高中物理 第二章 恒定電流 第3節(jié) 歐姆定律學(xué)案 新人教版選修3-1

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1、3歐姆定律答案：（1）電流大?。?）（3）歐姆（）（4）千歐（k）（5）兆歐（M）（6）正比（7）反比（8）I（9）金屬（10）電解質(zhì)溶液（11）電壓U（12）電流I（13）線性元件（14）非線性1歐姆定律的實(shí)驗(yàn)探究（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模貉芯繉?dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓之間的定量關(guān)系。（2）實(shí)驗(yàn)原理：用電壓表測(cè)導(dǎo)體兩端的電壓，用電流表測(cè)導(dǎo)體中的電流，觀察和記錄數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)系中作出UI圖象進(jìn)行探究分析，找出規(guī)律，電路圖如圖所示。（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：同一導(dǎo)體，不管電流怎樣變化，電壓跟電流的比值U/I是一個(gè)常量。對(duì)于不同的導(dǎo)體，這個(gè)比值U/I不同，在同樣的電壓下，比值U/I大的電流小，比值小的電流大。說(shuō)明這個(gè)比

2、值只與導(dǎo)體自身的性質(zhì)有關(guān)，它反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，叫電阻。（4）電阻定義：導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體的電流大小之比叫導(dǎo)體的電阻。用字母“R”表示。公式：R。單位：歐姆（），常用單位還有千歐（k）、兆歐（M）。1 103 k106 M。物理意義：反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小?！纠?】在一次實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)用電流表測(cè)出了流過(guò)導(dǎo)體A的幾組電流，用電壓表測(cè)出了導(dǎo)體A兩端對(duì)應(yīng)的幾組電壓，通過(guò)描點(diǎn)連線得出了A的UI圖象如圖中A，把導(dǎo)體A改換為導(dǎo)體B，得出了B的UI圖象如圖中B，以下說(shuō)法正確的是（）A對(duì)導(dǎo)體A，電流為I1時(shí)電阻為R1，電流為I2時(shí)電阻為R2，則R1R2B導(dǎo)體A的電阻隨電流的增大而增大CA的電阻

3、大于B的電阻D的值反映了A導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用比B導(dǎo)體的小解析：選項(xiàng)解析點(diǎn)評(píng)正誤A電阻由U、I的比值定義，即R電阻由比值定義，反映了電阻對(duì)電流的阻礙作用；從數(shù)學(xué)的角度看，電阻為UI圖象的斜率，故判斷電阻大小的方法是看斜率B電阻是一個(gè)由導(dǎo)體本身的因素決定的物理量，A的斜率不變，電阻不變C斜率越大，即比值越大，電阻越大DU與I的比值越大，電阻越大，說(shuō)明電阻對(duì)電流的阻礙作用越大答案：AC2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：IU/R。（3）適用條件：歐姆定律是在金屬導(dǎo)體基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的，實(shí)驗(yàn)表明，除金屬導(dǎo)體外，歐姆定律對(duì)電解液也適用，但對(duì)氣體導(dǎo)

4、體（如日光燈、霓虹燈管中的氣體）和半導(dǎo)體元件并不適用。談重點(diǎn)（1）在運(yùn)用歐姆定律解題時(shí)，要注意I、U、R三個(gè)物理量的“同體性”和“同時(shí)性”，所謂“同體性”是指I、U、R三個(gè)物理量必須對(duì)應(yīng)于同一段電路；所謂“同時(shí)性”是U和I必須是導(dǎo)體上同時(shí)刻的電壓、電流值。（2）用歐姆定律時(shí)，由IU/R可得兩個(gè)變形公式：RU/I和UIR，它們所反映的物理意義是不同的。IU/R表示導(dǎo)體中的電流跟加在導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體自身的電阻成反比。RU/I是電阻的定義式，說(shuō)明了一種量度和測(cè)量電阻的方法，并不說(shuō)明“電阻與導(dǎo)體兩端的電壓成正比，與通過(guò)導(dǎo)體的電流成反比”。UIR表示在已知導(dǎo)體中的電流和導(dǎo)體的電阻時(shí)，可以計(jì)算

5、導(dǎo)體兩端的電壓。（4）公式I、I及IneSv的比較【例2】若加在某導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的3/5時(shí)，導(dǎo)體中的電流減小了0.4 A。如果所加電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則導(dǎo)體中的電流為多大？解析：對(duì)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：解法一：依題意和歐姆定律得RU0/I0，所以I01.0 A，又因?yàn)镽，所以I22I02.0 A。解法二：由R得I01.0 A又R，所以I22I02.0 A。解法三：畫出導(dǎo)體的IU圖象，如圖所示，設(shè)原來(lái)導(dǎo)體兩端的電壓為U0時(shí)，導(dǎo)體中的電流為I0。當(dāng)U時(shí)，II00.4 A當(dāng)U2U0時(shí)，電流為I2。由圖知（I00.4）/U00.4/U0所以I01.0

6、A，I22I02.0 A。答案：2.0 A3導(dǎo)體的伏安特性曲線（1）定義：建立平面直角坐標(biāo)系，用橫軸表示電壓U，縱軸表示電流I，畫出的IU的關(guān)系圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。伏安特性曲線直接反映了導(dǎo)體中的電流與電壓的關(guān)系。（2）特點(diǎn)：在IU圖中，圖線的斜率表示導(dǎo)體電阻的倒數(shù)。即kI/U1/R。圖線的斜率越大，電阻越小。在R一定的情況下，I正比于U，所以IU圖象和UI圖象都是通過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖甲、乙所示。IU圖象中，R1R2；UI圖象中，R1R2。（3）線性元件：金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線是過(guò)原點(diǎn)的直線，具有這種特性的電學(xué)元件叫做線性元件。（4）非線性元件：其伏安特性曲線不是直線的導(dǎo)體元件，叫做非線

7、性元件。如用小燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、電鍵連成如圖丙所示的電路，改變電壓和電流，畫出小燈泡的伏安特性曲線，如圖丁所示，可以看出圖線不是直線?！纠?】如圖所示的圖線是兩個(gè)導(dǎo)體A和B的伏安特性曲線，則它們的電阻之比為RARB_；兩個(gè)導(dǎo)體中的電流相等（不為零）時(shí)，它們兩端的電壓之比為UAUB_；兩個(gè)導(dǎo)體兩端的電壓相等（不為零）時(shí)，通過(guò)它們的電流之比為IAIB_。解析：答案：1313314伏安法測(cè)電阻的誤差分析及電路選擇（1）基本原理：伏安法測(cè)電阻的基本原理是歐姆定律R，只要測(cè)出元件兩端電壓和通過(guò)的電流，即可由歐姆定律計(jì)算出該元件的阻值。（2）用伏安法測(cè)電阻的電路有兩種：內(nèi)接法和外接法。兩種

8、電路對(duì)比分析如下：類別電流表內(nèi)接法電流表外接法電路圖誤差分析電壓表示數(shù)UVURUAUR電流表示數(shù)IAIRR測(cè)R真誤差來(lái)源于電流表的分壓作用電壓表示數(shù)UVUR電流表示數(shù)IAIRIVIRR測(cè)R真誤差來(lái)源于電壓表的分流作用兩種電路的選擇條件R越大，UR越接近UV，R測(cè)越接近R真可見，為了減小誤差，該電路適合測(cè)大電阻，即RRAR越小，IR越接近IA，R測(cè)越接近R真可見，為了減小誤差，該電路適合測(cè)小電阻，即RRV5滑動(dòng)變阻器兩種接法的比較滑動(dòng)變阻器有兩種接法，分別叫做分壓式接法和限流式接法，如圖所示。這兩種接法有以下不同點(diǎn)：（1）連接方式不同：分壓式接法：滑動(dòng)變阻器整個(gè)電阻接入干路中，將待測(cè)電阻接在ab

9、之間，滑片移動(dòng)，改變的是Rx兩端的電壓。限流式接法：滑動(dòng)變阻器的部分電阻接入干路中，將待測(cè)電阻與其串聯(lián)，滑片移動(dòng)，改變滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻，從而改變電流。（2）使待測(cè)電阻分得電壓范圍不同：分壓式接法可使待測(cè)電阻獲得0U之間的電壓值，限流式接法使待測(cè)電阻獲得的是UU之間的電壓值。在描繪小燈泡的伏安特性曲線中，要求測(cè)量小燈泡的電壓數(shù)值較多，且要從零開始，所以只能用滑動(dòng)變阻器的分壓式接法。（3）選擇滑動(dòng)變阻器的阻值不同：分壓式接法中，一般選擇滑動(dòng)變阻器的總阻值小于待測(cè)電阻；限流式接法中，滑動(dòng)變阻器的總阻值要與待測(cè)電阻差不多大?！纠?】有一個(gè)未知電阻R，用圖中甲和乙兩種電路分別對(duì)它進(jìn)行測(cè)量，用圖

10、甲電路測(cè)量時(shí)，兩表讀數(shù)分別為6 V、6 mA，用圖乙電路測(cè)量時(shí)，兩表讀數(shù)分別為5.9 V、10 mA，則用_圖所示電路測(cè)該電阻的阻值誤差較小，測(cè)量值Rx_，測(cè)量值比真實(shí)值偏_（選填“大”或“小”）。（電流表內(nèi)阻很小，約為0.1 ，電壓表內(nèi)阻很大，約為3 000 以上）解析：從兩組讀數(shù)可以看出，電流值有明顯的改變，說(shuō)明電壓表的分流作用不能忽略，故采用甲圖進(jìn)行測(cè)量誤差較小，此時(shí)電阻為Rx1 k。電阻的真實(shí)值應(yīng)為R真RxRA，所以有RxR真，偏大。答案：甲1 k大【例5】如圖甲所示為某一熱敏電阻（電阻值隨溫度的改變而改變，且對(duì)溫度很敏感）的IU關(guān)系曲線圖。（1）為了通過(guò)測(cè)量得到圖甲所示IU關(guān)系的完整

11、曲線，在圖乙、丙所示兩個(gè)電路中應(yīng)選擇的是圖_；簡(jiǎn)要說(shuō)明理由_。（電源的電壓恒為9 V，滑動(dòng)變阻器的阻值為0100 ）（2）在圖丁所示電路中，電源電壓恒為9 V，電流表讀數(shù)為70 mA，定值電阻R1250 。由熱敏電阻的IU關(guān)系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為_ V，電阻R2的阻值為_ 。解析：（1）圖乙加在熱敏電阻兩端的電壓可以從零調(diào)到所需電壓，從而能夠得到完整IU圖線，故選圖乙。（2）通過(guò)R1的電流為I1A36 mA，通過(guò)熱敏電阻的電流I2II1（7036）mA34 mA，由甲圖可知熱敏電阻兩端的電壓為5.2 V，電阻R2111.8 。答案：（1）乙圖乙加在熱敏電阻兩端的電壓可以從零調(diào)到所需電

12、壓（2）5.2111.86測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簻y(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線并分析其規(guī)律，學(xué)習(xí)利用圖表和圖象來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，體會(huì)研究問題的思想方法。（2）實(shí)驗(yàn)原理：根據(jù)歐姆定律，電阻兩端的電壓與通過(guò)電阻的電流的比值即可求出電阻。用電壓表測(cè)量電阻兩端的電壓，電流表測(cè)量通過(guò)電阻的電流，繪出IU圖線，即可得到小燈泡的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)原理圖如圖所示。（3）實(shí)驗(yàn)器材：電源、小燈泡、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙。（4）實(shí)驗(yàn)步驟確定電流表、電壓表的量程，采用電流表外接法，按圖所示的原理圖連接好實(shí)驗(yàn)電路。把滑動(dòng)變阻器的滑片調(diào)節(jié)到a端，電路經(jīng)檢查無(wú)誤后，閉合開關(guān)S。改變滑動(dòng)

13、變阻器滑片的位置，讀出幾組相應(yīng)的電流表、電壓表的示數(shù)I和U，記入記錄表格內(nèi)，斷開開關(guān)S。在坐標(biāo)紙上建立一個(gè)直角坐標(biāo)系，縱軸表示電流I，橫軸表示電壓U，用平滑曲線將各數(shù)據(jù)點(diǎn)連接起來(lái)，便得到伏安特性曲線。拆去實(shí)驗(yàn)線路，整理好實(shí)驗(yàn)器材。（5）注意事項(xiàng)由于被測(cè)小燈泡燈絲電阻較小，因此應(yīng)采用電流表外接法。本實(shí)驗(yàn)要作IU圖線，需要多測(cè)幾組包括零在內(nèi)的電壓、電流值（大約12組），因此變阻器要采用分壓接法。開關(guān)閉合前，滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)滑到使燈泡兩端電壓為零的位置，如圖中a端。在增大電壓的過(guò)程中，要確保不超過(guò)小燈泡的額定電壓。在選擇電表的量程時(shí)，掌握以下原則：在測(cè)量值不超過(guò)電表量程的前提下，指針盡量偏轉(zhuǎn)至量程

14、左右。測(cè)繪IU（UI）圖線時(shí)要注意三點(diǎn)：一是標(biāo)度選取合理。即作出的圖象既可以把表中所給的所有點(diǎn)都標(biāo)注上，同時(shí)又要使圖象分布在中央位置上。二是用“”或“”標(biāo)注點(diǎn)。三是用平滑曲線擬合連接各點(diǎn)，誤差較大的點(diǎn)可以舍棄。【例6】某同學(xué)在做“測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線”的實(shí)驗(yàn)中，得到如下表所示的一組UI數(shù)據(jù)：編號(hào)12345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205燈泡發(fā)光情況不亮微亮逐漸變亮正常發(fā)光（1）試在圖上畫出UI圖線。（2）當(dāng)U1.40 V時(shí)，燈絲電壓與電流成_比，燈絲電阻_；當(dāng)U

15、1.40 V時(shí)，燈絲的溫度逐漸升高，其電阻隨溫度升高而_。解析：（1）根據(jù)給出的坐標(biāo)紙建立坐標(biāo)，然后描點(diǎn)。用平滑的曲線連接，可以看出當(dāng)U1.40 V時(shí)，燈泡電壓與電流成正比，燈絲電阻不變；當(dāng)U1.40 V時(shí)，由UI圖線可知，圖線斜率逐漸增大，故其電阻隨溫度的升高而增大。（2）從圖象得到，當(dāng)U1.40 V時(shí)，圖線斜率基本不變；當(dāng)U1.40 V時(shí)，圖線斜率逐漸增大，所以燈絲電阻的變化是開始不變后來(lái)逐漸增大。答案：（1）UI圖線如解析圖所示（2）正不變?cè)龃笃埔牲c(diǎn)（1）因本實(shí)驗(yàn)要作出IU圖線，要求測(cè)出一組包括零在內(nèi)的電壓、電流值，因此，變阻器要采用分壓接法；（2）本實(shí)驗(yàn)中，因被測(cè)小燈泡電阻較小，因此實(shí)驗(yàn)電路必須采用電流表的外接法；（3）對(duì)白熾燈泡，當(dāng)電流增大時(shí)，燈絲的溫度升高，電阻增大，其IU圖線不再是線性關(guān)系，但燈泡消耗的電能還是只用于發(fā)熱，仍為純電阻用電器，歐姆定律仍適用；但對(duì)于二極管導(dǎo)電，其IU圖線也是非線性關(guān)系，但歐姆定律卻不再適用。8