高中物理 第3节 欧姆定律教学过程一 新人教版选修31(1).doc

第3节、欧姆定律新课教学过程一进行新课一、欧姆定律教师：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？下面我们通过实验来探究这个问题。演示实验：投影教材图2.3-1（如图所示）教师：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?学生：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、2.0 v、4.0 v、6.0 v、8.0 v，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。教师：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。投影实验数据如下u/v00.501.001.502.002.50i/a导体ai/a导体b教师：同学们如何分析在这次实验中得到的数据？学生：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。教师：请一位同学上黑板作u-i图线。其他学生在练习本上作。学生：作图，如图所示。教师：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？学生：对于同一导体，u-i图象是过原点的直线，电压和电流的比值等于一个常数。这个比值可以写成：r=对于不同的导体，这个比值不同，说明这个比值只与导体自身的性质有关。这个比值反映了导体的属性。师生互动，得出电阻的概念：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。教师：将上式变形得i=上式表明：i是u和r的函数，即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，这就是我们初中学过的欧姆定律。教师：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。讨论：根据欧姆定律i=得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？学生：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。教师：电阻的单位有哪些？学生：在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是 。常用的电阻单位还有千欧（k）和兆欧（m）：1 k=103 1 m=106 教师：1 的物理意义是什么？学生：如果在某段导体的两端加上1 v的电压，通过导体的电流是1 a，这段导体的电阻就是1 。所以1 =1 v/a教师：要注意欧姆定律的适用条件：纯电阻电路，如金属导体和电解液。对于含有电动机等的非纯电阻电路不适用。二、导体的伏安特性教师：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。如图所示，是金属导体的伏安特性曲线。学生讨论：在iu曲线中，图线的斜率表示的物理意义是什么？总结：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。教师：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。师生活动：用晶体二极管、电压表、电流表、滑动变阻器、电键连成如左下图所示的电路，改变电压和电流，画出晶体二极管的伏安特性曲线，右下图所示，可以看出图线不是直线。教师：伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫非线性元件。三、测绘小灯泡的伏安特性曲线1实验目的（1）描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律（2）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valesr图2-3-2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该电压下的电阻。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i-u图线，即可得到小灯泡的伏安特性曲线。实验原理图如图2-3-2所示。教材中采用的是限流接法，在实际实验中可改用分压式接法。3实验步骤（1）根据实验原理图连接实验电路（可让学生连接实验电路）教师：请根据实验原理图，按什么顺序接线？接线的过程中应注意什么问题？生：可按从电源的正极出发，经灯l、安培表、滑动变阻器、开关到电源的负极，最后把伏特表与灯泡并联。接线的过程中要注意：a注意电压表、安培表的正负极。b接线过程中电键应断开，滑动变阻器应滑到最大位置。（2）电路检查无误后，闭合开关。（3）改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数i和u，记入表格内，断开开关s。u/vi/ao图2-3-3（4）在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，得到伏安特性曲线。有条件的学校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。（5）拆去实验线路，整理好实验器材。4试验数据分析伏安特性曲线如图2-3-3所示，随着电压的增大曲线的斜率逐渐减小，即小灯泡的电阻逐渐增大。结论：金属电阻随温度的升高而增大。【重点、难点剖析】1关于和的理解在物理公式中有的是定义式，有的是决定式，例如是电流定义式，是电流的决定式，电流定义式中，电流i并不会随q、t的变化而变化，故不能说成i和q成正比和t成反比；而在电流的决定式中，电流的大小由导体两端的电压u和导体的电阻阻值决定，故可以说成电流i和导体两端的电压成正比，跟导体的电阻r成反比。是电阻的定义式，电阻阻值的大小与电阻两端的电压和通过电阻的电流大小无关，故不能说电阻阻值r与电阻两端的电压u成正比，与通过电阻的电流成反比。2数学图象中的斜率与物理图象中的斜率的比较xyu/vi/aab1121在数学图象中，由于纵横坐标的标度是一样的，其图像的斜率k与图象与横轴的夹角的正切值相等，如图a所示，=450,k=tan；而在物理图象中，由于横纵坐标的标度不一样，如图b，同样的长度在纵坐标中表示1a，而在横坐标中表示2v,虽然角度仍为450,显然tan450的值与图象斜率表示的电阻的倒数不等。若k值用计算，仍和电阻的倒数值相等。故在物理图像中不能采用测量图象和横轴夹角的办法计算k值从而求解电阻的阻值。【典例剖析】类型一 欧姆定律的理解例1根据欧姆定律，下列说中错误的是（ ）a从可知，导体的电阻跟加在导体两端的电压成正比b从可知，对于某一确定的导体，通过的电流越大，导体两端的电压越大c从可知，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d从可知，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：欧姆定律的原形关系应为，电流i和导体的电阻以及导体两端的电压有关，故可以说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；而对于确定的电阻，其阻值和其两端的电压及通过的电流无关，该关系式是电阻的比值定义式，故不能说成导体的电阻跟加在导体两端的电压成正比与通过导体的电流成反比，说法错误的是a。答案：a。变式题1由公式可以得到u=ir，下列有关说法正确的是（ ）a导体两端的电压u与导体中的电流i、导体的电阻r成正比b导体两端的电压u，由通过它的电流和它的电阻共同决定c在电路中，导体的电阻越大，它两端的电压越大d导体两端的电压在数值上等于它的电阻r与通过它的电流的乘积u/vi/a300图2-3-40600r1r2解析：当电流一定时，u与r成正比，当r一定时，u与i成正比，故a、c错误。根据公式u=ir可知b、d正确。答案：b、d。类型二 伏安特性曲线例2两电阻r1、r2的伏安特性曲线如图2-3-4所示，由图可知：（1）这两个电阻的大小之比r1：r2为_a1：3 b3：1 c d（2）当这两个电阻上分别加上相同的电压时，通过的电流之比为_a1：3 b3：1 c d解析：（1）由欧姆定律可知，在i-u图线中，图线的斜率，即电阻的大小等于伏安特性曲线斜率的倒数。r1：r2=tan300：tan600=1：3所以a选项正确。（2）由欧姆定律可知，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i1：i2=r2：r1=3：1,故b选项正确。答案：（1）a（2）b变式题2如图2-3-5所示，是电阻r的i-u图线，图中=450,由此得出（ ）u/vi/a图2-3-501020510a通过电阻的电流与两端电压成正比b电阻r=0.5c因i-u图线的斜率表示电阻的倒数，故r=1.0d在r两段加上6.0v电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是3.0c解析：由i-u图象可知，图线是一条过原点的倾斜直线，即i和u成正比，a正确。而电阻，b错误。由于纵横坐标的标度不一样，故不能用tan计算斜率表示电阻的倒数，c项错误。在r两段加上6.0v电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量q=it=3.01c=3.0c，选项d正确。答案：a、d。iu0aiu0biu0ciu0d图2-3-6变式题3一只标有“220v60w”的白炽灯泡，加上的电压u由零逐渐增大到220v,在此过程中，电压u和电流i的关系可用图线表示，在如图2-3-6所示的四个图线中，符合实际的是（