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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(shí)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(dāng)?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(shí)驗(yàn)去認(rèn)識(shí)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(jià)值觀】 1、本節(jié)知識(shí)在實(shí)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(shí)際的能力 【教學(xué)過程】 ★重難點(diǎn)一、對(duì)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(dòng)機(jī)、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(duì)非純電阻電路不適用。 (3)適用于線性元件，對(duì)非線性元件不適用。 2．歐姆定律的“兩性” (1)同體性：表達(dá)式I＝中的三個(gè)物理量U、I、R對(duì)應(yīng)于同一段電路或?qū)w。 (2)同時(shí)性：三個(gè)物理量U、I、R對(duì)應(yīng)于同一時(shí)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(duì)電流阻礙作用的大?。? 3．對(duì)公式I＝和R＝的理解 比較項(xiàng)目 I＝ R＝ 意義 歐姆定律的表達(dá)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(jì)算一切導(dǎo)體的電阻 【特別提醒】 (1)注意公式中三個(gè)物理量I、U、R是同一電阻同一時(shí)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(duì)R＝，R與U、I無關(guān)，導(dǎo)體電阻R一定時(shí)，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?xiàng)l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(duì)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(diǎn)二、對(duì)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(shí)驗(yàn)圖線． 2．特點(diǎn)：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?。? 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(diǎn)(Un，In)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)。而不等于該點(diǎn)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(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)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(biāo)軸的單位可根據(jù)需要人為規(guī)定，同一電阻在坐標(biāo)軸單位不同時(shí)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(diǎn)，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(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為 D．對(duì)應(yīng)P點(diǎn)，小燈泡的電阻為 【答案】AD ★重難點(diǎn)三、實(shí)驗(yàn)：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(xiàng)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(shí)，用內(nèi)接法， 當(dāng)Rx<時(shí)，用外接法， 當(dāng)Rx＝時(shí)，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(diǎn)，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(duì)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(duì)電路影響大，所以應(yīng)選外接法。 一、實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)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(diǎn)的直線．但是實(shí)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(shí)驗(yàn)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(dòng)變阻器的接法：描繪小燈泡的伏安特性曲線，需要從坐標(biāo)原點(diǎn)開始的連續(xù)變化的電壓，因此滑動(dòng)變阻器要采用分壓式連接，實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。 三、實(shí)驗(yàn)器材 小燈泡(3.8 V,0.3 A)一個(gè)，電壓表(0～3 V～15 V)，電流表(0～0.6 A～3 A)各一個(gè)，滑動(dòng)變阻器(20 Ω)一個(gè)，學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆． 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1．按圖連接好實(shí)驗(yàn)電路． 2．把滑動(dòng)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(dòng)滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)電路，整理實(shí)驗(yàn)器材． 五、數(shù)據(jù)處理 1．在坐標(biāo)紙上以U為橫軸I為縱軸，建立坐標(biāo)系． 2．在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)．(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中，以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜) 3．將描出的點(diǎn)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(duì)電路的影響會(huì)帶來誤差，電流表外接，則電流表示數(shù)偏大． 2．測量時(shí)，讀數(shù)帶來誤差． 3．在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來誤差． 七、注意事項(xiàng) 1．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查電流表、電壓表是否指零，不指零時(shí)要先轉(zhuǎn)動(dòng)定位螺絲使指針指零． 2．實(shí)驗(yàn)過程中，電壓表量程變更：U<3 V時(shí)采用0～3 V量程，當(dāng)U>3 V時(shí)采用0～15 V量程． 3．讀數(shù)時(shí)，視線要與刻度盤垂直，力求讀數(shù)準(zhǔn)確． 4．當(dāng)電壓接近燈泡額定電壓值時(shí)，一定要慢慢移動(dòng)滑動(dòng)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(biāo)軸選取的標(biāo)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(biāo)紙，且數(shù)據(jù)點(diǎn)連接時(shí)不能連成折線，誤差大的點(diǎn)應(yīng)當(dāng)舍去． 【典型例題】有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4 V，2 W”的字樣，現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)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(dòng)變阻器(10 Ω，2 A) F．滑動(dòng)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(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選 ，電流表應(yīng)選用 ，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 ． （2）在虛線框內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，并標(biāo)明各元件。 （3）利用實(shí)驗(yàn)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(diǎn) 。 （4）若把電器元件Z和小燈泡接入如圖(丙)所示的電路中時(shí)，通過Z的電流為0.22A，已知A、B兩端電壓恒為2.5V，則此時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(diǎn)與原點(diǎn)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(shí)對(duì)應(yīng)的電壓，所以小燈泡的功率為：。