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2019-2020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 知識與技能 1．理解電阻的概念，明確導體的電阻是由導體本身的特性所決定； 2．理解歐姆定律，并能用來解決有關電路的問題； 3．知道導體的伏安特性曲線，知道什么是線性元件和非線性元件。 過程與方法 1．通過演示實驗探究電流大小的決定因素，培養(yǎng)學生的實驗觀察能力。 2．運用數學圖象法處理物理問題，培養(yǎng)學生運用數學進行邏輯推理的能力。 情感態(tài)度與價值觀 1．通過介紹歐姆的研究過程和“歐姆定律”的建立，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)學生在逆境中戰(zhàn)勝困難的堅強性格； 2．本節(jié)知識在實際中有廣泛的應用，通過本節(jié)的學習培養(yǎng)學生聯(lián)系實際的能力。 教學重點 歐姆定律的內容、表達式、適用條件及利用歐姆定律分析、解決實際問題。 教學難點 對電阻的定義的理解，對I－U圖象的理解。 教學方法 探究、講授、討論、練習。 教　　具 電流表、電壓表、滑動變阻器、電鍵、導體A、B、導線、電池組、小燈泡、晶體二極管等。 ［新課導入］ 同學們在初中已經學過了歐姆定律的一些基礎知識，今天我們要在初中學習的基礎上，進一步學習歐姆定律的有關知識。 ［新課教學］ 一、歐姆定律 1．導體中的電流跟導體兩端電壓、導體電阻的關系 既然在導體的兩端加上電壓，導體中才有電流，那么，導體中的電流跟導體兩端的電壓有什么關系呢？在初中我們曾經探究過導體中的電流跟導體兩端電壓、導體電阻的關系?，F在我們通過實驗來進一步探究這個問題。 【演示】 如圖所示，用電流表測量通過導體A的電流，用電壓表測量A兩端的電壓。圖中虛線框內是一個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），調節(jié)滑動變阻器的滑片，可以得到關于導體A的幾組電壓、電流數據。隨后，換用另一個導體B代替A進行實驗，又可以得到關于導體B的多組電壓、電流數據。 請你觀察和記錄實驗數據，并在同一坐標系中作出A、B的U－I圖象。 請一位同學簡述如何利用如圖所示的實驗電路來研究導體A中的電流跟導體兩端的電壓的關系? 合上電鍵S，改變滑動變阻器上滑片P的位置，使導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，然后通過分析實驗數據，得出導體中的電流跟導體兩端電壓的關系。 選出學生代表，到講臺上讀取實驗數據。將得到的實驗數據填寫在表格中。 換用另一導體B，重復實驗。 實驗數據如下 U/V 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 I/A 導體A I/A 導體B 同學們如何分析在這次實驗中得到的數據？ 用圖象法。在直角坐標系中，用縱軸表示電壓U，用橫軸表示電流I，根據實驗數據在坐標紙上描出相應的點。根據這些點是否在一條直線上，來研究導體中的電流跟它兩端的電壓的關系。 U I O A B 請一位同學上黑板作U－I圖線。其他學生在練習本上作。 學生作圖，如圖所示。 這種描點作圖的方法，是處理實驗數據的一種基本方法，同學們一定要掌握。 分析圖象，我們可以得到哪些信息？ 對于同一導體，U－I圖象是過原點的直線，電壓和電流的比值等于一個常數。 同一導體，不管電流、電壓怎樣變化，電壓跟電流的比值是一個常數，此結論可以寫為： R＝ 或導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比，即I∝U。 2．電阻 上面表達式中的R表示什么物理量？ 式中R是電壓與電流的比值。實驗表明，對同一個導體，不管導體的電壓和電流怎樣變化，比值R都是恒定的。對不同的導體，R的數值一般是不同的。這表明，R是一個跟導體本身有關的量。R的值越大，在同一電壓下通過的電流越小。這個比值R反映了導體的屬性，反映了導體對電流的阻礙作用。 （1）概念 電壓和電流的比值R＝，反映了導體對電流的阻礙作用，叫做導體的電阻。 （2）定義式 R＝（量度式） 這個定義式給出了測量電阻的方法──伏安法。 （3）單位 在國際單位制中，電阻的單位是歐姆，簡稱歐，符號是Ω。 如果在某段導體的兩端加上1V的電壓，通過的電流是1A，這段導體的電阻就是1Ω。所以，1Ω＝1V/A。 常用的電阻單位還有千歐(kΩ)和兆歐(MΩ)： 1 kΩ＝103Ω 1 MΩ＝106Ω （4）物理意義 電阻是導體本身的一種特性，由導體本身決定。 導體的電阻與導體兩端的電壓U及導體中的電流I沒有關系，不能說導體的電阻R跟加在導體兩端的電壓U成正比，跟導體中的電流I成反比。 【思考與討論】 根據R＝，有人說導體的電阻R跟加在導體兩端的電壓U成正比，跟導體中的電流I成反比，這種說法對嗎？為什么？ 這種說法不對，因為電阻是導體本身的一種特性，所以導體的電阻與導體兩端的電壓及導體中的電流沒有關系。 3．歐姆定律 （1）內容 介紹德國物理學家歐姆和歐姆定律的建立，從而對學生進行思想品德教育。 將R＝變形，得I＝，該式可以表述為： 導體中的電流I跟導體兩端的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比。這就是我們在初中學過的歐姆定律。 （2）公式 I＝（決定式） （3）適用條件 歐姆定律是在金屬導體的基礎上總結出來的，對其它導體是否適用，需要經過實驗的檢驗。 實驗表明，除金屬外，歐姆定律對電解質溶液也適用。但對氣體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）和半導體元件并不適用。 一是部分電路，二是金屬導體、電解質溶液。 （4）注意 使用歐姆定律計算時，要注意I、U、R的同體同時對應關系（同一性）。當導體的電阻隨溫度明顯變化時，R應是測量時的實際電阻。 二、導體的伏安特性曲線 1．研究內容 用圖象研究導體中的電流I和電壓U的關系。 2．導體的伏安特性曲線 I U O B A （1）導體的伏安特性曲線 用縱軸表示電流I，用橫軸表示電壓U，畫出的I—U圖線叫做導體的伏安特性曲線。 如右圖所示，是金屬導體的伏安特性曲線。 （2）圖線斜率的物理意義 在I—U圖中，圖線的斜率表示導體電阻的倒數。 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 伏安特性曲線是過坐標原點的直線，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、滑動變阻器、電鍵連成如圖左所示的電路，改變電壓和電流。 A V I U O I U R＝U/I 根據實驗數據，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。 對歐姆定律不適用的導體和器件，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。 【實驗】 測繪小燈泡的伏安特性曲線 A V L R E S 實驗裝置如圖，L為額定電流0.2A左右的小燈泡，虛線框內是能夠提供可變電壓的電路。開關閉合前，調節(jié)滑動變阻器的滑片，使它靠近電路中變阻器左端的接線柱，這時小燈泡兩端的電壓為零。 閉合開關后逐漸移動變阻器的滑片，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讀數，直至電流達到它的額定電流為止。根據實驗數據在方格紙上作出小燈泡燈絲的伏安特性曲線。也可以把測量數據輸入計算機中，利用數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？你怎樣解釋這個發(fā)現？ 介紹二極管的伏安特性曲線，總結得出二極管的單向導電作用。 ［小結］ 本節(jié)課主要學習了以下幾個問題： 1．通過實驗探究了導體中的電流跟導體兩端電壓、導體電阻的關系； 2．進一步明確了電阻的概念，掌握了電阻的定義式和測量電阻的方法及電阻的物理意義； 3．掌握了歐姆定律的內容、公式、適用條件等。 4．掌握了導體的電流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“問題與練習”。