《探究決定導(dǎo)線電阻的因素》導(dǎo)學(xué)案2

PAGE1/1探究決定導(dǎo)線電阻的因素【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道什么是電阻，了解電阻器在電路中的作用。2.理解電阻的大小跟哪些因素有關(guān)，知道電阻定律。3.了解材料的電阻率的概念及其物理意義、單位、與溫度的關(guān)系。4.了解超導(dǎo)體及其發(fā)展前景。【考點(diǎn)導(dǎo)航】考點(diǎn)一、電阻及符號1.認(rèn)識電阻2.電阻器的外形及圖形符號考點(diǎn)二、電阻定律一、實(shí)驗(yàn)探究1．實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)歐姆定律：，通過電壓表測導(dǎo)線兩端的電壓，電流表測導(dǎo)線中的電流，來計(jì)算導(dǎo)線的電阻.2．利用變量控制法：在材料、長度和橫截面積三者中，保持任意兩者相同，定量比較另一變量變化時(shí)與電阻的關(guān)系．友情提示：電流表測量流過導(dǎo)線的電流，故應(yīng)串聯(lián)在電路中，電壓表測量導(dǎo)線兩端的電壓，因此應(yīng)與待測導(dǎo)線并聯(lián)．但由于待測導(dǎo)線電阻值不是很大，為減小測量誤差，應(yīng)采用電流表外接法，如果電流表內(nèi)接，由于其阻值與待測電阻很接近，這樣測出的電壓應(yīng)為電流表內(nèi)阻兩端電壓與導(dǎo)線兩端電壓之和，將產(chǎn)生較大的誤差．3．實(shí)驗(yàn)電路圖:4．實(shí)驗(yàn)過程：（如圖）5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：（1）保持導(dǎo)線的材料和橫截面積不變，導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線長度滿足：.（2）保持導(dǎo)線材料和長度不變，導(dǎo)線的電阻與橫截面積滿足：.（3）保持導(dǎo)線的長度和橫截面積不變，導(dǎo)線的電阻與導(dǎo)線的材料有關(guān)．6．探究和驗(yàn)證：（1）相同電阻串聯(lián)導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度成正比．（2）相同電阻并聯(lián)導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的橫截面積成反比．二、導(dǎo)體的電阻1．定義公式：2．物理意義：反映導(dǎo)體對電流阻礙作用的大?。亚樘崾荆海?）導(dǎo)體對電流的阻礙作用，是由于自由電荷在導(dǎo)體中做定向移動(dòng)時(shí)，跟導(dǎo)體中的金屬正離子或原子相碰撞發(fā)生的．（2）電流流經(jīng)導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體兩端出現(xiàn)電壓降，同時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．（3）提供了測量電阻大小的方法，但導(dǎo)體對電流的這種阻礙作用是由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的，與所加的電壓、通過的電流均無關(guān)系，決不能錯(cuò)誤地認(rèn)為“導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與電流成反比”．（4）對，因與成正比，所以.3．應(yīng)用實(shí)例——滑動(dòng)變阻器（1）原理：利用改變連入電路的電阻絲的長度改變電阻．（2）構(gòu)造：如圖所示，是繞在絕緣筒上的電阻絲的兩個(gè)端點(diǎn)，電阻絲間相互絕緣，是金屬桿的兩個(gè)端點(diǎn)，電阻上能夠與滑片接觸的地方，絕緣漆已被刮去，使滑片能夠把金屬桿與電阻絲連接起來．（3）在電路中的使用方法結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示，要使滑動(dòng)變阻器起限流作用時(shí)，正確的連接是接與或及與或，即“一上一下”；要使滑動(dòng)變阻器起分壓作用，要將全部接入電路，另外再選擇與或及與或與負(fù)載相連，當(dāng)滑片移動(dòng)時(shí)，負(fù)載將與間或間的不同長度的電阻絲并聯(lián)，從而得到不同的電壓．三、電阻定律1．公式為導(dǎo)體電阻大小的決定式，表明導(dǎo)體電阻由導(dǎo)體本身因素（電阻率、長度、橫截面積）決定，與其他因素?zé)o關(guān)．由此可更加明確電阻的定義式中與無關(guān)這一點(diǎn)．使我們對比值定義法定義物理量有了更深刻的認(rèn)識．2．電阻定律只適用于金屬導(dǎo)體和濃度均勻的電解液．3．只能在某一特定溫度下應(yīng)用電阻定律計(jì)算電阻，溫度變化時(shí)不能應(yīng)用，因?yàn)殡娮杪适请S溫度的變化而變化的．4．同一段導(dǎo)體在拉伸或壓縮等形變中，其長度和橫截面積都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，但是總體積不變．白熾燈等純電阻電路，通電時(shí)溫度會(huì)升高，電阻會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，這些電路的電阻指正常工作時(shí)的電阻．四、公式與的比較是電阻的定義式，其電阻并不隨電壓、電流的變化而變化，只是可由該式算出電路中的電阻是電阻的決定式，其電阻的大小由導(dǎo)體的材料、橫截面積、長度共同決定提供了一種測的方法：只要測出就可求出提供了一種測導(dǎo)體的的方法：只要測出就可求出任何導(dǎo)體都適用金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液適用【典型例題】題型歸類一、電阻定律例1.一個(gè)導(dǎo)體的電阻與哪些因素有關(guān)？有什么關(guān)系．【新手上路】【變式】關(guān)于電阻率，下列說法不正確的是（）A．電阻率是表征材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大，其導(dǎo)電性能越好B．各種材料的電阻率都與溫度有關(guān)，金屬的電阻率一般隨溫度升高而增大C．所謂超導(dǎo)體，當(dāng)其溫度降低到接近絕對零度的某個(gè)臨界溫度時(shí)，它的電阻率突然變?yōu)榱鉊．某些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，通常用它們制作標(biāo)準(zhǔn)電阻例2．兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線，如果把其中一根均勻的拉長到原來的兩倍，把另一根導(dǎo)線對折后絞合起來，則它們的電阻之比為多少？【題后點(diǎn)撥】決定導(dǎo)體電阻大小的三因素是：導(dǎo)體的材料、長度和橫截面積，無論哪一個(gè)發(fā)生變化，導(dǎo)體的電阻都要發(fā)生改變，對本題對折前后和拉長前后導(dǎo)體的總體積均未發(fā)生變化?！拘率稚下贰俊咀兪?】直徑的細(xì)鉛絲通以的電流被熔斷，直徑的粗鉛絲通過的電流被熔斷，如果由長度相同的根細(xì)鉛絲和一根粗鉛絲并聯(lián)為電路中的保險(xiǎn)絲，則通過（）電流時(shí)，電路斷開。A．B．C．D．【變式2】某種材料做的均勻電阻絲，在下列哪些情況中其阻值不變，設(shè)溫度不變（）A．當(dāng)長度不變，橫截面積增大一倍時(shí)；B．當(dāng)橫截面積不變，長度增加一倍時(shí)；C．長度和橫截面半徑都縮小一倍時(shí)；D．當(dāng)長度和橫截面積都擴(kuò)大一倍時(shí)．【變式3】如圖所示，均勻的長方形薄片合金電阻板，邊為，邊為，當(dāng)端點(diǎn)Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ、Ⅳ接入電路時(shí)，是（）A．B．C．D．【變式4】如圖所示，是一個(gè)表面均勻鍍有很薄電熱膜的長陶瓷管，其長度為，直徑為，鍍膜材料的電阻率為，膜的厚度為．管兩端有導(dǎo)電金屬箍、．現(xiàn)把它接入電路中，測得、兩端電壓為，通過它的電流為．則金屬膜的電阻率的值為：（）A．B．C．D．例3．一根粗細(xì)均勻的金屬裸導(dǎo)線，若把它均勻拉長為原來的倍，電阻變?yōu)樵瓉淼腳_______倍．若將它截成等長的三段再絞合成一根，它的電阻變?yōu)樵瓉淼腳_______（設(shè)拉長與絞合時(shí)溫度不變）．考點(diǎn)三、電阻率一、對電阻率的理解1．物理意義：電阻率是反映導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的屬性，與導(dǎo)體的形狀、大小無關(guān)，它的單位是歐姆·米，國際符號是.2．可由電阻定律公式變形得出，只要知道了導(dǎo)體的電阻，橫截面積，長度就可求出導(dǎo)體材料的電阻率．3．計(jì)算公式：由知，電阻率在數(shù)值上等于用該材料制成的長為，橫截面積為的導(dǎo)體的電阻大?。?．決定因素：（1）與材料有關(guān)，不同的材料一般不同．（2）電阻率與溫度的關(guān)系,各種材料的電阻率隨溫度的變化而變化．各種材料的電阻率都隨溫度而變化，金屬的電阻率隨溫度升高而增大（可用于制造電阻溫度計(jì)）；半導(dǎo)體和電介質(zhì)的電阻率隨溫度的升高而減?。ò雽?dǎo)體的電阻率隨溫度變化較大，常用于制作熱敏電阻）；有些合金如錳銅、康銅的電阻率幾乎不受溫度變化的影響（可用來制作標(biāo)準(zhǔn)電阻）．5．超導(dǎo)現(xiàn)象：當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時(shí)，某些材料的電阻率突然減小到零的現(xiàn)象．二、電阻率與電阻的區(qū)別友情提示：金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，隨溫度的降低而減小，在溫度變化不大時(shí)，電阻率與溫度是線性關(guān)系；絕緣體和半導(dǎo)體的電阻率一般隨溫度的升高而減小，并且不是線性關(guān)系．【經(jīng)典題型】類型二、導(dǎo)體的電阻例4.某同學(xué)想要了解導(dǎo)線在質(zhì)量相同時(shí)，電阻與截面積的關(guān)系，選取了材料相同、質(zhì)量相等的卷導(dǎo)線，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：（1）該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測量及相關(guān)計(jì)算得到如下數(shù)據(jù)：電阻121.050.023.910.03.1導(dǎo)線直徑0.8010.9991.2011.4941.998導(dǎo)線截面積0.5040.7841.1331.7533.135請你根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷，該種導(dǎo)線的電阻與截面積是否滿足反比關(guān)系？（若滿足反比關(guān)系，請說明理由；若不滿足，請寫出與應(yīng)滿足的關(guān)系）．（2）若導(dǎo)線的電阻率，則表中阻值為的導(dǎo)線長度（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）．【題后點(diǎn)撥】電阻的測量是最常見的考查形式．最近幾年在電阻測量問題上產(chǎn)生了很多變形．我們首先要了解常規(guī)測量的原理，然后根據(jù)題意找出變形問題的原理，所有的物理實(shí)驗(yàn)必須先確定其實(shí)驗(yàn)原理才能解決問題．【新手上路】【變式】圖示為用伏安法測量電阻的原理圖，圖中為電壓表，內(nèi)阻為；為電流表，內(nèi)阻為。為電源，為電阻箱，為待測電阻，為開關(guān)．（1）當(dāng)開關(guān)閉合后電壓表讀數(shù)，電流表讀數(shù).若將作為測量值，所得結(jié)果的百分誤差是________．（2）若將電流表改為內(nèi)接，開關(guān)閉合后，重新測得電壓表讀數(shù)和電流表讀數(shù)，仍將電壓表讀數(shù)與電流表讀數(shù)之比作為測量值，這時(shí)結(jié)果的百分誤差是________考點(diǎn)三、測定金屬的電阻率一、螺旋測微器（千分尺）的使用1.螺旋測微器的用途和構(gòu)造螺旋測微器（又名千分尺）是比游標(biāo)卡尺更精密的測量長度的工具，用它測量長度可以準(zhǔn)確到,測量范圍為幾個(gè)厘米。螺旋測微器的構(gòu)造如圖所示。螺旋測微器的小砧的固定刻度固定在框架上、旋鈕、微調(diào)旋鈕和可動(dòng)刻度、測微螺桿連在一起，通過精密螺紋套在固定刻度上。2．原理和使用螺旋測微器是依據(jù)螺旋放大的原理制成的，即螺桿在螺母中旋轉(zhuǎn)一周，螺桿便沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向前進(jìn)一個(gè)螺距的距離。因此，沿軸線方向移動(dòng)的微小距離，就能用圓周上的讀數(shù)表示出來。螺旋測微器的精密螺紋的螺距是,可動(dòng)刻度由個(gè)等分刻度，可動(dòng)刻度旋轉(zhuǎn)一周，測微螺桿可前進(jìn)或后退，因此旋轉(zhuǎn)每一個(gè)小分度，相當(dāng)于測微螺桿前進(jìn)或后退。可見，可動(dòng)刻度每一小分度表示,所以螺旋測微器可準(zhǔn)確到。由于還能再估讀一位，可讀到毫米的千分位，故又名千分尺。測量時(shí)，當(dāng)小砧和測微螺桿并攏時(shí)，可動(dòng)刻度的零點(diǎn)若恰好與固定刻度的零點(diǎn)重合，旋出測微螺桿，并使小砧和測微螺桿的正面正好接觸待測長度的兩端，那么測微螺桿向右移動(dòng)的距離就是所測長度。這個(gè)距離的整毫米數(shù)由固定刻度上讀出，小數(shù)部分則由可動(dòng)刻度讀出。3．使用螺旋測微器應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）測量時(shí)，在測微螺桿快靠近被測物體時(shí)應(yīng)停止使用旋鈕，而改用微調(diào)旋鈕，避免產(chǎn)生過大的壓力，即可使測量結(jié)果精確，又能保護(hù)螺旋測微器。2）在讀數(shù)時(shí)，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻線是否露出。3）讀數(shù)時(shí)，千分位有一位估讀數(shù)字，不能隨便扔掉；即使固定刻度的零點(diǎn)正好與可動(dòng)刻度的某一刻度線對齊，千分位上也應(yīng)讀取為“”。4）當(dāng)小砧和測微螺桿并攏時(shí)，可動(dòng)刻度的零點(diǎn)與固定刻度的零點(diǎn)不相重合時(shí)，將出現(xiàn)零誤差，應(yīng)加以修正，即在最后測長度的讀數(shù)上去掉零誤差的數(shù)值。5）最后讀數(shù)以mm為單位，小數(shù)點(diǎn)后應(yīng)有三位數(shù)．4．讀數(shù)范例：二、測定金屬的電阻率（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康蘑僬莆针娏鞅?、電壓表的使用原則和讀數(shù)方法，以及滑動(dòng)變阻器的使用方法．②學(xué)會(huì)正確地使用螺旋測微器，掌握螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則．③掌握用伏安法測電阻的方法．④掌握測定金屬的電阻率．（2）實(shí)驗(yàn)原理①把金屬絲接入電路中，用電壓表測金屬絲兩端的電壓，用電流表測通過金屬絲中的電流，利用歐姆定律得到金屬絲的電阻．②用米尺量得金屬絲的長度，用螺旋測微器量得金屬絲的直徑，算出橫截面積.③利用電阻定律，得出金屬絲電阻率的公式.（3）注意事項(xiàng)①用螺旋測微器測金屬導(dǎo)線的直徑應(yīng)在三個(gè)不同位置各測一次，求其平均值．②用毫米刻度尺測量接入電路中的被測金屬導(dǎo)線的有效長度，應(yīng)至少測量3次，求其平均值．③本實(shí)驗(yàn)中被測金屬導(dǎo)線電阻較小，因此采用電流表外接法．④滑動(dòng)變阻器采用限流接法還是分壓接法，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求或提供的器材規(guī)格進(jìn)行選擇．⑤伏安法測電阻時(shí)，通電金屬導(dǎo)體的電流不宜過大，通電時(shí)間不宜過長，以免金屬導(dǎo)線的溫度明顯升高，造成其電阻率在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增大．⑥求的平均值的兩種方法：a.用算出各次測量值，再取平均值；b.圖象法，用U－I圖線的斜率來表示．在描述連線時(shí)，要讓盡可能多的點(diǎn)在直線上，其余各點(diǎn)均勻地分布在直線兩側(cè)，個(gè)