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第二章 6.导体的电阻
【课标转述】
本章是3-1模块的第二章,主要是运用欧姆定律等物理规律,围绕着串、并联电路，对电流、电压、电动势等物理量进行分析讨论， 【学习目标】
1、能叙述电阻定律，写出表达式。
2、能叙述电阻率的意义，能说出金属导体、半导体材料的电阻率随温度的变化规律，了解电阻率和温度有关。 【学习流程】
活动1：1.猜测导体的电阻可能与那些因素有关？有什么样的关系？
2.要想详细探究以上猜测的关系需要测定哪些数据？如何测（用什么仪器）？
A. 游标卡尺
B.螺旋测微器
活动2：画出电路设计图，并说明电路中滑动变阻器的解法与伏安法测电阻的选择原因 活动3：阅读P56--58，了解探究方案一、二的原理及方法。 根据以上可以得出导体电阻和长度、横截面积有什么样的关系？ 思考：不同材料的导体呢？ 二、导体的电阻--------电阻定律
1.内容：同种材料的导体，其电阻R 与它的长度L 成，与它的横截面积成；导体的电阻与有关。表达式R=，式中ρ是比例系数，它与导体的材料有关，是表征的一个重要的物理量。
2.各种材料的电阻率都随温度的变化而，金属的电阻率随温度的升高而 ，而有些合金电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作。
例1 如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长
ab =10 cm ，bc =5 cm ，当将A 与B 接入电压为U 的电
路中时，电流为1 A ；若将C 与D 接入电压为U 的电路中，则电流为( )
A 、4 A
B 、2 A
C 、
21
A D 、
4
1A
例2 某用电器离供电电源距离为L ，线路上的电流为I ，若要求线路上的电压降不超过U ，已知输电线的电阻率为ρ，该输电线的横截面积最小值是
( ) A 、ρL /R B 、2ρLI /U C 、U/ρLI
D 、2UL/Iρ
例3：如图所示，两只相同的白炽灯L 1和L 2串联接在电压恒定的电路中.若L 1的灯丝断了，经搭丝后与L 2. 串联，重新接在原电路中，则此时L 1的亮度与灯丝未断时比较( )
A.不变
B.变亮
C.变暗
D.条件不足，无法判断
【检测反馈】
1.根据电阻定律，电阻率L
RS
=ρ对于温度一定的某种金属来说，它的电阻率( ) A.跟导线的电阻成正比 B.跟导线的横截面积成正比 C.跟导线的长度成反比
D.由所用金属材料的本身特性决定
2.电路中有一段金属丝长为L ，电阻为R ，要使电阻变为4R ，下列可行的方法是( ) A.将金属丝拉长至2L
B.将金属丝拉长至4L
C.将金属丝对折后拧成一股
D.将金属丝两端的电压提高到原来的4倍
3.一段粗细均匀的镍铬合金丝，横截面的直径为d ，电阻为R ，如果把它拉成直
径为
4
d
的均匀细丝，电阻值将变为（ ） A ．16R B ．16R C ．256R D ．64
R
4.关于材料的电阻率，下列说法中正确的是(
)
A.把一根长导线截成等长的三段，每段的电阻率是原来的1/3
B.金属的电阻率随温度的升高而增大
C.纯金属的电阻率较合金的电阻率小
D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量
5.两根完全相同的金属裸导线，如果把其中一根均匀拉长到原来的两倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同的电压，则在同一时间内通过它们的电荷量之比为
A.1:4
B.1:8
C.1:16
D.16:l
6.一段长为L ，电阻为R 的均匀电阻丝，把它拉制成3L 长的均匀细丝后，切成等长的三段，
影响导体电阻的因素？ 电阻定律的内容、公式？ 电阻率受温度影响吗？
然后把它们并联在一起，其电阻值为（）
A．R／3 B．3R C．R／9 D．R
7.甲乙两条铜导线质量之比M甲:M乙=4:1,长度之比为L甲:L乙=1:4，则其电阻之比R甲：R乙
为
A．1:1 B．1:16 C．64:1 D．1:64
8.有四个阻值为R的电阻全部使用，经过不同组合可以获得不同阻值的等效电阻，下列阻值中
可以获得的阻值为( )
A.4R
B.2R
C.R
D.0.6R
9.已知铜的电阻率小，合金的电阻率大，铂的电阻率随温度有明显变化，锰铜合金的电阻率几
乎不受温度变化的影响，则在下列空格处填上合适材料:连接电路的导线用______，电炉的电
阻丝用______，电阻温度计用______，标准电阻用______
10. 一根长为0.5m的金属丝，横截面积为3.0mm2，在它两端加上0.15V的电压时，通过金属
丝的电流为2.0A，求金属丝的电阻率。
11.A、B两地相距40km，从A到B两条输电线的总电阻为800Ω，若A、B之间某处E两条
输电线发生短路，为查明短路地点，在A处接上电源，测得
电压表示数为10V，小量程电流表读数为40mA，如图所示，
则短路处距A多远?
学后反思：
课后作业：问题与练习1、2、3、4
问题与练习1、2、3
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高中物理测量电阻的方法大总结 太原市第十二中学 姚维明 电阻的测量是恒定电路问题中的重点，也是学生学习中的难点。这就要求学生能够熟练掌握恒定电路的基本知识,并能够灵活运用电阻测量的六种方法，从而提高学生的综合分析问题、解决问题的能力。 一．欧姆表测电阻 1、欧姆表的结构、原理 它的结构如图1,由三个部件组成：G 是内阻为Rg 、满偏电流为Ig 的电 流计。R 是可变电阻，也称调零电阻，电池的电动势为E ，内阻为r 。 欧姆档测电阻的原理是根据闭合电路欧姆定律制成的。当红、黑表笔接 上待测电阻Rx 时，由闭合电路欧姆定律可知： I = E/（R+Rg+Rx+r ）= E/（R 内+R X ） 由电流的表达式可知：通过电流计的电流虽然不与待测电阻成正比，但存在一一对应的关系，即测出相应的电流，就可算出相应的电阻，这就是欧姆表测电阻的基本原理。 2．使用注意事项： （1） 欧姆表的指针偏转角度越大，待测电阻阻值越小，所以它的刻度与电流表、电压表刻度正好相反，即左大右小；电流表、电压表刻度是均匀的，而欧姆表的刻度是不均匀的，左密右稀，这是因为电流和电阻之间并不是正比也不是反比的关系。 （2）多用表上的红黑接线柱，表示＋、－两极。黑表笔接电池的正极，红表笔接电池的负极，电流总是从红笔流入，黑笔流出。 （3）测量电阻时，每一次换档都应该进行调零 （4）测量时，应使指针尽可能在满刻度的中央附近。（一般在中值刻度的1/3区域） （5）测量时，被测电阻应和电源、其它的元件断开。 （6）测量时，不能用双手同时接触表笔，因为人体是一个电阻，使用完毕，将选择开关拨离欧姆档，一般旋至交流电压的最高档或OFF 档。 二．伏安法测电阻 1．原理：根据部分电路欧姆定律。 2．控制电路的选择 控制电路有两种：一种是限流电路（如图2）； 另一种是分压电路。（如图3） （1）限流电路是将电源和可变电阻串联，通过改变电阻的阻值，以 达到改变电路的电流，但电流的改变是有一定范围的。其优点是节省能 量；一般在两种控制电路都可以选择的时候，优先考虑限流电路。 （2）分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来，再从可变电阻 的两个接线柱引出导线。如图3，其输出电压由ap 之间的电阻决定，这 样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。在下列 三种情况下，一定要使用分压电路： ① 要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。 ② 滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。 ③ 电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。 3．测量电路 由于伏特表、安培表存在电阻，所以测量电路有两种：即电流表内接和电 流表外接。 图 1 图 2 图3
高中物理电学实验——电阻的测量 1.(2０１6·全国Ⅱ，2３，9分)某同学利用图甲所示电路测量 量程为 2.5Ｖ的电压表的内阻(内阻为数千欧姆),可供选 择的器材有：电阻箱Ｒ(最大阻值99 999.9 Ω),滑动变阻器Ｒ (最大阻值５0Ω),滑动变阻器R2(最大阻值5ｋΩ），直 1 流电源E(电动势3 Ｖ),开关1个，导线若干． 实验步骤如下: ①按电路原理图甲连接线路； ②将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置,闭合开关S； ③调节滑动变阻器，使电压表满偏; ④保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值,使电压表的示数为2．０0 V，记下电阻箱的阻值. 回答下列问题: （1)实验中应选择滑动变阻器__＿_____(填“Ｒ１”或“R2”). (2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线． (3）实验步骤④中记录的电阻箱阻值为63０.0Ω,若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为__＿___＿_Ω(结果保留到个位). (４)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为___＿＿＿＿_(填正确答案标号）． Ａ.100 μA B.25０μＡC．5０0 μA D.1 mA
1．【解析】（1)本实验原理是当变阻箱阻值 为零时,电压表满偏,Ｕmａｘ＝2．5 V,而当电阻 箱取某一阻值Ｒ0时,电压表示数变为U2,则电 阻箱两端电压U １ =U max-U2,即可求出通过电 压表的电流，I=错误!,这个理论成立的前提是 电阻箱阻值变化前后，电压表与电阻箱两端电 压保持不变,这就要求滑动变阻器阻值较小, 故选R1. (2)如图所示． (３)根据原理可知Ｕ2＝２V，U1=U max－U２＝0.5 V，Ｒ0=630．0 Ω，I=＼f(U1,R0),ＲV＝错误!=2 5２0 Ω. （４)当电压表满偏时，满偏电流I max＝Ｕm ａx R V=错误!≈1 mA，Ｄ正确. 【答案】(1)R1 (２）连线见解析图(3)2 ５２0(4)D 2．(２01６·浙江理综,22，１0分)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3Ｖ，内阻约为3 kΩ的电压表和量程为0．6 A、内组约为０．1 Ω的电流表．采用分压电路接线,图甲是实物的部分连线图,待测电阻为图乙中的R １ ,其阻值约为5 Ω. （1)测Ｒ1阻值的最优连接方式为导线①连接＿_＿__＿__(填“a”或“b”）、导线②连接_＿______(填“c”或“d”）. (2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R１的阻值为________Ω.
高中电学实验第一讲：电阻的测量方法及原理 一、伏安法测电阻 1、电路原理 “伏安法”就是用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I,再根据欧姆定律求出电阻 R= U/I 的测量电阻的一种方法。 电路图如图一所示。 如果电表为理想电表，即 R V=∞，R A=0用图一（甲）和图一（乙）两种接法测出的电阻相等。但实际测量中所用电表并非理想电表，电压表的内阻并非趋近于无穷大、电流表也有内阻，因此实验测量出的电阻值与真实值不同，存在误差。如何分析其误差并选用合适的电路进行测量呢？ 若将图一（甲）所示电路称电流表外接法，（乙）所示电路为电流表内接法，则“伏安法”测电阻的误差分析和电路选择方法可总结为四个字：“大内小外”。 2、误差分析 （1）、电流表外接法
由于电表为非理想电表，考虑电表的内阻，等效电路如图二所示，电压表的测量值 U 为ab间电压，电流表的测量值为干路电流，是流过待测电阻的电流与流过电压表的电流之和，故：R测 = U/I = Rab = (Rv∥R)= (Rv×R)/(Rv+R) < R(电阻的真实值) 可以看出，此时 R测的系统误差主要来源于 Rv 的分流作用，其相对误差为δ外= ΔR/R = (R-R测)/R = R/(Rv+R) （ 2）、电流表内接法 其等效电路如图三所示，电流表的测量值为流过待测电阻和 电流表的电流，电压表的测量值为待测电阻两端的电压与电流表两端的电压之和， 故：R测 = U/I = RA+R > R 此时R测的系统误差主要来源于RA的分压作用，其相对误差为: δ内= ΔR/R = (R测-R)/R = RA/R 综上所述，当采用电流表内接法时，测量值大于真实值，即" 大内"；当采用电流表外接法时，测量值小于真实值，即“小外”。 3、电路的选择 （一）比值比较法
恒定电流 电阻测量方法归纳 电阻测量一直是高中物理电学实验中的重头戏，高中物理教材中编排的电学实验对电阻的测量仅仅给出了一个大概的框架，实际上电阻的测量方法很多，了解并掌握电阻的测量方法可以使学生对电学知识的理解更加深刻和透彻。 一、基本方法-----伏安法（V-A 法） 伏安法测量电阻主要涉及测量电路的选择，控制电路的选择和实验器材的选择。 1、原理：根据部分电路欧姆定律。 2、控制电路的选择 控制电路有两种：一种是限流电路（如图1）；另一种是分压电路。（如图2） （1）限流电路是将电源和可变电阻串联，通过改变电阻的阻值，以达到改变电路的 电流，但电流的改变是有一定范围的。其优点是节省能量；一般在两种控制电路都可 以选择的时候，优先考虑限流电路。 （2）分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来，再从可变电阻的两个接线柱引 出导线。如图2，其输出电压由ap 之间的电阻决定，这样其输出电压的范围可以从零 开始变化到接近于电源的电动势。在下列三种情况下，一定要使用分压电路： ① 要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。 ② 滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。 ③ 电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。 3、测量电路 由于伏特表、安培表存在电阻，所以测量电路有两种：即电流表内接和电流表外 接。 （1）电流表内接和电流表外接的电路图分别见图3、图4 （2）电流表内、外接法的选择， ①、已知R V 、 R A 及待测电阻R X 的大致阻值时可以利用相对误差判断 若A X R R ＞X V R R ，选用内接法，A X R R ＜X V R R ，选用外接法 ②不知R V 、 R A 及待测电阻R X ，采用尝试法，见图5，当电压表的一端分别接在 a 、 b 两点时，如电流表示数有明显变化，用内接法；电压表示数有明显变化，用外接 法。 （3）误差分析： 内接时误差是由于电流表分压引起的，其测量值偏大，即 R 测 ＞R 真(R 测=R A +R X ); 外接时误差是由于电压表分流引起的，其测量值偏小，即 R 测＜R 真(V X V X R R R R R += 测) 4、伏安法测电阻的电路的改进 图5 图 6 0 图 1 图2 图 3 图 4 图 7 0