高中物理 第二章 恒定电流 第3节 欧姆定律学案 新人教版选修3-1.doc

3欧姆定律答案：（1）电流大小（2）（3）欧姆（）（4）千欧（k）（5）兆欧（m）（6）正比（7）反比（8）i（9）金属（10）电解质溶液（11）电压u（12）电流i（13）线性元件（14）非线性1欧姆定律的实验探究（1）实验目的：研究导体中的电流跟导体两端电压之间的定量关系。（2）实验原理：用电压表测导体两端的电压，用电流表测导体中的电流，观察和记录数据，在坐标系中作出ui图象进行探究分析，找出规律，电路图如图所示。（3）实验结论：同一导体，不管电流怎样变化，电压跟电流的比值u/i是一个常量。对于不同的导体，这个比值u/i不同，在同样的电压下，比值u/i大的电流小，比值小的电流大。说明这个比值只与导体自身的性质有关，它反映了导体阻碍电流的性质，叫电阻。（4）电阻定义：导体两端的电压与通过导体的电流大小之比叫导体的电阻。用字母“r”表示。公式：r。单位：欧姆（），常用单位还有千欧（k）、兆欧（m）。1 103 k106 m。物理意义：反映导体对电流阻碍作用的大小。【例1】在一次实验中某同学用电流表测出了流过导体a的几组电流，用电压表测出了导体a两端对应的几组电压，通过描点连线得出了a的ui图象如图中a，把导体a改换为导体b，得出了b的ui图象如图中b，以下说法正确的是（）a对导体a，电流为i1时电阻为r1，电流为i2时电阻为r2，则r1r2b导体a的电阻随电流的增大而增大ca的电阻大于b的电阻d的值反映了a导体对电流的阻碍作用比b导体的小解析：选项解析点评正误a电阻由u、i的比值定义，即r电阻由比值定义，反映了电阻对电流的阻碍作用；从数学的角度看，电阻为ui图象的斜率，故判断电阻大小的方法是看斜率b电阻是一个由导体本身的因素决定的物理量，a的斜率不变，电阻不变c斜率越大，即比值越大，电阻越大du与i的比值越大，电阻越大，说明电阻对电流的阻碍作用越大答案：ac2欧姆定律（1）内容：导体中的电流跟导体两端的电压u成正比，跟导体的电阻r成反比。（2）公式：iu/r。（3）适用条件：欧姆定律是在金属导体基础上总结出来的，实验表明，除金属导体外，欧姆定律对电解液也适用，但对气体导体（如日光灯、霓虹灯管中的气体）和半导体元件并不适用。谈重点（1）在运用欧姆定律解题时，要注意i、u、r三个物理量的“同体性”和“同时性”，所谓“同体性”是指i、u、r三个物理量必须对应于同一段电路；所谓“同时性”是u和i必须是导体上同时刻的电压、电流值。（2）用欧姆定律时，由iu/r可得两个变形公式：ru/i和uir，它们所反映的物理意义是不同的。iu/r表示导体中的电流跟加在导体两端的电压成正比，跟导体自身的电阻成反比。ru/i是电阻的定义式，说明了一种量度和测量电阻的方法，并不说明“电阻与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比”。uir表示在已知导体中的电流和导体的电阻时，可以计算导体两端的电压。（4）公式i、i及inesv的比较【例2】若加在某导体两端的电压变为原来的3/5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，则导体中的电流为多大？解析：对欧姆定律理解的角度不同，求解的方法也不相同。本题可以有三种解法：解法一：依题意和欧姆定律得ru0/i0，所以i01.0 a，又因为r，所以i22i02.0 a。解法二：由r得i01.0 a又r，所以i22i02.0 a。解法三：画出导体的iu图象，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，ii00.4 a当u2u0时，电流为i2。由图知（i00.4）/u00.4/u0所以i01.0 a，i22i02.0 a。答案：2.0 a3导体的伏安特性曲线（1）定义：建立平面直角坐标系，用横轴表示电压u，纵轴表示电流i，画出的iu的关系图线叫做导体的伏安特性曲线。伏安特性曲线直接反映了导体中的电流与电压的关系。（2）特点：在iu图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。即ki/u1/r。图线的斜率越大，电阻越小。在r一定的情况下，i正比于u，所以iu图象和ui图象都是通过原点的直线，如图甲、乙所示。iu图象中，r1r2；ui图象中，r1r2。（3）线性元件：金属导体的伏安特性曲线是过原点的直线，具有这种特性的电学元件叫做线性元件。（4）非线性元件：其伏安特性曲线不是直线的导体元件，叫做非线性元件。如用小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、电键连成如图丙所示的电路，改变电压和电流，画出小灯泡的伏安特性曲线，如图丁所示，可以看出图线不是直线。【例3】如图所示的图线是两个导体a和b的伏安特性曲线，则它们的电阻之比为rarb_；两个导体中的电流相等（不为零）时，它们两端的电压之比为uaub_；两个导体两端的电压相等（不为零）时，通过它们的电流之比为iaib_。解析：答案：1313314伏安法测电阻的误差分析及电路选择（1）基本原理：伏安法测电阻的基本原理是欧姆定律r，只要测出元件两端电压和通过的电流，即可由欧姆定律计算出该元件的阻值。（2）用伏安法测电阻的电路有两种：内接法和外接法。两种电路对比分析如下：类别电流表内接法电流表外接法电路图误差分析电压表示数uvuruaur电流表示数iairr测r真误差来源于电流表的分压作用电压表示数uvur电流表示数iairivirr测r真误差来源于电压表的分流作用两种电路的选择条件r越大，ur越接近uv，r测越接近r真可见，为了减小误差，该电路适合测大电阻，即rrar越小，ir越接近ia，r测越接近r真可见，为了减小误差，该电路适合测小电阻，即rrv5滑动变阻器两种接法的比较滑动变阻器有两种接法，分别叫做分压式接法和限流式接法，如图所示。这两种接法有以下不同点：（1）连接方式不同：分压式接法：滑动变阻器整个电阻接入干路中，将待测电阻接在ab之间，滑片移动，改变的是rx两端的电压。限流式接法：滑动变阻器的部分电阻接入干路中，将待测电阻与其串联，滑片移动，改变滑动变阻器接入电路中的电阻，从而改变电流。（2）使待测电阻分得电压范围不同：分压式接法可使待测电阻获得0u之间的电压值，限流式接法使待测电阻获得的是uu之间的电压值。在描绘小灯泡的伏安特性曲线中，要求测量小灯泡的电压数值较多，且要从零开始，所以只能用滑动变阻器的分压式接法。（3）选择滑动变阻器的阻值不同：分压式接法中，一般选择滑动变阻器的总阻值小于待测电阻；限流式接法中，滑动变阻器的总阻值要与待测电阻差不多大。【例4】有一个未知电阻r，用图中甲和乙两种电路分别对它进行测量，用图甲电路测量时，两表读数分别为6 v、6 ma，用图乙电路测量时，两表读数分别为5.9 v、10 ma，则用_图所示电路测该电阻的阻值误差较小，测量值rx_，测量值比真实值偏_（选填“大”或“小”）。（电流表内阻很小，约为0.1 ，电压表内阻很大，约为3 000 以上）解析：从两组读数可以看出，电流值有明显的改变，说明电压表的分流作用不能忽略，故采用甲图进行测量误差较小，此时电阻为rx1 k。电阻的真实值应为r真rxra，所以有rxr真，偏大。答案：甲1 k大【例5】如图甲所示为某一热敏电阻（电阻值随温度的改变而改变，且对温度很敏感）的iu关系曲线图。（1）为了通过测量得到图甲所示iu关系的完整曲线，在图乙、丙所示两个电路中应选择的是图_；简要说明理由_。（电源的电压恒为9 v，滑动变阻器的阻值为0100 ）（2）在图丁所示电路中，电源电压恒为9 v，电流表读数为70 ma，定值电阻r1250 。由热敏电阻的iu关系曲线可知，热敏电阻两端的电压为_ v，电阻r2的阻值为_ 。解析：（1）图乙加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压，从而能够得到完整iu图线，故选图乙。（2）通过r1的电流为i1a36 ma，通过热敏电阻的电流i2ii1（7036）ma34 ma，由甲图可知热敏电阻两端的电压为5.2 v，电阻r2111.8 。答案：（1）乙图乙加在热敏电阻两端的电压可以从零调到所需电压（2）5.2111.86测绘小灯泡的伏安特性曲线实验（1）实验目的：测绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律，学习利用图表和图象来处理实验数据，体会研究问题的思想方法。（2）实验原理：根据欧姆定律，电阻两端的电压与通过电阻的电流的比值即可求出电阻。用电压表测量电阻两端的电压，电流表测量通过电阻的电流，绘出iu图线，即可得到小灯泡的伏安特性曲线。实验原理图如图所示。（3）实验器材：电源、小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸。（4）实验步骤确定电流表、电压表的量程，采用电流表外接法，按图所示的原理图连接好实验电路。把滑动变阻器的滑片调节到a端，电路经检查无误后，闭合开关s。改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数i和u，记入记录表格内，断开开关s。在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流i，横轴表示电压u，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线。拆去实验线路，整理好实验器材。（5）注意事项由于被测小灯泡灯丝电阻较小，因此应采用电流表外接法。本实验要作iu图线，需要多测几组包括零在内的电压、电流值（大约12组），因此变阻器要采用分压接法。开关闭合前，滑动变阻器的滑片应滑到使灯泡两端电压为零的位置，如图中a端。在增大电压的过程中，要确保不超过小灯泡的额定电压。在选择电表的量程时，掌握以下原则：在测量值不超过电表量程的前提下，指针尽量偏转至量程左右。测绘iu（ui）图线时要注意三点：一是标度选取合理。即作出的图象既可以把表中所给的所有点都标注上，同时又要使图象分布在中央位置上。二是用“”或“”标注点。三是用平滑曲线拟合连接各点，误差较大的点可以舍弃。【例6】某同学在做“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，得到如下表所示的一组ui数据：编号12345678u/v0.200.601.001.401.802.202.603.00i/a0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯泡发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光（1）试在图上画出ui图线。（2）当u1.40 v时，灯丝电压与电流成_比，灯丝电阻_；当u1.40 v时，灯丝的温度逐渐升高，其电阻随温度升高而_。解析：（1）根据给出的坐标纸建立坐标，然后描点。用平滑的曲线连接，可以看出当u1.40 v时，灯泡电压与电流成正比，灯丝电阻不变；当u1.40 v时，由ui图线可知，图线斜率逐渐增大，故其电阻随温度的升高而增大。（2）从图象得到，当u1.40 v时，图线斜率基本不变；当u1.40 v时，图线斜率逐渐增大，所以灯丝电阻的变化是开