高中物理 第2章 第3节 欧姆定律教案 新人教版选修31.doc

3欧姆定律三维目标知识与技能1理解电阻的概念，明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定；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曲线，知道什么是线性元件和非线性元件。过程与方法1通过演示实验探究电流大小的决定因素，培养学生的实验观察能力。2运用数学图象法处理物理问题，培养学生运用数学进行逻辑推理的能力。情感态度与价值观1通过介绍欧姆的研究过程和“欧姆定律”的建立，激发学生的创新意识，培养学生在逆境中战胜困难的坚强性格；2本节知识在实际中有广泛的应用，通过本节的学习培养学生联系实际的能力。 教学重点欧姆定律的内容、表达式、适用条件及利用欧姆定律分析、解决实际问题。教学难点对电阻的定义的理解，对iu图象的理解。 教学方法探究、讲授、讨论、练习。教具电流表、电压表、滑动变阻器、电键、导体a、b、导线、电池组、小灯泡、晶体二极管等。新课导入同学们在初中已经学过了欧姆定律的一些基础知识，今天我们要在初中学习的基础上，进一步学习欧姆定律的有关知识。新课教学一、欧姆定律1导体中的电流跟导体两端电压、导体电阻的关系既然在导体的两端加上电压，导体中才有电流，那么，导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？在初中我们曾经探究过导体中的电流跟导体两端电压、导体电阻的关系。现在我们通过实验来进一步探究这个问题。【演示】如图所示，用电流表测量通过导体a的电流，用电压表测量a两端的电压。图中虚线框内是一个能提供可变电压的电路（其原理将在以后讨论，在此暂不涉及），调节滑动变阻器的滑片，可以得到关于导体a的几组电压、电流数据。随后，换用另一个导体b代替a进行实验，又可以得到关于导体b的多组电压、电流数据。请你观察和记录实验数据，并在同一坐标系中作出a、b的ui图象。请一位同学简述如何利用如图所示的实验电路来研究导体a中的电流跟导体两端的电压的关系?合上电键s，改变滑动变阻器上滑片p的位置，使导体两端的电压分别为0、0.50v、1.00v、1.50v、2.00v、2.50v，记下不同电压下电流表的读数，然后通过分析实验数据，得出导体中的电流跟导体两端电压的关系。选出学生代表，到讲台上读取实验数据。将得到的实验数据填写在表格中。换用另一导体b，重复实验。实验数据如下u/v00.501.001.502.002.50i/a导体ai/a导体b同学们如何分析在这次实验中得到的数据？用图象法。在直角坐标系中，用纵轴表示电压u，用横轴表示电流i，根据实验数据在坐标纸上描出相应的点。根据这些点是否在一条直线上，来研究导体中的电流跟它两端的电压的关系。uioab请一位同学上黑板作ui图线。其他学生在练习本上作。学生作图，如图所示。这种描点作图的方法，是处理实验数据的一种基本方法，同学们一定要掌握。分析图象，我们可以得到哪些信息？对于同一导体，ui图象是过原点的直线，电压和电流的比值等于一个常数。同一导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流的比值是一个常数，此结论可以写为：r或导体中的电流i跟导体两端的电压u成正比，即iu。2电阻上面表达式中的r表示什么物理量？式中r是电压与电流的比值。实验表明，对同一个导体，不管导体的电压和电流怎样变化，比值r都是恒定的。对不同的导体，r的数值一般是不同的。这表明，r是一个跟导体本身有关的量。r的值越大，在同一电压下通过的电流越小。这个比值r反映了导体的属性，反映了导体对电流的阻碍作用。（1）概念电压和电流的比值r，反映了导体对电流的阻碍作用，叫做导体的电阻。（2）定义式r（量度式）这个定义式给出了测量电阻的方法伏安法。（3）单位在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是。如果在某段导体的两端加上1v的电压，通过的电流是1a，这段导体的电阻就是1。所以，11v/a。常用的电阻单位还有千欧(k)和兆欧(m)：1 k1031 m106（4）物理意义电阻是导体本身的一种特性，由导体本身决定。导体的电阻与导体两端的电压u及导体中的电流i没有关系，不能说导体的电阻r跟加在导体两端的电压u成正比，跟导体中的电流i成反比。【思考与讨论】根据r，有人说导体的电阻r跟加在导体两端的电压u成正比，跟导体中的电流i成反比，这种说法对吗？为什么？这种说法不对，因为电阻是导体本身的一种特性，所以导体的电阻与导体两端的电压及导体中的电流没有关系。3欧姆定律（1）内容介绍德国物理学家欧姆和欧姆定律的建立，从而对学生进行思想品德教育。将r变形，得i，该式可以表述为：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。这就是我们在初中学过的欧姆定律。（2）公式i（决定式）（3）适用条件欧姆定律是在金属导体的基础上总结出来的，对其它导体是否适用，需要经过实验的检验。实验表明，除金属外，欧姆定律对电解质溶液也适用。但对气体（如日光灯管、霓虹灯管中的气体）和半导体元件并不适用。一是部分电路，二是金属导体、电解质溶液。（4）注意使用欧姆定律计算时，要注意i、u、r的同体同时对应关系（同一性）。当导体的电阻随温度明显变化时，r应是测量时的实际电阻。二、导体的伏安特性曲线1研究内容用图象研究导体中的电流i和电压u的关系。2导体的伏安特性曲线iuoba（1）导体的伏安特性曲线用纵轴表示电流i，用横轴表示电压u，画出的iu图线叫做导体的伏安特性曲线。如右图所示，是金属导体的伏安特性曲线。（2）图线斜率的物理意义在iu图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。即k图线的斜率越大，电阻越小。右图中rbra。（3）线性元件和非线性元件线性元件伏安特性曲线是过坐标原点的直线，这样的元件叫线性元件。非线性元件aviuoiuru/i【演示】用晶体二极管、电压表、电流表、滑动变阻器、电键连成如图左所示的电路，改变电压和电流。根据实验数据，画出晶体二极管的伏安特性曲线，如图右所示，可以看出图线不是直线。对欧姆定律不适用的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，都是非线性元件。伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫非线性元件。【课堂练习】1某电阻两端电压为16 v，在30 s内通过电阻横截面的电量为48 c，此电阻为多大？30 s内有多少个电子通过它的横截面？解析：由题意知u16 v，t30 s，q48 c。电阻中的电流i1.6 a。据欧姆定律i得，r10n3.01020个故此电阻为10，30s内有3.01020个电子通过它的横截面。2两电阻r1、r2的伏安特性曲线如右图所示，由图可知：（1）这两电阻的大小之比r1r2为_a13b31c1d1（2）当这两个电阻上分别加上相同电压时，通过的电流之比为_a13b31c1d1解析：（1）由欧姆定律i可知，在iu图线中，图线的斜率k，即电阻的大小等于伏安特性曲线斜率的倒数。r1r2tan30tan6013，所以a选项正确。（2）由欧姆定律i可知，给r1、r2分别加上相同的电压时，通过的电流与电阻成反比，即i1i2r2r131，故b选项正确3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：解答一：依题意和欧姆定律得：，所以i01.0 a。又因为，所以a。解答二：由，得a。又，所以a。解答三：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，导体中的电流强度为i0。当时，ii00.4 a当u2u0时，电流为i2。由图知 所以i01.0 i2202.0 a 说明：（1）用iu图像结合比例式解题，显得更直观、简捷。物理意义更鲜明。（2）导体的电阻是导体自身的一种属性，与u、i无关，因而，用此式讨论问题更简单明了。【实验】测绘小灯泡的伏安特性曲线avlres实验装置如图，l为额定电流0.2a左右的小灯泡，虚线框内是能够提供可变电压的电路。开关闭合前，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近电路中变阻器左端的接线柱，这时小灯泡两端的电压为零。闭合开关后逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，从零开始记录电流表和电压表的多级读数，直至电流达到它的额定电流为止。根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。也可以把测量数据输入计算机中，利用数表软件直接生成伏安特性曲线。你在自己得到的曲线中有什么新的发现？你怎样解释这个发现？介绍二极管的伏安特性曲线，总结得出二极管的单向导电作用。小结本节课主要学习了以下几个问题：1通过实验探究了导体中的电流跟导体两端电压、导体电阻的关系；2进一步明确了电阻的概念，掌握了电阻的定义式和测量电阻的方法及电阻的物理意义；3掌握了欧姆定律的内容、公式、适用条件等。4掌握了导体的电流i和电压u的图象描述，明确了线性元件和非线性元件。布置作业教材第48页“问题与练习”。板书设计3欧姆定律一、欧姆定律1导体中的电流跟导体两端电压、导体电阻的关系同一导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流的比值是一个常数，此结论可以写为：r，或导体中的电流i跟导体两端的电压u成正比，即iu。2电阻（1）概念：电压和电流的比值r，反映了导体对电流的阻碍作用，叫做导体的电阻。（2）定义式：r（量度式）（3）单位：电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是。（4）物理意义：电阻是导体本身的一种特性，由导体本身决定。3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（决定式）（3）适用条件：一是部分电路，二是金属导体、电解质溶液。（4）注意：注意i、u、r的同体同时对应关系（同一性）。二、导体的伏安特性曲线1研究内容：用图象研究导体中的电流i和电压u的关系。2导体的伏安特性曲线iuoba（1）导体的伏安特性曲线用纵轴表示电流i，用横轴表示电压u，画出的iu图线叫做导体的伏安特性曲线。（2）图线斜率的物理意义在iu图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。（3）线性元件和非线性元件线性元件伏安特性曲线是过坐标原点的直线，这样的元件叫线性元件。非线性元件伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫非线性元件。实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线【实验目的】描绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律。【实验原理】根据部分电路欧姆定律，可得，即在iu坐标系中，图线的斜率等于电阻的倒数。【实验器材】学生电源（46v直流），小电珠（“4v 0.7a”或“3.8v 0.3a”），电流表（内组较小），电压表（内组很大），开关和导线。【实验内容】1、步骤（1）确定电流表、电压表的量程，照图连好电路。（注意开关应断开，滑动变阻器与灯泡并联部分电阻为零）。（2）闭合开关s，调节滑动变阻器，使电流表、电压表有较小的明显示数，记录一组电压u和电流i值。（3）用同样的方法测量并记录约12组u值和i值。（4）断开开关s，整理好器材。（5）在坐标纸上，以u为横坐标、i为纵坐标建立直角坐标系，并根据表中数据描点，连接各点得到i-u图线，（注意：连接各点时，不要出现折线）。2、记录及数据处理次数123456789101112电压u/v电流i/a3、结论描绘出的图线是一条 线。它的斜率随电压的增大而 ，这表明小灯泡的电阻随电压（温度）升高而 。【实验探究】用本实验提供的方法，测量并描绘发光二极管的伏安特性曲线。次数123456789101112电压u/v电流i/a【思考练习】1如图所示，电流表的示数是 a，电压表的示数是 v。2某同学研究三种导电元件的伏安特性，他根据实验中所测得的数据，分别绘制了i-u图线，如图所示，下列说法正确的是a图（1）的元件可以作为标准电阻使用b图（2）的阻值随电压升高而增大c图（3）的阻值随电压升高而增大d只有图（2）才是可能的。3如图所示，滑动变阻器r1的最大阻值是200欧，定值电阻的阻值