2022年人教版高中物理選修3-1 第2章 第3節(jié) 歐姆定律(教案)

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1、2022年人教版高中物理選修3-1 第2章 第3節(jié) 歐姆定律(教案) 【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、要求學(xué)生理解歐姆定律,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、教學(xué)中應(yīng)適當(dāng)?shù)叵驅(qū)W生滲透一些研 究物理的科學(xué)方法和分析的正確思路如通過(guò)探索性實(shí)驗(yàn)去認(rèn)識(shí)物理量之問(wèn)的制約關(guān)系,用圖象和圖表的方法來(lái)處理數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律,以及利用比值來(lái)定義物理量的方法等。 【情感態(tài)度與價(jià)值觀】 1、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)過(guò)程

2、】 ★重難點(diǎn)一、對(duì)歐姆定律的理★ 1.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:I=. (3)適用條件:金屬導(dǎo)電或電解液導(dǎo)電及其他純電阻電路,不適用于氣體導(dǎo)電及含電動(dòng)機(jī)、電解槽等非純電阻電路. (4)歐姆定律可以解決的問(wèn)題: ①求導(dǎo)體中的電流; ②求導(dǎo)體兩端的電壓; ③求(測(cè))導(dǎo)體的電阻. 【特別提醒】 1.歐姆定律適用條件 (1)一般適用于金屬導(dǎo)體或電解液導(dǎo)體,氣體或半導(dǎo)體不適用。 (2)一般適用于純電阻電路,對(duì)非純電阻電路不適用。 (3)適用于線性元件,對(duì)非線性元件不適用。 2.歐姆定律的“兩性” (1)

3、同體性:表達(dá)式I=中的三個(gè)物理量U、I、R對(duì)應(yīng)于同一段電路或?qū)w。 (2)同時(shí)性:三個(gè)物理量U、I、R對(duì)應(yīng)于同一時(shí)刻。 2.電阻 (1)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. (2)公式:R=. (3)單位:歐姆(Ω),常用單位還有kΩ、MΩ. 1 Ω=10-3 kΩ=10-6 MΩ. (4)物理意義:反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大?。? 3.對(duì)公式I=和R=的理解 比較項(xiàng)目 I= R= 意義 歐姆定律的表達(dá)形式 電阻的定義式 前后物理 量的關(guān)系 I與U成正比,與R成反比 R是導(dǎo)體本身的性質(zhì),不隨U、I的改變而改變 適用條件 適用于金屬導(dǎo)

4、體、電解液等 適用于計(jì)算一切導(dǎo)體的電阻 【特別提醒】 (1)注意公式中三個(gè)物理量I、U、R是同一電阻同一時(shí)刻值. (2)歐姆定律I=僅適用于金屬導(dǎo)電及電解液導(dǎo)電. (3)對(duì)R=,R與U、I無(wú)關(guān),導(dǎo)體電阻R一定時(shí),U和I成正比,R=. 【典型例題】(多選)由歐姆定律I=導(dǎo)出U=IR和R=,下列敘述中正確的是(  ) A.導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體中的電流成反比 B.導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的物理?xiàng)l件決定,跟導(dǎo)體兩端的電壓及流過(guò)導(dǎo)體的電流的大小無(wú)關(guān) C.對(duì)確定的導(dǎo)體,其兩端電壓和流過(guò)它的電流的比值就是它的電阻值 D.一定的電流流過(guò)導(dǎo)體,電阻越大,其電壓就越大 【答案

5、】BCD ★重難點(diǎn)二、對(duì)導(dǎo)體的伏安特性曲線的理解★ 導(dǎo)體的伏安特性曲線 1.定義:通過(guò)某種電學(xué)元件的電流隨電壓變化的實(shí)驗(yàn)圖線. 2.特點(diǎn):伏安特性曲線的斜率等于電阻的倒數(shù),即k==,如圖所示,斜率越大,表示電阻越?。? 3.非線性元件電阻的確定 如圖,非線性元件的I-U圖線是曲線,導(dǎo)體電阻Rn=,即電阻等于圖線上點(diǎn)(Un,In)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)。而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)。如圖所示。 4.線性元件的U-I圖象與I-U圖象的比較 【特別提醒】 I-U圖線中圖線上點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率k=,斜率k不能理解為k=tanα(α為圖線為U軸的夾角),因坐標(biāo)軸的單位可

6、根據(jù)需要人為規(guī)定,同一電阻在坐標(biāo)軸單位不同時(shí)傾角α是不同的。 【典型例題】(多選)小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示,P為圖線上一點(diǎn),PN為圖線的切線,PQ為U軸的垂線,PM為I軸的垂線.則下列說(shuō)法中正確的是 A.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻增大 B.隨著所加電壓的增大,小燈泡的電阻減小 C.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻為 D.對(duì)應(yīng)P點(diǎn),小燈泡的電阻為 【答案】AD ★重難點(diǎn)三、實(shí)驗(yàn):測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線★ ★伏安法測(cè)電阻 1.伏安法測(cè)電阻原理 歐姆定律給了我們測(cè)量電阻的一種方法,由R=可知,用電壓表測(cè)出電阻兩端的電壓,用電流表測(cè)出通過(guò)電阻的電流,就可

7、求出待測(cè)電阻。 2.伏安法測(cè)電阻的兩種電路 比較項(xiàng)目 電流表內(nèi)接法 電流表外接法 電路 誤差原因 由于電流表內(nèi)阻的分壓作用,電壓測(cè)量值偏大 由于電壓表內(nèi)阻的分流作用,電流測(cè)量值偏大 測(cè)量結(jié)果 R測(cè)==RA+Rx>Rx R測(cè)==時(shí),用內(nèi)接法, 當(dāng)Rx<時(shí),用外接法, 當(dāng)R

8、x=時(shí),兩種接法效果相同。 (3)試觸法:適用于Rx、RV、RA的阻值關(guān)系都不能確定的情況,如圖所示,把電壓表的接線端分別接b、c兩點(diǎn),觀察兩電表的示數(shù)變化,若電流表的示數(shù)變化明顯,說(shuō)明電壓表的分流對(duì)電路影響大,應(yīng)選用內(nèi)接法,若電壓表的示數(shù)有明顯變化,說(shuō)明電流表的分壓作用對(duì)電路影響大,所以應(yīng)選外接法。 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1.測(cè)繪小燈泡的伏安特性曲線. 2.分析伏安特性曲線的變化規(guī)律. 二、實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)歐姆定律,在純電阻電路中,電阻兩端的電壓和通過(guò)電阻的電流呈線性關(guān)系,即UI圖線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線.但是實(shí)際電路中由于各種因素的影響,UI圖線就可能不是直線.用伏安法分別測(cè)出燈泡兩

9、端電壓及通過(guò)的電流便可繪出UI圖線,其原理圖如圖所示. 實(shí)驗(yàn)電路的確定 (1)電流表的內(nèi)、外接:由于小燈泡的電阻較小,為減小誤差,采用電流表外接法。 (2)滑動(dòng)變阻器的接法:描繪小燈泡的伏安特性曲線,需要從坐標(biāo)原點(diǎn)開(kāi)始的連續(xù)變化的電壓,因此滑動(dòng)變阻器要采用分壓式連接,實(shí)驗(yàn)電路圖如圖所示。 三、實(shí)驗(yàn)器材 小燈泡(3.8 V,0.3 A)一個(gè),電壓表(0~3 V~15 V),電流表(0~0.6 A~3 A)各一個(gè),滑動(dòng)變阻器(20 Ω)一個(gè),學(xué)生低壓直流電源(或電池組)、開(kāi)關(guān)一個(gè)、導(dǎo)線若干、坐標(biāo)紙、鉛筆. 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1.按圖連接好實(shí)驗(yàn)電路. 2.把滑動(dòng)變阻器的滑片C調(diào)

10、節(jié)到A端,經(jīng)檢查無(wú)誤后,閉合開(kāi)關(guān)S. 3.移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片位置,測(cè)出12組左右的不同的電壓值U和電流值I,并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表格. U(V) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 I(A) 0 U(V) 2.0 2.4 2.8 3.2 3.6 3.8 I(A) 4.拆除實(shí)驗(yàn)電路,整理實(shí)驗(yàn)器材. 五、數(shù)據(jù)處理 1.在坐標(biāo)紙上以U為橫軸I為縱軸,建立坐標(biāo)系. 2.在坐標(biāo)紙上描出各組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn).(坐標(biāo)系縱軸和橫軸的標(biāo)度要適中,以使所描圖線充分占據(jù)整個(gè)坐標(biāo)紙為宜) 3.將

11、描出的點(diǎn)用平滑的曲線連結(jié)起來(lái),就得到小燈泡的伏安特性曲線. 六、誤差分析 1.由于電壓表不是理想電表,內(nèi)阻并非無(wú)窮大,對(duì)電路的影響會(huì)帶來(lái)誤差,電流表外接,則電流表示數(shù)偏大. 2.測(cè)量時(shí),讀數(shù)帶來(lái)誤差. 3.在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)、作圖帶來(lái)誤差. 七、注意事項(xiàng) 1.實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查電流表、電壓表是否指零,不指零時(shí)要先轉(zhuǎn)動(dòng)定位螺絲使指針指零. 2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,電壓表量程變更:U<3 V時(shí)采用0~3 V量程,當(dāng)U>3 V時(shí)采用0~15 V量程. 3.讀數(shù)時(shí),視線要與刻度盤(pán)垂直,力求讀數(shù)準(zhǔn)確. 4.當(dāng)電壓接近燈泡額定電壓值時(shí),一定要慢慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片位置,注意電壓表的示數(shù)不要超過(guò)小燈泡的額

12、定電壓. 5.兩坐標(biāo)軸選取的標(biāo)度要合理,使得根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出的圖線盡量占滿坐標(biāo)紙,且數(shù)據(jù)點(diǎn)連接時(shí)不能連成折線,誤差大的點(diǎn)應(yīng)當(dāng)舍去. 【典型例題】有一個(gè)小燈泡上標(biāo)有“4 V,2 W”的字樣,現(xiàn)在要用伏安法描繪這個(gè)燈泡的I—U圖線.現(xiàn)有下列器材供選用: A.電壓表(0~5 V,內(nèi)阻約10 kΩ) B.電壓表(0~15 V,內(nèi)阻約20 kΩ) C.電流表(0~3 A,內(nèi)阻約1 Ω) D.電流表(0~0.6 A,內(nèi)阻約0.4 Ω) E.滑動(dòng)變阻器(10 Ω,2 A) F.滑動(dòng)變阻器(500 Ω,1 A) G.學(xué)生電源(直流6

13、 V)、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線若干 (1)實(shí)驗(yàn)中所用電壓表應(yīng)選 ,電流表應(yīng)選用 ,滑動(dòng)變阻器應(yīng)選用 . (2)在虛線框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖,并標(biāo)明各元件。 (3)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出小燈泡的伏安特性曲線如圖(乙)所示,分析曲線說(shuō)明小燈泡電阻變化的特點(diǎn) 。 (4)若把電器元件Z和小燈泡接入如圖(丙)所示的電路中時(shí),通過(guò)Z的電流為0.22A,已知A、B兩端電壓恒為2.5V,則此時(shí)燈泡L的功率約為 W(保留兩位有效數(shù)字) 【答案】(1)A D E; (2) 如圖 (3)燈泡的電阻在電壓較小時(shí)幾乎不變,隨電壓的增大電阻增大;(4)0.31 【解析】(1)根據(jù)小燈泡的規(guī)格“”可知,電壓表應(yīng)選A,電流,所以電流表應(yīng)選D。由于描繪小燈泡伏安特性曲線實(shí)驗(yàn)要求電流從零調(diào),所以變阻器應(yīng)用分壓式接法,應(yīng)選阻值小的變阻器E。 (2)由于小燈泡電阻較小,滿足,所以電流表應(yīng)用外接法,又變阻器采用分壓式接法,所以電路圖和實(shí)物連線圖如圖所示: (3)根據(jù)可知,小燈泡電阻與圖象上各點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率倒數(shù)成正比,所以小燈泡電阻隨溫度的升高而增大。 (4)由圖象可知,時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓,所以小燈泡的功率為:。

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