2022年人教版高中物理選修3-1 第二章 第3節(jié) 歐姆定律 教案1

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1、 2022年人教版高中物理選修3-1 第二章 第3節(jié) 歐姆定律 教案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)

2、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)I-U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

3、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。現(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。 【演示】 如圖所示,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U-I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)

4、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(xiě)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/V 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 I/A 導(dǎo)體A I/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)

5、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。 U I O A B 請(qǐng)一位同學(xué)上黑板作U-I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,U-I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(xiě)為: R= 或?qū)w中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,即I∝U。 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

6、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Ω。 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1Ω。所以,1Ω=1V/A。 常用的電阻

7、單位還有千歐(kΩ)和兆歐(MΩ): 1 kΩ=103Ω 1 MΩ=106Ω (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

8、。 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

9、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 I U O B A (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(huà)出的I—U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I—U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RB<RA。 (3)線性元件和非線性元件 ①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。 ②非線性元件 【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

10、變電壓和電流。 A V I U O I U R=U/I 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),畫(huà)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。 【實(shí)驗(yàn)】 測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線 A V L R E S 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(kāi)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(kāi)關(guān)后逐漸移動(dòng)變阻器的滑片,增

11、加小燈泡兩端的電壓,從零開(kāi)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娮饔谩? [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)”。

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