《導(dǎo)體的電阻》教學(xué)課件

1、第二章　恒定電流,第六節(jié)：導(dǎo)體的電阻,1.通過對決定導(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，了解電阻定律，能用電阻定律來進行有關(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，通過對不同材料電阻率的介紹，加強學(xué)生理論聯(lián)系實際的意識和安全用電的意識。,教學(xué)目標(biāo),1．與導(dǎo)體電阻有關(guān)因素的測量方法(1)電阻絲橫截面積的測量把電阻絲緊

2、密繞在一個圓柱形物體上(例如鉛筆)，用刻度尺測出多匝的寬度，然后除以圈數(shù)，得到電阻絲的直徑，進而計算出電阻絲的橫截面積；或用螺旋測微器測出電阻絲的直徑，進而得到電阻絲的橫截面積．,一、影響導(dǎo)體電阻的因素,2．探究導(dǎo)體電阻與其影響因素的關(guān)系(1)實驗探究,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)體電阻與構(gòu)成它的材料有關(guān)．這就是電阻定律．(2)公式：R＝ρl/S.(3)單位：R：Ω

3、，l：m，S：m2，ρ：Ω·m.,二、導(dǎo)體的電阻,(4)適用條件：溫度一定，粗細均勻(S為定值)的導(dǎo)線或濃度均勻的電解液．①電阻定律反映了導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體自身決定，只與導(dǎo)體的材料、導(dǎo)體的長度和導(dǎo)體的橫截面積和溫度有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)．②表達式中的l是沿電流方向?qū)w的長度，橫截面積是垂直電流方向的橫截面．如圖所示，一塊長方形銅塊，若通以電流I1，則長度為a，橫截面積為bc；若通以電流I2，則長度為b，橫截面積為ac.,,2．

4、電阻率(1)物理意義：電阻率ρ是一個反映導(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)．(2)大小：ρ＝RS/l，各種材料的電阻率在數(shù)值上等于用該材料制成的長度為1 m、橫截面積為1 m2的導(dǎo)體的電阻．①不能根據(jù)ρ＝RS/l錯誤地認為電阻率跟導(dǎo)體的橫截面積S成正比，跟導(dǎo)體長度l成反比．,②某種材料的電阻率大，不能說它對電流的阻礙作用一定大．這是因為電阻率大的材料制成的電阻可以是一個小電阻，這完全可由電阻的l、S

5、決定．③各種材料都有各自的電阻率，各種金屬中銀的電阻率最小，其次是銅、鋁，合金的電阻率大于組成它的任何一種純金屬的電阻率．,(3)單位：歐·米(Ω·m)．(4)電阻率與溫度的關(guān)系①金屬的電阻率隨溫度升高而增大，可用于制作電阻溫度計．②半導(dǎo)體和電解質(zhì)的電阻率隨溫度的升高而減小，半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化較大，可用于制作熱敏電阻．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(biāo)準(zhǔn)電阻．,④有些物

6、質(zhì)當(dāng)溫度降低到絕對零度附近時，電阻率突然減小到零——這種現(xiàn)象叫超導(dǎo)現(xiàn)象．能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物體叫超導(dǎo)體．材料由正常狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)狀態(tài)的溫度叫超導(dǎo)材料的臨界溫度TC.,4.應(yīng)用實例——滑動變阻器(1)原理：利用改變連入電路的電阻絲的長度改變電阻．(2)在電路中的使用方法結(jié)構(gòu)簡圖如圖所示，要使滑動變阻器起限流作用，正確的連接是接A與D或C，B與C或D，即“一上一下”；要使滑動變阻器起到分壓作用，要將AB全部接入電路，另外再選擇A與C或

7、D及B與C或D與負載相連，當(dāng)滑片P移動時，負載將與AP間或BP間的不同長度的電阻絲并聯(lián)，從而得到不同的電壓．,,,,注意：,實驗：測定金屬的電阻率,實驗?zāi)繕?biāo)定位：1.學(xué)會使用螺旋測微器。2.理解該實驗的原理。3.掌握實驗操作，會處理數(shù)據(jù),一、實驗?zāi)康?．學(xué)會使用電流表和電壓表以及正確讀數(shù)．2．學(xué)會使用螺旋測微器以及正確讀數(shù)．3．掌握測定金屬電阻率的方法．,二、實驗原理1．螺旋測微器(1)構(gòu)造原理：螺旋測微器是測量長度的儀

8、器之一．在實驗中常用它測量小球的直徑、金屬絲的直徑和薄板的厚度等．用它測量長度，可以精確到0.01 mm，還可以估讀到0.001 mm(即毫米的千分位)，因此螺旋測微器又稱為千分尺．,下圖所示是常用的螺旋測微器．它的小砧A和固定刻度B固定在框架C上，旋鈕D、微調(diào)旋鈕D′和可動刻度E、測微螺桿F連在一起，通過精密螺紋套在B上．精密螺紋的螺距是0.5 mm，即每旋轉(zhuǎn)一周，F(xiàn)前進或后退0.5 mm.可動刻度分成50等份．每一等份表示0.1 m

9、m，即可動刻度每轉(zhuǎn)過1等份，F(xiàn)前進或后退0.01 mm，因此，從可動刻度旋轉(zhuǎn)了多少個等份就知道長度變化了多少個0.01 mm.,,,(2)使用方法：a.找出零誤差．測物前將兩小砧并攏，如果可動刻度的零刻線正好在固定的零刻線上，零誤差為零；如果可動刻度的零刻線在固定零刻線之上n小格，應(yīng)在讀數(shù)中加上0.01×n (mm)，反之則減去0.01×n (mm)．b．將待測物體放在兩小砧之間，旋動旋鈕直至可動小砧快靠近被測物

10、體時，改用微調(diào)調(diào)至可動小砧緊靠物體，當(dāng)聽到“咔咔……”聲后，止動，即可讀數(shù)．,c．待測物體長度的整的毫米數(shù)從固定刻度上讀出，小數(shù)部分由可動刻度讀出．(3)注意事項：a．讀數(shù)時要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻度線是否已經(jīng)露出．b．由螺旋測微器讀數(shù)時必須估讀一位，即估讀到0.001 mm這一位上．,,,三、實驗器材直流電流表(0～0.6 A)、直流電壓表(0～3 V)、電池(3 V)、滑動變阻器(0～10 Ω)、長約1 m的金屬絲、

11、開關(guān)1只、導(dǎo)線若干、毫米刻度尺、螺旋測微器．四、實驗步驟1．用毫米刻度尺測量金屬絲的長度l，測三次取平均值．2．用螺旋測微器測量金屬絲的直徑，在不同位置，測量三次，取平均值，并算出金屬絲的橫截面積S.,五、數(shù)據(jù)處理1．金屬導(dǎo)線直徑的讀數(shù)(1)特別小心半刻度是否露出．(2)因螺旋測微器的精確度為0.01 mm，可動刻度上對齊的格數(shù)需要估讀，所以，若以毫米為單位的話，最后一位應(yīng)出現(xiàn)在小數(shù)點后的第三位上．(3)把三個不同位置的測

12、量值求平均值作為直徑d.,2．金屬絲長度的測量(1)應(yīng)測量接入電路中的有效長度；(2)因為用的是毫米刻度尺，讀數(shù)時要讀到毫米的下一位(別忘記估讀)；(3)把3次測量值求平均值作為長度l.,3．電阻R的測量值確定方法一、平均值法：可以將每次測量的U、I分別計算出電阻，再求出電阻的平均值，作為測量結(jié)果．方法二、圖象法：可建立U­I坐標(biāo)系，將測量的對應(yīng)U、I值描點作出圖象，利用圖象斜率來求出電阻值R.,六、注意事項1

13、．為了方便，應(yīng)在金屬導(dǎo)線連入電路前測導(dǎo)線直徑，為了準(zhǔn)確，應(yīng)測量拉直懸空的連入電路的導(dǎo)線的有效長度，且各測量三次，取平均值．2．測量電路應(yīng)選用電流表外接法，且測電阻時，電流不宜過大，通電時間不宜太長，因為電阻率隨溫度而改變．3．為準(zhǔn)確求出R的平均值，應(yīng)多測幾組U、I數(shù)值，然后采用U­I圖象法求出電阻．4．滑動變阻器用限流式接法就可以滿足該實驗的要求．,七、誤差分析1．測量誤差：測量金屬絲的直徑、長度以及電流、電壓時出現(xiàn)讀

14、數(shù)誤差．2．由于采用電流表外接法，電壓表的分流，造成電阻測量值偏小(若誤用內(nèi)接法，則電流表分壓影響更大)．3．通電電流太大，或時間太長，致使金屬絲發(fā)熱，電阻率隨之變化.,課堂訓(xùn)練,1.電阻和電阻率的理解,C．材料的電阻率隨溫度的升高而增大D．對某一確定的導(dǎo)體當(dāng)溫度升高時，發(fā)現(xiàn)它電阻增大，說明該導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度的升高而增大,【分析】　導(dǎo)體的電阻由ρ、l、S共同決定，而ρ是由導(dǎo)體的材料和溫度決定的．【解析】　導(dǎo)體的電阻率由材料

15、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，則A、B、C錯．若導(dǎo)體溫度升高時，電阻增大，其原因就是電阻率隨溫度的升高而增大產(chǎn)生的，則D選項正確．【答案】　D,練習(xí)一下列關(guān)于電阻率的說法正確的是(　　)A．電阻率ρ與導(dǎo)體的長度l和橫截面積S有關(guān)B．電阻率表征了材料的導(dǎo)電能力的強弱，由導(dǎo)體的材料決定，且與溫度有關(guān)C．電阻率大的導(dǎo)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，可用來制成電阻溫度計,答

16、案：B,兩根完全相同的金屬裸導(dǎo)線，如果把其中的一根均勻地拉長到原來的兩倍，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？,2.電阻定律的應(yīng)用,練習(xí)二、如圖所示，分別把一個長方體銅柱的ab端、cd端、ef端接入電路時，計算接入電路中的電阻各是多大．(設(shè)電阻率為ρ銅),答案：見解析,相距11 km的A、B兩地用兩根導(dǎo)線連接，由于受到暴風(fēng)雨的影響，在某處一根樹枝壓在兩根導(dǎo)線上造成故障．為查明故障地點，先在A處加12 V的電壓，在B處測

17、得為10 V；再在B處加上12 V電壓，在A處測得為4 V，問導(dǎo)線中的故障離A處多遠？,3.電阻定律和歐姆定律的綜合應(yīng)用,【答案】　1 km,練習(xí)三、在橫截面積為S的粗細均勻的銅導(dǎo)體中流過恒定電流I，銅的電阻率為ρ，電子電荷量為e，則電子在銅導(dǎo)體中運動時受到的電場力為(　　)A．0　　　　　　　B．Iρe/SC．IS/(ρe) D．Ie/(ρS),答案：B,在“測定金屬絲電阻率”的實驗中，需要測出其

18、長度L、直徑d和電阻R.(1)用螺旋測微器測金屬絲直徑時讀數(shù)如圖甲，則金屬絲的直徑為________ mm.,4.儀器讀數(shù)及誤差分析,(2)若用圖乙測金屬絲的電阻，則測量結(jié)果將比真實值________．(選填“偏大”或“偏小”)(3)用電壓表和電流表測金屬絲的電壓和電流時讀數(shù)如圖，則電壓表的讀數(shù)為________V，電流表的讀數(shù)為________A.,【解析】　(1)螺旋測微器的讀數(shù)為(0＋0.5＋0.01×19.7) m

19、m＝0.697 mm(0.696 mm,0.698 mm也對)(2)圖乙中電流表采用外接法，故測量值偏?。?3)電壓表精度為0.1 V，其讀數(shù)為2.60 V；電流表精度為0.02 A，其讀數(shù)為0.52 A.【答案】　(1)0.697(0.696、0.698也對)　(2)偏小(3)2.60　0.52,在“測定金屬的電阻率”的實驗中，用螺旋測微器測量金屬絲直徑時的刻度位置如圖所示，用米尺測出金屬絲的長度L，金屬絲的電阻大約為5 Ω，

20、先用伏安法測出金屬絲的電阻R，然后根據(jù)電阻定律計算出該金屬材料的電阻率．,5.儀器選擇及電路圖的連接,(1)從圖中讀出金屬絲的直徑為________mm.(2)為此取來兩節(jié)新的干電池、電鍵和若干導(dǎo)線及下列器材：A．電壓表0～3 V，內(nèi)阻10 kΩB．電壓表0～15 V，內(nèi)阻50 kΩC．電流表0～0.6 A，內(nèi)阻0.05 ΩD．電流表0～3 A，內(nèi)阻0.01 ΩE．滑動變阻器，0～10 ΩF．滑動變阻器，0～100 Ω,①

21、要求較準(zhǔn)確地測出其阻值，電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選________，滑動變阻器應(yīng)選________．(填序號)②實驗中某同學(xué)的實物連線如圖所示，請指出該同學(xué)實物接線中的兩處明顯錯誤．,,,錯誤1___________________________________；錯誤2__________________________________.【解析】　(1)從螺旋測微器的固定刻度上可以看出，半毫米刻度線已經(jīng)露出來，因此主

22、尺上應(yīng)讀0.5 mm，可動刻度上接近第18個刻度線，可以估讀0.180 mm(或0.179 mm)，所以該金屬絲直徑應(yīng)為0.5 mm＋0.180 mm(或0.179 mm)＝0.680 mm(或0.679 mm)．,(2)①由電路圖知電源是兩節(jié)干電池，電動勢是3 V，用3 V量程的電壓表A；因為電阻絲的電阻大約為5 Ω，如果把3 V的電動勢全加在電阻絲上，電流才是0.6 A，因此用量程是0.6 A的電流表C；此題中金屬絲的電阻大約為5

23、Ω，為了減小實驗誤差，應(yīng)選10 Ω的滑動變阻器E.【答案】　(1)0.680(或0.679)　(2)①A　C　E　②錯誤1：導(dǎo)線連接在滑動變阻器的滑片上　錯誤2：采用了電流表內(nèi)接法,③耗電因素：一般較少用到．(2)變阻器的選擇：除了搞清限流法和分壓法外，在分壓接法中，應(yīng)選擇電阻小而額定電流大的變阻器；在限流接法中，應(yīng)選擇電阻值與電路中其他電阻比較接近的變阻器．(3)對器材選擇的一般步驟：①先找出實驗中唯一性器材；②畫出實驗原理圖；