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 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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

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

8、。 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

9、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

10、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

11、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”。

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