教科版选修31 第2章 第1节 第1课时　欧姆定律 课件（41张）.ppt

第二章直流电路 教师参考 一 课程标准1 内容标准 1 观察并尝试识别常见的电路元器件 初步了解它们在电路中的作用 2 初步了解多用电表的原理 通过实际操作学会使用多用电表 3 通过实验 探究决定导线电阻的因素 知道电阻定律 4 知道电源的电动势和内阻 理解闭合电路的欧姆定律 5 测量电源的电动势和内阻 6 知道焦耳定律 了解焦耳定律在生活 生产中的应用 7 通过实验 观察门电路的基本作用 初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用 8 初步了解集成电路的作用 关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况 2 活动建议 1 分别描绘电炉丝 小灯泡 半导体二极管的i u特性曲线 对比它们导电性能的特点 2 用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的光控 声控开关 3 收集新型电热器的资料 了解其发热原理 4 制作简单的门电路 5 利用集成块制作简单的实用装置 二 高考内容及要求1 欧姆定律 2 电阻定律 3 电阻的串联 并联 4 电源的电动势和内阻 5 闭合电路的欧姆定律 6 电功率 焦耳定律 7 实验七 测定金属的电阻率 同时练习使用螺旋测微器 8 实验八 描绘小电珠的伏安特性曲线 9 实验九 测定电源的电动势和内阻 10 实验十 练习使用多用电表 说明 不要求解反电动势的问题 三 教学建议本章教学时应突出基本概念的讲解与理解 如 电流 电阻 电阻率 电动势 内阻 路端电压 电功率 热功率等 教学时应突出基本规律的讲解和应用 如 部分电路欧姆定律 闭合电路欧姆定律 电阻定律 串 并联规律 焦耳定律等 教学时应注意以下几点 1 注意各物理概念 各物理规律的深刻理解 区别与联系 如 电流的定义式 微观决定式与欧姆定律求解式 电阻与电阻率 内电压与外电压 电功率与热功率 限流电路与分压电路 电流表外接与电流表内接 纯电阻电路与非纯电阻电路 电功与焦耳定律等 2 注意数学与物理问题结合的研究方法 如iu图像 函数求最大功率等 3 尽量实物展示各电学元件 如电流表 电压表 多用电表 电阻箱 滑动变阻器 定值电阻 二极管 小灯泡 金属导线等 同时安排学生实验 掌握基本实验技能和技巧 体会物理与生产 实际生活紧密相连及实验在物理科学中的重要地位 第1节欧姆定律第1课时欧姆定律 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 目标导航 教师参考 重点 电流的定义式 欧姆定律的表达式及iu图像难点 1 导体中电流的形成原因及电流的微观解释 2 电阻的概念理解 3 i u图像的应用 教材梳理 一 电流1 形成电流的条件 导体内存在和电场 2 定义 通过导体横截面的跟通过这些电荷所用的比值 3 表达式及单位 在国际单位制中 电流的单位是 符号是 1ma a 1 a a 4 直流和恒定电流 不随时间改变的电流叫做直流 方向和都不随时间改变的电流叫做恒定电流 自由电荷 电荷量q 时间t 安培 a 10 3 10 6 方向 强弱 想一想借助教材p43图2 1 2 解决讨论交流中提出的问题 二 欧姆定律 电阻1 欧姆定律 1 内容 通过导体的电流i跟导体成正比 两端的电压u 2 公式 i 或u ir 3 适用范围 欧姆定律适用于金属导体和电解质溶液 对气态导体和半导体元件并不适用 2 电阻 1 意义 反映导体对电流的作用 阻碍 2 定义及定义式 导体两端的与导体中的比值 定义式 r 电压u 电流i 3 单位 在国际单位制中 电阻的单位是欧姆 另外常用的单位 千欧 k 兆欧 m 三 伏安特性曲线1 伏安特性曲线 通过某种电学元件的随变化的实验图线 电流 电压 2 斜率的物理意义 i u图线各点与坐标原点连线的斜率为导体电阻的倒数 斜率越大 导体电阻越小 3 线性元件和非线性元件 图线 想一想教材p44伏安特性曲线中 对金属导体 当温度不变时 其伏安特性曲线是通过坐标原点的直线 为什么要加 温度不变 呢 答案 对金属导体当温度不变时 其电阻不变 它的伏安特性曲线是一条过原点的直线 当温度变化较大时 金属电阻会发生变化 伏安特性曲线不再是直线 如小灯泡的伏安特性曲线 1 当导体两端有持续的电压时 导体内将存在持续的电场 2 自由电荷定向移动的方向就是电流的方向 3 由i 可知 i与t成反比 4 电解液短时间内导电的i u图线是一条直线 5 由r 知 r与u成正比 r与i成反比 思考判断 答案 1 2 3 4 5 要点一电流的形成 电流及其微观解释 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同 答案 盐水中是正负离子向相反的方向运动 形成电流 金属导体中是自由电子的运动形成电流 要点归纳 1 电流的理解 1 电流的方向 规定正电荷定向移动的方向为电流方向 在金属导体中 电流方向与自由电子定向运动方向相反 在电解质溶液中 电流方向与正离子定向运动的方向相同 与负离子定向运动的方向相反 2 电流的计算 金属导体中电流的计算金属导体中的自由电荷只有自由电子 运用i 计算时 q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量 电解液中电流的计算电解液中的自由电荷是正 负离子 运用i 计算时 q应是同一时间内正 负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和 2 电流的微观解释 1 建立模型如图所示 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 2 理论推导 3 结论从微观上看 通过导体的电流取决于导体单位体积内的自由电荷数 电荷量 导体的横截面积和自由电荷的定向移动速率 例1 2017 西安高二检测 在某种带有一价离子的水溶液中 正 负离子在定向移动 方向如图所示 如果测得2s内分别有1 0 1018个正离子和1 0 1018个负离子通过溶液内部的横截面m 则溶液中电流的方向如何 电流多大 核心点拨 电流的定义式i 中 q是时间t内通过某一截面的电荷量 而不是单位截面积内的电荷量 解析 水溶液中导电的是自由移动的正 负离子 它们在电场的作用下向相反方向定向移动 电学中规定 电流的方向为正电荷定向移动的方向 所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同 即由a指向b 每个离子的电荷量是e 1 60 10 19c 该水溶液导电时负离子由b向a运动 负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动 所以 一定时间内通过横截面m的电荷量应该是正 负两种离子电荷量的绝对值之和 答案 由a指向b0 16a 规律方法应用i 求解电流的技巧 1 对于金属导体 是自由电子的定向移动形成的 电荷量q是通过导体横截面的自由电子的电荷量 2 对于电解液 是正 负离子同时向相反的方向定向移动 电荷量q为正 负离子电荷量的绝对值之和 教师备用 例1 1 如图所示的电解槽中 如果在4s内各有8c的正 负离子通过面积为0 8m2的横截面ab 那么 1 正 负离子定向移动的方向如何 2 4s内通过横截面ab的电荷量为多少 3 电解槽中的电流为多大 解析 1 电源与电解槽中的两极相连后 左侧电极电势高于右侧电极 电极之间电场方向由左指向右 故正离子向右移动 负离子向左移动 2 8c的正电荷向右通过横截面ab 而8c的负电荷向左通过该横截面 相当于又有8c正电荷向右通过横截面 故4s内通过横截面ab的电荷量为16c 答案 1 正离子向右移动负离子向左移动 2 16c 3 4a 针对训练1 1 关于电流 下列说法中正确的是 a 导体中无电流的原因是其内部自由电荷停止了运动b 同一个金属导体接在不同的电路中 通过的电流强度往往不同 电流大说明导体内自由电荷定向运动速率大c 由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率大得多 故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多d 电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率 b 解析 导体中无电流时 内部的自由电荷仍在无规则运动 故a错误 由i nevs可知 同一个金属导体接在不同的电路中 通过的电流强度往往不同 电流大说明导体内自由电荷定向运动速率大 故b正确 电流的大小与电荷无规则运动的快慢无关 故c错误 电流的传导速率是电场形成的速度 约为光速 而电子的定向移动速率远小于光速 故d错误 要点二欧姆定律 电阻 问题导学 现有两个导体a和b 利用如图1所示的电路分别测量a和b的电压和电流 测得的实验数据见下表 1 在坐标系中 用纵轴表示电压u 用横轴表示电流i 分别将a和b的数据在图2坐标系中描点 并作出u i图像 2 通过图像可得到怎样的结论 3 对导体a b 在电压u相同时 两个导体中的电流是否相同 谁的电流小 谁对电流的阻碍作用大 答案 1 u i图像如图所示 2 对某一导体 其电流与电压成正比 不同导体图线斜率不同 3 电压相同时 电流并不相同 b的电流小 说明b对电流的阻碍作用大 要点归纳 1 对导体的电阻的理解导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用 其数值大小是由导体本身的因素 如 长度 材料 横截面积 温度 决定的 而电阻的定义式r 表明了一种量度和测量电阻的方法 例2 多选 对于欧姆定律的理解 下列说法中正确的是 a 由i 通过电阻的电流跟它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比b 由u ir 对一定的导体 通过它的电流越大 它两端的电压也越大c 由r 导体的电阻跟它两端的电压成正比 跟通过它的电流成反比d 对一定的导体 它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变 解析 根据欧姆定律可知 通过电阻的电流跟它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比 a正确 对一定的导体 它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变 即电阻不变 电流与电压成正比 通过它的电流越大 两端的电压也越大 b d正确 导体的电阻与电流 电压的大小无关 是由导体本身决定的 c错误 abd 教师备用 例2 1 多选 根据欧姆定律 下列说法中正确的是 a 从关系式u ir可知 导体两端的电压u由通过它的电流i和它的电阻r共同决定b 从关系式r u i可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成反比c 从关系式i u r可知 导体中电流跟导体两端的电压成正比 跟导体的电阻成反比d 从关系式r u i可知 对一个确定的导体来说 温度不变时 所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值 cd 针对训练2 1 鸟儿落在220v的高压输电线上 虽然通电的高压线是裸露电线 但鸟儿仍安然无恙 这是因为 a 鸟儿有耐高压的天性b 鸟儿是干燥的 所以鸟体不导电c 鸟儿两脚间的电压几乎为零d 鸟体电阻极大所以无电流通过 解析 鸟儿两脚间导线的电阻几乎为零 由欧姆定律i 得u ir 故这两点间的电势差也几乎为零 c 要点三导体的伏安特性曲线 i u图线 问题导学 研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系 可以用公式法 列表法 还可以用图像法 根据如图中两电学元件的i u图像我们可以分析得出通过两元件的电流和电压有何关系 答案 由两元件的i u图像对比可知 元件a图线的斜率在变化 说明不同状态其电阻不同 但元件b的电阻保持不变 即a元件为非线性元件 b元件为线性元件 要点归纳 i u图线 导体的伏安特性曲线 与u i图线的比较 例3 小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大 加在灯泡两端的电压较小时 通过灯泡的电流也较小 灯丝的温度较低 加在灯泡两端的电压较大时 通过灯泡的电流也较大 灯丝的温度较高 已知一只灯泡两端的电压为1v时 通过灯泡的电流为0 5a 灯泡两端的电压为3v时 通过灯泡的电流是1a 则灯泡两端电压为2v时 通过灯泡的电流可能是 a 0 5ab 0 6ac 0 8ad 1a c 误区警示利用i u图像或u i图像求电阻应注意的问题 1 明确图线斜率的物理意义 即斜率等于电阻r还是等于电阻的倒数 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 3 利用i u图像或u i图像求导体的电阻时 应利用 u和 i的比值进行计算 而不能用图像的斜率k tan 因为坐标轴标度的选取是根据需要人为规定的 同一电阻在坐标轴标度不同时直线的倾角 是不同的 教师备用 例3 1 如图所示为实验测得的小灯泡的i u曲线 由图像可知 a 灯泡的电阻随两端电压的增加而变小 ra rbb 灯泡在状态a时的电阻等于连线oa的斜率的倒数c 灯泡在状态a时的电阻等于连线oa的斜率d 该实验说明 对于灯丝材料 钨 欧姆定律不适用 b 针对训练3 1 多选 某导体的电流随电压的变化如图所示 则下列说法中正确的是 a 加5v电压时 导体电阻约是5 b 加11v电压时 导体的电阻约是1 4 c 由图可知 随着电压的增大 导体的电阻不断减小d 由图可知 随着电压的减小 导体的电阻不断减小 ad 达标测评随堂演练 检测效果 1 关于电流的方向 下列叙述中正确的是 a 金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向b 在电解质溶液中有自由的正离子和负离子 电流方向不能确定c 不论何种导体 电流的方向规定为正电荷定向移动的方向d 电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同 有时与负电荷定向移动的方向相同 c 解析 电流是有方向的 电流的方向是人为规定的 物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反 选项c正确 2 根据欧姆定律 下列判断正确的是 a 导体两端的电压越大 电阻就越大b 导体中的电流越大 电阻就越小c 比较几只电阻i u图像可知 电流变化相同时 电压变化较小的图像是属于阻值较大的那个电