高中物理 第2章 恒定电流 第3节 欧姆定律（第1课时）欧姆定律的初步探究课件 新人教版选修3-1.ppt

第3节欧姆定律第1课时欧姆定律的初步探究 教师参考 一 教学目标知识与技能理解电阻的概念 明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定要求学生理解欧姆定律 并能用来解决有关电路的问题知道导体的伏安特性曲线 知道什么是线性元件和非线性元件过程与方法教学中应适当地向学生渗透一些研究物理的科学方法和分析的正确思路 如通过探索性实验去认识物理量之间的制约关系 用图像和图表的方法来处理数据 总结规律 以及利用比值来定义物理量的方法等情感态度与价值观通过介绍欧姆的生平以及 欧姆定律 的建立 激发学生的创新意识 培养学生在逆境中战胜困难的坚强性格培养学生善于动手 勤于动脑以及规范操作的良好实验素质 培养学生仔细观察认真分析的科学态度 二 教学重点难点教学重点1 欧姆定律的内容 表达式及适用条件2 会用欧姆定律分析解决一些实际问题3 会用实验方法测绘导体的伏安特性曲线教学难点1 根据电路图会连接实物图 或根据实物图的连接会画电路图2 理解伏安特性曲线的物理意义三 重难点突破方略探究欧姆定律的突破方略 问题引入 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 我们通过实验来探究这个问题 投影教材图2 3 1 如图所示 展示已连接好的电路 设问1 请一位同学简述如何利用如图所示的实验电路来探究导体A中的电流跟导体两端的电压的关系 学生 合上开关S 改变滑动变阻器上滑片的位置 使导体两端的电压分别为0 2 0V 4 0V 6 0V 8 0V 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 实验探究过程 投影实验数据表格如下 选出学生代表 到讲台上读取实验数据 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 设问2 如何分析在这次实验中得到的数据 学生 用图像法 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 来探究导体中的电流跟它两端的电压的关系 教师 这种描点作图的方法 是处理实验数据的一种基本方法 请同学们在坐标纸上作出U I图线 作图展示与设问3 用实物投影仪展示学生在坐标纸上作出的U I图线 如图所示 1 分析图像 对于同一导体 U I图像具有什么特点 电压和电流的比值又具有什么特点 学生 对于同一导体 U I图像是过原点的直线 电压和电流的比值等于一个常数 2 分析图像 对于不同的导体 U I图像具有什么特点 电压和电流的比值又具有什么特点 学生 对于不同导体 U I图像还是过原点的直线 电压和电流的比值还是等于一个常数 3 对比这两个不同比值 猜想这比值只与什么因素有关 学生 这个比值不同 说明这个比值只与导体自身的性质有关 自主学习 课堂探究 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 教师参考 情境链接一如图所示 用电流表测量通过导体A的电流 用电压表测量A两端的电压 图中虚线框内是一个能提供可变电压的电路 1 利用该电路能否获得加在导体A上的几组电压和通过A的电流的数据 2 怎样探究导体A两端电压与通过的电流的关系 信息1 改变滑动变阻器滑片的位置 则可获得加在导体A两端不同的电压 通过电压表和电流表则可得到若干组加在导体A两端电压和对应电流 2 利用实验得到的若干组电压 电流的数据 可通过数学知识寻找电压U与电流I的函数关系 情境链接二氙气灯被大批量使用到汽车上 其发光原理是通过启动器和电子镇流器将电压提高至23000V以上高压击穿氙气从而导致氙气在两个电极之间形成电弧并发光 由于氙气灯是采用高压电流激活氙气而形成的一束电弧光 可在两电极之间持续放电发光 气体在什么情况下可以导电 气体导电时 电压 电流与电阻之间关系是否适用欧姆定律 信息1 物体具有自由电荷时就可以导电 气体被电离后就具有自由电荷 可以导电 2 欧姆定律对金属导体和电解质溶液适用 但对气态导体和半导体元件并不适用 教材梳理 一 电阻阅读教材第46页 欧姆定律 部分 知道电阻的定义及定义式 知道电阻的意义 1 意义 反映导体对电流作用的物理量 2 定义 加在导体两端的与通过它的的比值 4 决定因素 取决于导体本身 与电流和电压 5 单位 在国际单位制中 单位为 符号为 常用单位还有 千欧 k 兆欧 M 1k 103 1M 106 想一想教材第46页图2 3 2中导体A与B哪个电阻大 答案 导体A的电阻大 阻碍 电压 电流 无关 欧姆 二 欧姆定律阅读教材第46页 欧姆定律 部分 知道欧姆定律的内容及公式 了解欧姆定律的适用范围 1 内容 导体中的电流跟导体两端的电压U成 跟导体的电阻R成 3 适用范围 对金属导体和电解质溶液适用 但对和半导体元件并不适用 想一想当电路两端电压U一定时 若得到如图所示的图像 则图像的斜率表示什么物理意义 答案 图像的斜率表示电路两端的电压 正比 反比 气态导体 三 导体的伏安特性曲线阅读教材第47页 导体的伏安特性曲线 部分 知道伏安特性曲线坐标系的横坐标 纵坐标的意义 知道线性元件与非线性元件 1 伏安特性曲线 纵坐标表示 横坐标表示的I U图像 2 斜率的物理意义 若I U图像为直线 则图线斜率为导体电阻的倒数 3 线性元件和非线性元件 1 伏安特性曲线是一条直线的电学元件叫 2 电流与电压不成正比 即伏安特性曲线不是直线的电学元件叫 想一想在伏安特性曲线中向上弯曲的元件 随电压的增大其阻值如何变化 答案 阻值减小 电流I 电压U 线性 元件 非线性元件 自主检测 C 解析 导体的电阻由导体自身因素决定 与加在导体两端的电压和通过导体中的电流大小无关 选项C正确 A B D错误 2 甲 乙两导体通过相同的电流 甲所需的电压比乙所需的电压大 则它们的阻值大小关系是 A R甲 R乙B R甲 R乙C R甲 R乙D 无法比较 A 3 多选 将阻值为R的电阻接在电压为U的电源两端 则下列描述其电压U 电阻R及流过R的电流I间的关系图像中正确的是 解析 电阻的阻值不随U I的变化而改变 但电流I与电压U成正比 选项C D正确 CD 4 如图所示为通过某小灯泡的电流与其两端的电压关系图线 试分析计算出其电压为5V 10V时小灯泡的电阻 并说明电阻的变化规律 答案 10 14 3 当电压升高时 电阻越来越大 课堂探究核心导学 要点探究 要点一 对欧姆定律的理解 问题导引 现有两个导体A和B 利用如图1所示的电路分别测量A和B的电压和电流 测得的实验数据见下表 1 在坐标系中 用纵轴表示电压U 用横轴表示电流I 分别将A和B的数据在图2坐标系中描点 并作出U I图像 2 通过图像可得到怎样的结论 3 对导体A B 在电压U相同时 两个导体中的电流是否相同 谁的电流小 谁对电流的阻碍作用大 答案 1 U I图像如图所示 2 对某一导体 其电流与电压成正比 不同导体图线斜率不同 3 电压相同时 电流并不相同 B的电流小 说明B对电流的阻碍作用大 B 误区警示 3 以上公式只适用于纯电阻电路 教师备用 例1 1 对于欧姆定律 理解正确的是 A 从I U R可知 导体中的电流跟加在它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比B 从R U I可知 导体的电阻跟导体两端的电压成正比 跟导体中的电流成反比C 从U IR可知 导体两端的电压随电阻的增大而增高D 从R U I可知 导体两端的电压为零时 导体的电阻也为零 解析 由欧姆定律知选项A正确 导体的电阻表征导体阻碍电流的能力 由导体本身决定 与U I无关 故选项B D错误 只有在电流一定的情况下 导体两端的电压随电阻的增大而增高 选项C错误 A BCD 要点二 对导体的伏安特性曲线的理解 问题导引 研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系 可以用公式法 列表法 还可以用图像法 根据如图中两电学元件的I U图像我们可以分析得出通过两元件的电流和电压有何关系 答案 由两元件的I U图像对比可知 元件a图线的斜率在变化 说明不同状态其电阻不同 但元件b的电阻保持不变 即a元件为非线性元件 b元件为线性元件 要点归纳 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 表示电流I随电压U的变化规律 横轴表示U为自变量 纵轴表示I为因变量 2 对I U图像或U I图像进行分析时 要先仔细辨认纵轴与横轴各代表什么 以及由此对应的图像上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义 如图 甲 中 R2R1 例2 小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大 加在灯泡两端的电压较小时 通过灯泡的电流也较小 灯丝的温度较低 加在灯泡两端的电压较大时 通过灯泡的电流也较大 灯丝的温度较高 已知一只灯泡两端的电压为1V时 通过灯泡的电流为0 5A 灯泡两端的电压为3V时 通过灯泡的电流是1A 则灯泡两端电压为2V时 通过灯泡的电流可能是 A 0 5AB 0 6AC 0 8AD 1A 思路探究 1 如何求灯泡电压为1V 3V时灯丝的电阻 2 灯丝电阻随温度的升高如何变化 答案 灯丝电阻随温度升高增大 C 规律方法利用I U图像或U I图像求电阻应注意的问题 1 明确图线斜率的物理意义 即斜率等于电阻R还是等于电阻的倒数 2 某些电阻在电流增大时 由于温度升高而使电阻变化 伏安特性曲线不是直线 但对某一状态 欧姆定律仍然适用 3 利用I U图像或U I图像求导体的电阻时 应利用 U和 I的比值进行计算 而不能用图像的斜率k tan 因为坐标轴标度的选取是根据需要人为规定的 同一电阻在坐标轴标度不同时直线的倾角 是不同的 教师备用 例2 1 某元件的I U图像如图所示 随着电压的增大 则以下说法中正确的是 A 电流将逐渐变大B 电流将逐渐变小C 每增加1V电压而引起的电流变化量是相同的D 每增加1V电压而引起的电流变化量是减小的 解析 在电压增大的过程中电流增大 选项A正确 B错误 随着电流 电压的增大 该元件的电阻值减小 根据欧姆定律 在I U图线中 由于R在减小 图线上对应点与坐标原点的连线的斜率k 1 R增大 由图线可知 每增加1V的电压引起的电流变化量是增大的 选项C D均错误 A 例2 2 如图所示为某灯泡的I U曲线 该灯泡的额定功率为10W 额定电压为20V 若电路总电压恒定为20V 现在要使灯泡的实际功率为4 8W 则可串联一个多大的电阻 答案 20 针对训练2 多选 某同学做三种导电元件的导电性能实验 他根据所测量数据分别绘制了三种元件的I U图像 如图所示 则下述判断正确的是 A 只有 乙 图正确B 甲 丙 图像是曲线 肯定误差太大C 甲 丙 为非线性元件 乙 为线性元件D 甲 乙 丙 三个图像都可能是正确的 并不一定有较大误差 解析 由于三种导电元件可能是线性的 也可能是非线性的 故其I U图像可能是直线 也可能是曲线 故选项C D正确 CD 教师参考 教材探究 教材P47关于导体的伏安特性曲线中 图2 3 3中导体A B的I U图线为过原点的直线 则金属导体的伏安特性曲线一定是一条过原点的直线吗 答案 不一定 对金属导体 在温度没有显著变化时 电阻几乎不变 它的伏安特性曲线是一条过原点的直线 当温度变化较大时 金属电阻会发生变化 伏安特性曲线不再是直线 如白炽灯泡发光的伏安特性曲线 达标测评随堂演练 检测效果 1 如图所示的电路中 电压表和电流表的读数分别为10V和0 1A 电流表的内阻为0 2 那么有关待测电阻Rx的下列说法正确的是 A Rx的测量值等于真实值B Rx的测量值比真实值小C Rx的真实值为99 8 D Rx的真实值为100 2 C 2 今有甲 乙两个电阻 在相同时间内流过甲的电荷量是乙的2倍 甲 乙两端的电压之比为1 2 则甲 乙两个电阻阻值的比值为 A 1 2B 1 3C 1 4D 1 5 C 3 如图所示的四种导电元件的伏安特性曲线中 满足欧姆定律的是 A 解析 由欧姆定律的使用范围可知 只有线性元件才能满足欧姆定律 故选项A正确 4 若加在导体两端的电压变为原来的3 5时 导体中的电流减小了0 4A 如果所加电压变为原来的2倍 设导体电阻恒定不变 求导体中的电流 答案 2A 教师参考 课堂小结 谢谢观赏