2019学年高中物理 第二章 恒定电流 3 欧姆定律学案 新人教版必修2.doc
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1、- 1 -3 3 欧姆定律欧姆定律学科素养与目标要求物理观念:1.进一步体会比值定义法,理解电阻的定义.2.掌握欧姆定律,知道什么是线性元件和非线性元件.科学探究:能进行分组分层自主合作实验,经历探究过程,综合信息得出通过电阻的电流和两端电压的关系,体会利用IU图象处理、分析实验数据.科学思维:1.通过对比思维找出线性元件和非线性元件的区别.2.能根据IU图象或UI图象求导体的电阻.一、欧姆定律1.电阻:导体两端的电压与通过导体的电流大小之比.(1)定义式:R .U I(2)单位:欧姆(),常用的单位还有千欧(k)、兆欧(M),且 1 103 k106 M.(3)物理意义:反映导体对电流阻碍作
2、用的大小.2.欧姆定律:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比.(1)表达式:I .U R(2)适用范围:适用于金属导电、电解液导电的纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路),而对气体导电、半导体导电不适用.二、导体的伏安特性曲线1.伏安特性曲线:用纵坐标表示电流I,用横坐标表示电压U,这样画出的导体的IU图象叫做导体的伏安特性曲线.2.线性元件和非线性元件:(1)线性元件:伏安特性曲线是一条直线,欧姆定律适用的元件,如金属导体、电解质溶液.(2)非线性元件:伏安特性曲线是一条曲线,欧姆定律不适用的元件.如气态导体(日光灯、霓虹灯管中的气体)和半导体元件.1.判断下列说法的
3、正误.- 2 -(1)由R 知,导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定.( )U I(2)导体的电阻由导体本身的性质决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关.( )(3)对于确定的导体,其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值.( )(4)线性元件的电流与电压成正比.( )(5)电阻的IU图象和UI图象为直线时,两种图象的斜率均表示电阻的倒数.( )2.如图 1 是某导体的伏安特性曲线,由图可知,此导体的电阻是 .图 1答案 25一、欧姆定律的理解和应用现有两个导体A和B,利用如图 2 所示的电路分别测量A和B的电压和电流,测得的实验数据见下表.U/V02.04.06.08.0导
4、体AI/A00.200.420.600.78导体BI/A00.130.260.400.54图 2(1)在坐标系中,用纵轴表示电压U、用横轴表示电流I,分别将A和B的数据在图 3 坐标系中描点,并作出UI图线.- 3 -图 3(2)对导体A(或导体B)来说,电流与它两端的电压有什么关系?U与I的比值怎样?(3)对导体A、B,在电压U相同时,谁的电流小?谁对电流的阻碍作用大?答案 (1)UI图线如图所示(2)对导体A(或导体B),电流与它两端的电压成正比,导体A或导体B的电压与电流的比值是个定值,但两者的比值不相等.(3)电压相同时,B的电流小,说明B对电流的阻碍作用大.1.I 是欧姆定律的数学表
5、达式,表示通过导体的电流I与电压U成正比,与电阻R成反比,U R常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流,适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路).2.R 是电阻的定义式,比值表示一段导体对电流的阻碍作用.对给定的导体,它的电阻是U I一定的,与导体两端是否加电压,导体中是否有电流无关.因此,不能说电阻与电压成正比,与电流成反比.例 1 若加在某金属导体两端的电压变为原来的 时,导体中的电流减小了 0.4 A.如果所加3 5电压变为原来的 2 倍,则导体中的电流是多大?答案 2 A解析 由欧姆定律得:R,电压变化后有:R,解得I01 A.电压加倍后同U0 I03U0 5 I00.4 A理可得
6、R,所以I22I02 A.U0 I02U0 I2- 4 -1.欧姆定律I 仅适用于金属导电及电解液导电.U R2.对R ,R与U、I无关,导体电阻R一定时,U和I成正比,R.U IU I针对训练 (多选)下列判断正确的是( )A.由I 知,电流跟导体两端电压成正比,跟导体的电阻成反比U RB.由I 可知,通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比U RC.由R 可知,I一定时,导体的电阻R与U成正比,U一定时,导体的电阻R与I成反比U ID.对给定的导体,在温度没有显著变化时,比值 是个定值,反映了导体本身的性质U I答案 ABD二、导体的伏安特性曲线研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系
7、,可以用公式法,可以用列表法,还可以用图象法.分析图 4 中甲、乙两电学元件的IU图象,我们可以得出两元件的电流和电压有怎样的关系?图 4答案 甲为非线性关系;乙为线性关系,电流与电压成正比.1.IU图象与UI图象的区别(1)坐标轴的意义不同:IU图象中,横坐标表示电压U、纵坐标表示电流I;UI图象中,横坐标表示电流I,纵坐标表示电压U.(2)图线斜率的意义不同:IU图象中,斜率表示电阻的倒数,UI图象中,斜率表示电阻,如图 5 所示,在图甲中R2R1,图乙中R2R1.图 5- 5 -2.IU图象是曲线时,导体某状态的电阻RP,即电阻等于图线上点P(UP,IP)与坐标原UP IP点(0,0)连
8、线的斜率的倒数,而不等于该点切线斜率的倒数,如图 6 所示.图 6例 2 (多选)如图 7 所示是某一导体的IU图象,图中45,下列说法正确的是( )图 7A.通过电阻的电流与其两端的电压成正比B.此导体的电阻R2 C.IU图象的斜率表示电阻的倒数,所以R1.0 1 tan 45D.在R两端加 6.0 V 电压时,每秒通过导体横截面的电荷量是 3.0 C答案 ABD解析 由于导体的IU图象是一条过原点的倾斜直线,故通过电阻的电流与其两端的电压成正比,选项 A 正确;IU图象的斜率表示电阻的倒数,即k ,故R 2 I U1 RU I10 5,不能利用R求电阻,选项 B 正确,C 错误;在R两端加
9、 6.0 V 电压时,每秒1 tan 45通过导体截面的电荷量qItt1 C3.0 C,选项 D 正确.U R6.0 2例 3 (多选)如图 8 所示为某一金属导体的伏安特性曲线,由图象可知( )图 8A.该导体的电阻随电压的升高而增大B.该导体的电阻随电压的升高而减小C.导体两端电压为 2 V 时,电阻为 0.5 D.导体两端电压为 2 V 时,电阻为 1 - 6 -答案 AD解析 该导体的IU图象为曲线,但根据R 知,某点与原点(0,0)连线的斜率的倒数表示U I电阻,故可知U2 V 时,R 1 ,且导体电阻随电压升高而增大,故 A、D 正确.2 21.(对欧姆定律的理解)根据欧姆定律,下
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