物理必修 第三冊2 導(dǎo)體的電阻完整版課件ppt

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11.2 導(dǎo)體的電阻教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)一、教學(xué)目標(biāo)1.經(jīng)歷決定導(dǎo)體電阻的因素的探究過程，體驗運用控制變量研究物理問題的思維方法。體會實驗探究和邏輯推理都是重要的科學(xué)研究方法。2.深化對電阻的認識，了解導(dǎo)體的電阻規(guī)律，能用電阻的計算公式進行有關(guān)計算。3.理解電阻率的物理意義，并了解電阻率與溫度的關(guān)系。二、核心素養(yǎng)物理觀念：讓學(xué)生體會科學(xué)探究與邏輯思維相結(jié)合的物理觀念，體驗邏輯思維的力量。科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生控制變量，利用實驗抽象概括出物理規(guī)律的能力。科學(xué)探究：用控制變量法，探究導(dǎo)體電阻的決定因素科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過電阻溫度計的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際、學(xué)以致用的思維品質(zhì)。教學(xué)重難點重點：理解電阻定律以及利用電阻定律進行有關(guān)的分析和計算。難點：利用實驗，抽象概括出電阻定律。教學(xué)過程【新課引入】我們知道電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，導(dǎo)體電阻的大小決定導(dǎo)體的長度、橫截面積和材料。出示圖片:電線同種材料制成的導(dǎo)體，長度越短，橫截面積越大，電阻越小。如圖，為了減小輸電線上電能的損耗，人們盡量把輸電線做得_______一點。答案:粗那么，它們之間的定量關(guān)系是怎樣的呢？【新知探究】一、電阻思考討論:如圖所示為金屬導(dǎo)體 A、B兩端的電壓隨導(dǎo)體中的電流的變化情況的 U-I 圖像，從圖中你獲得哪些信息？①同一個金屬導(dǎo)體的 U-I 圖像是一條過原點的直線；②同一個導(dǎo)體，電壓跟電流之比都是一個常量；③圖像的傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的 R 值不同。1.電阻（1）定義：在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小，導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大。（2）公式： （3）在導(dǎo)體的 U-I圖像中，斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小，在同一個U-I圖像中斜率越大電阻越大。二、影響導(dǎo)體電阻的因素導(dǎo)體的電阻到底與導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料之間有怎樣的定量關(guān)系呢？下面我們通過實驗來研究。實驗：研究影響導(dǎo)體電阻的因素1、實驗?zāi)康?/span>探究電阻與導(dǎo)體的長度、橫截面積、材料之間的定量關(guān)系。2.實驗原理根據(jù)串聯(lián)電路導(dǎo)體兩端的電壓與它們的電阻成正比，因此，用電壓表分別測量 a、b、c、d 兩端的電壓，就能知道它們的電阻之比。這樣就可以得出長度、橫截面積和材料這三個因素與導(dǎo)體電阻的關(guān)系。3.實驗器材開關(guān)、電源、電壓表（或多用電表）、導(dǎo)線、滑動變阻器、直徑為0.35mm和0.25mm的鎳鉻絲、直徑為0.35mm的鐵鉻絲。4.實驗電路如圖，b 與 a長度不同；c 與 a，橫截面積不同；d 與 a，材料不同；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。5.研究方法采用控制變量法。（1）導(dǎo)體電阻與長度的關(guān)系 b 與 a，長度不同，橫截面積、材料相同。比較 a、b 的電阻之比與它們的長度之比。（2）導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系 c 與 a，橫截面積不同，長度、材料相同。比較 a、c 的電阻之比與它們的橫截面積之比。（3）導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系 d 與 a，材料不同，長度、橫截面積相同。比較 a、d 的電阻是否相等。6.實驗步驟（1）按照電路圖連接電路，把直徑為0.35mm和0.25mm的鎳鉻絲、直徑為0.35mm的鐵鉻絲串聯(lián)到電路中。（2）閉合開關(guān)后，測出直徑為0.35mm，長度為20mm和10mm的鎳鉻絲的電壓值；再測出直徑為0.35mm，長度為20mm鐵鉻絲的電壓值和直徑為0.25mm，長度為20mm，的鎳鉻絲的電壓值。（3）改變滑動變阻器滑片的位置，重復(fù)上面的步驟，并把測得的數(shù)據(jù)填入表中。出示: 影響導(dǎo)體電阻的因素實驗視頻 7.數(shù)據(jù)處理序號材料長度/mm直徑/mm直徑的平方/mm2電壓/Va鎳鉻合金200.350.12250.68b鎳鉻合金100.350.12250.35c鎳鉻合金200.250.06251.31d鐵鉻合金200.350.12251.03根據(jù)表格內(nèi)的數(shù)據(jù)請你計算長度之比、面積之比與電壓之比的關(guān)系，并說出你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？由表中數(shù)據(jù)可知：①a、b導(dǎo)體的長度之比為2:1，電壓之比為1.94:1。②a、c導(dǎo)體的面積之比為1.96:1，電壓之比為1:1.93。③a、c導(dǎo)體材料不同，電阻也不同。即：在誤差允許范圍內(nèi)：La：Lb=Ua：Ub=Ra：RbSa：Sb=Ua：Ub=Ra：Rb8.實驗結(jié)論由上述數(shù)據(jù)可得，在誤差允許范圍內(nèi)，導(dǎo)體電阻大小與長度成正比，與面積成反比，并與導(dǎo)體的材料有關(guān)。三、導(dǎo)體的電阻率1. 電阻定律：（1）內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻 R 與它的長度 L 成正比，與它的橫截面積 S 成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。?（2）表達式： 2.電阻率（1）ρ是個與材料本身有關(guān)的物理量，它直接反映了材料導(dǎo)電性的好壞， 我們把它叫做材料的電阻率。在長度、橫截面積一定的條件下， ρ 越大，導(dǎo)體的電阻越大。（2）表達式：（3）單位：歐·米（Ω·m)（4）物理意義：反映材料導(dǎo)電性能的物理量，ρ 越大，導(dǎo)電性能越差。   3.幾種導(dǎo)體材料在 20 ℃ 時的電阻率。材料ρ /（Ω·m） 材料 ρ /（Ω·m）銀1.6×10 -8鐵1.0×10 -7銅 1.7×10 -8錳銅合金 4.4×10 -7鋁2.9×10 -8鎳銅合金 5.0×10 -7鎢5.3×10 -8鎳鉻合金1.0×10 -6你能從表中看出哪些信息？（1）純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較大。電阻率小用作導(dǎo)電材料，電阻率大的用作絕緣材料（2）不同材料的導(dǎo)體電阻率不同。思考討論：表格在列出幾種材料的電阻率時，標(biāo)注了溫度是20 oC，這可能說明了什么？標(biāo)題有20℃的限制，這可能說明了各種材料的電阻率都隨溫度而變化。演示實驗：電阻率與溫度的關(guān)系實驗器材：燈泡的燈絲、小燈泡、酒精燈、兩節(jié)干電池、導(dǎo)線、開關(guān)出示圖片：電阻率與溫度的關(guān)系實驗過程：如圖，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。通過上面的演示實驗說出你觀察到的現(xiàn)象，這說明了什么問題？現(xiàn)象：用酒精燈給燈絲加熱，燈絲的溫度升高，觀察到此時小燈泡變暗。這說明溫度升高，電路中電阻變大，根據(jù)可知燈絲的溫度升高電阻率變大了即：金屬的電阻隨溫度的升高而增大，或金屬的電阻率隨溫度的升高而增大。4. 電阻率大小不同，與溫度的關(guān)系也不同，所以用途也不同。（1）導(dǎo)線有些金屬材料（如純金屬）電阻率較小，可以用來制作導(dǎo)線。（2）電阻絲有些金屬材料（如合金材料）電阻率較大，可以用來制作電阻絲等。（3）還有一些合金材料電阻率隨溫度變化很小，可用于制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。5. 超導(dǎo)現(xiàn)象、超導(dǎo)體和轉(zhuǎn)變溫度當(dāng)溫度降低時，導(dǎo)體的電阻率將會減小。出示圖片：錳銅合金和鎳銅合金例如：錳銅合金和鎳銅合金制作的標(biāo)準(zhǔn)電阻的電阻率幾乎不受溫度變化的影響。（4）電阻溫度計電阻率隨溫度變化較大的材料，可以用來制作電阻溫度計，電阻溫度計連接在電路里，溫度越高，導(dǎo)體電阻越大，電路里的電流就越小，可以用電流表的示數(shù)來表示相應(yīng)的溫度。①工作原理：電阻溫度計是利用金屬的電阻隨溫度變化而制成的。②主要構(gòu)造：指示儀表、連接導(dǎo)線、熱電阻（鉑）。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。5. 超導(dǎo)現(xiàn)象、超導(dǎo)體和轉(zhuǎn)變溫度（1）科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)一些金屬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。（2）能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)稱為超導(dǎo)體。1987年，華裔美國籍科學(xué)家朱經(jīng)武以及中國科學(xué)家趙忠賢相繼研制出釔—鋇—銅—氧系材料，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度提高到90 K （ － 183.15 ℃）（3）轉(zhuǎn)變溫度：材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度，叫做超導(dǎo)材料的轉(zhuǎn)變溫度．拓展學(xué)習(xí)    伏安特性曲線在實際應(yīng)用中，常用橫坐標(biāo)表示電壓 U，縱坐標(biāo)表示電流 I，這樣畫出的 I-U 圖像叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線。 導(dǎo)體 A、B 的伏安特性曲線對于金屬導(dǎo)體，在溫度沒有顯著變化時，電阻幾乎是不變的，它的伏安特性曲線是一條過原點的直線，也就是電流 I 與電壓 U 成正比。具有這種伏安特性的電學(xué)元件叫作線性元件。實驗表明，除金屬外，歐姆定律對電解質(zhì)溶液也適用，但對氣態(tài)導(dǎo)體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）和半導(dǎo)體元件并不適用。在這些情況下電流與電壓不成正比，這類電學(xué)元件叫作非線性元件。【課堂小結(jié)】一、電阻1. 斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小，在同一個U-I圖像中斜率越大電阻越大。二、影響導(dǎo)體電阻的因素在誤差允許范圍內(nèi)，導(dǎo)體電阻大小與長度成正比，與面積成反比，并與導(dǎo)體的材料有關(guān)。三、導(dǎo)體的電阻率1.電阻定律內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體,其電阻R與它的長度L成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān).2.比例常數(shù)ρ跟導(dǎo)體的材料有關(guān)，是一個反映材料導(dǎo)電性能的物理量， 稱為導(dǎo)體的電阻率。3.電阻率的物理意義：反映了材料導(dǎo)電性能。4.電阻率的單位是: Ω?m5.導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的材料和溫度等因素有關(guān)。 【隨堂演練】1.一根銅導(dǎo)線的電阻為R，要使連人電路中的導(dǎo)線電阻變小，可采用的措施是 (      )A．對折這根導(dǎo)線后連人電路B．將導(dǎo)線拉長后連入電路C．增大導(dǎo)線兩端的電壓或減小通過導(dǎo)線的電流強度D．用長度、橫截面積相同的鋁導(dǎo)線代替銅導(dǎo)線接入電路中答案:A2．關(guān)于金屬導(dǎo)體的電阻率，下列說法中正確的是 (        )A．電阻率與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與通過導(dǎo)體的電流強度成反比B．電阻率與導(dǎo)體的電阻成正比，與導(dǎo)體兩端的電壓無關(guān)C．電阻率與導(dǎo)體的長度和橫截面積無關(guān)D．在溫度不變的情況下，電阻率僅與導(dǎo)體的材料有關(guān)答案：CD3.一根阻值為R的均勻電阻絲，長為L，橫截面積為S，設(shè)溫度不變，在下列哪些情況下其電阻值仍為R  (　　)A．當(dāng)L不變、S增大一倍時                  B．當(dāng)S不變、L增大一倍時C．當(dāng)L和S都縮為原來的1/2時              D．當(dāng)L和橫截面的半徑都增大一倍時答案：C拓展提高1.在截面積為S的粗細均勻銅導(dǎo)線中流過恒定電流I，銅的電阻率為 ，電子電量為e，則電子在銅導(dǎo)體中運行時受到電場力作用為 (      )A．0       B．I e/S        C．IS/ e        D．Ie/ s答案：B2．兩個用同種材料制成的均勻?qū)wA、B，其質(zhì)量相同，當(dāng)它們接入電壓相同的電路時，其電流之比IA∶IB＝1∶4，則橫截面積之比SA∶SB為(　　)A．1∶2　　     B．2∶1        C．1∶4         D．4∶1答案：A3.直徑0.3 mm的細鉛絲通過1.8 A的電流被熔斷，直徑0.6 mm的粗鉛絲通過5 A的電流被熔斷，如果由長度相同的20根細鉛絲和一根粗鉛絲并聯(lián)成電路中的保險絲，則通過多大電流時，電路斷開(　　)A．5 A        B．30 A       C．36 A       D．55 A答案：B