高二物理人教版选修31导体的电阻.docx

导体的电阻
重/难点
重点：电阻定律的内容及其应用。
难点：电阻率的概念及其物理意义。
重/难点分析
重点分析：内容：同种材料的导体的电阻R跟它的长度L成正比，跟它的横截面积S成反比；导体电阻与构成它的材料有关。数学表达式：R＝ρeq\f(L,S)。式中ρ是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。
难点分析：电阻率是反映材料导电性能的物理量。材料的电阻率随温度的变化而改变；某些材料的电阻率会随温度的升高而变大(如金属材料)；某些材料的电阻率会随温度的升高而减小(如半导体材料、绝缘体等)；而某些材料的电阻率随温度变化极小(如康铜合金材料)。
突破策略
1．电阻定律
教师：(多媒体展示)介绍固定在胶木板上的四根合金导线L1、L2、L3、L4的特点。
(1)L1、L2为横截面积相同、材料相同而长度不同的合金导线(镍铬丝)；
(2)L2、L3为长度相同，材料相同但横截面积不同的合金导线(镍铬丝)；
(3)L3、L4为长度相同、横截面积相同但材料不同的合金导线(L3为镍铬丝，L4为康铜丝)。
演示实验：按下图连接成电路。
(1)研究导体电阻与导体长度的关系
教师：将与A、B连接的导线分别接在L1、L2两端，调节变阻器R，保持导线两端的电压相同，并测出电流。比较通过L1、L2电流的不同，得出导线电阻与导线长度的关系。
学生：从实验知道，电流与导线的长度成反比，表明导线的电阻与导线的长度成正比。
(2)研究导体电阻与导体横截面积的关系
教师：将与A、B连接的导线分别接在L2、L3两端，调节变阻器R，保持导线两端的电压相同，并测出电流。比较通过L2、L3电流的不同，得出导线电阻与导体横截面积的关系。
学生：从实验知道，电流与导线的横截面积成正比，表明导线的电阻与导线的横截面积成反比。
(3)研究导体的电阻与导体材料的关系
教师：将与A、B连接的导线分别接在L3、L4两端，重做以上实验。
学生：从实验知道，电流与导体的材料有关，表明导线的电阻与材料的性质有关。
师生共同活动：小结实验结论，得出电阻定律。
电阻定律：
(1)内容：同种材料的导体的电阻R跟它的长度L成正比，跟它的横截面积S成反比；导体电阻与构成它的材料有关。
(2)数学表达式：R＝ρeq\f(L,S)
教师指出：式中ρ是比例常数，它与导体的材料有关，是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。
电阻率ρ：
(1)电阻率是反映材料导电性能的物理量。
(2)单位：欧·米(Ω·m)
【投影1】几种导体材料在20℃时的电阻率
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锰铜合金：85%铜，3%镍，12%锰。
镍铜合金：54%铜，46%镍。
镍铬合金：67.5%镍，15%铬，16%铁，1.5%锰。
学生思考：
(1)纯净金属与合金哪种材料的电阻率大？
(2)制造输电电缆和线绕电阻时，怎样选择材料的电阻率？
[参考解答]
(1)从表中可以看出，合金的电阻率大。
(2)制造输电电缆时应选用电阻率小的铝或铜来制做。制造线绕电阻时应选用电阻率大的合金来制作。
2．电阻率与温度的关系
演示实验：将日光灯灯丝(额定功率为8W)与演示用欧姆表调零后连接成下图电路，观察用酒精灯加热灯丝前后，欧姆表示数的变化情况。
学生总结：当温度升高时，欧姆表的示数变大，表明金属灯丝的电阻增大，从而可以得出：金属的电阻率随着温度的升高而增大。
教师：介绍电阻温度计的主要构造、工作原理。如图所示。
金属电阻温度计
学生思考：锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小，怎样利用它们的这种性质？
参考解答：利用它们的这种性质，常用来制作标准电阻。
例1．一段均匀导线对折两次后并联在一起，测得其电阻为0.5Ω，导线原来的电阻多大？若把这根导线的一半均匀拉长为三倍，另一半不变，其电阻是原来的多少倍？
解析：一段导线对折两次后，变成四段相同的导线，并联后的总电阻为0.5Ω，设每段导线的电阻为R，则eq\f(R,4)＝0.5Ω，R＝2Ω，所以导线原来的电阻为4R＝8Ω。
若把这根导线的一半均匀拉长为原来的3倍，则这一半的电阻变为4Ω×9＝36Ω，另一半的电阻为4Ω，所以拉长后的总电阻为40Ω，是原来的5倍。
例2．在相距40km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800Ω，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压表示数为10V，电流表的示数为40mA，求发生短路处距A处有多远？如下图所示。
解析：设发生短路处距离A处有x米，据题意知，A、B两地间的距离l＝40km，电压表的示数U＝10V，电流表的示数I＝40mA＝40×10－