1、欧姆定律 学习目标1.了解电阻的定义式及电阻意义(重点) 2.理解欧姆定律(重点) 3.了解导体的伏安特性曲线(难点)欧姆定律先填空1实验探究(1)实验目的：研究导体的电流与导体两端的电压、导体的电阻的关系(2)实验电路：图231(3)数据处理：用表格记录多组不同的电压、电流值，作出UI图象(4)实验结论：同一导体的UI图象是一条过原点的直线不同导体的UI图象的倾斜程度不同(5)实验分析电阻：定义：导体两端的电压与通过导体电流的比值叫作电阻，即RU/I.意义：反映导体对电流的阻碍作用单位：欧姆()、千欧(k)、兆欧(M)1k103；1M106.2欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压
2、U成正比，跟导体的电阻R成反比(2)公式：I.(3)适用条件：适用于金属导电和电解质溶液导电对气态导体和半导体元件不适用再思考一台电动机接在电路中，正常工作时能用欧姆定律吗？【提示】不能欧姆定律适用于金属导体、电解液等导体，对于含电动机的电路、含蓄电池的电路等欧姆定律是不适用的后判断(1)导体两端的电压越大，导体电阻越大()(2)导体的电阻与流过导体的电流成反比()(3)欧姆定律适用于白炽灯，不适用于日光灯管()导体的伏安特性曲线先填空1伏安特性曲线(1)概念：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U的IU图象(2)形状过原点的直线，对应元件叫线性元件；过原点的曲线，对应元件叫非线性元件(3)意义
3、：能形象直观的反映出导体电阻的变化规律2测绘小灯泡的伏安特性曲线(1)实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等(2)实验电路如图232所示图2323实验操作(1)按如图232所示连接好电路，开关闭合前，将变阻器滑片滑至R的最左端(2)闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下电压表、电流表的示数(3)依据实验数据作出小灯泡的IU图线再思考某同学用正确的方法描绘出了某种半导体元件的伏安特性曲线如图233所示，这种元件是线性元件吗？该元件的电阻随U的增大是如何变化的？图233【提示】其IU图象为曲线，所以它是非线性元件随着电压的增大，半导体元件的
4、温度升高，图线的斜率逐渐增大，又因为斜率的物理意义反映了电阻的倒数的变化规律，所以半导体元件的电阻随温度的升高而减小后判断(1)凡导电的物体，伏安特性曲线一定是直线()(2)对于线性元件，伏安特性曲线的斜率越大，电阻越大()(3)若伏安特性曲线为曲线，说明该导体的电阻随导体两端电压变化而变化()预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3问题4学生分组探究一对欧姆定律的理解(对比分析)第1步探究分层设问，破解疑难1导体的电阻R与导体两端的电压成正比，与电流成反比吗？2任意导体，电压大，电流一定大吗？第2步结论自我总结，素能培养1欧姆定律的适用情况欧姆定律仅用于纯电阻
5、(将电能全部转化为内能)电路非纯电阻(电能部分转为内能)电路不适用2欧姆定律的两性(1)同体性：表达式I中的三个物理量U、I、R对应于同一段电路或导体(2)同时性：三个物理量U、I、R对应于同一时刻3公式I和R的比较比较项目IR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第3步例证典例印证，思维深化若加在某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如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流是多大？【思路点拨】导体两端电压变化时，导体的电阻不变【解析】由欧
6、姆定律得：R，电压变化后有：R，解得I01.0 A电压加倍后同理可得R，所以I22I02.0 A.【答案】2.0 A欧姆定律的应用推广(1)欧姆定律的表达式是I，而公式R应该理解成电阻的比值定义式，比值定义的魅力就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关，但R告诉了我们一种测量导体电阻的方法，即伏安法(2)对于定值电阻，由于UI成正比，故R.第4步巧练精选习题，落实强化1下列说法中正确的是()A由R知道，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比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻RC导体电流越大，电阻越小D由I知道，一段导体两端的电压跟通过它的电流成正比【解析】导体的电阻
7、取决于导体自身，与U、I无关，故A、C错比值反映了导体对电流的阻碍作用，定义为电阻，所以B正确由电流与电压的关系知电压是产生电流的原因，所以正确的说法是“通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比”，因果关系不能颠倒，D错误【答案】B图2342如图234所示，图线和图线所表示的电阻值分别是()A4 和2 B0.25 和0.5 C4 k和2 kD2.5104 和5.0104 【解析】在UI图中，斜率越大，电阻越大，且斜率大小与电阻阻值大小相等，所以R1k1 4 k，同理R22 k.【答案】C学生分组探究二导体的伏安特性曲线(深化理解)第1步探究分层设问，破解疑难1导体的伏安特性曲线形状不同，表示什么
8、意义？2IU图象和UI图象意义上有何不同？第2步结论自我总结，素能培养1UI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235(甲)中，R2R1.(甲)(乙)2352线性元件与非线性元件(1)线性元件：欧姆定律适用的元件，例如，金属、电解质溶液，其伏安特性曲线是直线(2)非线性元件：欧姆定律不适用的元件，例如，日光灯、霓虹灯，其伏安特性曲线是曲线3非线性元件电阻的确定：如图236，非线性元件的IU图线是曲线
9、，导体电阻Rn，即电阻等于图线上点(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236第3步例证典例印证，思维深化如图237所示的图象所对应的两个导体：图237(1)电阻关系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)若两个导体的电压相等(不为零)时，电流之比I1I2为多少？【思路点拨】IU图象斜率的倒数等于电阻分析(2)(3)两问可利用欧姆定律【解析】(1)因为在IU图象中，R所以R1 2 ，R2 ，所以R1R2231.(2)由欧姆定律得U1I1R1，U2I2R2由于I1I2，则U1U2R1R231.(3)由欧姆定律得I1，
10、I2.由于U1U2，故I1I2R2R113.【答案】(1)31(2)31(3)13利用伏安特性曲线分析问题应注意的问题1IU图线中的斜率k，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规定，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，欧姆定律仍然适用第4步巧练精选习题，落实强化3以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象，如图238所示，下列说法中正确的是()图238A这四个图象都是伏安特性曲线B这四种电学元件都是线性元件C是线性元件，是非线性元件D这四个图象中，直线的斜率都表示了元
11、件的电阻【解析】伏安特性曲线是以I为纵轴、U为横轴的，所以A错误线性元件并不只是说IU图象是直线，而必须是过原点的直线，所以是线性元件，是非线性元件，B错误，C正确在UI图象中，过原点的直线的斜率才是导体的电阻【答案】C4(2015重庆一中检测)某同学做三种导电元件的导电性质实验，根据所测数据分别绘制了三种元件的IU图象如图239甲、乙、丙所示，则下列判断正确的是()甲乙 丙图239A只有乙正确B甲、丙图曲线肯定是误差太大C甲、丙不遵从欧姆定律，肯定是不可能的D甲、乙、丙三图象都可能正确，并不一定有较大的误差【解析】本题的伏安特性曲线是IU图象，图象中某点与原点连线的斜率的倒数表示导体在该状态
12、下的电阻，图甲反映元件的电阻随电压的升高而减小，是非线性元件；图乙反映元件的电阻不随电压的变化而变化，是线性元件；图丙反映元件的电阻随电压的升高而增大，说明元件类似于小灯泡，综上所述，三种图象都有可能，故D对【答案】D学生分组探究三描绘小灯泡伏安特性曲线的实验(拓展延伸)第1步探究分层设问，破解疑难1实验过程中电流表，电压表的位置怎样误差较小？2实验时滑动变阻器又怎样连接？第2步结论自我总结，素能培养1实验电路的确定(1)电流表外接法：由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法(2)滑动变阻器分压式连接：描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要从坐标原点开始的连续变化的电压，因此滑动变阻器要采用
13、分压式连接，实验电路图如图2310所示图23102实验过程的三个方面(1)接线顺序：先串后并先将电源、开关、滑动变阻器(全部)组成串联电路，再将电流表、小灯泡串联，并将其与部分滑动变阻器并联，最后将电压表与小灯泡并联(2)量程选择：安全精确在保证电流、电压测量值不超过量程的情况下，指针的偏转角度越大，精度越高(3)实验操作：先查后合先检查各部分连接是否正确，滑动变阻器是否使分压电路电压为零，再合上开关，调整滑动变阻器，使小灯泡的电压、电流逐渐变大第3步例证典例印证，思维深化在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“6 V3 W”，其他可供选择的器材有：电压表V1(量程6 V，内阻
14、20 k)电压表V2(量程20 V，内阻60 k)电流表A1(量程3 A，内阻0.2 )电流表A2(量程0.6 A，内阻1 )变阻器R1(01 000 ，0.5 A)变阻器R2(020 ，0.5 A)学生电源E(68 V)开关S及导线若干实验中要求电压表在06 V范围内读取并记录下12组左右不同的电压值U和对应的电流值I，以便作出伏安特性曲线，在上述器材中，电压表应选用_，电流表应选用_，滑动变阻器应选用_在以下方框中画出实验的原理图【思路点拨】(1)结合小灯泡额定电压和额定电流选电压表和电流表(2)灯泡为小电阻，选电流表外接(3)要求电流从零开始，滑动变阻器分压且选小者【解析】“6 V3 W
15、”的小灯泡的额定电压为6 V，额定电流为0.5 A，即允许通过小灯泡的电流最大不超过0.5 A，最大电压不超过6 V在选择电压表和电流表时，本着安全、精确的原则，安全原则即量程要大于所测电流或电压值，精确原则是量程要尽量小，量程越小测量越精确，故电流表应选A2，电压表应选V1；在选择滑动变阻器时要本着安全、够用、调节方便的原则，“安全” 即流过变阻器的最大电流应小于允许通过的最大电流本实验中小灯泡在正常工作时电阻为R灯 12 ，故应选用R2.连接电路时，变阻器采取分压式接法，电流表接成外接法，原理图如图所示【答案】V1A2R2原理图见解析处理该实验应注意的问题(1)调节电压时不要超过小灯泡的额
16、定电压(2)坐标系标度要合理选取，尽量使描出的图象占据坐标纸的大部分(3)小灯泡电压、电流变大时，电阻变大，伏安特性图线是曲线连线时要用平滑的曲线，不能连成折线第4步巧练精选习题，落实强化5某同学用图2311甲所示的电路将规格为“6 V 3 W”的小灯泡的伏安特性曲线描绘出来，该同学描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图2311乙所示，则小灯泡的电阻值随电压的增大而_(选填“不变”“增大”或“减小”)图2311【解析】由题图乙知，IU图线的斜率随电压的增大而减小，即电阻的倒数在减小，所以小灯泡的阻值在增大【答案】增大6用伏安法测电阻R，按图2312中甲图测得的结果为R1，按乙图测得为R2，若电阻的真实
17、值为R，则() 甲乙图2312AR1RR2BR1RR2CRR1，RR2 DR1RR2【解析】用内接法测电阻有R1R，用外接法测电阻有R2R，所以R1RR2，选项A正确【答案】A滑动变阻器的两种接法滑动变阻器在物理实验中有两种接法，分别如图2313所示，其中甲称为限流式接法，乙称为分压式接法图23131两种接法的特点：滑动变阻器的限流式接法，用以控制或调节电路中的电流；滑动变阻器的分压式接法，是从滑动变阻器上分出一部分电压加在待测电阻上待测电阻RL上可分得从零开始连续变化的电压(限流式不能)，电压的调节范围是0E，比用限流式调节范围要大2两种接法的选择(1)若实验要求某部分电路的电压变化范围较大
18、，或要求某部分电路的电流或电压从零开始连续可调，或要求多测几组I、U数据，则必须将滑动变阻器接成分压电路(2)若题目中要用较大阻值的滑动变阻器控制阻值较小的负载，在保证负载和电表安全的前提下，一般将滑动变阻器接成限流电路讨论滑动变阻器在电路中的二种连接方式(1)滑动变阻器的限流接法，如图2314所示，试讨论R上的电流和电压的调节范围(2)滑动变阻器的分压接法，如图2315所示，试分析R上的电流和电压调节范围图2314图2315【思路点拨】(1)如图所示为一典型的限流电路，其中滑动变阻器的作用是用来控制电路中的电流，移动滑动变阻器的滑动片P可以改变连入电路中的阻值，从而控制负载R中的电流大小(2
19、)由电路分析可知，连接方式为aP间的电阻与R并联，然后与Pb间的电阻串联【解析】(1)图中滑动触头P滑至b端时，连入电路中的电阻值是滑动变阻器的最大值，此时电流最小，因此，在闭合电键S之前，应使P移至b端采用限流式电路，负载电阻R的电流I，当R0减小时，I增大，I的调节范围为，R两端的电压调节范围为U，当R0R时，调节范围较大(2)当滑动触头由a向b移动时，加在R上的电压逐渐增大，因此，在闭合电键S之前，应使P移至a端，此时R上的电压为零采用分压式电路，负载电阻R的电压范围约为0U，显然，电阻R上的电流调节范围为0U/R.【答案】见解析先看名师指津两种接法的对比以及在电路中的应用1负载电阻R的
20、阻值远大于变阻器总电阻R0，需用分压式电路2要求负载上电压或电流变化范围较大，且从零开始连续可调，需用分压式电路3负截电阻R的阻值小于变阻器的总电阻R0或相差不多，且电压、电流变化不要求从零调起，可采用限流法4两种电路均可用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法总耗能小5特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及允许通过的最大电流来反复推敲，若用限流法，负载的额定电流小于用限流接法所能达到的最小电流；或所用电流表和电压表的量程小于用限流法所能达到的最小电流和分到的电压时，采用分压接法再演练应用有一灯泡上标有“6 V0.1 A”字样，现要测绘该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：A电压
21、表(05 V，内阻2.0 k)B电压表(010 V，内阻3.0 k)C电流表(00.3 A，内阻2.0 )D电流表(06 A，内阻1.5 )E滑动变阻器(30 ，2 A)F滑动变阻器(100 ，0.5 A)G学生电源(直流9 V)及开关、导线等(1)实验中所用的电压表应选_，电流表应选_，滑动变阻器应选_(2)画出实验电路图，要求电压从零开始测量【解析】(1)电压表的量程应大于小灯泡的额定电压6 V，故电压表应选B.小灯泡的额定电流是0.1 A，故电流表应选C.由题目要求可知变阻器用分压式，故应选电阻较小的E.(2)小灯泡的电阻R60 ，故电流表应采用外接法，滑动变阻器接成分压式，电路如图所示【答案】(1)BCE(2)见解析图
