6-1电阻定律、超导现象

6-1 电阻定律 超导现象

【教学目标】 (一)知识与技能

1．理解电阻定律和电阻率，能利用电阻定律进行有关的分析和计算。 2．了解电阻率与温度的关系。

3、让学生知道什么是超导现象，了解超导的应用。 (二)过程与方法

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概括出物理规律的能力。

(三)情感、态度与价值观

1、通过实验探究，体会学习的快乐。

2、通过对各种材料电阻率的介绍，加强学生安全用电的意识。 【教学重点难点】

重点：电阻定律及利用电阻定律分析、解决有关的实际问题。 难点：利用实验，抽象概括出电阻定律。 【课时】 1课时 【教学方法】

探究、讲授、讨论、练习。 【教学手段】

实物投影仪、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、电键、导线若干、实验所需合金导线、日光灯灯丝、欧姆表、酒精灯、热敏电阻、光敏电阻、手电筒。

【教学过程】 一、导入新课

教师：同学们在初中学过，电阻是导体本身的一种性质，导体电阻的大小决定于哪些因素？其定性关系是什么？

学生：导体电阻的大小决定于导体的长度、横截面积和材料。同种材料制成的导体，长度越长，横截面积越小，电阻越大。

教师：同学们在初中已经知道了导体的电阻与材料、长度、横截面积的定性关系，这节课让我们用实验定量地研究这个问题。

二、新课教学 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：

LR＝ρ 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）物理意义：电阻率是反映材料导电性能的物理量。横截面积和长度都相同的不同材料的导体，ρ值越大，电阻越大。当L＝1m，S＝1m2时，ρ的数值等于R的值。

（2）单位：欧·米(Ω·m)

（3）穿插《课堂练习题》讲解。 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8 W)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。

学生讨论实验现象的原因。 ????

教师总结：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。

【课堂练习】

【例1】一段均匀导线对折两次后并联在一起，测得其电阻为0.5 Ω，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？

答案：8 Ω 5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0.5 Ω，

R

设每段导线的电阻为R，则4＝0.5 Ω，R＝2 Ω，所以导线原来的电阻为4R＝8 Ω。 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4 Ω×9＝36 Ω，另一半的电阻为4 Ω，所以拉长后的总电阻为40 Ω，是原来的5倍。

综合应用

【例2】在相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为800 Ω，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10 V，电流表的示数为40 mA，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＝40 km，电压表的示数U＝10 V，电流表的示数I＝40 mA＝40×10－3 A，R总＝800 Ω。

U

根据欧姆定律I＝R可得：A端到短路处的两根输电线的电阻

U10Rx＝I＝ Ω＝250 Ω①

40×10－3根据电阻定律可知：

2xRx＝ρS②

2l

A、B两地输电线的电阻为R总＝ρS③

Rxx

由②/③得＝l④

R总

Rx250

解得x＝l＝800×40 km＝12.5 km。

R总

3、半导体、超导现象 半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间，而且电阻随温度的升高而减小的材料。 半导体应用：热敏电阻、光敏电阻、晶体管?? 超导现象：当导体温度降到某一低温时，电阻突然降为零的现象，称为超导现象，把这样的导体叫做超导体。

【课堂小结】

通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：

L

1．电阻定律R＝ρS

2．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)。

3、电阻定律的应用

【作业】 P99 2、3