导体的电阻
【教学目标】
1. 知识和技能
1.了解影响阻力大小的因素,认识阻力的规律。
2.了解电阻率的物理意义及其与温度的关系。
2. 流程与方法
利用控制变量法探究导体电阻的决定因素,培养学生利用实验抽象、总结物理规律的能力。
3.情感态度和价值观
通过实验探索体验学习的乐趣。
【教学重点】
抵抗定律的内容及其应用。
【教学难点】
电阻率的物理意义。
【教学流程】
1. 新课程简介
老师:高压输电线为什么那么粗?导体中产生电流的条件是什么?因为导体两端有电压,所以导体中就有电流。那么导体中的电流和导体两端的电压有什么关系呢?
导体中电流与导体两端电压关系的实验研究
1、连接电路:
2.数据处理:
方法 (1) 直接观察法 (2) 图像法
结论:对于同一根导体,导体中的电流与导体两端的电压成正比。
3. 确定常数
老师提问:
[过渡] 介绍电阻这个物理量。
2. 新课程教学
1. 抵抗
6.测量方法:伏安法等。
2.影响导体电阻的因素
老师:电阻就是导体对电流的阻力。那么同学们,你们认为导体的电阻和哪些因素有关?为什么你们认为它和这些因素有关?
学生:这取决于导体的长度、横截面积、材料和温度。
师:你为什么猜测和这些因素有关?
老师:初中我们定性的知道导体的电阻和这些因素有关,知道L越大,R越大;S越大,R越小。
①长度(其他因素不变,长度越长,阻力越大)
②截面积(其他因素不变,面积越大,阻力越大)
③材质(其他因素不变,不同材质一般阻力不同)
④ 温度
今天我们就来定量研究一下导体与这些因素之间的关系。
老师:研究一个量与几个量之间的关系,应采用什么实验方法?
学生:控制变量方法
1.实验方法:控制变量法
2.实验原理:伏安法测电阻
老师:我们可以通过测量得到导体的长度和截面积的关系,那么我们用什么方法来测量导体的电阻呢?
学生:用伏安法测量电阻。
老师:高中伏安法测电阻的电路有两种,一种是分压电路,一种是限流电路,都可以通过改变滑动变阻器的阻值来多次测量导体的电阻。
注:图A为分压型,图B为限流型。
老师:接上一个电阻再换上另一个电阻多次测量比较麻烦,有没有简单的办法?
a 和 b:不同的长度
a 和 c:不同的横截面积
a 和 d:不同的材料
结论:导体的电阻与其长度成正比,与其截面积成反比,还与材料有关。
电阻定律:同种材质的导体,其电阻与其长度成正比,与其截面积成反比;导体的电阻与构成它的材料有关。
确定性:
适用条件:温度恒定、厚度均匀的金属导体,或浓度均匀的电解质。
3.导体的电阻率
1.意义:反映材料电导率的物理量。
2.定义:
3.单位:Ω·m
4、电阻率与温度的关系:
几种导体的电阻率
(1)金属的电阻率随温度升高而增大。应用:电阻温度计。
(2)有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度的影响。应用:标准电阻。
(3)半导体的电阻率随温度升高而减小。应用:热敏电阻、光敏电阻。
(4)超导体:某些材料在温度降到一定水平时,其电阻率为零。
(四)导体伏安特性曲线
2、固定电阻和小灯泡的伏安特性曲线。比较两幅图的相同点和不同点,判断两幅图中的阻值如何计算?图中斜率的物理意义是什么?
导体A的伏安特性曲线是一条直线,斜率表示导体的电阻,在研究过程中保持不变;
导体B的伏安特性曲线是一条曲线,过原点的直线(割线)的斜率表示导体的电阻,研究过程中电阻不断变化。
(五)线性元件与非线性元件
1、伏安特性曲线是过坐标系原点的直线的电气元件称为线性元件。
2、伏安特性曲线不是直线的电气元件称为非线性元件。
(1)线性元件和纯电阻元件是不同的概念。
(2)线性元件一定是纯电阻元件,但纯电阻元件不一定是线性元件(小灯泡是纯电阻,但它的电压特性曲线是曲线)。
(六)二极管的伏安特性曲线
当加正向电压时,二极管的电阻很小,流过二极管的电流很大;当加反向电压时高中物理电阻箱,二极管的电阻很大,流过二极管的电流很小。
当反向电压很大时,二极管击穿,反向电流很大。
这表明二极管具有单向导电性。
3.思考与讨论
4. 巩固练习
1. 下列关于电阻率的表述中,错误的是( )?
A.当温度极低时,超导材料的电阻率突然减小至零。
B.常用的导线采用电阻率较小的铝、铜材料。
C.材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度。
D.材料的电阻率随温度而变化
2、一根均匀粗细的镍铬丝,截面直径为d,电阻为R,将其拉成直径为d/10的均匀细丝后,其电阻变为( )
A. R/1000B. R/100
C.100RD。
3、有两根长度相同、质量相同、材质不同的金属导线A、B,已知A的密度大于B的密度,A的电阻率小于B,则A、B两根导线的电阻分别为( )
A.RA>RB B.RA<RB C.RA=RB D.无法确定
4. 下列关于导体和绝缘体的说法哪一项是正确的?
A.超导体对电流的阻力为零。
B.自由电子在导体中移动时仍然受到阻碍
C.当绝缘体连接到电路时,仍然会有很小的电流流过它
D.电阻值大的为绝缘体,电阻值小的为导体。
5. 导线A长L,截面直径为d,两端电压为U。导线B由相同材料制成,长2L,截面直径为2d,两端电压为2U。则导线A和导线B中的电流比为。
6、有一根均匀粗细的电阻丝,当两端加上2V电压时,通过它的电流为4A。现在将电阻丝均匀拉伸高中物理电阻箱,再在两端加上1V电压,此时通过它的电流为0.5A。可见这根电阻丝已被均匀拉伸至原长的20倍。
7、在一根长度l=5m、截面积S=3.5×10-4m2的铜导线两端加上2.5×10-3V的电压,已知铜的电阻率为ρ=1.75×10-8Ω•m,请问导线中的电流为多大?每秒钟有多少个电子通过导线的某一截面积?