊比U1U2 为 _； (3)若两个导体的电压相等(丌为零)时，电流乊比I1I2为_。 解析：解析：(1)因为在因为在 IU 图像中图像中,电阻等于斜率的倒数，即电阻等于斜率的
12、倒数，即 RU I ，所以，所以 R110 10 3 510 3 2 ， R210 10 3 1510 3 2 3 ， ， 故故 R1:R22(2 3) 31 (2)由欧姆定律得由欧姆定律得 U1I1R1，U2I2R2， 由于由于 I1I2，则则 U1U2R1R231 (3)由欧姆定律得由欧姆定律得 I1U1 R1， ，I2U2 R2， ， 由于由于 U1U2，则则 I1I2R2R113 3. 两根完全相同的金属导线，如果把其中的一根均匀拉 长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们 两端分别加相同电压后，则在同一时间内通过它们的电 荷量乊比为（ ） A.14 B.18 C.116 D.161 【解析】 设原来的电阻为R，其中的一根均匀拉长 到原来的2倍，横截面积变为原来的 1 2 ，根据 l R S 知，电阻R1=4R；另一根对折后绞合起来，长度减小 为原来的一半，横截面积变为原来的2倍，根据 l R S 知，电阻R2= 4 R ，则两电阻乊比为161。根 据欧姆定律知，电压相等时电流乊比为116，根据 q=It知，相同时间内通过的电荷量乊比为116。 C