2.1[欧姆定律]教案

2.1 欧姆定律教学目标　　（一）知识与技能　　1.知道电荷的定向移动形成电流和产生电流的条件。　　2.知道电流的概念，理解其定义式I＝q／t，知道其单位，并能进行有关计算。　　3.知道电阻是描述导体导电性能的物理量，其单位为欧姆。　　4.理解欧姆定律，并能用它解决有关问题。　　5.能够看懂材料和器件的伏安特性曲线，并能通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线。　　（二）过程与方法　　1.培养学生应用欧姆定律分析、处理实际问题的能力．　　2.培养学生重视实验、设计实验、根据实验分析、归纳物理规律的能力．　　3.培养学生用公式法和图像法相结合解决问题的能力．　　（三）情感态度与价值观　　1.分析电流的产生有其内因和外因，引导学生研究自然科学时要坚持辩证唯物主义观点．[来　　2.欧姆定律由实验演绎得出，培养学生动手能力，培养学生严谨治学、务实求真的科学态度．　　3.处理实验数据有列表法和图像法．而图像法直观形象，渗透数学思维，要培养学生尊重实验结果，尊重客观规律．教学重点和难点　　1.重点：正确理解欧姆定律并能解决实际问题．　　2.难点：电流概念的理解；电阻的伏安曲线．教具准备　　小灯泡、学生电源、伏特表、安培表、待测电阻（约10－30Ω若干只）、滑动变阻器、晶体二极管、电键、导线若干．教学过程第一课时　　1.引入新课　　前面学习过电场知识，电场对放入其中的电荷有力的作用，促使电荷移动，电荷的定向移动就形成电流，这节课我们将在初中学习的基础上对电流作进一步的了解．　　2.新课教学　　（1）电流　　①什么是电流？　　大量电荷的定向移动形成电流．　　②电流形成的条件是什么？　　内因——有自由移动的电荷．金属中有自由移动的电子，电解液中有自由移动的离子．绝缘体中没有自由移动的电荷，其中不能形成电流．　　那么，为什么用电流表直接连接金属导体两端却没有读数？　　这是因为，导体中大量的自由电荷永不停息地做无规则的热运动，向各个方向运动的机会均等，不会出现大量自由电荷定向移动的现象，也就是说没有电流．　　要使大量自由电荷做定向移动，必须要有一种力，这种力就是电场力．　　[演示]按图1连接　　　　小灯泡发光．有电流流过小灯泡．　　外因－－导体两端存在电压．　　当导体与电源连接时，它的两端有了电压，导体中就有了电场，这样导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动形成电流．　　干电池、蓄电池、发电机等都是电源，它们的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流．　　③电流的强弱－－用电流（I）表示：　　a．定义－－通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫电流，用I表示．　　b．表达式：　　c．单位：安培（A）　　d．电流的方向－－规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．　　e．电流是标量．　　例1．某电解质溶液，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流强度是多大？④直流电：方向不随时间而改变的电流．　　恒定电流：方向和强弱都不随时间而改变的电流．　　（2）欧姆定律 电阻　　既然导体两端有电压，才有电流流过导体，那么导体中的电流与导体两端的电压有什么关系呢？　　[演示]先让学生设计电路示意图，然后用多媒体显示如图2所示，学生在教师指导下用导线连接实物，并要求学生注意电表的正负接线柱接法．　　对数据的处理除用列表法外，还可以用什么方法？　　图像法：先画直角坐标I－U，然后标刻度，按上述数据描点，连点成直线I，连点时要使尽量多的点落在一条直线上，不落在直线上的点，要对称地分布在直线两侧．　　取下R，换上R'，重做上述实验，可得另一条直线Ⅱ　　分析上述实验，得知：　　a．导体中的电流与导体两端电压成正比，即I∝U，巳U2／I2>U1／I1.　　b．在同样电压情况下，U／I值大的电流小，U／I值小的电流大，即U／I值反映了导体阻碍电流的性质．　　①电阻　　定义：导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻．　　定义式：R＝U／I　　对于同一个导体；不论电压和电流大小怎样变化，比值R是恒定的．不能从数学角度认为R与U成正比，与I成反比．　　单位：欧姆（Ω）1Ω＝1V／A　　②欧姆定律　　德国物理学家欧姆最早用实验研究了电流与电压、电阻之间的关系，得出了用他的名字命名的定律．　　定律内容：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．　　公式：I＝U／R　　单位：1A＝1V／Ω　　适用范围：金属导体、电解液．　　例2．若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时，导体中的电流减小了0.4A。如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流为多少？　③伏安特性曲线　　 通过某种元件的电流随电压变化的实验图线叫伏安特性曲线。　　提问：如图3所示，图中两条直线哪一条代表的电阻大？　　　　　　　　　　　例3．两电阻R1、R2的伏安特性曲线如右图所示，由图可知：　　（1）这两电阻的大小之比R1∶R2为_____　　A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D.∶1　　（2）当这两个电阻上分别加上相同电压时，通过的电流之比为_______A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D.∶1线性元件和非线性元件：适用欧姆定律导体和器件，，其伏安特性曲线是一条过原点的直线，这种电学元件叫做线性元件．　不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，这种电学元件叫做非线性元件．　　三、当堂训练　　1.下列说法正确的是　（　　）　　A．在导体中只要自由电荷在运动就一定会形成电流　　B．电流方向就是电荷定向移动的方向　　C．在电路中电流方向总是沿着从电势高到电势低的方向　　D．导体中形成电流的条件是在导体两端存在电势差即电压　　2.下列叙述中正确的是　（　　）　　A．通过导体某一横截面积的电量越多，电流越大　　B．通过导体某一横截面积的电量越少，电流越小　　C．在单位时间内，通过导体某一横截面积的电量越多，电流越大　　D．通电的时间越短，电流越小　　3.对于欧姆定律，下面说法正确的是　（　　）　　A．从关系式可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比　　B．从关系式可知，导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比　　C．从关系式可知，当导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零　　D．从关系式可知，当导体中的电流为零时，导体两端的电压也为零　　4.某用电器两端加6V电压，通过的电流为0.2A，如在电路中接5A的保险丝，该用电器两端的电压最多不能超过多少？　　（答案：1.D　　2.C　　3.B　　4.150V）　　　　四、小结　　五、作业布置　　1．教材P.45.“练习与评价”第1-4题。　　2．“同步练习与评价”P.23-24.《欧姆定律》第二课时一、复习引课　　1．什么是伏安特性曲线？　　2．什么是线性元件和非线性元件？　　想一想：小灯泡的伏安特性曲线可能是什么形状？要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要哪些实验器材？如何设计实验电路？　　二、新课　　（一）实验前的准备　　1．实验原理　　用电流表测流过小灯泡的电流，用电压表测出加在小灯泡两端的电压，测出多组对应的U、I值，在直角坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来。　　2．实验电路图的设计如右图。帮助学生分析图中各元件的接法。　　3．实验器材的选择小灯泡、4V～6V学生电源、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干　　4．实验步骤的设计　　（1）连接电路：将小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、开关用导线按照电路图连接起来。　　（2）测出小灯泡在不同电压下的电流。移动滑动变阻器触头位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，并将测量数据填入已经画好的表格中。　　（3）画出伏安特性曲线。①在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。②在坐标纸上描出各做数据对应的点。注意横纵坐标的比例标度选取要适中，以使所描图线占据整个坐标纸为宜。③将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小灯泡的伏安特性曲线　　（4）拆除电路，整理仪器。　　5．注意事项　　（1）电路的连接方式：①电流表所接位置。②滑动变阻器的连接方式：目的是使小灯泡两端的电压能从0开始变化。　　（2）闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处于恰当的位置（应该使小灯泡被短路）。　　（3）保持小灯泡电压接近额定值是要缓慢增加，到额定值，记录I后马上断开开关。　　（4）误差较大的点应舍去，U-I图像应是平滑曲线而非折线。　　（二）学生实验　　　　　　　　（三）数据处理　　1．根据测量数据画伏安特性曲线：　　思考：为何画出的伏安特性曲线不是直线？　　小灯泡的电阻随温度的升高而增大。　　　　2．误差分析：（1）由于电压表、电流表不是理想电表，表内阻对电路的影响会带来误差；　　（2）测量时读数带来误差；　　（3）在坐标纸上描点、作图带来误差。　　　　　　　　（四）引导学生分析P.46.“发展空间”　　　　三、小结　　　　四、作业布置　　教材P.45.“练习与评价”第5题。　　补充练习：1．在实际情况中，能较正确反映通过灯泡的电流强度I与灯泡两端电压U之间变化关系的图线是图所示中的哪一个？（ ）2．如图所示为电阻R1和R2的伏安特性曲线，并且把第一象限分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域．现把R1和R2并联在电路中，消耗的电功率分别用P1和P2表示；并联的总电阻设为R．下列关于P1与P2的大小关系及R的伏安特性曲线应该在的区域正确的是( )　　A．特性曲线在Ⅰ区，P1C．特性曲线在Ⅰ区，P1＞P2 D．特性曲线在Ⅲ区，P1＞P2 3．一般情况下，导体的电阻会随着温度的改变而改变. 某同学研究了一白炽灯两端的电压与电流的关系，得出如下一组数据：I/A00.0400.0720.0940.1160.1560.182U/V00.751.381.802.303.204.30I/A0.1960.2100.2200.2300.2480.2640.280U/V5.006.107.208.3010.3012.3014.50　　　请回答下列问题：（1）实验过程中用到了下列器材：直流电源、滑动变阻器（最大值为30）、电压表（内阻约104）、电流表（内阻约0.01），以及开关一只，导线若干。请按实验要求：①在图甲中画出电路图； 　　②在图丙中给实物连线；③在图甲的方格纸中画出电流和电压的关系图线.（2）从图线和实验数据均可看出，当该灯泡两端的电压大于3.2V时，灯泡的阻值会发生明显的改变.通常我们把小于3.2V的图线区域叫做线性区域，大于3.2V的图线区域叫做非线性区域，当该灯泡正常发光时，其电压值是在线性区域，还是在非线性区域？为什么？答案：（1）如图所示（2）非线性区域，因为在非线性区域内，灯丝电阻随电压变化明显，可保持电灯功率基本不变，亮度稳定。- 1 -