高中物理 第2章 第3节 欧姆定律学案 新人教版选修31.doc

2.3 欧姆定律学案【学习目标】1知道什么是电阻及电阻的单位。2理解欧姆定律，并能用来解决有关电路的问题。3知道导体的伏安特性，知道什么是线性元件和非线性元件。4通过对欧姆定律的理解和掌握，解决有关电路的生活中的问题，提高对定律的灵活运用程度。【重点难点】重点：正确理解欧姆定律及其适应条件难点：对电阻的定义的理解，对i-u图象的理解，运用欧姆定律计算有关问题。【课前预习】1电阻：导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值（1）物理意义：反映了导体对电流的_作用。（2）电阻由导体 的性质决定。（3）单位： ，常用的电阻单位还有 和 ，换算关系：1 m= k=_。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 ，跟导体的电阻成 （2）公式： 。（3）欧姆定律主要对金属导电和电解液导电适用。（4）欧姆定律的理解公式r和i的对比ri电阻的定义式，适用于所有导体欧姆定律表达式，适用于金属、电解质溶液导电不能说ru，r，r由导体本身性质(材料、长短、粗细)决定，与u、i大小无关可以说iu、i，i的大小由u、r共同决定测量了u，测量了i，便可确定r，为我们提供了一种测量电阻的方法知道了u、r，便可确定i，为我们提供了除i之外的一种计算电流的方法“同体性”和“同时性”在应用公式i解题时，要注意欧姆定律的“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，不能将不同段电路的i、u、r值代入公式计算所谓“同时性”指u和i必须是导体上同时刻的电压和电流值，否则不能代入公式计算3伏安特性曲线（1）定义：导体中的电流i随导体两端的电压u变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线。又称i-u曲线。（2）伏安特性曲线中斜率的物理意义： 。即tan .，所以斜率越大，表示电阻越小（3）线性元件：电流和电压成正比，伏安特性曲线是 ，这种电学元件叫做线性元件。非线性元件：电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是 ，这种电学元件叫做非线性元件对线性元件，导体的伏安特性曲线的斜率表示导体电阻的倒数（如图1），斜率大的，电阻小；对非线性元件，伏安特性曲线上某一点的纵坐标和横坐标的比值，即曲线的割线斜率表示了导体的电阻的倒数（如图2）。4.在测绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，按下图电路中的图甲进行实验，开关闭合前，调节滑动变阻器的滑片，使变阻器的有效电阻为 ，闭合开关，逐步减小滑动变阻器的有效电阻，通过小灯泡的电流随之 ，分别记录电流表和 的多组数据，直到电流达到它的 为止。由于变阻器是串联在电路中的，即使r调到最大，电路中还有一定的电流，因此在描出的伏安特性曲线中缺少 的数据，要克服这一点，可按照下图乙进行实验。 5右图是二极管的伏安特性曲线：二极管具有 导电性。加正向电压时，二极管电阻 ，通过二极管的电流 ；加反向电压时，二极管的电阻 ，通过二极管的电流 。6.伏安法测电阻的两种方法比较（1）内接法和外接法的电路图分别如图甲乙所示两种电路对比分析如下：电路图对比甲乙电流表接法电流表内接法电流表外接法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(即rx为大电阻)时用内接法；当rx(即rx为小电阻)时用外接法；rx ，内、外接法均可实验试触法：按图接好电路，让电压表一根接线p先后与a、b处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化(电流表的分压作用明显)，而电流表的示数变化不大(电压表分流作用不大)，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法【预习检测】1下列说法中正确的是（ ）a通过导体的电流越大，则导体的电阻越小ui0asbscsdsb当加在导体两端的电压变化时，导体中的电流也发生变化，但电压和电流的比值对这段导体来说等于恒量c通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比d导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过导体的电流成反比2有a、b、c、d四个电阻，它们的ui关系如图所示，则图中电阻最大的是（ ）aa bb ccdd3. .某个导体两端加电压16v时，20s内通过它的电荷量为32c。求导体的电阻和20s内通过导体截面的电子数；若导体两端的电压为20v时，求通过导体的电流。4.人体通过50ma的电流，就会引起呼吸麻痹，如果人体的最小电阻为800，求人体安全工作电压，根据以上数据说明：为什么人体触到电压220v电线时会发生危险，而接触到干电池时却没有感觉？【典题探究】 【例1】根据欧姆定律,下列说法中错误的是( )从r=可知，导体的电阻跟加在导体两端的电压成正比从r=可知，对于某一确定的导体，通过的电流越大，导体两端的电压就越大从r=可知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比从r=可知，对于某一确定的导体，所加电压跟通过导线的电流之比是定值【解析】：欧姆定律原形是，而公式r=应该理解成电阻的定义比值定义的魅力就在于理解定义的该物理量与比值中的物理量无关【答案 】 【拓展】：欧姆定律的注意事项：r不是欧姆定律的表达式，而是电阻的定义式，对于确定的导体，因为u与i成正比，其比值为一恒量，所以电阻与电压、电流无关，仅与导体本身有关不能把欧姆定律说成电阻与电压成正比，与电流成反比12u/v10 0515i/ma在应用公式解题时，要注意欧姆定律的“同时性”和“同体性”，即三个物理量必须对于同一个电阻和同一个电阻的同一个时刻.【例2】如图所示，图象所对应的两个导体，（1）电阻之比r1 ：r2为 (2)若两个导体中电流相等（不为零）时，电压之比u1 ：u2 为 (3)若两个导体的电压相等（不为零 时），电流之比i1：i2为 【 解析】 （1）在i u图象中，电阻的大小等于图线斜率的倒数r1=2 r2=则r1：r2=3:1(2)由欧姆定律u=ir得u1 ：u2=3：1（3）由欧姆定律得i1：i2 = r2：r1=1：3【拓展】：用图象反映物理规律，是物理学中常用的方法，也是考察的重点之一。本题要求学生理解i-u图象的物理含义，知道i-u图象不仅能反映电流随电压变化的关系，还要能知道，其斜率的倒数即为该导体的电阻。在观察物理函数图象时一定要注意坐标，不能凭记忆来回答。如果图象是u-i图象，其图线的斜率就等于导体的电阻。如果图中改为u-i图象，其他条件不变，那么两个导体的电阻之比r1 ：r2为多少？【例3】一只标有“220v、60w”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到220v。在此过程中，电压和电流的关系可用图线表示。在如图所示的四个图线中，肯定不符合实际的是（） 【解析】： 由电阻的定义式r=知，在ui图象上，某一点的纵坐标u和该点的横坐标i的比值ui就对应着电阻值r。由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大，当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220v时，钨丝的温度不断升高，电阻将不断增大，a图象表示u/i为一定值，说明电阻不变，不符合要求；.图象上各点的u/i值随u的增大而减小，也不符合实际；d图象中的u/i的值开始随u的增大而增大，后来随u的增大而减小，也不符合实际；只有b图象中u/i的值随u的增大而变大，符合实际，应选acd【拓展】i-u图象与ui图象有时都称之为伏安特性曲线。解题时要注意分辨纵横坐标的所代表的物理量。对非线性元件，ui曲线上某一点的纵坐标和横坐标的比值，即曲线的割线斜率表示了导体的电阻。【例4】用下列器材组成描绘电阻r0伏安特性曲线的电路，请将实物图连线成为实验电路微安表a(量程200 a，内阻约200 )；电压表v(量程3 v，内阻约10 k)电阻r0(阻值约20 k)；滑动变阻器r(最大阻值50 ，额定电流1 a)；电池组e(电动势3 v，内阻不计)；开关s及导线若干思考：测量电阻r0时电流表采用内接法还是外接法？采用的依据是什么？滑动变阻器的阻值决定了滑动变阻器采用什么解法？连线时应该注意哪些问题？【解析】仪器的选择问题，微安表内阻比待测电阻小得多，比电压表内阻还要大，需要用微安表的内接法滑动变阻器的阻值比待测电阻小得多，需要用分压式接法才能更好的调节待测电路上的电压电路图如下所示【答案】【拓展】：探究小灯泡的伏安特性曲线如图所示(只画出了ab段)，由图可知，当灯泡电压由3 v变为6 v时，其灯丝电阻改变了_ .【答案】5【总结】：测定电器元件的伏安特性曲线的常见方法：需要测量待测电器元件的电压和电流要考虑电流表是内接还是外接，一般情况下是外接，因为所测的小灯泡的电阻一般较小要考虑滑动变阻器的接法在进行数据处理时，图线一般不是直线，要用平滑的曲线把各个点连接起来. 2.3欧姆定律【学案答案】【课前预习】1（1）阻碍（2）本身（3）欧姆（）千欧（k） 兆欧(m) 105 1032（1）正比，反比（2）