11.2  導(dǎo)體的電阻 〖教材分析〗通過實驗研究導(dǎo)體兩端的電壓和電流之間的關(guān)系，通過U-I圖像除了的方法得到電流與電壓的正比關(guān)系，有斜率反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用，然后定義電阻。在此基礎(chǔ)上通過探究實驗，探究決定電阻的因素。因此要求教師既要讓學(xué)生有充分的時間去思考與探究，有要考試讓學(xué)生掌握必要的知識與方法。物理學(xué)研究中往往沒有辦法測量出一些物理量的確切數(shù)值，但可以得到它們之間的定量關(guān)系。〖教學(xué)目標與核心素養(yǎng)〗物理觀念：理解電阻和電阻率的概念，明確導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的特性所決定的。科學(xué)思維：體會電阻的定義法，和在研究影響電阻的因素時，只要知道其定量關(guān)系的科學(xué)思維。科學(xué)探究：利用控制變量法研究導(dǎo)體電阻與電壓電流的關(guān)系，以及影響電阻的因素。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過實驗探究，體會學(xué)習(xí)的快樂，培養(yǎng)學(xué)生利用實驗抽閑概括出物理規(guī)律的能力。〖教學(xué)重點與難點〗重點：電阻定率即利用電阻定率分析、解決有關(guān)的實際問題。難點：利用實驗，抽象概括出電阻定率是本節(jié)教學(xué)的難點。〖教學(xué)準備〗多媒體課件、電阻演示儀、電流表、電壓表等。〖教學(xué)過程〗一、新課引入為了減小輸電線上電能的損耗，人們盡量把輸電線做得粗一點，這樣導(dǎo)電好，像鳥腳那么細導(dǎo)電性能差，不容易被電。這是因為導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積有關(guān)。那么，它們之間的定量關(guān)系是怎樣的呢?二、新課教學(xué)（一）電阻選取一個導(dǎo)體，研究導(dǎo)體兩端的電壓隨導(dǎo)體中的電流的變化情況。用什么表來測量導(dǎo)體兩端的電壓和流過導(dǎo)體的電流呢？電路如圖所示：用電壓表測量導(dǎo)體兩端的電壓，用電流表測量流過導(dǎo)體的電流。分別記錄下來通不同電壓時導(dǎo)體中的電流，更換不同導(dǎo)體再做一次，將電壓和電流的變化情況畫到坐標軸上。如右圖是根據(jù)某次實驗結(jié)果作出的金屬導(dǎo)體 A、B的U-I圖像。從圖中可以看出，同一個金屬導(dǎo)體的U-I圖像是一條過原點的直線。導(dǎo)體中的電流與電壓成正比。同一個導(dǎo)體，不管電流、電壓怎樣變化，電壓跟電流之比都是一個常量，這個結(jié)論可以寫成這個常數(shù)R只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)，與導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體兩端的電壓無關(guān)。相同的電壓，R越大，導(dǎo)體中的電流越小。這說明①R反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用。所以，物理學(xué)中就把它叫作導(dǎo)體的電阻。②定義式可以用它來計算導(dǎo)體的電阻，但導(dǎo)體兩端的電壓或者導(dǎo)體中的電流改變導(dǎo)體的阻值也不會改變，電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)。所以三者不成比例關(guān)系，我們不能說電壓大，電阻就大。③單位：歐姆，符號Ω電阻的單位可以用電壓的單位和電流的單位來計算，即。為了紀念發(fā)現(xiàn)這個關(guān)系的，德國物理學(xué)家歐姆。這個單位被命名為歐姆，簡稱歐，用希臘字母Ω（歐米伽）表示，1。除了歐姆之外電阻的常用單位還有kΩ和MΩ，kΩ=103ΩMΩ=106Ω最后再次要注意：R只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)，與導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體兩端的電壓無關(guān)。思考：圖中不同導(dǎo)體U-I圖像的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R值不同。那是誰的電阻大呢？根據(jù)剛才的定義式，而正好又是這條直線的斜率，即。在圖中找出直線A與電流的夾角α。同理。在圖中找出直線B與電流的夾角β，。在圖中看到角α大于角β，有正切函數(shù)的值知道，RA>RB。所以我們總結(jié)出在圖像中比較電阻大小的方法：比較圖線與電流夾角的大小。結(jié)論：在導(dǎo)體U-I圖象中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小。課堂練習(xí)例1：某同學(xué)對四個電阻各進行了一次測量,把每個電阻兩端的電壓和通過它的電流在U-I坐標系中描點,得到了圖中A、B、C、D四個點。請比較這四個電阻值的大小。解題提示：先連線，，圖線與橫軸（電流）的夾角越大電阻越大，所以RA>RB=RC>RD。（二）影響到他電阻的因素電阻是導(dǎo)體本身的性質(zhì)。那電阻到底與導(dǎo)體的哪些因素有關(guān)呢？  ①移動滑動變阻器的滑片可以改變接入電路的電阻（播放動圖）。說明導(dǎo)體電阻跟它的長度L有關(guān)。②額定電壓相同的燈泡，燈絲越粗燈泡越亮（播放動圖）。說明導(dǎo)體電阻跟它的橫截面積有關(guān)。③電線常用銅絲制造，而不用鐵絲。說明導(dǎo)體電阻還跟它的材料有關(guān)。電阻跟這一系列的因素都有關(guān)系。實驗：研究導(dǎo)體電阻與長度、橫截面積及材料的定量關(guān)系。   電阻與三個物理量之間的關(guān)系，我們采用控制變量法來研究。如圖四段不同的金屬導(dǎo)體。在長度、橫截面積和材料三個因素中，b、c、d跟a相比，分別只有一個因素不同。abcd 材料同，S同，L不同材料同，L同，S不同L同，s同，材料不同通過上述實驗我們發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)體的電阻與長度、橫截面積有定量關(guān)系，經(jīng)過大量實驗研究表明：在溫度不變的情況下，導(dǎo)體電阻和長度成正比；與橫截面積成反比；還和材料有關(guān)！（三）導(dǎo)體的電阻率 同種材料的導(dǎo)體，其電阻R跟它的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。①ρ為比例系數(shù)，與材料有關(guān)，叫電阻率。電阻率反應(yīng)了材料的導(dǎo)電性能。電阻率越小導(dǎo)電性能越好，ρ越大，電阻越大。如表所示這是一些常用用材料的電阻率。可以看到合金的電阻率一般較大，而純金屬的電阻率較小。其中銀的電阻率最小，是最好的導(dǎo)電材料。在太陽能電池中就是用銀來做導(dǎo)線的。其次是銅通常都是用銅做的。因為銀實在太貴了，當然必要時可在導(dǎo)線表面鍍銀。由于用電器的電阻通常遠大于導(dǎo)線的電阻，一般情況下，可以認為導(dǎo)線電阻為0。②L為導(dǎo)體長度，S 為導(dǎo)體橫截面積。當通電流I1，導(dǎo)體長度為a，橫截面積為 bc，當通電流I2，導(dǎo)體長度為c，橫截面積為ab。 思考：表格在列出幾種材料的電阻率時，標注了溫度是20℃，這可能說明了什么?電阻率還會受到溫度的影響。有些合金，如錳銅合金和鎳銅合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來制作標準電阻。但是，很多金屬的電阻率往往隨溫度的變化而變化。演示：電阻率與溫度的關(guān)系（播放動圖）將燈泡的燈絲與小燈泡串聯(lián)接入電路，使小燈泡發(fā)光。用酒精燈給燈絲加熱，發(fā)現(xiàn)小燈泡變暗。這說明溫度升高，燈絲的電阻率變大了。結(jié)論：金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。應(yīng)用：電阻溫度計。利用金屬的電阻隨溫度變化的規(guī)律而制成的，用它可以測量很高的溫度。精密的電阻溫度計是用鉑做的。已知鉑絲的電阻隨溫度的變化情況，測出鉑絲的電阻就可以知道溫度。當溫度降低時，導(dǎo)體的電阻率將會減小，在溫度特別低時電阻可以降到0，這種現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象。年份材料超導(dǎo)臨界溫度1911年發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象-249.95℃1986年銅的氧化物-229.15℃1987年釔—鋇—銅—氧系材料-183.15℃ 拓展學(xué)習(xí):伏安特性曲線在實際應(yīng)用中常用橫坐標表示電壓U，縱坐標表示電流I，這樣畫出的1-U 圖像叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線。   課堂練習(xí)例題2：判斷（1）通過導(dǎo)體的電流越大，則導(dǎo)體的電阻越小。（ × ）（2）通過導(dǎo)體的電流跟加在它兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比。(√)（3）由知，電阻與其兩端的電壓成正比，與通過的電流成反比。(× )（4）導(dǎo)體的長度越大，電阻越大。（ × ）解題提示：是定義式，不存在比例關(guān)系。例3：如圖一塊均勻的長方體樣品，長為a，寬為b，厚為c。電流沿AB方向時測得樣品的電阻為R，則樣品的電阻率是多少?電流沿 CD方向時樣品的電阻是多少?解題提示：AB方向的長度l為a，橫截面積S為bc，所以得同理：CD方向的長度l為b，橫截面積S為ac，所以〖板書設(shè)計〗11.2導(dǎo)體的電阻一、電阻①物理意義：反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用。②定義式：③單位：歐姆，符號Ω，kΩ=103Ω，MΩ=106Ω注意：R只跟導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)，與導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體兩端的電壓無關(guān)。二、影響導(dǎo)體電阻的因素導(dǎo)體的電阻與它的長度、橫截面積及它的材料、溫度等因素有關(guān)系。三、導(dǎo)體的電阻率   同種材料的導(dǎo)體，其電阻R跟它的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體的電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。①ρ為比例系數(shù)，與材料有關(guān)，叫電阻率。②L為導(dǎo)體長度，S 為導(dǎo)體橫截面積。〖教學(xué)反思〗本節(jié)課教學(xué)將學(xué)生始終置于探索者、發(fā)現(xiàn)者的位置；運用動圖演示實驗的教學(xué)手段，傳射直觀而富有趣味的情境，激發(fā)學(xué)生的思維和情感，使之進入特定的學(xué)習(xí)狀態(tài)。對于伏安特性曲線的理解可以在拓展學(xué)習(xí)中不斷體會。

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