高中物理课件：第一节《欧姆定律》（人教版选修3-1）

欢迎进入物理课堂 第一节欧姆定律 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 第一节 课前自主学案 目标概览 目标概览 学习目标 1 理解形成电流的条件 掌握电流的概念和定义式 2 知道公式I nqvS的推导 3 掌握欧姆定律及其适用范围 并能用来解决有关电路的问题 4 知道导体的伏安特性和I U图象 知道线性元件和非线性元件 重点难点 1 对电流微观含义的理解 导体的伏安特性曲线 2 欧姆定律的应用和适用条件 课前自主学案 一 电流1 定义 电荷的定向移动形成电流 2 形成条件 1 导体内有 2 导体两端存在 3 电源的作用 保持导体两端存在电压 使导体中有持续的电流 4 方向 电流的方向规定为 的定向移动方向 它与 的定向移动方向相反 自由电荷 电压 正电荷 负电荷 5 大小 通过导体横截面的 跟通过这些电荷量所用 的比值 6 公式 I 7 单位 在国际单位制中是安培 简称安 符号是 它是国际单位制中七个基本单位之一 8 直流 不随时间而改变的电流 恒定电流 和 都不随时间而改变的电流 电荷量 时间 q t A 方向 大小 方向 二 欧姆定律电阻1 内容 导体中的电流I跟导体两端的 成正比 跟导体的 成反比 2 公式 I 3 适用条件 适用于 导电和 导电 对气态导体和某些导电器件 如晶体管 并不适用 电压 电阻 U R 金属导体 电解质溶液 阻碍 电流 电压 核心要点突破 一 如何理解电流形成的条件及实质 电流是电荷的定向移动 所以要形成电流必须满足两个条件 内因 要有自由电荷 即导体的存在 外因 电荷必须要受电场力做定向移动 所以导体两端要维持一定的电势差 导体两端无电压 导体内无电场时 内部的自由电子做无规则运动 常温下其平均速率约为105m s 数量级虽然很大 但不会形成电流 因为自由电子向各个方向运动的机会相等 在任意时间内通过导体横截面的电量为零 导体两端有电压 自由电子受同一方向的电场力做定向移动 形成电流 对于一般导体中的电流 对应的电子定向移动速率很小 数量级约10 4m s 虽然远小于热运动速率 但正是这个定向移动才形成了电流 二 如何从微观角度认识电流 图14 1 1如图14 1 1所示 AD表示粗细均匀的一段导体 两端加一定电压 设导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v 设想在导体中取两个横截面B和C 它们之间的距离在数值上等于v 这样在单位时间内 在横截面B和C之间的自由电荷将全部通过横截面C 设导体横截面积为S 导体每单位体积内的自由电荷数为n 每个自由电荷所带的电荷量为q 特别提醒 在应用欧姆定律解题时 要注意定律中各量的 同体性 和 同时性 所谓 同体性 是指I U R三个物理量必须对应同一段电路 不能将不同部分的I U R值代入公式计算 所谓 同时性 是指U I必须是导体上同一时刻的电压和电流值 否则也不能代入公式计算 四 对导体的伏安特性曲线的理解1 I U图线不同于U I图线 I U图线为导体的伏安特性曲线 加在导体两端的电压U是自变量 I是因变量 2 对I U图象或U I图象进行分析比较时 要先仔细辨认纵轴与横轴各代表什么 以及由此对应的图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义 如图14 1 2甲中 R2R1 图14 1 2图14 1 3 课堂互动讲练 一个半径为R的绝缘圆盘 绕过圆心且垂直圆盘的转动轴以角速度 沿逆时针方向做匀速转动 圆盘边缘上均匀地分布着一圈电荷 电性均为负 单位圆弧上所带的电荷量为q 当圆盘转动时 这些电荷所形成的电流大小是多少 电流的方向怎样 答案 Rq顺时针方向 点评 建立物理图景是正确解决这类问题的前提 即在 t时间内通过某横截面的电量Q 确定电量Q是解决问题的关键 变式训练1某电解池中 若在2s的时间内各有1 0 1019个二价正离子和2 0 1019个一价负离子通过某横截面 那么通过这个截面的电流是 A 0B 0 8AC 1 6AD 3 2A 答案 0 225A 变式训练2某电流表可测量的最大电流是10mA 已知一个电阻两端的电压是8V时 通过的电流是2mA 如果给这个电阻加上30V的电压 是否能用该电流表测量通过这个电阻的电流 答案 能 如图14 1 4所示的图象所对应的两个导体 图14 1 4 1 电阻关系R1 R2是多少 2 若两个导体中的电流相等 不为零 时 电压之比U1 U2是多少 3 若两个导体的电压相等 不为零 时 电流之比I1 I2是多少 答案 1 3 1 2 3 1 3 1 3 点评 此类问题应首先区分是I U图象还是U I图象 弄清各自的物理意义 特别是图线斜率的物理意义 变式训练3图14 1 5 2011年陕西西安模拟 如图14 1 5所示 是某元件的伏安特性曲线 两点A B 其坐标分别为 5 0 5 和 10 0 8 则下列说法正确的是 A 该元件是线性元件B 该元件是非线性元件 所以一定是非纯电阻元件 欧姆定律不适用C 该元件如果是纯电阻元件 可由图象求出A点电阻为10 B点电阻为12 5 D 在O点 U 0 元件的电阻为零 且随着电压的增大 电阻增大的越来越慢答案 BC 一根粗细均匀的金属导线 两端加上恒定电压U时 通过金属导线的电流为I 金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v 若将金属导线均匀拉长 使其长度变为原来的2倍 仍给它两端加上恒定电压U 则此时 答案 BC 点评 电流的微观表达式I nqSv是联系宏观量和微观量的桥梁 虽然不要求用此公式进行计算 但如能掌握可迅速分析和求解一些特殊 粒子流 问题 变式训练4图14 1 6如图14 1 6所示 两个截面不同 长度相等的均匀铜棒接在电路中 两端电压为U 则 A 通过两棒的电流不相等B 两棒中的电场强度不等C 两棒的自由电子定向移动的平均速率不相等D 两棒两端的电压不相等答案 BCD 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全