學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學年高二物理粵教版選修3-1教師用書：第2章第1節(jié)探究決定導線電阻的因素含解析第一節(jié)探究決定導線電阻的因素[學習目標］1.[物理觀念]知道影響導體電阻的因素．2。［科學思維］掌握電阻定律，并能進行有關計算．3。[物理觀念］理解電阻率的概念、意義及決定因素．4。[科學探究]體會控制變量的科學探究方法．一、電阻定律的實驗探究1．電阻的定義：導體對電流的阻礙作用．2．伏安法測電阻(1）原理：用電壓表測出導體兩端的電壓,用電流表測出導體中的電流,利用公式R＝eq\f(U，I)求出導體的電阻．（2）電路圖：(如圖所示）.3．探究實驗(1)合理猜想:影響電阻的因素有導線的材料、長度和橫截面積．（2)探究方法:控制變量法．4．電阻定律（1）內(nèi)容：導體的電阻R跟它的長度成正比，跟它的橫截面積成反比，且還與導體的材料有關．(2）公式：R＝ρeq\f（l,S),式中ρ稱為材料的電阻率．二、電阻率1．電阻率的計算：ρ＝eq\f(SR，l）．2．電阻率的單位：歐姆·米,符號Ω·m．1．正誤判斷（1)由公式R＝eq\f(U，I）知，R與U成正比，R與I成反比． （×）（2)在探究電阻與材料間關系時，應控制導體長度及橫截面積相同． (√）（3)導體的電阻由導體的長度和橫截面積兩個因素決定． (×）（4)電阻率是反映導體材料導電性能的物理量，由材料和溫度決定． (√)（5）一根阻值為R的均勻電阻線，其半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f（1，2）時，阻值變?yōu)?R。 （×)2．(多選)關于電阻率的說法中正確的是（)A．電阻率ρ與導體的長度l和橫截面積S有關B．電阻率反映材料導電能力的強弱，由導體的材料決定，且與溫度有關C．電阻率大的導體，電阻一定很大D．有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作標準電阻BD［電阻率反映材料導電能力的強弱，只與材料及溫度有關，與導體的長度l和橫截面積S無關,故A錯誤,B正確；由R＝ρeq\f(l，S）知，ρ大R不一定大，故C錯誤;有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響,可用來制作標準電阻，故D正確．]3．一根阻值為R的均勻電阻絲長為L，橫截面積為S，設溫度不變,在下列哪些情況下其電阻值仍為R（)A．當L不變，S增大一倍時B．當S不變,L增大一倍時C．當L和S都縮為原來的一半時D．當L和橫截面的半徑都增大一倍時C[由電阻定律R＝ρeq\f(L，S)可知，當L不變S加倍時,電阻減半，故A錯誤;當S不變L加倍時，電阻加倍,故B錯誤；當L和S都減半時，電阻不變,故C正確;當L和橫截面半徑都加倍時，電阻將減半，故D錯誤．]電阻定律的理解應用1．公式R＝ρeq\f(l，S)的三點注意（1)R＝ρeq\f(l,S)是導體電阻的決定式，其中ρ為材料的電阻率,它與材料和溫度有關．(2)導體的電阻由ρ、l、S共同決定，在同一段導體的拉伸或壓縮形變中，導體的橫截面積、長度都變，但總體積以及電阻率不變．（3)一定材料，一定幾何形狀導體的電阻還與其接入電路的具體方式有關．2．電阻定律公式R＝ρeq\f(l,S）的應用(1)應用電阻定律公式R＝ρeq\f(l,S)解題時,一般電阻率ρ不變,理解l、S的意義是關鍵;l是沿電流方向的導體長度,S是垂直于電流方向的橫截面積．（2)對于某段導體，由于導體的體積不變,若將導體的長度拉伸為原來的n倍，橫截面積必減為原來的eq\f(1，n).根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f（l，S）知電阻變?yōu)樵瓉淼膎2倍．3．R＝ρeq\f（l，S）與R＝eq\f（U,I)的區(qū)別R＝ρeq\f（l,S）R＝eq\f（U,I)意義決定式定義式理解說明導體的電阻由ρ、l、S決定,且與l成正比,與S成反比提供了一種測電阻的方法-—伏安法．不能認為R與U成正比，與I成反比適用范圍金屬導體、電解質(zhì)溶液任何導體聯(lián)系R＝ρeq\f（l，S）對R＝eq\f(U,I)補充說明了導體的電阻不取決于U和I,而是取決于導體本身的材料、長度和橫截面積【例1】如圖所示，厚度均勻的矩形金屬薄片邊長ab＝6cm,bc＝3cm.當將A與B接入電壓為U的電路中時，電流為2A;若將C與D接入同一電路中,則電流為A．9A B．C．4A D．思路點撥：(1)A、B接入電路時的“S”和“l(fā)”與C、D接入電路時的不同．（2)結合歐姆定律I＝eq\f(U,R)求解．B[當A、B接入電路中時，I＝eq\f(U，R）＝2A,根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f（ab，bc·ad)＝eq\f(2ρ，ad)，即I＝eq\f（U,R)＝U·eq\f（ad，2ρ）＝2A；當C、D接入同一電路時，R′＝ρeq\f(bc，ab·ad)＝eq\f（ρ，2ad)，I′＝eq\f(U，R′)＝U·eq\f（2ad,ρ)＝4I＝8A,故B正確．]公式R＝ρeq\f(l,S）的應用策略(1）公式R＝ρeq\f(l，S）中的l是沿電流方向的導體長度,S是垂直于電流方向的橫截面積．(2)一定幾何形狀的導體,電阻的大小與接入電路的具體方式有關，在應用公式R＝ρeq\f(l，S）求電阻時，要注意導體長度和橫截面積的確定．(3)一定幾何形狀的導體當長度和橫截面積發(fā)生變化時，導體的電阻率不變，體積不變，由V＝Sl可知l和S成反比,這是解決此類電阻問題的關鍵．eq\a\vs4\al（［跟進訓練］）訓練角度1。電阻定律的應用1．某金屬導線的電阻率為ρ，電阻為R，現(xiàn)將它均勻拉長到直徑為原來的一半，那么該導線的電阻率和電阻分別變?yōu)?)A．4ρ和4RB B．ρ和4RC．ρ和16R D．16ρ和16RC［電阻R＝eq\f(ρL，S）,現(xiàn)將它均勻拉長到直徑為原來的一半，其材料和體積均不變，則橫截面積變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1，4)，長度變?yōu)樵瓉淼?倍；由于導體的電阻與長度成正比，與橫截面積成反比，所以此時導體的電阻變?yōu)樵瓉淼?6倍，即16R。由于電阻率受溫度的影響，因溫度不變，所以電阻率也不變．故A、B、D錯誤，C正確．］訓練角度2。探究影響電阻的因素2．“探究導體電阻與導體長度、橫截面積、材料的關系”的實驗電路如圖所示，a、b、c、d是四種不同的金屬絲．現(xiàn)有幾根康銅合金絲和鎳鉻合金絲，其規(guī)格如下表所示．編號材料長度(m)橫截面積（mm2）A鎳鉻合金0.80.8B鎳鉻合金0。50.5C鎳鉻合金0.30.5D鎳鉻合金0。31。0E康銅絲0。30.5F康銅絲0。80.8（1)電路圖中四條金屬絲應分別選上表中的________(用編號表示)；(2）在相互交流時,有位同學提出用如圖所示的電路，只要將圖中P端分別和觸點1、2、3、4相接，讀出電流,利用電流跟電阻成反比的關系，也能探究出導體電阻與其影響因素的定量關系,你認為上述方法是否正確，并說出理由________________________________________________________________________________________________________________。[解析](1）用控制變量法研究，選電阻絲時要注意盡量選擇有相同參數(shù)（材料、長度、橫截面積）的；從題述材料可以看出,B、C、E橫截面積相同，B、C、D材料相同,C、D、E長度相同．（2）接不同的電阻時，電流不同,故電阻分得的電壓不同，電流與電阻成反比的前提是導體兩端的電壓一定．[答案］(1）BCDE(2)不正確，因為P端分別和觸點1、2、3、4相接時，電阻兩端的電壓不一定相同，只有電壓不變時，利用電流跟電阻成反比的關系，才能探究出導體的電阻與其影響因素的定量關系．電阻率的理解1．電阻率大小與溫度的關系（1)金屬的電阻率隨溫度升高而增大．（2)絕緣體和半導體的電阻率隨溫度升高而減小，并且變化不是線性的．(3）有些合金如錳銅、鎳銅的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來制作標準電阻．(4)當溫度降到－273℃2．電阻率與電阻的比較電阻率ρ電阻R描述的對象材料導體意義反映材料導電性能的好壞反映導體對電流的阻礙作用的大小決定因素由材料和溫度決定由材料、溫度、導體的長度和橫截面積共同決定單位歐·米（Ω·m）歐(Ω)聯(lián)系ρ大，R不一定大,導體對電流阻礙作用不一定大；R大，ρ不一定大，導電性能不一定差【例2】關于導體的電阻及電阻率的說法中，正確的是(）A．導體對電流的阻礙作用叫作導體的電阻，因此,只有導體有電流通過時，才具有電阻B．由R＝eq\f(U,I)可知,導體的電阻跟導體兩端的電壓成正比，跟導體中的電流成反比C．將一根導線一分為二,則半根導線的電阻和電阻率都是原來的二分之一D．某些金屬、合金和化合物的電阻率隨溫度降低會突然減小為零D[導體的電阻率由材料本身性質(zhì)決定,并隨溫度變化而變化,導體的電阻與長度、橫截面積有關，與導體兩端電壓及導體中電流大小無關，A、B、C錯；電阻率反映材料的導電性能，電阻率常與溫度有關，存在超導現(xiàn)象,D對．]電阻與電阻率辨析（1）導體的電阻越大，說明導體對電流的阻礙作用越大，不能說明導體的電阻率一定越大．（2)電阻率越大，材料的導電性能越差，但用這種材料制成的電阻不一定大，決定電阻大小的因素和決定電阻率大小的因素是不同的．eq\a\vs4\al（［跟進訓練])3．(多選)對電阻率及其公式ρ＝eq\f（RS,l)的理解,正確的是()A．金屬鉑電阻的電阻率隨溫度升高而增大B．電阻率的大小與溫度有關,溫度越高電阻率越大C．同一溫度下，電阻率跟導體電阻與橫截面積的乘積成正比，跟導體的長度成反比D．同一溫度下，電阻率由所用導體材料的本身特性決定AD[電阻率主要由導體的材料決定，另外還與溫度有關，與其他因素無關，C錯，D對；純金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，A對；有些材料的電阻率隨溫度的變化不大，如錳銅合金、鎳銅合金，有些材料的電阻率隨溫度的升高會減小，如半導體材料，B錯．][物理觀念］電阻電阻率影響導體電阻的因素[科學探究]1.掌握探究影響導體電阻因素的方法，會設計測量電阻的電路．2．經(jīng)過合作探究，綜合信息得出導體電阻與長度、橫截面積的關系．[科學思維］能用控制變量法探究導體電阻與長度、橫截面積和材料的關系，并能進行有關計算．1．關于下列電阻和電阻率的說法正確的是(）A．把一根均勻?qū)Ь€分成等長的兩段，則每部分的電阻、電阻率均變?yōu)樵瓉淼囊话隑．由ρ＝eq\f（RS，l）可知，ρ與R、S成正比，與l成反比C．所有材料的電阻率隨溫度的升高而增大D．對某一確定的導體，當溫度升高時，若不計導體的體積和形狀變化，發(fā)現(xiàn)它電阻增大，說明該導體材料的電阻率隨溫度的升高而增大D[導體的電阻率由材料本身決定,并隨溫度的變化而變化，但并不都是隨溫度的升高而增大,半導體的電阻率隨溫度升高而減小，選項A、B、C錯誤；若導體溫度升高時，電阻增大，又不考慮導體的體積和形狀變化,其原因就是電阻率隨溫度的升高而增大產(chǎn)生的，選項D正確．]2．按圖所示的接法，一同學將滑動變阻器與一只“6V6～8W"的小燈泡L及開關S串聯(lián)后接在6V的電源E上，當S閉合時，發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光．當滑片P向右滑動時，燈泡將（）A．變暗 B．變亮C．亮度不變 D．可能燒壞燈泡B[由題圖可知，滑動變阻器接入電路的是PB段的電阻絲，由于燈泡的額定電壓等于電源電壓，所以不可能燒壞燈泡．當滑片P向右滑動時，接入電路中的電阻絲變短，電阻減小,燈泡變亮，選項B正確．]3．如圖所示，R1和R2是材料相同、厚度相同、表面均為正方形的導體,R1邊長為2L，R2邊長為L，若R1的阻值為8Ω，則R2的阻值為A．4Ω B．8ΩC．16Ω D．64ΩB［設導體材料厚度為h,根據(jù)電阻定律R＝ρeq\f（l,S）得R1＝ρeq\f(2L，h×2L)＝eq\f(ρ,h）＝8Ω，R2＝ρeq\f（L，hL)＝eq\f(ρ,h）＝8Ω,B正確．]4．在“探究決定導線電阻的因素”實驗中，某實驗小組提出了如下猜想:猜想一：導體電阻跟導體長度有關；猜想二:導體電阻跟導體粗細有關;猜想三：導體電阻跟導體材料有關．同學們想利用如圖所示的電路和表中的導體特征驗證上述猜想．導體代號長度/m橫截面積/mm2材料A1.00.2錳銅B1.00。4錳銅C1。00。6錳銅D0。50.4錳銅E1.50.4錳銅F1.00。6鎳鉻合金G1。00。6鐵（1）請將猜想一的實驗設計思路補充完整．選取________和________相同、________不同的導體，分別將其接入如圖電路中，通過比較電路中________的大小，判斷導體電阻的大?。?2)驗證猜想三時，若需對比三個實驗數(shù)據(jù),則應從上表中選取導體________（填寫導體代號來進行實驗).［解析］（1）為了研究導體電阻與導體長度的