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.doc

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(biāo)知識(shí)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(lái)解決有關(guān)電路的問(wèn)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(guò)程與方法1通過(guò)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(wèn)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(guò)介紹歐姆的研究過(guò)程和“歐姆定律”的建立，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，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(shí)在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用，通過(guò)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(wèn)題。教學(xué)難點(diǎn)對(duì)電阻的定義的理解，對(duì)IU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(dòng)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?cè)诔踔幸呀?jīng)學(xué)過(guò)了歐姆定律的一些基礎(chǔ)知識(shí)，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(shí)。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?cè)?jīng)探究過(guò)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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步探究這個(gè)問(wèn)題?！狙菔尽咳鐖D所示，用電流表測(cè)量通過(guò)導(dǎo)體A的電流，用電壓表測(cè)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(dòng)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(qǐng)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UI圖象。請(qǐng)一位同學(xué)簡(jiǎn)述如何利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路來(lái)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(dòng)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(guò)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(tái)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/V00.501.001.502.002.50I/A導(dǎo)體AI/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(lái)研究導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓的關(guān)系。UIOAB請(qǐng)一位同學(xué)上黑板作UI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(duì)于同一導(dǎo)體，UI圖象是過(guò)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IU。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(duì)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(duì)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(guò)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(duì)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(duì)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(cè)量電阻的方法伏安法。（3）單位在國(guó)際單位制中，電阻的單位是歐姆，簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)是。如果在某段導(dǎo)體的兩端加上1V的電壓，通過(guò)的電流是1A，這段導(dǎo)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(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(méi)有關(guān)系，不能說(shuō)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(shuō)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(shuō)法對(duì)嗎？為什么？這種說(shuō)法不對(duì)，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(méi)有關(guān)系。3歐姆定律（1）內(nèi)容介紹德國(guó)物理學(xué)家歐姆和歐姆定律的建立，從而對(duì)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?cè)诔踔袑W(xué)過(guò)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(lái)的，對(duì)其它導(dǎo)體是否適用，需要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明，除金屬外，歐姆定律對(duì)電解質(zhì)溶液也適用。但對(duì)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(duì)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(cè)量時(shí)的實(shí)際電阻。二、導(dǎo)體的伏安特性曲線1研究?jī)?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IUOBA（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IU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IU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RBRA。（3）線性元件和非線性元件線性元件伏安特性曲線是過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)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(dòng)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(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(duì)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?！菊n堂練習(xí)】1某電阻兩端電壓為16 V，在30 s內(nèi)通過(guò)電阻橫截面的電量為48 C，此電阻為多大？30 s內(nèi)有多少個(gè)電子通過(guò)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(gè)故此電阻為10，30s內(nèi)有3.01020個(gè)電子通過(guò)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(dāng)這兩個(gè)電阻上分別加上相同電壓時(shí)，通過(guò)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(xiàng)正確。（2）由歐姆定律I可知，給R1、R2分別加上相同的電壓時(shí)，通過(guò)的電流與電阻成反比，即I1I2R2R131，故B選項(xiàng)正確3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：解答一：依題意和歐姆定律得：，所以I01.0 A。又因?yàn)?，所以A。解答二：由，得A。又，所以A。解答三：畫出導(dǎo)體的IU圖像，如圖所示，設(shè)原來(lái)導(dǎo)體兩端的電壓為U0時(shí)，導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度為I0。當(dāng)時(shí)，II00.4 A當(dāng)U2U0時(shí)，電流為I2。由圖知 所以I01.0 I2202.0 A 說(shuō)明：（1）用IU圖像結(jié)合比例式解題，顯得更直觀、簡(jiǎn)捷。物理意義更鮮明。（2）導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體自身的一種屬性，與U、I無(wú)關(guān)，因而，用此式討論問(wèn)題更簡(jiǎn)單明了?！緦?shí)驗(yàn)】測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線AVLRES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(dòng)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(dòng)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(jí)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(cè)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?。小結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了以下幾個(gè)問(wèn)題：1通過(guò)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(cè)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(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”。板書設(shè)計(jì)3歐姆定律一、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IU。2電阻（1）概念：電壓和電流的比值R，反映了導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用，叫做導(dǎo)體的電阻。（2）定義式：R（量度式）（3）單位：電阻的單位是歐姆，簡(jiǎn)稱歐，符號(hào)是。（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。3歐姆定律（1）內(nèi)容：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。（2）公式：I（決定式）（3）適用條件：一是部分電路，二是金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液。（4）注意：注意I、U、R的同體同時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系（同一性）。二、導(dǎo)體的伏安特性曲線1研究?jī)?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IUOBA（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IU圖線叫做導(dǎo)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(dǎo)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(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)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(shí)驗(yàn)：測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹棵枥L小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線的變化規(guī)律?！緦?shí)驗(yàn)原理】根據(jù)部分電路歐姆定律，可得，即在IU坐標(biāo)系中，圖線的斜率等于電阻的倒數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)器材】學(xué)生電源（46V直流），小電珠（“4V 0.7A”或“3.8V 0.3A”），電流表（內(nèi)組較?。妷罕恚▋?nèi)組很大），開關(guān)和導(dǎo)線?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1、步驟（1）確定電流表、電壓表的量程，照?qǐng)D連好電路。（注意開關(guān)應(yīng)斷開，滑動(dòng)變阻器與燈泡并聯(lián)部分電阻為零）。（2）閉合開關(guān)S，調(diào)節(jié)滑動(dòng)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(cè)量并記錄約12組U值和I值。（4）斷開開關(guān)S，整理好器材。（5）在坐標(biāo)紙上，以U為橫坐標(biāo)、I為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，并根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)，連接各點(diǎn)得到I-U圖線，（注意：連接各點(diǎn)時(shí)，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(jié)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?shí)驗(yàn)探究】用本實(shí)驗(yàn)提供的方法，測(cè)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(xí)】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(xué)研究三種導(dǎo)電元件的伏安特性，他根據(jù)實(shí)驗(yàn)中所測(cè)得的數(shù)據(jù)，分別繪制了I-U圖線，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是A圖（1）的元件可以作為標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)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(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，移動(dòng)滑片P，R2兩端的電壓變化范圍是 ，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，移動(dòng)滑片P，R2兩端的電壓變化范圍是 4為了測(cè)定小燈泡的伏安特性曲線，需要測(cè)得的電壓范圍盡可能大些，如從04V或03.8V為此，應(yīng)選下圖中的那個(gè)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(shí)的延續(xù)和提升，在學(xué)生方面不存在難度，關(guān)鍵是理解兩個(gè)圖象的意義，我是用數(shù)學(xué)一次函數(shù)的知識(shí)結(jié)合物理意義讓學(xué)生輕輕松松就掌握了本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)。