（必修3）11.2 导体的电阻（教案3）

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11.2导体的电阻
〖教材分析〗
通过实验研究导体两端的电压和电流之间的关系，通过U-I图像除了的方法得到电流与电压的正比关系，有斜率反映了导体对电流的阻碍作用，然后定义电阻。在此基础上通过探究实验，探究决定电阻的因素。因此要求教师既要让学生有充分的时间去思考与探究，有要考试让学生掌握必要的知识与方法。物理学研究中往往没有办法测量出一些物理量的确切数值，但可以得到它们之间的定量关系。
〖教学目标与核心素养〗
物理观念：理解电阻和电阻率的概念，明确导体的电阻是导体本身的特性所决定的。
科学思维：体会电阻的定义法，和在研究影响电阻的因素时，只要知道其定量关系的科学思维。
科学探究：利用控制变量法研究导体电阻与电压电流的关系，以及影响电阻的因素。
科学态度与责任：通过实验探究，体会学习的快乐，培养学生利用实验抽闲概括出物理规律的能力。
〖教学重点与难点〗
重点：电阻定率即利用电阻定率分析、解决有关的实际问题。
难点：利用实验，抽象概括出电阻定率是本节教学的难点。
〖教学准备〗
多媒体课件、电阻演示仪、电流表、电压表等。
〖教学过程〗

• 新课引入
  

• 为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做得粗一点，这样导电好，像鸟脚那么细导电性能差，不容易被电。这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。
  

那么，它们之间的定量关系是怎样的呢?
二、新课教学
（一）电阻
选取一个导体，研究导体两端的电压随导体中的电流的变化情况。
用什么表来测量导体两端的电压和流过导体的电流呢？

电路如图所示：用电压表测量导体两端的电压，用电流表测量流过导体的电流。分别记录下来通不同电压时导体中的电流，更换不同导体再做一次，将电压和电流的变化情况画到坐标轴上。
如右图是根据某次实验结果作出的金属导体 A、B的U-I图像。

从图中可以看出，同一个金属导体的U-I图像是一条过原点的直线。导体中的电流与电压成正比。同一个导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流之比都是一个常量，这个结论可以写成
<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>
这个常数R只跟导体本身性质有关，与导体中的电流和导体两端的电压无关。相同的电压，R越大，导体中的电流越小。这说明
①R反映了导体对电流的阻碍作用。所以，物理学中就把它叫作导体的电阻。
②定义式<Object: word/embeddings/oleObject2.bin>
可以用它来计算导体的电阻，但导体两端的电压或者导体中的电流改变导体的阻值也不会改变，电阻是导体本身的性质。所以三者不成比例关系，我们不能说电压大，电阻就大。
③单位：欧姆，符号Ω
电阻的单位可以用电压的单位和电流的单位来计算，即<Object: word/embeddings/oleObject3.bin>。为了纪念发现这个关系的，德国物理学家欧姆。这个单位被命名为欧姆，简称欧，用希腊字母Ω（欧米伽）表示，1<Object: word/embeddings/oleObject4.bin>。除了欧姆之外电阻的常用单位还有kΩ和MΩ，
kΩ=103Ω
MΩ=106Ω
最后再次要注意：R只跟导体本身性质有关，与导体中的电流和导体两端的电压无关。

思考：图中不同导体U-I图像的倾斜程度不同，表明不同导体的R值不同。那是谁的电阻大呢？
根据刚才的定义式<Object: word/embeddings/oleObject5.bin>，而<Object: word/embeddings/oleObject6.bin>正好又是这条直线的斜率，即<Object: word/embeddings/oleObject7.bin>。在图中找出直线A与电流的夹角α。
同理。在图中找出直线B与电流的夹角β，<Object: word/embeddings/oleObject8.bin>。
在图中看到角α大于角β，有正切函数的值知道，RA>RB。
所以我们总结出在图像中比较电阻大小的方法：比较图线与电流夹角的大小。
结论：在导体U-I图象中，斜率反映了导体电阻的大小。
课堂练习

例1：某同学对四个电阻各进行了一次测量,把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U-I坐标系中描点,得到了图中A、B、C、D四个点。请比较这四个电阻值的大小。
解题提示：先连线，<Object: word/embeddings/oleObject9.bin>，图线与横轴（电流）的夹角越大电阻越大，所以RA>RB=RC>RD。
（二）影响到他电阻的因素
电阻是导体本身的性质。那电阻到底与导体的哪些因素有关呢？




①移动滑动变阻器的滑片可以改变接入电路的电阻（播放动图）。说明导体电阻跟它的长度L有关。
②额定电压相同的灯泡，灯丝越粗灯泡越亮（播放动图）。说明导体电阻跟它的横截面积有关。
③电线常用铜丝制造，而不用铁丝。说明导体电阻还跟它的材料有关。
电阻跟这一系列的因素都有关系。
实验：研究导体电阻与长度、横截面积及材料的定量关系。



电阻与三个物理量之间的关系，我们采用控制变量法来研究。如图四段不同的金属导体。在长度、横截面积和材料三个因素中，b、c、d跟a相比，分别只有一个因素不同。

a	b	c	d
	材料同，S同，L不同	材料同，L同，S不同	L同，s同，材料不同

通过上述实验我们发现，导体的电阻与长度、横截面积有定量关系，经过大量实验研究表明：
在温度不变的情况下，导体电阻和长度成正比；与横截面积成反比；还和材料有关！
（三）导体的电阻率
同种材料的导体，其电阻R跟它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比；导体的电阻还与构成它的材料有关。
<Object: word/embeddings/oleObject10.bin>
①ρ为比例系数，与材料有关，叫电阻率。
电阻率反应了材料的导电性能。电阻率越小导电性能越好，ρ越大，电阻越大。


如表所示这是一些常用用材料的电阻率。可以看到合金的电阻率一般较大，而纯金属的电阻率较小。其中银的电阻率最小，是最好的导电材料。在太阳能电池中就是用银来做导线的。其次是铜通常都是用铜做的。因为银实在太贵了，当然必要时可在导线表面镀银。由于用电器的电阻通常远大于导线的电阻，一般情况下，可以认为导线电阻为0。

②L为导体长度，S 为导体横截面积。
当通电流I1，导体长度为a，横截面积为 bc，当通电流I2，导体长度为c，横截面积为ab。
思考：表格在列出几种材料的电阻率时，标注了温度是20℃，这可能说明了什么?

电阻率还会受到温度的影响。有些合金，如锰铜合金和镍铜合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻。但是，很多金属的电阻率往往随温度的变化而变化。
演示：电阻率与温度的关系
（播放动图）将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，使小灯泡发光。用酒精
灯给灯丝加热，发现小灯泡变暗。这说明温度升高，灯丝的电阻率变大了。
结论：金属的电阻率随温度的升高而增大。
应用：电阻温度计。
利用金属的电阻随温度变化的规律而制成的，用它可以测量很高的温度。精密的电阻温度计是用铂做的。已知铂丝的电阻随温度的变化情况，测出铂丝的电阻就可以知道温度。
当温度降低时，导体的电阻率将会减小，在温度特别低时电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象。

年份	材料	超导临界温度
1911年	发现超导现象	-249.95℃
1986年	铜的氧化物	-229.15℃
1987年	钇—钡—铜—氧系材料	-183.15℃

拓展学习:伏安特性曲线
在实际应用中常用横坐标表示电压U，纵坐标表示电流I，这样画出的1-U 图像叫作导体的伏安特性曲线。



课堂练习
例题2：判断
（1）通过导体的电流越大，则导体的电阻越小。（ × ）
（2）通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。(√)
（3）由<Object: word/embeddings/oleObject11.bin>知，电阻与其两端的电压成正比，与通过的电流成反比。(× )
（4）导体的长度越大，电阻越大。（ × ）
解题提示：<Object: word/embeddings/oleObject12.bin>是定义式，不存在比例关系。

例3：如图一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，厚为c。电流沿AB方向时测得样品的电阻为R，则样品的电阻率是多少?电流沿 CD方向时样品的电阻是多少?
解题提示：AB方向的长度l为a，横截面积S为bc，所以<Object: word/embeddings/oleObject13.bin>
得<Object: word/embeddings/oleObject14.bin>
同理：CD方向的长度l为b，横截面积S为ac，所以<Object: word/embeddings/oleObject15.bin>
〖板书设计〗
11.2导体的电阻
一、电阻
①物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用。
②定义式：<Object: word/embeddings/oleObject16.bin>
③单位：欧姆，符号Ω，kΩ=103Ω，MΩ=106Ω
注意：R只跟导体本身性质有关，与导体中的电流和导体两端的电压无关。
二、影响导体电阻的因素
导体的电阻与它的长度、横截面积及它的材料、温度等因素有关系。
三、导体的电阻率
   同种材料的导体，其电阻R跟它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比；导体的电阻还与构成它的材料有关。
<Object: word/embeddings/oleObject17.bin>
①ρ为比例系数，与材料有关，叫电阻率。
②L为导体长度，S 为导体横截面积。
〖教学反思〗
本节课教学将学生始终置于探索者、发现者的位置；运用动图演示实验的教学手段，传射直观而富有趣味的情境，激发学生的思维和情感，使之进入特定的学习状态。
对于伏安特性曲线的理解可以在拓展学习中不断体会。