高中人教物理专题8.1 电流、导体的电阻、电功和电功率及导体电阻率的测量【讲】解析版.docx

专题8.1 电流、导体的电阻、电功和电功率及导体电阻率的测量【讲】
目录
一 讲核心素养 1
二 讲必备知识 1
【知识点一】三个电流表达式的理解与应用 1
【知识点二】欧姆定律和电阻定律的理解与应用 3
【知识点三】电功、电功率、电热及热功率 6
【知识点四】描绘小电珠的伏安特性曲线 8
【知识点五】测量电阻丝的电阻率 13
三．讲关键能力------会分析拓展创新实验 17
【能力点一】会分析描绘小灯泡伏安特性曲线的拓展性试验 17
【能力点二】会分析测定电阻率的拓展性试验 20
四．讲模型思想----电阻测量的常见模型方法 23
模型一　用“替代法”测电阻 23
模型二　用“半偏法”测量电阻 24
模型三　用“差值法”测电阻 26
模型四 电桥法测电阻 29
一 讲核心素养
1.物理观念：电功、电热、电功率。
(1)了解电流的定义、定义式，会推导电流的微观表达式。
(2)理解电功、电功率、焦耳定律，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路的特点。
2.科学思维：欧姆定律、电阻定律、焦耳定律。
(1)理解电阻的概念，掌握电阻定律。
(2)理解欧姆定律并学会应用欧姆定律分析问题
3.科学探究：测定金属丝电阻率、描绘小电珠的伏安特性曲线
通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系。
4.科学态度与责任：电路设计与安全。
能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际。
二 讲必备知识
【知识点一】三个电流表达式的理解与应用
公式
适用范围
字母含义
公式含义
定义式
I＝
一切电路
q为时间t内通过导体横截面的电荷量
反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝
微观式
I＝nqSv
一切电路
n：导体单位体积内的自由电荷数
q：每个自由电荷的电荷量
S：导体横截面积
v：电荷定向移动的平均速率
从微观上看n、q、S、v决定了I的大小
决定式
I＝
金属、
电解液
U：导体两端的电压
R：导体本身的电阻
I由U、R决定，I∝U，I∝
【例1】(2021·湖南长沙检测)如图所示，在1价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和B作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过．若在t秒内，通过溶液内截面S的正离子数为n1，通过的负离子数为n2，设基本电荷为e，则以下说法中正确的是 (　　)
A．正离子定向移动形成的电流方向从A→B，负离子定向移动形成的电流方向从B→A
B．溶液内由于正、负离子移动方向相反，溶液中的电流抵消，电流等于零
C．溶液内的电流方向从A→B，电流I＝
D．溶液内的电流方向从A→B，电流I＝
【答案】：D
【解析】：电荷的定向移动形成电流，规定正电荷定向移动的方向为电流方向，由图示可知，溶液中的正离子从A向B运动，因此电流方向是A→B，故选项A错误；溶液中正离子由A向B移动，负离子由B向A移动，负电荷由B向A移动相当于正电荷由A向B移动，带电离子在溶液中定向移动形成电流，电流不为零，电流I＝＝，故选项B、C错误，选项D正确．
【素养升华】本题考察的学科素养主要是物理观念及科学思维。
【必备知识】利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：
设柱体微元的长度为L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的速率为v，则
(1)柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq.
(2)电荷通过横截面的时间t＝.
(3)电流的微观表达式I＝＝nqvS.
【变式训练】 (2021·山东省等级考试第二次模拟)在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场．导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动．已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即f＝
kv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于 (　　)
A.　　　 B.　　　 C.　　　 D.
【答案】
【解析】电子定向移动，由平衡条件得，kv＝e，则U＝，导体中的电流I＝neSv，电阻R＝＝，选项B正确．
【知识点二】欧姆定律和电阻定律的理解与应用
1．电阻的决定式和定义式的比较
公式
R＝ρ
R＝
区别
电阻的决定式
电阻的定义式
说明了导体的电阻由哪些因素决定，R由ρ、L、S共同决定
提供了一种测电阻的方法——伏安法，R与U、