物理必修 第三册电阻导学案

这是一份物理必修 第三册电阻导学案，共6页。
[学习目标] 1.理解电阻的大小与哪些因素有关，掌握电阻定律(重点)。2.了解电阻率的物理意义及其与温度的关系(重点)。3.能根据I－U图像或U－I图像求导体的电阻(难点)。
一、导体的电阻与相关因素的定量关系
1．在初中我们学习过伏安法测电阻，即用电压表和电流表分别测出导体两端的电压和导体中的电流，由公式R＝eq \f(U,I)来求出导体的电阻，由此公式能够得出导体的电阻R与导体两端电压U成正比，与通过导体的电流I成反比的结论吗？
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2．猜想导体的电阻R与哪些因素有关？
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3．实验探究
原理：用电压表测出导线两端的电压U，用电流表测出导线中通过的电流I，代入公式R＝eq \f(U,I)，求出导线的电阻。
按图所示连接电路，把两根相同的导线串联，接入电路的A、B两点，再读出电压表和电流表的示数，算出两根导线串联时的电阻。再串联第三根、第四根…算出相应的电阻。由此得到电阻大小与长度的定量关系是什么？
将若干长度和材料都相同、横截面积不同的导线，分别接入图中A、B两点进行测量，可得到电阻大小与横截面积的关系是什么？
若只改变导线的材料，得到的结论是什么？
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1．电阻定律
(1)内容：导体的电阻R与其长度l____________，与其横截面积S成________，还与导体的________有关。
(2)公式：R＝ρeq \f(l,S)。
2．电阻率
(1)R＝ρeq \f(l,S)式中比例系数ρ是反映材料____________的物理量，称为材料的电阻率，即ρ＝eq \f(RS,l)。
(2)电阻率与材料有关，还与温度有关。金属材料的电阻率一般会随温度的升高而________。绝缘体和半导体的电阻率大多会随着温度的升高而________。
例1 (2023·福建省华安县第一中学高二月考)关于导体的电阻和电阻率，下列说法中正确的是( )
A．导体的电阻率由材料的种类决定，与温度无关
B．由ρ＝eq \f(RS,l)可知，导体的电阻率与导体的横截面积成正比，与导体的长度成反比
C．由R＝eq \f(U,I)可知，导体的电阻与导体两端电压成正比，与流过导体的电流成反比
D．由R＝eq \f(ρl,S)可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比
例2 (2024·山东省泰安第三中学开学考)如图所示为一块长方体铜块，使电流先后沿I1、I2两个方向通过该铜块，则两次铜块的电阻之比为( )
A．1 B.eq \f(a2,c2) C.eq \f(a2,b2) D.eq \f(b2,c2)
二、导体的伏安特性曲线
1．伏安特性曲线：用纵坐标表示________，用横坐标表示____________，这样画出的I－U图像称为导体的伏安特性曲线。
2．线性元件和非线性元件
(1)线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的________，如金属导体、电解质溶液。直线的斜率等于________________________。
(2)非线性元件：伏安特性曲线是一条________，如气态导体和半导体元件。
例3 两电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示(横纵轴的分度值相同)，可知电阻大小之比R1∶R2等于( )
A．1∶3 B．3∶1 C．1∶eq \r(3) D.eq \r(3)∶1
例4 (多选)(2023·厦门市双十中学期中)两个电阻R1、R2的伏安特性曲线如图所示，由图可知( )
A．R1的电阻为R1＝eq \f(1,0.5) Ω＝2 Ω
B．R1的电阻R1＝tan 45° Ω＝1 Ω
C．R2的电阻随电压的增大而减小
D．当U＝1 V时，R2的电阻等于R1的电阻
三、电阻的应用
1．电阻的应用
(1)可变电阻——音量调节、声音控制、亮度调节。
(2)高压绝缘子——表面涂一层釉；制成皱褶形状，________电阻，________漏电。
(3)人体电阻——皮肤干燥时电阻____，潮湿时电阻____。
2．滑动变阻器
(1)结构：滑动变阻器的结构如图所示。金属电阻丝绕在绝缘筒上，A、B是其两个接线柱，C、D是金属杆的两个接线柱，可在杆上滑动的金属滑片P把金属杆与电阻丝(绝缘漆已被刮去)连接起来。
(2)原理：移动金属滑片P，会改变接入电路的电阻丝的长度，由电阻定律知，相应的接入电路中的电阻也会改变。
1．只有当滑动变阻器的滑片滑动时，接入电路中的电阻丝长度发生了改变，滑动变阻器接入电路的方式才是正确的。请判断：只将C、D端接入电路是否正确？只将A、B端接入电路呢？
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2．滑动变阻器在使用时要正确连接并将滑片置于合适的位置。如果上题中滑动变阻器上A、B间缠绕电阻丝部分的绝缘筒长度为l，电阻丝总电阻为R，现电路中需接入eq \f(1,4)R～eq \f(3,4)R的可调节电阻，应如何连接接线柱和调节滑片？
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例5 如图所示是滑动变阻器的示意图，下列说法正确的是( )
A．a和b串联接入电路中时，P向右移动，电流增大
B．b和d串联接入电路中时，P向右移动，电流减小
C．b和c串联接入电路中时，P向右移动，电流减小
D．a和d串联接入电路中时，P向右移动，电流减小
第2节 电阻
一、
1．不能。
2．导体的材料、长度、横截面积。
3．导线的电阻R与其长度l成正比，与其横截面积S成反比，还与导线的材料有关。
梳理与总结
1．(1)成正比 反比 材料
2．(1)导电性能 (2)增大 减小
二、
1．电流I 电压U
2．(1)直线 导体电阻的倒数
(2)曲线
三、
1．(2)增大 减少 (3)大 小
思考与讨论
1．都是错误的。原因：只将C、D接入电路，接入电路中的电阻丝长度为0，滑动变阻器阻值为0；只将A、B接入电路，滑动变阻器阻值始终最大。
2．将A(B)、D两点或将A(B)、C两点接入电路，滑片从离A(B)点eq \f(l,4)处移到离A(B)点eq \f(3,4)l处，可使接入电路的电阻范围为eq \f(1,4)R～eq \f(3,4)R。
例1 D [温度对电阻率有影响，进而影响电阻的大小，故A错误；导体的电阻率是由材料本身决定的，与横截面积、长度无关，故B错误；R＝eq \f(U,I)为比值定义式，R的大小与其两端电压U及电流I无关，故C错误；R＝eq \f(ρl,S)为电阻的决定式，由此式可看出导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比，故D正确。]
例2 B [当电流沿I1方向时，铜块的长度为a，横截面积为bc，其电阻R1＝ρeq \f(a,bc)；当电流沿I2方向时，铜块的长度为c，横截面积为ab，其电阻R2＝ρeq \f(c,ab)，故eq \f(R1,R2)＝eq \f(a2,c2)，故选B。]
例3 A [根据欧姆定律得R＝eq \f(U,I)，
过横轴上任一不为零的点作一平行于纵轴的直线，交R1、R2的伏安特性曲线分别于A、B点，分别过A、B点作平行于横轴的直线，交纵轴于I1、I2点，表明电阻R1、R2两端加上相同电压U0时，流过R1、R2的电流不同，如图所示，结合数学知识，可得eq \f(R1,R2)＝eq \f(\f(U0,I1),\f(U0,I2))＝eq \f(I2,I1)＝eq \f(tan 30°,tan 60°)＝eq \f(1,3)，故选A。]
例4 AD [根据图像可知，R1是线性元件，则R1的电阻为R1＝eq \f(1,0.5) Ω＝2 Ω，A正确；在物理图像中，由于坐标轴所表示的物理量不同，所选择的分度值也可能不一样，因此，在求图线的斜率时，不能用图线倾角的正切值求解，B错误；根据电阻定义式有R＝eq \f(U,I)，结合伏安特性曲线可知，I－U图像上的点与坐标原点连线的斜率的倒数表示电阻，由图像可知，R2的电阻随电压的增大而增大，C错误；根据电阻定义式有R＝eq \f(U,I)，当U＝1 V时，R2的电阻等于R1的电阻，都为2 Ω，D正确。]
例5 D [a和b串联接入电路中时，P向右移动，电阻不变，电流不变，A错误；b和c或b和d串联接入电路中时，P向右移动，电阻减小，电流增大，B、C错误；a和d串联接入电路中时，P向右移动，电阻增大，电流减小，D正确。]
公式
区别与联系
定义式：R＝eq \f(U,I)
决定式：R＝ρeq \f(l,S)
区别
适用于纯电阻元件
适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体
联系
R＝ρeq \f(l,S)是对R＝eq \f(U,I)的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积
图像
比较内容
I－U图像
U－I图像
坐标轴
横轴表示电压U、纵轴表示电流I
横轴表示电流I、纵轴表示电压U
斜率
图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数
图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻
线性元件图线的形状
R1＞R2
R1＜R2
非线性元件图线的形状
电阻随U的增大而增大
电阻随I的增大而减小