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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第3節(jié) 歐姆定律 教案1 三維目標(biāo) 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．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．通過演示實(shí)驗(yàn)探究電流大小的決定因素，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力。 2．運(yùn)用數(shù)學(xué)圖象法處理物理問題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)進(jìn)行邏輯推理的能力。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．通過介紹歐姆的研究過程和“歐姆定律”的建立，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學(xué)生在逆境中戰(zhàn)勝困難的堅(jiān)強(qiáng)性格； 2．本節(jié)知識在實(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)重點(diǎn) 歐姆定律的內(nèi)容、表達(dá)式、適用條件及利用歐姆定律分析、解決實(shí)際問題。 教學(xué)難點(diǎn) 對電阻的定義的理解，對I－U圖象的理解。 教學(xué)方法 探究、講授、討論、練習(xí)。 教　　具 電流表、電壓表、滑動變阻器、電鍵、導(dǎo)體A、B、導(dǎo)線、電池組、小燈泡、晶體二極管等。 ［新課導(dǎo)入］ 同學(xué)們在初中已經(jīng)學(xué)過了歐姆定律的一些基礎(chǔ)知識，今天我們要在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步學(xué)習(xí)歐姆定律的有關(guān)知識。 ［新課教學(xué)］ 一、歐姆定律 1．導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓、導(dǎo)體電阻的關(guān)系 既然在導(dǎo)體的兩端加上電壓，導(dǎo)體中才有電流，那么，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓有什么關(guān)系呢？在初中我們曾經(jīng)探究過導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓、導(dǎo)體電阻的關(guān)系?，F(xiàn)在我們通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步探究這個(gè)問題。 【演示】 如圖所示，用電流表測量通過導(dǎo)體A的電流，用電壓表測量A兩端的電壓。圖中虛線框內(nèi)是一個(gè)能提供可變電壓的電路（其原理將在以后討論，在此暫不涉及），調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，可以得到關(guān)于導(dǎo)體A的幾組電壓、電流數(shù)據(jù)。隨后，換用另一個(gè)導(dǎo)體B代替A進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，又可以得到關(guān)于導(dǎo)體B的多組電壓、電流數(shù)據(jù)。 請你觀察和記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并在同一坐標(biāo)系中作出A、B的U－I圖象。 請一位同學(xué)簡述如何利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路來研究導(dǎo)體A中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓的關(guān)系? 合上電鍵S，改變滑動變阻器上滑片P的位置，使導(dǎo)體兩端的電壓分別為0、0.50V、1.00V、1.50V、2.00V、2.50V，記下不同電壓下電流表的讀數(shù)，然后通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系。 選出學(xué)生代表，到講臺上讀取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。將得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫在表格中。 換用另一導(dǎo)體B，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下 U/V 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 I/A 導(dǎo)體A I/A 導(dǎo)體B 同學(xué)們?nèi)绾畏治鲈谶@次實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)？ 用圖象法。在直角坐標(biāo)系中，用縱軸表示電壓U，用橫軸表示電流I，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出相應(yīng)的點(diǎn)。根據(jù)這些點(diǎn)是否在一條直線上，來研究導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓的關(guān)系。 U I O A B 請一位同學(xué)上黑板作U－I圖線。其他學(xué)生在練習(xí)本上作。 學(xué)生作圖，如圖所示。 這種描點(diǎn)作圖的方法，是處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的一種基本方法，同學(xué)們一定要掌握。 分析圖象，我們可以得到哪些信息？ 對于同一導(dǎo)體，U－I圖象是過原點(diǎn)的直線，電壓和電流的比值等于一個(gè)常數(shù)。 同一導(dǎo)體，不管電流、電壓怎樣變化，電壓跟電流的比值是一個(gè)常數(shù)，此結(jié)論可以寫為： R＝ 或?qū)w中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，即I∝U。 2．電阻 上面表達(dá)式中的R表示什么物理量？ 式中R是電壓與電流的比值。實(shí)驗(yàn)表明，對同一個(gè)導(dǎo)體，不管導(dǎo)體的電壓和電流怎樣變化，比值R都是恒定的。對不同的導(dǎo)體，R的數(shù)值一般是不同的。這表明，R是一個(gè)跟導(dǎo)體本身有關(guān)的量。R的值越大，在同一電壓下通過的電流越小。這個(gè)比值R反映了導(dǎo)體的屬性，反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用。 （1）概念 電壓和電流的比值R＝，反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用，叫做導(dǎo)體的電阻。 （2）定義式 R＝（量度式） 這個(gè)定義式給出了測量電阻的方法──伏安法。 （3）單位 在國際單位制中，電阻的單位是歐姆，簡稱歐，符號是Ω。 如果在某段導(dǎo)體的兩端加上1V的電壓，通過的電流是1A，這段導(dǎo)體的電阻就是1Ω。所以，1Ω＝1V/A。 常用的電阻單位還有千歐(kΩ)和兆歐(MΩ)： 1 kΩ＝103Ω 1 MΩ＝106Ω （4）物理意義 電阻是導(dǎo)體本身的一種特性，由導(dǎo)體本身決定。 導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓U及導(dǎo)體中的電流I沒有關(guān)系，不能說導(dǎo)體的電阻R跟加在導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體中的電流I成反比。 【思考與討論】 根據(jù)R＝，有人說導(dǎo)體的電阻R跟加在導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體中的電流I成反比，這種說法對嗎？為什么？ 這種說法不對，因?yàn)殡娮枋菍?dǎo)體本身的一種特性，所以導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓及導(dǎo)體中的電流沒有關(guān)系。 3．歐姆定律 （1）內(nèi)容 介紹德國物理學(xué)家歐姆和歐姆定律的建立，從而對學(xué)生進(jìn)行思想品德教育。 將R＝變形，得I＝，該式可以表述為： 導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比，跟導(dǎo)體的電阻R成反比。這就是我們在初中學(xué)過的歐姆定律。 （2）公式 I＝（決定式） （3）適用條件 歐姆定律是在金屬導(dǎo)體的基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，對其它導(dǎo)體是否適用，需要經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)表明，除金屬外，歐姆定律對電解質(zhì)溶液也適用。但對氣體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）和半導(dǎo)體元件并不適用。 一是部分電路，二是金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液。 （4）注意 使用歐姆定律計(jì)算時(shí)，要注意I、U、R的同體同時(shí)對應(yīng)關(guān)系（同一性）。當(dāng)導(dǎo)體的電阻隨溫度明顯變化時(shí)，R應(yīng)是測量時(shí)的實(shí)際電阻。 二、導(dǎo)體的伏安特性曲線 1．研究內(nèi)容 用圖象研究導(dǎo)體中的電流I和電壓U的關(guān)系。 2．導(dǎo)體的伏安特性曲線 I U O B A （1）導(dǎo)體的伏安特性曲線 用縱軸表示電流I，用橫軸表示電壓U，畫出的I—U圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。 如右圖所示，是金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線。 （2）圖線斜率的物理意義 在I—U圖中，圖線的斜率表示導(dǎo)體電阻的倒數(shù)。 即k＝ 圖線的斜率越大，電阻越小。右圖中RB＜RA。 （3）線性元件和非線性元件 ①線性元件 伏安特性曲線是過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，這樣的元件叫線性元件。 ②非線性元件 【演示】 用晶體二極管、電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵連成如圖左所示的電路，改變電壓和電流。 A V I U O I U R＝U/I 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出晶體二極管的伏安特性曲線，如圖右所示，可以看出圖線不是直線。 對歐姆定律不適用的導(dǎo)體和器件，電流和電壓不成正比，伏安特性曲線不是直線，都是非線性元件。 伏安特性曲線不是直線，這樣的元件叫非線性元件。 【實(shí)驗(yàn)】 測繪小燈泡的伏安特性曲線 A V L R E S 實(shí)驗(yàn)裝置如圖，L為額定電流0.2A左右的小燈泡，虛線框內(nèi)是能夠提供可變電壓的電路。開關(guān)閉合前，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使它靠近電路中變阻器左端的接線柱，這時(shí)小燈泡兩端的電壓為零。 閉合開關(guān)后逐漸移動變阻器的滑片，增加小燈泡兩端的電壓，從零開始記錄電流表和電壓表的多級讀數(shù)，直至電流達(dá)到它的額定電流為止。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。也可以把測量數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)中，利用數(shù)表軟件直接生成伏安特性曲線。 你在自己得到的曲線中有什么新的發(fā)現(xiàn)？你怎樣解釋這個(gè)發(fā)現(xiàn)？ 介紹二極管的伏安特性曲線，總結(jié)得出二極管的單向?qū)щ娮饔谩? ［小結(jié)］ 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問題： 1．通過實(shí)驗(yàn)探究了導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓、導(dǎo)體電阻的關(guān)系； 2．進(jìn)一步明確了電阻的概念，掌握了電阻的定義式和測量電阻的方法及電阻的物理意義； 3．掌握了歐姆定律的內(nèi)容、公式、適用條件等。 4．掌握了導(dǎo)體的電流I和電壓U的圖象描述，明確了線性元件和非線性元件。 ［布置作業(yè)］ 教材第48頁“問題與練習(xí)”。