新课标高中物理选修第3节欧姆定律教案.pdf
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1、第 3 节 欧姆定律 学习目标 核心提炼 1.会用电压表和电流表测量某段电路的电压和其中的电流。1 个概念电阻 1 个定律欧姆定律 1 个图象导体的伏安特性曲线 2.熟练掌握欧姆定律及其表达式IUR,明确欧姆定律的适用条件。3.知道电阻的定义及定义式RUI。4.理解伏安特性曲线的物理意义。一、欧姆定律 1.电阻(1)物理意义:反映导体对电流的阻碍作用。(2)定义:加在导体两端的电压跟通过该导体的电流的比值。(3)定义式:RUI。(4)单位:欧姆,符号是,常用的电阻单位还有千欧(k)和兆欧(M):1 k103,1 M106。2.欧姆定律(1)内容:导体中电流强度跟它两端电压 U 成正比,跟它的电
2、阻 R 成反比。(2)表达式:IUR。(3)适用条件:适用于金属导电和电解液导电,对气态导体和半导体元件不适用。思考判断 1.任何情况下导体的电阻与两端的电压成正比,与通过的电流成反比。()2.对于某个电阻而言,它两端的电压越大,通过它的电流越大。()3.欧姆定律适用于金属导体,也适用于半导体元件。()4.定值电阻满足 RUI,U 和 I 变化时,二者变化的倍数相同。()5.电阻越大,表示导体对电流的阻碍作用越大,导体的导电能力越强。()二、导体的伏安特性曲线 1.定义 建立平面直角坐标系,用纵轴表示电流 I,用横轴表示电压 U,画出导体的 IU图线。2.线性元件 导体的伏安特性曲线是一条直线
3、,即电流与电压成正比,如金属导体、电解液等。3.非线性元件 伏安特性曲线不是直线的,即电流与电压不成正比的电学元件,如气态导体、半导体等。思维拓展 金属导体的电阻随温度的升高会增大,它的伏安特性曲线是向上弯曲还是向下弯曲?答案 金属导体的电阻随温度升高而增大,所以它的电阻增大,根据 IU 图象上各点与原点连线的斜率可以反映出电阻的倒数,所以图线向下弯曲。对欧姆定律的理解 要点归纳 1.欧姆定律的适用情况 欧姆定律仅适用于纯电阻(将电能全部转化为内能)电路。非纯电阻(电能部分转化为内能)电路不适用。2.欧姆定律的两性(1)同体性:表达式 IUR中的三个物理量 U、I、R 对应于同一段电路或导体。
4、(2)同时性:三个物理量 U、I、R 对应于同一时刻。3.公式 IUR和 RUI的比较 比较项目 IUR RUI 意义 欧姆定律的表达形式 电阻的定义式 前后物理 量的关系 I 与 U 成正比,与 R 成反比 R 是导体本身的性质,不随 U、I 的改变而改变 适用条件 适用于金属导体、电解液等 适用于计算一切导体的电阻 精典示例 例 1(多选)下列说法正确的是()A.由 RUI可知,一段导体的电阻跟它两端的电压成正比,跟通过它的电流成反比 B.比值UI反映了导体阻碍电流的性质,即电阻 RUI C.通过导体的电流越大,导体的电阻越小 D.由 IUR可知,通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正
5、比 解析 导体的电阻跟它两端的电压、通过它的电流均无关,选项 A、C 错误;由UI可知,在 U 一定时,I 越大,UI越小,说明导体对电流的阻碍作用越弱,反之 I越小,UI越大,说明导体对电流的阻碍作用越强,故比值UI反映了导体阻碍电流的性质,即电阻 RUI,选项 B 正确;由欧姆定律 IUR可知,通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比,故选项 D 正确。答案 BD 例 2 一根镍铬合金丝的两端加 8 V 的电压,通过它的电流是2 A,它的电阻是多少?若通电时间为50 s,那么有多少库仑的电荷量通过它?如果在它两端加 4 V 电压,则这根合金丝的电阻是多少?解析 由电阻的定义式得 RUI
6、8 V2 A4,qIt100 C。导体的电阻由自身决定,如果在它两端加 4 V 电压,其电阻不变,仍为 4。答案 4 100 C 4 导体的伏安特性曲线 要点归纳 1.UI 图象与 IU 图象(1)坐标轴意义不同:IU 图线为导体的伏安特性曲线,表示电流I 随电压 U 的变化规律,横轴表示 U 为自变量,纵轴表示 I 为因变量;UI 图线的横轴表示电流 I,纵轴表示电压U。(2)图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的意义不同:如图1 甲中,R1R2;而在图乙中 R2R1。图 1 2.非线性元件电阻的确定 如图 2 所示,非线性元件的 IU 图线是曲线,导体电阻 RnUnIn,即电阻等于图线上点(
7、Un,In)与坐标原点连线的斜率的倒数,而不等于该点切线斜率的倒数。图 2 精典示例 例 3 如图 3 所示的图象所对应的两个导体为 R1、R2,则:图 3 (1)电阻 R1R2为多少?(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时,电压之比 U1U2为多少?(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时,电流之比 I1I2为多少?解析(1)因为在 IU 图象中,R1kUI,所以 R1101035103 2,R21010315103 23,所以 R1R222331。(2)由欧姆定律得 U1I1R1,U2I2R2,由于 I1I2,则 U1U2R1R231。(3)由欧姆定律得 I1U1R1,I2U2R2,由于
8、 U1U2,则 I1I2R2R113。答案(1)31(2)31(3)13 关于“伏安特性曲线”的两点注意(1)IU图象中的斜率k1R,斜率k不能理解为ktan(为图线与U轴的夹角)。因坐标轴的单位可根据需要人为确定,同一电阻在坐标轴单位不同时倾角 是不同的。(2)某些电阻在电流增大时,由于温度升高而使电阻变化,伏安特性曲线不是直线,但对某一状态,欧姆定律仍然适用。针对训练 某一导体的伏安特性曲线如图4 AB 段(曲线)所示,关于导体的电阻,以下说法正确的是()图 4 A.B 点的电阻为 12 B.B 点的电阻为 40 C.导体的电阻因温度的影响改变了 1 D.导体的电阻因温度的影响改变了 9
9、解析 A 点电阻 RA31.0101 30,B 点电阻 RB61.5101 40,故 A 错误,B 正确;RRBRA10,故 C、D 错误。答案 B 1.(对欧姆定律的理解)根据欧姆定律,下列判断正确的是()A.导体两端的电压越大,导体的电阻越大 B.加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数 C.电流经过电阻时,沿电流方向电势要降低 D.虽然电解质溶液短时间内导电的 UI 图线是一条直线,但欧姆定律并不适用 解析 导体的电阻与电压无关,A 错误;对气体,欧姆定律不成立,即UI常数,B 错误;由 UIR 知电流每经过一个电阻要产生一定的电势降落,欧姆定律适用于电解质溶液导电,C 正确,D
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