2019-2020学年高中物理上学期第五周 欧姆定律教学设计.doc

2019-2020学年高中物理上学期第五周 欧姆定律教学设计课题欧姆定律课时1考点、知识点电流、欧姆定律及伏安特性曲线学习目标1了解形成电流的条件，并会做出微观解释2知道电流的大小、方向、单位，理解电流的定义式，并能进行相关的计算(重点)3知道电流、电压间的关系，理解用比值定义电阻的方法和欧姆定律的含义(重点)4理解伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件，通过测绘小灯泡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(难点)重、难点1知道电流的大小、方向、单位，理解电流的定义式，并能进行相关的计算(重点)2知道电流、电压间的关系，理解用比值定义电阻的方法和欧姆定律的含义(重点)3理解伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件，通过测绘小灯泡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(难点)学习环节和内容学生活动建议教师活动建议调整记录 电 流环节一：1电流的形成(1)导体内要有自由电荷：金属中的自由电荷是自由电子，电解质溶液中的自由电荷是正、负离子(2)导体内要存在电场：导体内的自由电荷由于受电场力作用从而形成定向运动2电流(1)定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷所用时间t的比值，用符号I表示(2)公式Iq/t.(3)单位：国际单位是安培(A)，常用单位还有毫安(mA)和微安(A).1 A103 mA106 A.(4)方向：物理学上规定正电荷定向运动的方向为电流的方向，这样负电荷定向运动的方向与电流的方向相反3直流与恒定电流(1)直流：方向不随时间改变的电流(2)恒定电流：方向和强弱都不随时间改变的电流1电流的方向与电荷定向移动的方向相同()2电流既有大小，又有方向，它是矢量()3电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量()金属导体中的电流是由于其中的自由电子运动形成的，试问电流的方向与自由电子定向运动的方向有何关系？【提示】电子带有负电，定向运动形成的电流的方向与电子的定向运动方向相反环节二：如图211所示，在盐水中加入两个电极，与电源连接后可以形成电流图211探讨1：盐水中形成电流时，电荷的定向移动如何？【提示】在电场中，盐水中Na向左移动，Cl向右移动探讨2：盐水中电流的方向如何？【提示】电流方向向左1对电流I的理解电流定义式电流方向(1)I是单位时间内通过导体横截面的电荷量，横截面是整个导体的横截面，不是单位截面积(2)当电解质溶液导电时，q为通过某一横截面的正、负电荷量绝对值的和(3)I与q、t均无关电流方向与正电荷定向移动方向相同，和负电荷定向移动方向相反(金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反)2电流的微观表达式(1)建立模型如图212所示，AD表示粗细均匀的一段导体，长为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每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.图212 (2)理论推导AD导体中的自由电荷总数NnlS.总电荷量QNqnlSq.所有这些电荷都通过横截面S所需要的时间t.根据公式I可得导体AD中的电流为InqSv.即电流的微观表达式为InqSv.环节三:1电解池内有一价的电解液，时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1，方向是从AB，负离子数是n2，方向是从BA，设基元电荷为e，以下解释中正确的是()A正离子定向移动形成的电流方向是从AB，负离子定向移动形成的电流方向是从BAB溶液内正负离子向相反方向定向移动，电流抵消C溶液内电流方向从AB，电流ID溶液内电流方向从AB，电流I【解析】正离子定向移动方向为电流方向，负离子定向移动方向和电流方向相反，正、负离子向相反方向定向移动，电流不能抵消，故A、B错误；由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的，故其大小为I，C错误，D正确【答案】D2某电解池内若在2 s内各有1.01019个二价正离子和21019个一价负离子同时向相反方向通过某截面，那么通过这个截面的电流是() 【导学号：33410062】A0 AB0.8 AC1.6 AD3.2 A【解析】电流由正、负离子的定向运动形成，则在2 s内通过截面的总电荷量应为：q1.6101921019 C1.61019121019 C6.4 C，由电流的定义式可知：I A3.2 A，故选D.【答案】D3(多选)横截面积为S的导线中通有电流I，已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线横截面的电子数是()AnSvtBnvtC. D.【解析】根据电流强度的定义式可知，在时间t内通过导线横截面的电荷量qIt，所以在这段时间内通过的自由电子数为N.自由电子定向移动的速率是v，因此在时间t内，位于以横截面积为S、长lvt的这段导线内的自由电子都能通过横截面，这段导线的体积VSlSvt，所以时间t内通过横截面S的自由电子数为NnVnSvt.综上可知，A、C正确【答案】AC应用公式I需注意的三个问题(1)公式I反映的是在时间t内电流的平均值，对恒定电流来说，平均值等于瞬时值(2)计算电流大小时，要注意通过截面的电荷量的计算(q、q1、q2均表示电荷量的绝对值)，常见的情况有以下两种：同种电荷同向通过某一截面时，电荷量qq1q2异种电荷反向通过某一截面时，若q1为正电荷，q2为负电荷，电荷量qq1十|q2|(3)电解液导电时电流的计算，在时间t内，有m个a价正离子通过溶液内截面S，有n个b价负离子通过溶液内截面S，则电流的大小I.欧 姆 定 律电 阻环节四: 1电阻(1)物理意义：描述导体对电流阻碍作用大小的物理量(2)定义：导体两端电压与通过导体电流大小的比值叫做导体的电阻(3)定义式：RU/I.(4)单位：国际单位是欧姆()，常用的还有千欧(k)和兆欧(M)，1 M103 k106 .2欧姆定律(1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比(2)公式：I或UIR.(3)适用范围：实验表明，欧姆定律适用于金属导电和电解液导电，不适用于气体导电和某些器件(如晶体管)导电1由公式R可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比()2由公式R和I可知，当导体两端的电压为零时，导体的电阻和通过导体的电流均为零()3电阻反映了导体对电流的阻碍作用，是导体本身的属性()能否根据表达式R得出结论：导体的电阻与其两端的电压成正比，与通过它的电流成反比？【提示】不能电阻大小一般由导体自身因素决定，与其两端的电压高低和通过导体的电流大小无关环节五:如图213所示的电路用电流表测量导体a的电流，用电压表测量a两端的电压图213探讨1：导体a中的电流的大小由什么因素决定？【提示】由导体a两端的电压和自身电阻决定探讨2：能不能说导体a的电阻与导体两端的电压成正比？【提示】不能1欧姆定律的适用条件(1)一般适用于金属导体或电解液导体，气体或半导体不适用(2)一般适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路不适用(3)适用于线性元件，对非线性元件不适用2欧姆定律的“两性”(1)同体性：表达式I中的三个物理量U、I、R对应于同一段电路或导体(2)同时性：三个物理量U、I、R对应于同一时刻3公式I和R比较比较项目IR意义欧姆定律的表达形式电阻的定义式前后物理量的关系I与U成正比，与R成反比R是导体本身的性质，不随U、I的改变而改变适用条件适用于金属导体、电解液等适用于计算一切导体的电阻环节六: 4从欧姆定律可以导出公式R，此式说明()A当电压增大2倍时，电阻R增大2倍B当电流强度增大2倍时，电阻R减小为原来的一半C电阻是导体本身的性质，当电压为零时，电阻阻值不变D当电压为零时，电阻R也为零【解析】导体电阻由导体自身因素决定，与加在导体两端的电压或通过导体中的电流大小无关，选项A、B、D错误，C正确【答案】C5(多选)(xx杭州高二检测)根据欧姆定律，下列判断正确的是() 【导学号：33410063】A加在金属导体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数B加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数C电流经过电阻时，沿电流方向电势要降低D电解液短时间内导电的UI图像是一条直线【解析】金属导体两端的电压与通过的电流的比值表示金属导体的电阻，是个常数，A正确；对气体，欧姆定律不成立，即常数，B错误；由UIR知电流每经过一个电阻要产生一定的电势降落，欧姆定律适用于电解液导体，故C、D正确【答案】ACD6若加在某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，则导体中的电流是多大？【解析】方法一：由欧姆定律得R(1)又因为R(2)联立(1)(2)解得：I2.0 A.方法二：画出导体的IU图像，如图所示，设原来导体两端的电压为U0时，导体中的电流为I0.当U时，I(I00.4) A.当U2U0时，电流为I2，由图知.所以I01.0 A，I22I02.0 A.【答案】2.0 A欧姆定律的应用推广R(1)欧姆定律的表达式是I，而公式R应该理解成电阻的比值定义式(2)比值定义的魅力就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关(3)R告诉了我们一种测量导体电阻的方法，即伏安法伏 安 特 性 曲 线环节七: 1伏安特性曲线(1)通过某种电学元件的电流随电压变化的实验图线，叫做这种元件的伏安特性曲线(2)线性元件和非线性元件线性元件：IU图线是一条过原点的直线，如图214(1)所示直线的斜率为元件电阻的倒数图(1)图(2)图214非线性元件：IU图线不是直线，如图(2)所示2测绘小灯泡的伏安特性曲线(1)实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、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215所示图215(3)实验操作连接好电路，开关闭合前，将变阻器滑片滑至R的最左端闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下电压表、电流表的示数依据实验数据作出小灯泡的IU图线1伏安特性曲线是导体的电流随电压变化的图线()2所有导体的伏安特性曲线都是过原点的曲线()3伏安特性曲线的斜率表示导体的电阻()如图216所示的坐标系中，RA和RB有什么关系？图216【提示】伏安特性曲线中，图线的斜率的倒数数值上等于电阻值的大小，所以RARB.环节八: 如图217是两种不同导体的伏安特性曲线图217探讨1：伏安特性曲线斜率的物理意义是什么？【提示】伏安特性曲线的斜率表示导体电阻的倒数探讨2：线性元件与非线性元件的根本区别是什么？【提示】线性元件的电阻值不随电压和电流的改变发生变化，它的伏安特性曲线是一条经过原点的直线；非线性元件的电阻值随电压和电流的改变发生变化，它的伏安特性曲线是一条经过原点的曲线1UI图线与IU图线的对比甲乙图218(1)UI图线用来研究导体中的电流跟它两端的电压的关系，IU图线表示导体的特性，称为伏安特性曲线(2)在UI图线上，其斜率表示电阻的大小在IU图线上，其斜率表示电阻的倒数图218甲中R2R1，图乙中R2R1.2对伏安特性曲线的认识(1)金属导体在温度变化不大时，伏安特性曲线是过原点的直线，称为线性元件，通常也叫纯电阻元件，欧姆定律适用于该类元件温度变化较大时，其伏安特性曲线变为曲线，但欧姆定律仍然适用(2)气体导电或半导体导电元件，其伏安特性曲线不是直线称为非线性元件，通常也称作非纯电阻元件，对于这类元件，欧姆定律不再适用环节九: 7(xx济宁高二检测)金属铂的电阻随温度的升高而增大，金属铂的电阻对温度的高低非常敏感，在如图所示的UI图线中，可以表示出金属铂这一特性的是()【解析】通电后，金属铂的电阻增大，相应UI图线上某一点与原点的连线的斜率逐渐变大，UI图线为向上弯曲的曲线，故选项C正确【答案】C8两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图219所示，可知电阻大小之比R1R2等于()图219A13B31C1 D.1【解析】.【答案】A9某一导体的伏安特性曲线如图2110所示，AB段(曲线)所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是() 【导学号：33410064】图2110AB点的电阻为12 BB点的电阻为40 C导体的电阻因温度的影响改变了1 D导体的电阻因温度的影响改变了9 【解析】根据电阻的定义式可以求出A、B两点的电阻分别为RA 30 ，RB 40 ，所以RRBRA10 ，故B对，A、C、D错【答案】B(1)IU图线中的斜率k，斜率k不能理解为ktan (为图线与U轴的夹角)，因坐标轴的单位可根据需要人为规定，同一电阻在坐标轴单位不同时倾角是不同的.(2)某些电阻在电流增大时，由于温度升高而使电阻变化，伏安特性曲线不是直线，但对某一状态，欧姆定律仍然适用.学生课前独立完成学生合作探究完成课堂训练，加深学生对于知识点的理解，同时学生展示，差改错。学生课前独立完成学生合作探究完成课堂训练，加深学生对于知识点的理解，同时学生展示，差改错。学生课前独立完成学生合作探究完成课堂训练，加深学生对于知识点的理解，同时学生展示，差改错。改学生导学案，统计学生完成情况教师旁观引导学生完成探究过程教师组织小组合作完成课堂练习，教师旁观记录学生完成情况。并对学生展示内容作最终总结改学生导学案，统计学生完成情况教师旁观引导学生完成探究过程教师组织小组合作完成课堂练习，教师旁观记录学生完成情况。并对学生展示内容作最终总结改学生导学案，统计学生完成情况教师旁观引导学生完成探究过程教师组织小组合作完成课堂练习，教师旁观记录学生完成情况。并对学生展示内容作最终总结课题电阻定律课时1考点、知识点电阻定律和电阻率学习目标1通过实验探究决定导线电阻的因素2理解电阻定律、电阻率的概念，并能进行有关计算3认识导体、绝缘体和半导体，并了解它们在电路中的作用.重、难点理解电阻定律、电阻率的概念，并能进行有关计算学习环节和内容学生活动建议教师活动建议调整记录探 究 决 定 导 体 电 阻 的 因 素、 电 阻 定 律环节一：1实验探究用控制变量的方法进行实验探究(1)改变导体的长度，其他条件不变，测出导体的电阻，探究导体的电阻与长度的关系(2)改变导体的横截面积，其他条件不变，测出导体的电阻，探究导体的电阻与横截面积的关系(3)改变构成导体的材料，其他条件不变，测出导体的电阻，探究不同材料的导体的电阻是否相同2电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比，导体电阻还与构成它的材料有关(2)公式：R，式中称为材料的电阻率1导体的电阻由导体的长度和横截面积两个因素决定()2根据R可知，通过导体的电流改变，加在电阻两端的电压也改变，但导体的电阻不变()3导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积都有关系()生活中经常出现这样的情况，在电压不稳定的时候灯丝容易烧断，而手边又没有新的灯泡，我们可以通过慢慢晃动灯泡，将断了的灯丝接上，以解燃眉之急当灯泡再次连入电路时，会发现比原来亮了，这是为什么？【提示】灯丝断了又重新搭接上，灯丝长度减小，搭接处横截面积增大，由R知，l减小，S增大，R减小，又由P，U不变，R减小，P增大，所以灯泡变亮了环节二：如图221所示，将不同导线接入A、B两点间进行测量图221探讨1：相同材料、相同横截面积，电阻与长度的关系？【提示】电阻与长度成正比探讨2：相同材料、相同长度，电阻与横截面积的关系？【提示】电阻与横截面积成反比探讨3：相同长度、相同横截面积的不同材料电阻相同吗？【提示】不同公式R和R的比较两个公式RR区别R是电阻的定义式，其电阻并不随电压、电流的变化而变化，只是可由该式算出电路中的电阻R是电阻的决定式，其电阻的大小由导体的材料、横截面积、长度共同决定提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R提供了一种测导体电阻率的方法：只要测出R、l、S就可求出适用任何导体适用金属导体类比：E，C类比：Ek，C联系R是对R的进一步说明，即导体与U和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积环节三：1如图222所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab2bc，当将A与B接入电路或将C与D接入电路中时电阻之比RABRCD为()图222A14B12C21D41【解析】设沿AB方向横截面积为S1，沿CD方向横截面积为S2，则有，AB接入电路时电阻为R1，CD接入电路时电阻为R2，则有，所以D正确【答案】D2两根完全相同的金属导线A和B，如果把其中的一根A均匀拉长到原来的两倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为多少？ 【导学号：33410069】【解析】金属导线原来的电阻为R，拉长后：l2l，因为体积VlS不变，所以S，R44R.对折后：l，S2S，所以R，则RR161.【答案】161应用R的两点注意(1)公式R只适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液(但其他任何材料都有对应的电阻率)(2)计算出来的电阻是某一特定温度下的电阻，因为电阻率随温度而变电 阻 率、 导 体、 绝 缘 体 和 半 导 体环节四：1电阻率(1)意义：反映材料导电性能的物理量，电阻率越小，材料的导电性能越好(2)单位：欧姆米，符号m.(3)决定因素：电阻率由导体的材料和温度决定2导体、绝缘体、半导体导体的电阻率很小，绝缘体的电阻率很大，半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间许多半导体在光照、温度变化高时，电阻率将发生明显变化1任何导电材料的电阻率都是随温度的升高而增大()2现在的调光台灯更多采用耗电极少的晶体管型调压电路()3用来制作标准电阻的锰铜和镍铜合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化()电位器是怎样改变接入电路中的阻值的？【提示】电位器是通过改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻的环节五：分析表中数据材料/(m)材料/(m)银1.6108铁1.0107铜1.7108锰铜合金4.4107铝2.9108镍铜合金5.0107钨5.3108镍铬合金1.0106探讨1：回答什么样的金属电阻率大？什么样的金属电阻率小？【提示】合金的电阻率大，纯净金属的电阻率小探讨2：在电路中导线一般用什么材料制作？【提示】在电路中的导线一般用电阻率小且造价低的铝或铜制作1电阻率和电阻的区别电阻R电阻率描述对象导体材料物理意义反映导体对电流阻碍作用的大小，R大，阻碍作用大反映材料导电性能的好坏，大，导电性能差决定因素由材料、温度和导体形状决定由材料、温度决定，与导体形状无关单位欧姆()欧姆米(m)联系R，大，R不一定大，导体对电流阻碍作用不一定大；R大，不一定大，导电性能不一定差2.电阻率的大小跟温度的关系(1)金属的电阻率随温度升高而增大(2)绝缘体和半导体的电阻率随温度升高而减小，并且变化是非线性的(3)有些合金如锰铜、镍铜的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制作标准电阻(4)当温度降到273 C附近时，有些金属材料的电阻率突然减小到零成为超导体环节六：3关于电阻和电阻率的下列说法中正确的是()A把一根均匀导线分成等长的两段，则每部分的电阻、电阻率均变为原来的一半B由可知，R，C材料的电阻率随温度的升高而增大D对于某一确定的导体，当温度升高时，