人教版高中物理选修31教案：第二章第3节欧姆定律._高中物理欧姆定律教案

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第15课时 第二章恒定电流 第3节欧姆定律 【课前准备】

【课型】新授课【课时】1课时【教学三维目标】(一知识与技能

1.知道什么是电阻及电阻的单位.2.掌握欧姆定律,并能熟练地用来解决有关的电路问题.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.学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法.(二过程与方法

1.经历探究导体导体电压和电流关系的过程体会利用U-I图象来处理、分析试验数据、总结实验规律的方法.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(三情感态度与价值观

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,重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识,通过电流产生的历史材料的介绍,使学生了解知识规律的形成要经过漫长曲折的过程,培养他们学习上持之以恒的思想品质.【教学重点难点】

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

难点:伏安特性曲线的物理意义 【教学方法】探究、讲授、讨论、练习 【教学过程】 【复习引入】 【问题】什么是电流? 【回答】大量电荷定向移动形成电流.【问题】电流形成的条件是什么? 【回答】①导体,有自由移动电荷,可以定向移动.同时导体也提供自由电荷定向移动的“路”.导体包括金属、电解液等,自由电荷有电子、离子等.②导体内有电场强度不为零的电场,或者说导体两端有电势差,从而自由电荷在电场力作用下定向移动.③持续电流形成条件:要形成持续电流,导体中场强不能为零,要保持下去,导体两端保持电势差(电压.电源的作用就是保持导体两端电压,使导体中有持续电流.【问题】电荷定向移动形成的电流,导体的电阻以及导体两端的电压之间有什么样的关系呢? 3 欧姆定律

一、欧姆定律

【演示】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?

【问题】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? 【实验探究过程】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。

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

【问题】如何分析在这次实验中得到的数据? 【回答】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。【演示】作U-I 图线

【问题】这种描点作图的方法,是处理实验数据的一种基本方法,分析图象,我们可以得到哪些信息? 【回答】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:

I U R = 【说明】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。【总结】电压和电流的比值I U R =,反映了导体对电流的阻碍作用,叫做导体的电阻。【推导】将上式变形得 R U I = 上式表明:I 是U 和R 的函数

【推导】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,这就是欧姆定律.【解说】介绍德国物理学家欧姆最早用实验研究了电流跟电压、电阻的关系,最后得出用他的名字命名的定律.【讨论】根据欧姆定律R U I = 得I U 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? 【回答】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.【提问】电阻的单位有哪些? 【回答】在国际单位制中,电阻的单位是欧姆,简称欧,符号是 Ω.常用的电阻单位还有千欧(k Ω和兆欧(M Ω:k Ω=103 Ω 1 M Ω=106 Ω 【提问】1 Ω的物理意义是什么? 【回答】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 Ω。所以1 Ω=1 V/A

【强调】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。对气体导体和半导体元件并不适用.对于含有电动机等的非纯电阻电路不适用.使用欧姆定律计算时,要注意I、U、R 的同一性(对同一个导体.【例题】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U =16 V ,t =30 s ,q =48 C , 电阻中的电流t q I ==1.6 A 据欧姆定律R U I = 得, I U R ==10 Ω e q n = =3.0×1020个 故此电阻为10Ω,30 s 内有3.0×1020个电子通过它的横截面.二、导体的伏安特性

【过渡】把所得数据描绘在 U-I 直角坐标系中,确定 U 和 I 之间的函数关系.【提问】这些点所在的曲线包不包括原点? 【回答】包括,因为当 U=0 时, I=0.【提

问】这些点所在曲线是一条什么曲线? 【回答】过原点的斜直线.【归纳】用纵轴表示电流I ,用横轴表示电压U ,画出的I —U 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。

【提问】:在I —U 曲线中,图线的斜率表示的物理意义是什么? 【回答】在I —U 图中,图线的斜率表示导体电阻的倒数。即R U I k 1 ==。图线的斜率越大, 电阻越小。

【总结】伏安特性曲线是过坐标原点的直线,具有这样伏安特性的电学元件叫线性元件。【展示】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。

【总结】伏安特性曲线不是直线,电流与电压不成比例,这类的元件叫非线性元件。【实验】测绘小灯泡的伏安特性曲线 装置如图所示

由于小灯泡的电阻较小,为了减小误差,可采用电流表外接法,实验中滑动变阻器采用分压器方式的接法,这样小灯泡的电压变化范围较大(从零开始逐渐增大到接近额定电压,开关闭合前,调节滑动变阻器的滑片,使它靠近电路图中变阻器左端接线柱,这时小灯泡的电压为0.【说一说】下图是某晶体二极管的伏安特性曲线,请你根据这条曲线说出通过二极管的电流和二极管两端的电压的关系

【课时小结】

通过本节课的学习,我们知道了电阻的定义:导体对电流的阻碍作用,叫做导体的电阻,欧姆定律的内容: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,表达式: R U I ,欧姆定律的适用条件:纯电阻电路,如金属导体和电解液.对气体导体和半导体元件并不适用.对于含有电动机等的非纯电阻电路不适用.使用欧姆定律计算时,要注意I、U、R 的同一性(对同一个导体.及导体的伏安特性曲线.【布置作业】

课本P48,问题与练习1,2,3,4,5 【板书设计】 3 欧姆定律

一、欧姆定律

电阻的定义:导体对电流的阻碍作用,叫做导体的电阻

欧姆定律的内容: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

表达式: R U I , 欧姆定律的适用条件:纯电阻电路,如金属导体和电解液.对气体导体和半导体元件并不适用.对于含有电动机等的非纯电阻电路不适用.使用欧姆定律计算时,要注意I、U、R 的同一性(对同一个导体

二、导体的伏安特性曲线.