高中物理教科版选修3-1：第二章 直流电路 学案3

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1、学案3　电阻定律[学习目标定位]1.通过对决定导体电阻因素的探究过程体会控制变量法.2.掌握电阻定律，能用电阻定律进行有关计算.3.理解电阻率的概念，了解电阻率与温度的关系.4.了解导体、绝缘体和半导体．一、探究决定导体电阻的因素1．可能与导体的电阻有关的因素：(1)导体的横截面积；(2)导体的长度；(3)导体的材料．2．导体横截面积的测量：方法一：将金属丝紧密地并排绕制成一个线圈，用刻度尺测出它的宽度，除以圈数，便得出金属丝的直径，进而算出横截面积．方法二：用螺旋测微器直接测量直径，进而算出横截面积．3．导体长

2、度的测量：把金属丝拉直，用刻度尺量出它的长度．4．导体电阻的测量：(1)原理：R＝；(2)电路图：.二、电阻定律1．内容：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．公式：R＝ρ.三、电阻率1．ρ为材料的电阻率，是反映材料导电性能的物理量．2．单位：欧姆·米，符号为Ω·m.3．电阻率跟温度的关系：各种材料的电阻率都随温度而变化，金属的电阻率随温度的升高而增大．四、导体、绝缘体和半导体1．导体：电阻率很小，大约为10－8～10－6Ω·m.2．绝缘体：电阻率很大

3、，大约为108～1018_Ω·m.3．半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间的材料，电阻率约为10－5～106Ω·m.一、探究决定导体电阻的因素[问题设计]1．家中的白炽灯灯丝断了，恰好又没有新的可换，轻轻摇晃灯泡，把断了的灯丝搭接起来，还能继续使用．这种断丝再搭接的灯泡重新连入电路中会发现它比原来更亮了，这说明灯丝的电阻发生了变化，影响导体电阻的因素有哪些？如何测定导线的长度、横截面积？答案　长度、横截面积、材料．长度可以用刻度尺测量；可以用螺旋测微器测导线的直径进而算出横截面积．2．由于变量较多，实验中需采用什

4、么思想方法？答案　控制变量法．[要点提炼]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．2．在长度、材料相同的条件下，导体的电阻与横截面积成反比．二、电阻定律　电阻率[问题设计]分析表中的数据，回答什么样的电阻率大？什么样的电阻率小？在电路中导线一般用什么材料？材料ρ/(Ω·m)材料ρ/(Ω·m)银1.6×10－8铁1.0×10－7铜1.7×10－8锰铜合金4.4×10－7铝2.9×10－8镍铜合金5.0×10－7钨5.3×10－8镍铬合金1.0×10－6答案　合金的电阻率大，纯净金属的电阻率小，电路

5、中的导线一般用电阻率小的铝或铜制作．[要点提炼]1．公式R＝ρ中物理量的理解(1)ρ表示材料的电阻率，其大小与导体的形状、大小无关，与材料和温度有关．(2)l表示沿电流方向导体的长度；S表示垂直于电流方向导体的横截面积．如图1所示，一长方体导体，若通过电流I1，则长度为a，横截面积为bc；若通过电流I2，则长度为c，横截面积为ab.图12．公式R＝ρ适用条件：温度一定、粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液．[延伸思考]　有人说电阻是导体阻碍电流的性质，电阻率是由导体的性质决定的，所以电阻率越大，则电阻越大，对

6、吗？为什么？答案　不对．电阻率反映导体导电性能的优劣，电阻率大，电阻不一定大，根据电阻定律，电阻还与l和S有关．一、电阻定律的应用例1　目前集成电路的集成度很高，要求里面的各种电子元件都微型化，集成度越高，电子元件越微型化、越小．图2中R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但R2的尺寸远远小于R1的尺寸．通过两导体的电流方向如图所示，则关于这两个导体的电阻R1、R2关系的说法正确的是(　　)图2A．R1＞R2B．R1＜R2C．R1＝R2D．无法确定解析　设正方形导体表面的边长为a，厚度为d，材料

7、的电阻率为ρ，根据电阻定律得R＝ρ＝ρ＝，可见正方形电阻的阻值只和材料的电阻率及厚度有关，与导体的其他尺寸无关，选项C正确．答案　C例2　如图3所示，P是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L，直径为D，镀膜的厚度为d，管两端有导电金属M、N.现把它接入电路中，测得它两端电压为U，通过它的电流为I，则金属膜的电阻为多少？镀膜材料电阻率为多少？图3解析　由欧姆定律可得R＝，沿着长陶瓷管的方向将膜层展开，如图所示，则膜层等效为一个电阻，其长为L，横截面积为管的周长×厚度d.由电阻定律R＝ρ可得：R＝ρ＝，则＝，

8、解得：ρ＝.答案　　二、对电阻率的理解例3　根据电阻定律，电阻率ρ＝，对于温度一定的某种金属导线来说，它的电阻率(　　)A．跟导线的电阻成正比B．跟导线的横截面积成正比C．跟导线的长度成反比D．由所用金属材料本身性质决定解析　材料的电阻率与其电阻、横截面积、长度、导体的形状无关，与材料本身和温度有关，故选项D正确．答案　D针对训练　一只白炽灯泡，正常发光时灯丝的电阻为12