2019-2020年高中物理 第2章 第3節(jié) 歐姆定律教案 新人教版選修3-1三維目標知識與技能1理解電阻的概念，明確導體的電阻是由導體本身的特性所決定；2理解歐姆定律，并能用來解決有關電路的問題；3知道導體的伏安特性曲線，知道什么是線性元件和非線性元件。過程與方法1通過演示實驗探究電流大小的決定因素，培養(yǎng)學生的實驗觀察能力。2運用數(shù)學圖象法處理物理問題，培養(yǎng)學生運用數(shù)學進行邏輯推理的能力。情感態(tài)度與價值觀1通過介紹歐姆的研究過程和“歐姆定律”的建立，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生在逆境中戰(zhàn)勝困難的堅強性格；2本節(jié)知識在實際中有廣泛的應用，通過本節(jié)的學習培養(yǎng)學生聯(lián)系實際的能力。 教學重點歐姆定律的內容、表達式、適用條件及利用歐姆定律分析、解決實際問題。教學難點對電阻的定義的理解，對IU圖象的理解。 教學方法探究、講授、討論、練習。教具電流表、電壓表、滑動變阻器、電鍵、導體A、B、導線、電池組、小燈泡、晶體二極管等。新課導入同學們在初中已經學過了歐姆定律的一些基礎知識，今天我們要在初中學習的基礎上，進一步學習歐姆定律的有關知識。新課教學一、歐姆定律1導體中的電流跟導體兩端電壓、導體電阻的關系既然在導體的兩端加上電壓，導體中才有電流，那么，導體中的電流跟導體兩端的電壓有什么關系呢？在初中我們曾經探究過導體中的電流跟導體兩端電壓、導體電阻的關系?，F(xiàn)在我們通過實驗來進一步探究這個問題?！狙菔尽咳鐖D所示，用電流表測量通過導體A的電流，用電壓表測量A兩端的電壓。圖中虛線框內是一個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），調節(jié)滑動變阻器的滑片，可以得到關于導體A的幾組電壓、電流數(shù)據(jù)。隨后，換用另一個導體B代替A進行實驗，又可以得到關于導體B的多組電壓、電流數(shù)據(jù)。請你觀察和記錄實驗數(shù)據(jù)，并在同一坐標系中作出A、B的UI圖象。請一位同學簡述如何利用如圖所示的實驗電路來研究導體A中的電流跟導體兩端的電壓的關系?合上電鍵S，改變滑動變阻器上滑片P的位置，使導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)，然后通過分析實驗數(shù)據(jù)，得出導體中的電流跟導體兩端電壓的關系。選出學生代表，到講臺上讀取實驗數(shù)據(jù)。將得到的實驗數(shù)據(jù)填寫在表格中。換用另一導體B，重復實驗。實驗數(shù)據(jù)如下U/V00.501.001.502.002.50I/A導體AI/A導體B同學們如何分析在這次實驗中得到的數(shù)據(jù)？用圖象法。在直角坐標系中，用縱軸表示電壓U，用橫軸表示電流I，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標紙上描出相應的點。根據(jù)這些點是否在一條直線上，來研究導體中的電流跟它兩端的電壓的關系。UIOAB請一位同學上黑板作UI圖線。其他學生在練習本上作。學生作圖，如圖所示。這種描點作圖的方法，是處理實驗數(shù)據(jù)的一種基本方法，同學們一定要掌握。分析圖象，我們可以得到哪些信息？對于同一導體，UI圖象是過原點的直線，電壓和電流的比值等于一個常數(shù)。同一導體，不管電流、電壓怎樣變化，電壓跟電流的比值是一個常數(shù)，此結論可以寫為：R或導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比，即IU。2電阻上面表達式中的R表示什么物理量？式中R是電壓與電流的比值。實驗表明，對同一個導體，不管導體的電壓和電流怎樣變化，比值R都是恒定的。對不同的導體，R的數(shù)值一般是不同的。這表明，R是一個跟導體本身有關的量。R的值越大，在同一電壓下通過的電流越小。這個比值R反映了導體的屬性，反映了導體對電流的阻礙作用。（1）概念電壓和電流的比值R，反映了導體對電流的阻礙作用，叫做導體的電阻。（2）定義式R（量度式）這個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。如果在某段導體的兩端加上1V的電壓，通過的電流是1A，這段導體的電阻就是1。所以，11V/A。常用的電阻單位還有千歐(k)和兆歐(M)：1 k1031 M106（4）物理意義電阻是導體本身的一種特性，由導體本身決定。導體的電阻與導體兩端的電壓U及導體中的電流I沒有關系，不能說導體的電阻R跟加在導體兩端的電壓U成正比，跟導體中的電流I成反比。【思考與討論】根據(jù)R，有人說導體的電阻R跟加在導體兩端的電壓U成正比，跟導體中的電流I成反比，這種說法對嗎？為什么？這種說法不對，因為電阻是導體本身的一種特性，所以導體的電阻與導體兩端的電壓及導體中的電流沒有關系。3歐姆定律（1）內容介紹德國物理學家歐姆和歐姆定律的建立，從而對學生進行思想品德教育。將R變形，得I，該式可以表述為：導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比。這就是我們在初中學過的歐姆定律。（2）公式I（決定式）（3）適用條件歐姆定律是在金屬導體的基礎上總結出來的，對其它導體是否適用，需要經過實驗的檢驗。實驗表明，除金屬外，歐姆定律對電解質溶液也適用。但對氣體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）和半導體元件并不適用。一是部分電路，二是金屬導體、電解質溶液。（4）注意使用歐姆定律計算時，要注意I、U、R的同體同時對應關系（同一性）。當導體的電阻隨溫度明顯變化時，R應是測量時的實際電阻。二、導體的伏安特性曲線1研究內容用圖象研究導體中的電流I和電壓U的關系。2導體的伏安特性曲線IUOBA（1）導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IU圖線叫做導體的伏安特性曲線。如右圖所示，是金屬導體的伏安特性曲線。（2）圖線斜率的物理意義在IU圖中，圖線的斜率表示導體電阻的倒數(shù)。即k圖線的斜率越大，電阻越小。右圖中RBRA。（3）線性元件和非線性元件線性元件伏安特性曲線是過坐標原點的直線，這樣的元件叫線性元件。非線性元件AVIUOIURU/I【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。根據(jù)實驗數(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。【課堂練習】1某電阻兩端電壓為16 V，在30 s內通過電阻橫截面的電量為48 C，此電阻為多大？30 s內有多少個電子通過它的橫截面？解析：由題意知U16 V，t30 s，q48 C。電阻中的電流I1.6 A。據(jù)歐姆定律I得，R10n3.01020個故此電阻為10，30s內有3.01020個電子通過它的橫截面。2兩電阻R1、R2的伏安特性曲線如右圖所示，由圖可知：（1）這兩電阻的大小之比R1R2為_A13B31C1D1（2）當這兩個電阻上分別加上相同電壓時，通過的電流之比為_A13B31C1D1解析：（1）由歐姆定律I可知，在IU圖線中，圖線的斜率k，即電阻的大小等于伏安特性曲線斜率的倒數(shù)。R1R2tan30tan6013，所以A選項正確。（2）由歐姆定律I可知，給R1、R2分別加上相同的電壓時，通過的電流與電阻成反比，即I1I2R2R131，故B選項正確3若加在某導體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?/5時，導體中的電流減小了0.4 A，如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?倍，則導體中的電流多大?解析：對歐姆定律理解的角度不同，求解的方法也不相同。本題可以有三種解法：解答一：依題意和歐姆定律得：，所以I01.0 A。又因為，所以A。解答二：由，得A。又，所以A。解答三：畫出導體的IU圖像，如圖所示，設原來導體兩端的電壓為U0時，導體中的電流強度為I0。當時，II00.4 A當U2U0時，電流為I2。由圖知 所以I01.0 I2202.0 A 說明：（1）用IU圖像結合比例式解題，顯得更直觀、簡捷。物理意義更鮮明。（2）導體的電阻是導體自身的一種屬性，與U、I無關，因而，用此式討論問題更簡單明了?！緦嶒灐繙y繪小燈泡的伏安特性曲線AVLRES實驗裝置如圖，L為額定電流0.2A左右的小燈泡，虛線框內是能夠提供可變電壓的電路。開關閉合前，調節(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，這時小燈泡兩端的電壓為零。閉合開關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)，直至電流達到它的額定電流為止。根據(jù)實驗數(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)輸入計算機中，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)？你怎樣解釋這個發(fā)現(xiàn)？介紹二極管的伏安特性曲線，總結得出二極管的單向導電作用。小結本節(jié)課主要學習了以下幾個問題：1通過實驗探究了導體中的電流跟導體兩端電壓、導體電阻的關系；2進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容、公式、適用條件等。4掌握了導體的電流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”。板書設計3歐姆定律一、歐姆定律1導體中的電流跟導體兩端電壓、導體電阻的關系同一導體，不管電流、電壓怎樣變化，電壓跟電流的比值是一個常數(shù)，此結論可以寫為：R，或導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比，即IU。2電阻（1）概念：電壓和電流的比值R，反映了導體對電流的阻礙作用，叫做導體的電阻。（2）定義式：R（量度式）（3）單位：電阻的單位是歐姆，簡稱歐，符號是。（4）物理意義：電阻是導體本身的一種特性，由導體本身決定。3歐姆定律（1）內容：導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比。（2）公式：I（決定式）（3）適用條件：一是部分電路，二是金屬導體、電解質溶液。（4）注意：注意I、U、R的同體同時對應關系（同一性）。二、導體的伏安特性曲線1研究內容：用圖象研究導體中的電流I和電壓U的關系。2導體的伏安特性曲線IUOBA（1）導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IU圖線叫做導體的伏安特性曲線。（2）圖線斜率的物理意義在IU圖中，圖線的斜率表示導體電阻的倒數(shù)。（3）線性元件和非線性元件線性元件伏安特性曲線是過坐標原點的直線，這樣的元件叫線性元件。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。實驗：測繪小燈泡的伏安特性曲線【實驗目的】描繪小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線的變化規(guī)律?！緦嶒炘怼扛鶕?jù)部分電路歐姆定律，可得，即在IU坐標系中，圖線的斜率等于電阻的倒數(shù)?！緦嶒炂鞑摹繉W生電源（46V直流），小電珠（“4V 0.7A”或“3.8V 0.3A”），電流表（內組較?。?，電壓表（內組很大），開關和導線?！緦嶒瀮热荨?、步驟（1）確定電流表、電壓表的量程，照圖連好電路。（注意開關應斷開，滑動變阻器與燈泡并聯(lián)部分電阻為零）。（2）閉合開關S，調節(jié)滑動變阻器，使電流表、電壓表有較小的明顯示數(shù)，記錄一組電壓U和電流I值。（3）用同樣的方法測量并記錄約12組U值和I值。（4）斷開開關S，整理好器材。（5）在坐標紙上，以U為橫坐標、I為縱坐標建立直角坐標系，并根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點，連接各點得到I-U圖線，（注意：連接各點時，不要出現(xiàn)折線）。2、記錄及數(shù)據(jù)處理次數(shù)123456789101112電壓U/V電流I/A3、結論描繪出的圖線是一條 線。它的斜率隨電壓的增大而 ，這表明小燈泡的電阻隨電壓（溫度）升高而 ?！緦嶒炋骄俊坑帽緦嶒炋峁┑姆椒?，測量并描繪發(fā)光二極管的伏安特性曲線。次數(shù)123456789101112電壓U/V電流I/A【思考練習】1如圖所示，電流表的示數(shù)是 A，電壓表的示數(shù)是 V。2某同學研究三種導電元件的伏安特性，他根據(jù)實驗中所測得的數(shù)據(jù)，分別繪制了I-U圖線，如圖所示，下列說法正確的是A圖（1）的元件可以作為標準電阻使用B圖（2）的阻值隨電壓升高而增大C圖（3）的阻值隨電壓升高而增大D只有圖（2）才是可能的。3如圖所示，滑動變阻器R1的最大阻值是200歐，定值電阻的阻值R2=300歐，A、B兩端的電壓恒定，且UAB=8V。當開關S斷開時，移動滑片P，R2兩端的電壓變化范圍是 ，當開關S閉合時，移動滑片P，R2兩端的電壓變化范圍是 4為了測定小燈泡的伏安特性曲線，需要測得的電壓范圍盡可能大些，如從04V或03.8V為此，應選下圖中的那個電路？參考答案：0.48A，2.20V A B 34.88V,08V 4（1）。教后記：本節(jié)課是初中知識的延續(xù)和提升，在學生方面不存在難度，關鍵是理解兩個圖象的意義，我是用數(shù)學一次函數(shù)的知識結合物理意義讓學生輕輕松松就掌握了本節(jié)知識要點。