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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第2章 第3節(jié) 歐姆定律（教案） 【知識與技能】 1、理解電阻的概念，明確導(dǎo)體的電阻是由 導(dǎo)體本身的特性所決定 2、要求學(xué)生理解歐姆定律，并能用來解決有關(guān)電路的問題 3、知道導(dǎo)體的伏安特性曲線，知道什么是線性元件和非線性元件 【過程與方法】 1、教學(xué)中應(yīng)適當?shù)叵驅(qū)W生滲透一些研 究物理的科學(xué)方法和分析的正確思路如通過探索性實驗去認識物理量之問的制約關(guān)系，用圖象和圖表的方法來處理數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律，以及利用比值來定義物理量的方法等。 【情感態(tài)度與價值觀】 1、本節(jié)知識在實際中有廣泛的應(yīng)用，通過本節(jié)的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實際的能力 【教學(xué)過程】 ★重難點一、對歐姆定律的理★ 1．歐姆定律 (1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比． (2)公式：I＝. (3)適用條件：金屬導(dǎo)電或電解液導(dǎo)電及其他純電阻電路，不適用于氣體導(dǎo)電及含電動機、電解槽等非純電阻電路． (4)歐姆定律可以解決的問題： ①求導(dǎo)體中的電流； ②求導(dǎo)體兩端的電壓； ③求(測)導(dǎo)體的電阻． 【特別提醒】 1．歐姆定律適用條件 (1)一般適用于金屬導(dǎo)體或電解液導(dǎo)體，氣體或半導(dǎo)體不適用。 (2)一般適用于純電阻電路，對非純電阻電路不適用。 (3)適用于線性元件，對非線性元件不適用。 2．歐姆定律的“兩性” (1)同體性：表達式I＝中的三個物理量U、I、R對應(yīng)于同一段電路或?qū)w。 (2)同時性：三個物理量U、I、R對應(yīng)于同一時刻。 2．電阻 (1)定義：導(dǎo)體兩端的電壓與通過導(dǎo)體的電流大小之比叫導(dǎo)體的電阻． (2)公式：R＝. (3)單位：歐姆(Ω)，常用單位還有kΩ、MΩ. 1 Ω＝10－3 kΩ＝10－6 MΩ. (4)物理意義：反映導(dǎo)體對電流阻礙作用的大?。? 3．對公式I＝和R＝的理解 比較項目 I＝ R＝ 意義 歐姆定律的表達形式 電阻的定義式 前后物理 量的關(guān)系 I與U成正比，與R成反比 R是導(dǎo)體本身的性質(zhì)，不隨U、I的改變而改變 適用條件 適用于金屬導(dǎo)體、電解液等 適用于計算一切導(dǎo)體的電阻 【特別提醒】 (1)注意公式中三個物理量I、U、R是同一電阻同一時刻值． (2)歐姆定律I＝僅適用于金屬導(dǎo)電及電解液導(dǎo)電． (3)對R＝，R與U、I無關(guān)，導(dǎo)體電阻R一定時，U和I成正比，R＝. 【典型例題】（多選）由歐姆定律I＝導(dǎo)出U＝IR和R＝，下列敘述中正確的是(　　) A.導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比 B.導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的物理條件決定，跟導(dǎo)體兩端的電壓及流過導(dǎo)體的電流的大小無關(guān) C.對確定的導(dǎo)體，其兩端電壓和流過它的電流的比值就是它的電阻值 D.一定的電流流過導(dǎo)體，電阻越大，其電壓就越大 【答案】BCD ★重難點二、對導(dǎo)體的伏安特性曲線的理解★ 導(dǎo)體的伏安特性曲線 1．定義：通過某種電學(xué)元件的電流隨電壓變化的實驗圖線． 2．特點：伏安特性曲線的斜率等于電阻的倒數(shù)，即k＝＝，如圖所示，斜率越大，表示電阻越小． 3．非線性元件電阻的確定 如圖，非線性元件的I－U圖線是曲線，導(dǎo)體電阻Rn＝，即電阻等于圖線上點(Un，In)與坐標原點連線的斜率的倒數(shù)。而不等于該點切線斜率的倒數(shù)。如圖所示。 4．線性元件的U－I圖象與I－U圖象的比較 【特別提醒】 I－U圖線中圖線上點與坐標原點連線的斜率k＝，斜率k不能理解為k＝tanα(α為圖線為U軸的夾角)，因坐標軸的單位可根據(jù)需要人為規(guī)定，同一電阻在坐標軸單位不同時傾角α是不同的。 【典型例題】（多選）小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點，PN為圖線的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線．則下列說法中正確的是 A．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大 B．隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻減小 C．對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為 D．對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為 【答案】AD ★重難點三、實驗：測繪小燈泡的伏安特性曲線★ ★伏安法測電阻 1．伏安法測電阻原理 歐姆定律給了我們測量電阻的一種方法，由R＝可知，用電壓表測出電阻兩端的電壓，用電流表測出通過電阻的電流，就可求出待測電阻。 2．伏安法測電阻的兩種電路 比較項目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差原因 由于電流表內(nèi)阻的分壓作用，電壓測量值偏大 由于電壓表內(nèi)阻的分流作用，電流測量值偏大 測量結(jié)果 R測＝＝RA＋Rx>Rx R測＝＝時，用內(nèi)接法， 當Rx<時，用外接法， 當Rx＝時，兩種接法效果相同。 (3)試觸法：適用于Rx、RV、RA的阻值關(guān)系都不能確定的情況，如圖所示，把電壓表的接線端分別接b、c兩點，觀察兩電表的示數(shù)變化，若電流表的示數(shù)變化明顯，說明電壓表的分流對電路影響大，應(yīng)選用內(nèi)接法，若電壓表的示數(shù)有明顯變化，說明電流表的分壓作用對電路影響大，所以應(yīng)選外接法。 一、實驗?zāi)康? 1．測繪小燈泡的伏安特性曲線． 2．分析伏安特性曲線的變化規(guī)律． 二、實驗原理 根據(jù)歐姆定律，在純電阻電路中，電阻兩端的電壓和通過電阻的電流呈線性關(guān)系，即UI圖線是一條過原點的直線．但是實際電路中由于各種因素的影響，UI圖線就可能不是直線．用伏安法分別測出燈泡兩端電壓及通過的電流便可繪出UI圖線，其原理圖如圖所示． 實驗電路的確定 (1)電流表的內(nèi)、外接：由于小燈泡的電阻較小，為減小誤差，采用電流表外接法。 (2)滑動變阻器的接法：描繪小燈泡的伏安特性曲線，需要從坐標原點開始的連續(xù)變化的電壓，因此滑動變阻器要采用分壓式連接，實驗電路圖如圖所示。 三、實驗器材 小燈泡(3.8 V,0.3 A)一個，電壓表(0～3 V～15 V)，電流表(0～0.6 A～3 A)各一個，滑動變阻器(20 Ω)一個，學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個、導(dǎo)線若干、坐標紙、鉛筆． 四、實驗步驟 1．按圖連接好實驗電路． 2．把滑動變阻器的滑片C調(diào)節(jié)到A端，經(jīng)檢查無誤后，閉合開關(guān)S. 3．移動滑動變阻器滑片位置，測出12組左右的不同的電壓值U和電流值I，并將測量數(shù)據(jù)填入表格. U(V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 I(A) 0 U(V) 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8 I(A) 4.拆除實驗電路，整理實驗器材． 五、數(shù)據(jù)處理 1．在坐標紙上以U為橫軸I為縱軸，建立坐標系． 2．在坐標紙上描出各組數(shù)據(jù)所對應(yīng)的點．(坐標系縱軸和橫軸的標度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個坐標紙為宜) 3．將描出的點用平滑的曲線連結(jié)起來，就得到小燈泡的伏安特性曲線． 六、誤差分析 1．由于電壓表不是理想電表，內(nèi)阻并非無窮大，對電路的影響會帶來誤差，電流表外接，則電流表示數(shù)偏大． 2．測量時，讀數(shù)帶來誤差． 3．在坐標紙上描點、作圖帶來誤差． 七、注意事項 1．實驗前應(yīng)先檢查電流表、電壓表是否指零，不指零時要先轉(zhuǎn)動定位螺絲使指針指零． 2．實驗過程中，電壓表量程變更：U<3 V時采用0～3 V量程，當U>3 V時采用0～15 V量程． 3．讀數(shù)時，視線要與刻度盤垂直，力求讀數(shù)準確． 4．當電壓接近燈泡額定電壓值時，一定要慢慢移動滑動變阻器滑片位置，注意電壓表的示數(shù)不要超過小燈泡的額定電壓． 5．兩坐標軸選取的標度要合理，使得根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出的圖線盡量占滿坐標紙，且數(shù)據(jù)點連接時不能連成折線，誤差大的點應(yīng)當舍去． 【典型例題】有一個小燈泡上標有“4 V，2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個燈泡的I—U圖線．現(xiàn)有下列器材供選用： A．電壓表(0～5 V，內(nèi)阻約10 kΩ) B．電壓表(0～15 V，內(nèi)阻約20 kΩ) C．電流表(0～3 A，內(nèi)阻約1 Ω) D．電流表(0～0.6 A，內(nèi)阻約0.4 Ω) E．滑動變阻器(10 Ω，2 A) F．滑動變阻器(500 Ω，1 A) G．學(xué)生電源(直流6 V)、開關(guān)、導(dǎo)線若干 （1）實驗中所用電壓表應(yīng)選 ，電流表應(yīng)選用 ，滑動變阻器應(yīng)選用 ． （2）在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖，并標明各元件。 （3）利用實驗數(shù)據(jù)繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖(乙)所示，分析曲線說明小燈泡電阻變化的特點 。 （4）若把電器元件Z和小燈泡接入如圖(丙)所示的電路中時，通過Z的電流為0.22A，已知A、B兩端電壓恒為2.5V，則此時燈泡L的功率約為 W（保留兩位有效數(shù)字） 【答案】(1)A D E； (2) 如圖 （3）燈泡的電阻在電壓較小時幾乎不變，隨電壓的增大電阻增大；（4）0.31 【解析】（1）根據(jù)小燈泡的規(guī)格“”可知，電壓表應(yīng)選A，電流，所以電流表應(yīng)選D。由于描繪小燈泡伏安特性曲線實驗要求電流從零調(diào)，所以變阻器應(yīng)用分壓式接法，應(yīng)選阻值小的變阻器E。 （2）由于小燈泡電阻較小，滿足，所以電流表應(yīng)用外接法，又變阻器采用分壓式接法，所以電路圖和實物連線圖如圖所示： （3）根據(jù)可知，小燈泡電阻與圖象上各點與原點連線的斜率倒數(shù)成正比，所以小燈泡電阻隨溫度的升高而增大。 （4）由圖象可知，時對應(yīng)的電壓，所以小燈泡的功率為：。