高中物理《课时讲练通》2.3欧姆定律(人教版选修.ppt

3 欧姆定律 1.通过探究导体电压和电流关系的实验过程，体会利用U-I图 像来处理、分析实验数据，总结实验结论的方法。 2.进一步体会用比值定义物理量的方法，理解电阻的定义和欧 姆定律。 3.通过测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验，掌握利用分压电路 改变电压的基本技能，知道伏安特性曲线、线性元件、非线性 元件，学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。 重点：1.理解欧姆定律的内容及其表达式、变换式的意义。 2.对导体伏安特性曲线的理解。 难点：1.运用数学方法处理实验数据，理解欧姆定律。 2.对分压电路的理解及在具体电路中的应用。 一、欧姆定律 1.电阻 (1)物理意义：反映了导体对电流的_作用。 (2)表达式：_。 (3)单位：欧姆，简称_，符号是_。 (4)换算关系：1 k=_ ，1 M=_ 。 阻碍 欧 1 0001106 2.欧姆定律 (1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成_，跟导体的电 阻R成_。 (2)公式：_。 (3)适用条件：欧姆定律对金属导体和_导电适用，但 对_和_并不适用。 正比 反比 电解质溶液 气态导体半导体元件 二、导体的伏安特性曲线 1.伏安特性曲线 用纵坐标表示_，用横坐标表示_，画出的导体的I-U 图像。 2.斜率的物理意义 I-U图像各点与坐标原点连线的斜率为导体电阻的_，斜率越 大，导体电阻_。 3.图线形状 直线：线性元件，例如，_、电解液等。 曲线：非线性元件，例如，气体导体、_等。 电流I电压U 倒数 越小 金属导体 二极管 三、测绘小灯泡的伏安特性曲线 1.实验器材 小灯泡、_、电流表、_、学生电源(或电池组)、 开关、导线、坐标纸、铅笔等。 2.实验电路如图所示 电压表滑动变阻器 3.实验操作 (1)按如图所示连接好电路，开关闭合前，将滑动变阻器滑片滑 至最_端。 (2)闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下_、_ _的示数。 (3)依据实验数据作出小灯泡的_图像。 左 电压表电流 表 I-U 【判一判】 (1)由 可知，通过一段导体的电流跟它两端的电压成正比。 ( ) (2)导体的电阻与加在导体两端的电压、通过导体的电流无关。 ( ) (3)欧姆定律适用于一切导体。( ) (4)伏安特性曲线是一条直线的电学元件是非线性元件。( ) 提示：(1)由欧姆定律可以知道，通过导体的电流跟加在它两端 的电压成正比，故(1)对； (2)一段导体确定时，R确定，与加在导体两端的电压、通过导 体的电流无关，(2)对； (3)欧姆定律适用于金属导电和电解液导电，不适用于气体导电 ，故(3)错； (4)伏安特性曲线是一条直线的电学元件是线性元件，而不是非 线性元件，(4)错。 欧姆定律 1.利用如图所示的实验电路，探究导体中的电流与电压、电阻 的关系，根据下表中的实验数据，作出导体的U-I图像，写出 其函数关系式并说明电压与电流有什么关系。 提示：根据图线可得：U=kI，U与I成正比。 2.如图是某同学在“探究导体中的电流 与导体两端电压之间的关系”实验中通 过描点、连线得到的两条图线，根据图 线可知，电压与电流的比值具有什么特 点？对不同的导体，这个比值是否相同？这个比值描述的是什 么物理量？ 提示：对同一导体，U-I图像是过原点的直线,电压和电流的比 值为一常数,可以写成 对不同导体，这个比值不同,说明 这个比值与导体自身有关,反映导体的属性,物理上叫电阻，用 R表示，即 【规律方法】 和U=IR三式的区别 (1) 是欧姆定律的数学表达式，常用于计算一段电路加上 一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解液导电(纯电 阻电路)。 (2) 是电阻的定义式，比值表示导体对电流的阻碍作 用，常利用 的值表示电路的等效电阻。但对给定的导体, 不能说导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流经导体的电 流成反比。即使导体的电阻发生变化，公式 仍然适用。 (3)U=IR是电势降落的计算式，用来表示电流经过一电阻时的 电势降落，适用条件与欧姆定律的适用条件相同。 【探究归纳】 1.欧姆定律 流过导体的电流与导体两端的电压成正比。 2.导体的U-I图像 不同导体的U-I图像，直线的斜率不同，该斜率只与导体本身 有关。 【典例1】(2012郑州高二检测)若加在导体两端的电压变为 原来的 时，导体中的电流减小了0.4 A。如果所加电压变为 原来的2倍，求导体中的电流。 【思路点拨】解答本题应把握以下两点： (1)导体的电阻不随电压、电流的变化而变化。 (2)利用欧姆定律求解。 【解析】方法一：据题意知 解得I0=1 A。 又因为 所以I2=2I0=2 A。 方法二： 解得I0=1 A。 又因为 所以I2=2I0=2 A。 答案：2 A 【变式训练】用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍,加在A上 的电压是加在B上的电压的一半,那么通过A、B的电流IA和IB的 关系是( ) A.IA=2IB B. C.IA=IB D. 【解析】选D。根据欧姆定律 得， 即 D正确。 导体的伏安特性曲线 1.如图是某元件的I-U图像，思考图像斜率的物理意义是什么 。该元件是线性元件还是非线性元件？ 【思路分析】对比U-I图像斜率的物理意义，分析I-U图像斜率 的物理意义，判断该元件是线性元件还是非线性元件。 提示： 图线的斜率表示导体电阻的倒数，斜率越大, 电阻越小；图像反映的导体电阻不变，是线性元件。 2.如果某元件的伏安特性曲线如图所示，分析该元件的电阻在 图像中如何反映。该元件是线性元件还是非线性元件？ 提示： 则 I-U曲线上一点与原点连线斜 率的倒数表示电阻；该元件的电阻随电压的变化而变化,且电 压增大时，电阻变小,这种元件是非线性元件。 【知识点拨】 导体的伏安特性曲线 用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U，以此画出的I-U图像 叫做导体的伏安特性曲线。 (1)对于金属导体，它的伏安特性曲线是通过坐标原点的倾斜 直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。 (2)对气态导体和半导体元件，它的伏安特性曲线不是直线， 这类电学元件叫做非线性元件。 【探究归纳】 伏安特性曲线 1.I-U曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，而U-I曲 线上各点与原点连线的斜率表示电阻。 2.线性元件的伏安特性曲线是一条直线；非线性元件的伏安特 性曲线是一条曲线。 【典例2】(2012苏州高二检测)如图所 示是某导体的伏安特性曲线，由图可知下 列结论正确的是( ) A.导体的电阻是0.02 B.导体的电阻是5 C.当导体两端的电压为10 V时，导体中的电流为0.2 A D.当导体中的电流为0.2 A时，导体两端电压为15 V 【思路点拨】解答本题应把握以下两点： (1)线性元件的电阻与电压、电流的大小无关。 (2)根据欧姆定律求电压值或电流值。 【解析】选C。 A、B错； C正确；UIR0.250 V10 V，D错。 【变式训练】两电阻R1、R2的电流和电压的关系如图所示，可 知两电阻大小之比R1R2等于( ) A.13 B.31 C.1 D. 1 【解析】选A。在I-U图像中电阻等于图线斜率的倒数，即 所以 A正确。 测绘小灯泡的伏安特性曲线 1.结合下表，探究滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的不同。 Pa部分 Pa部分Pb部分 电压 小大 2.为什么实验中滑动变阻器应采用分压式接法？ 提示：本实验要作出小灯泡的I-U图像，要求测出一组包括零 在内的电流、电压值，故应采用分压式接法。 3.探究“测绘小灯泡的伏安特性曲线”实验的电路选择。 测量电路电流表的接法有两种，即内接法和外接法，分别如图 甲、乙所示。试结合下表分析电路的特点，小灯泡电阻测量值 与真实值的大小关系。 提示： 小灯泡 小灯泡和电流 表 小灯泡电阻和电 流表内阻 大于 大于 小灯泡 小灯泡和电压 表 小灯泡电阻和电 压表内阻 小于 小于 【知识点拨】 实验的五点注意 (1)本实验中，因被测小灯泡的灯丝电阻较小，要采用电流表外接 法。 (2)开关闭合前，应将变阻器滑片移到使小灯泡两端电压为零处。 (3)调节滑片时，应注意电压表的示数不要超过小灯泡的额定 电压。 (4)坐标系标度要合理选取，尽量使描出的图像占据坐标纸的大部 分。 (5)小灯泡的伏安特性曲线是曲线，连线时要用平滑的曲线，不能 连成折线。 【探究归纳】 测绘小灯泡的伏安特性曲线 1.滑动变阻器的两种接法 (1)所测电压值、电流值从零开始，采用分压式接法； (2)耗电少的场合采用限流式接法。 2.电流表的两种接法 (1)待测电阻阻值远大于电流表内阻，采用内接法； (2)待测电阻阻值远小于电压表内阻，采用外接法。 【典例3】(2012福州高二检测)某同 学在探究规格为“6 V，3 W”的小电珠 伏安特性曲线实验中采用图甲所示的电 路进行测量。图中R为滑动变阻器(阻值 范围020 ，额定电流1.0 A)，L为待测小电珠， 为电压表 (量程6 V，内阻20 k)， 为电流表(量程0.6 A,内阻1), E为电源(电动势8 V，内阻不计)，S为开关。 (1)在实验过程中，开关S闭合前，滑动变阻器的滑片P应置于 最_(选填“左”或“右”)端。 (2)在实验过程中，已知各元件均无故障，但闭合开关S后，无 论如何调节滑片P，电压表和电流表的示数总是调不到零，其 原因是_点至_点的导线没有连接好(图甲中的 黑色小圆点表示接线点，并用数字标记，空格中请填写图甲中 的数字，如“2点至3点”的导线)。 (3)该同学描绘出小电珠的伏安特性曲线示意图如图乙所示， 则小电珠的电阻值随工作电压的增大而_(选填“不变” “增大”或“减小”)。 【思路点拨】解答本题时应把握以下两个方面： (1)正确认识小电珠的伏安特性曲线。 (2)明确滑动变阻器分压式接法的功能特点。 【解析】(1)结合分压式接法的特点，开关闭合前，滑动变阻 器滑片应置于最左端。 (2)由于电压表和电流表总是调不到零，因此滑动变阻器不是 分压式接法，各元件无故障，则是1点到5点导线没有连接好。 (3)由I-U图像的斜率越来越小可知小电珠的电阻随工作电压的 增大而增大。 答案：(1)左 (2)1 5(或5 1) (3)增大 【变式训练】一个标有“4 V，0.7 A”的小灯泡，所加的电压 U由零逐渐增大到4 V，在此过程中，电压U和电流I的关系可以 用图像表示，在图中符合实际的是( ) 【解析】选B。由电阻的定义式 知，在I-U图像上，某一 点的纵坐标I与横坐标U的比值对应着电阻的倒数 由于小灯 泡的电阻会随温度的升高而变大，所以图线上一点与坐标原点 的连线的斜率应逐渐减小，故B正确，A、C、D错误。 【温馨提示】测绘小灯泡的伏安特性曲线是本章中的重点物理 电学实验，也是高考中重点考查的实验，考查的重点是实验仪 器的选择、实验原理的掌握等。 【典例】在“描绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，可供选 择的器材有： A.小灯泡：规格为“3.8 V,0.3 A” B.电流表：量程00.6 A，内阻约为0.5 C.电流表：量程03 A，内阻约为0.1 D.电压表：量程05 V，内阻约为5 k E.滑动变阻器：阻值范围010 ，额定电流2 A F.电池组：电动势6 V，内阻约为1 G.开关一只，导线若干 考查查内容 描绘绘伏安特性曲线实验线实验 的电电路设计设计 与器材选选 择择 (1)为了使测量尽可能地准确，需要使小灯泡两端电压从0逐渐 增大到3.8 V且能方便地进行调节，因此电