1、第二章 直流电路(教师参考)一、课程标准1.内容标准(1)观察并尝试识别常见的电路元器件,初步了解它们在电路中的作用.(2)初步了解多用电表的原理.通过实际操作学会使用多用电表.(3)通过实验,探究决定导线电阻的因素,知道电阻定律.(4)知道电源的电动势和内阻,理解闭合电路的欧姆定律.(5)测量电源的电动势和内阻.(6)知道焦耳定律,了解焦耳定律在生活、生产中的应用.(7)通过实验,观察门电路的基本作用.初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用.(8)初步了解集成电路的作用.关注我国集成电路以及元器件研究的发展情况.2.活动建议(1)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U特性曲线
2、,对比它们导电性能的特点.(2)用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯的光控声控开关.(3)收集新型电热器的资料,了解其发热原理.(4)制作简单的门电路.(5)利用集成块制作简单的实用装置.二、高考内容及要求1.欧姆定律.()2.电阻定律.()3.电阻的串联、并联.()4.电源的电动势和内阻.()5.闭合电路的欧姆定律.()6.电功率、焦耳定律.()7.实验七:测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器).8.实验八:描绘小电珠的伏安特性曲线.9.实验九:测定电源的电动势和内阻.10.实验十:练习使用多用电表.说明:不要求解反电动势的问题.三、教学建议本章教学时应突出基本概念的讲解与理解,如:电流、电
3、阻、电阻率、电动势、内阻、路端电压、电功率、热功率等;教学时应突出基本规律的讲解和应用,如:部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律、电阻定律、串、并联规律、焦耳定律等.教学时应注意以下几点:1.注意各物理概念、各物理规律的深刻理解、区别与联系,如:电流的定义式、微观决定式与欧姆定律求解式,电阻与电阻率,内电压与外电压,电功率与热功率;限流电路与分压电路,电流表外接与电流表内接,纯电阻电路与非纯电阻电路,电功与焦耳定律等.2.注意数学与物理问题结合的研究方法,如IU图像,函数求最大功率等.3.尽量实物展示各电学元件,如电流表、电压表、多用电表、电阻箱、滑动变阻器、定值电阻、二极管、小灯泡、金属导线等
4、;同时安排学生实验,掌握基本实验技能和技巧,体会物理与生产、实际生活紧密相连及实验在物理科学中的重要地位.第1节 欧姆定律第1课时 欧姆定律课堂探究自主学习达标测评自主学习课前预习感悟新知目标导航(教师参考)重点:电流的定义式、欧姆定律的表达式及IU图像难点:(1)导体中电流的形成原因及电流的微观解释(2)电阻的概念理解(3)I-U图像的应用教材梳理一、电流1.形成电流的条件:导体内存在和电场.2.定义:通过导体横截面的跟通过这些电荷所用的比值.3.表达式及单位:,在国际单位制中,电流的单位是,符号是,1 mA=A,1 A=A.4.直流和恒定电流:不随时间改变的电流叫做直流,方向和都不随时间改
5、变的电流叫做恒定电流.自由电荷电荷量q时间t安培A10-310-6方向强弱想一想借助教材P43图2-1-2,解决讨论交流中提出的问题?二、欧姆定律、电阻1.欧姆定律(1)内容:通过导体的电流I跟导体成正比.两端的电压U(2)公式:I=或U=IR.(3)适用范围:欧姆定律适用于金属导体和电解质溶液,对气态导体和半导体元件并不适用.2.电阻(1)意义:反映导体对电流的作用.阻碍(2)定义及定义式:导体两端的与导体中的比值.定义式:R=.电压U电流I(3)单位:在国际单位制中,电阻的单位是欧姆(),另外常用的单位:千欧(k),兆欧(M).三、伏安特性曲线1.伏安特性曲线:通过某种电学元件的随变化的实
6、验图线.电流电压2.斜率的物理意义:I-U图线各点与坐标原点连线的斜率为导体电阻的倒数,斜率越大,导体电阻越小.3.线性元件和非线性元件图线想一想教材P44伏安特性曲线中,对金属导体,当温度不变时,其伏安特性曲线是通过坐标原点的直线,为什么要加“温度不变”呢?答案:对金属导体当温度不变时,其电阻不变,它的伏安特性曲线是一条过原点的直线;当温度变化较大时,金属电阻会发生变化,伏安特性曲线不再是直线,如小灯泡的伏安特性曲线.1.当导体两端有持续的电压时,导体内将存在持续的电场.()2.自由电荷定向移动的方向就是电流的方向.()3.由I=可知,I与t成反比.()4.电解液短时间内导电的I-U图线是一
7、条直线.()5.由R=知,R与U成正比,R与I成反比.()思考判断答案:1.2.3.4.5.要点一电流的形成、电流及其微观解释课堂探究核心导学要点探究【问题导学】盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同?答案:盐水中是正负离子向相反的方向运动,形成电流;金属导体中是自由电子的运动形成电流.【要点归纳】1.电流的理解(1)电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流方向.在金属导体中,电流方向与自由电子定向运动方向相反.在电解质溶液中,电流方向与正离子定向运动的方向相同,与负离子定向运动的方向相反.(2)电流的计算金属导体中电流的计算金属导体中的自由电荷只有自由电子,运用I=计算时,q是某一
8、时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量.电解液中电流的计算电解液中的自由电荷是正、负离子,运用I=计算时,q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和.2.电流的微观解释(1)建立模型如图所示,AD表示粗细均匀的一段导体,长为l,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q.(2)理论推导(3)结论从微观上看,通过导体的电流取决于导体单位体积内的自由电荷数、电荷量、导体的横截面积和自由电荷的定向移动速率.【例1】(2017西安高二检测)在某种带有一价离子的水溶液中,正、负离子在定向移
9、动,方向如图所示.如果测得2 s内分别有1.01018个正离子和1.01018个负离子通过溶液内部的横截面M,则溶液中电流的方向如何?电流多大?核心点拨 电流的定义式I=中,q是时间t内通过某一截面的电荷量,而不是单位截面积内的电荷量.解析:水溶液中导电的是自由移动的正、负离子,它们在电场的作用下向相反方向定向移动.电学中规定,电流的方向为正电荷定向移动的方向,所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同,即由A指向B.每个离子的电荷量是e=1.6010-19 C.该水溶液导电时负离子由B向A运动,负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动.所以,一定时间内通过横截面M的电荷量应该
10、是正、负两种离子电荷量的绝对值之和.答案:由A指向B0.16 A规律方法应用I=求解电流的技巧(1)对于金属导体,是自由电子的定向移动形成的,电荷量q是通过导体横截面的自由电子的电荷量.(2)对于电解液,是正、负离子同时向相反的方向定向移动,电荷量q为正、负离子电荷量的绝对值之和.(教师备用)例1-1:如图所示的电解槽中,如果在4 s内各有8 C 的正、负离子通过面积为0.8 m2的横截面AB,那么:(1)正、负离子定向移动的方向如何?(2)4 s内通过横截面AB的电荷量为多少?(3)电解槽中的电流为多大?解析:(1)电源与电解槽中的两极相连后,左侧电极电势高于右侧电极,电极之间电场方向由左指
11、向右,故正离子向右移动,负离子向左移动.(2)8 C的正电荷向右通过横截面AB,而8 C的负电荷向左通过该横截面,相当于又有8 C正电荷向右通过横截面,故4 s内通过横截面AB的电荷量为16 C.答案:(1)正离子向右移动 负离子向左移动(2)16 C(3)4 A针对训练1-1:关于电流,下列说法中正确的是()A.导体中无电流的原因是其内部自由电荷停止了运动B.同一个金属导体接在不同的电路中,通过的电流强度往往不同,电流大说明导体内自由电荷定向运动速率大C.由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率大得多,故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多D.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移
12、动速率B解析:导体中无电流时,内部的自由电荷仍在无规则运动,故A错误;由I=nevS可知,同一个金属导体接在不同的电路中,通过的电流强度往往不同,电流大说明导体内自由电荷定向运动速率大,故B正确;电流的大小与电荷无规则运动的快慢无关,故C错误;电流的传导速率是电场形成的速度,约为光速,而电子的定向移动速率远小于光速,故D错误.要点二欧姆定律、电阻【问题导学】现有两个导体A和B,利用如图1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/VU/V002.02.04.04.06.06.08.08.0导导体体AAI/AI/A000.200.200.420.420.600.600.780
13、.78导导体体BBI/AI/A000.130.130.280.280.400.400.540.54(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2坐标系中描点,并作出U-I图像.(2)通过图像可得到怎样的结论?(3)对导体A,B,在电压U相同时,两个导体中的电流是否相同?谁的电流小,谁对电流的阻碍作用大?答案:(1)U-I图像如图所示.(2)对某一导体,其电流与电压成正比,不同导体图线斜率不同.(3)电压相同时,电流并不相同,B的电流小,说明B对电流的阻碍作用大.【要点归纳】1.对导体的电阻的理解导体的电阻反映了导体对电流的阻碍作用,其数值大小是由导体本身的因素(
14、如:长度、材料、横截面积、温度)决定的;而电阻的定义式R=,表明了一种量度和测量电阻的方法.【例2】(多选)对于欧姆定律的理解,下列说法中正确的是()A.由I=,通过电阻的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比B.由U=IR,对一定的导体,通过它的电流越大,它两端的电压也越大C.由R=,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D.对一定的导体,它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变解析:根据欧姆定律可知,通过电阻的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比,A正确;对一定的导体,它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变,即电阻不变,电流与电压成正比,通过它的电流越大,两端的电
15、压也越大,B,D正确;导体的电阻与电流、电压的大小无关,是由导体本身决定的,C错误.ABD(教师备用)例2-1:(多选)根据欧姆定律,下列说法中正确的是()A.从关系式U=IR可知,导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定B.从关系式R=U/I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C.从关系式I=U/R可知,导体中电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比D.从关系式R=U/I可知,对一个确定的导体来说,温度不变时,所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值CD针对训练2-1:鸟儿落在220 V的高压输电线上,虽然通电的高压线是裸露电线,但鸟儿仍安然无恙,这
16、是因为()A.鸟儿有耐高压的天性B.鸟儿是干燥的,所以鸟体不导电C.鸟儿两脚间的电压几乎为零D.鸟体电阻极大所以无电流通过解析:鸟儿两脚间导线的电阻几乎为零,由欧姆定律I=得U=IR,故这两点间的电势差也几乎为零.C要点三导体的伏安特性曲线(I-U图线)【问题导学】研究导体中的电流与导体两端的电压之间的关系,可以用公式法、列表法,还可以用图像法.根据如图中两电学元件的I-U图像我们可以分析得出通过两元件的电流和电压有何关系?答案:由两元件的I-U图像对比可知,元件a图线的斜率在变化,说明不同状态其电阻不同,但元件b的电阻保持不变,即a元件为非线性元件,b元件为线性元件.【要点归纳】I-U图线(
17、导体的伏安特性曲线)与U-I图线的比较I-UI-U图线图线U-IU-I图线图线斜率斜率图线图线上的点与坐上的点与坐标标原点原点连连线线的斜率表示的斜率表示导导体体电电阻的阻的倒数倒数图线图线上的点与坐上的点与坐标标原原点点连线连线的斜率表示的斜率表示导导体的体的电电阻阻线性线性元件的元件的图线图线RR11RR22RR11RRBB.灯泡在状态A时的电阻等于连线OA的斜率的倒数C.灯泡在状态A时的电阻等于连线OA的斜率D.该实验说明,对于灯丝材料钨,欧姆定律不适用B针对训练3-1:(多选)某导体的电流随电压的变化如图所示,则下列说法中正确的是()A.加5 V电压时,导体电阻约是5 B.加11 V电
18、压时,导体的电阻约是1.4 C.由图可知,随着电压的增大,导体的电阻不断减小D.由图可知,随着电压的减小,导体的电阻不断减小AD达标测评随堂演练检测效果1.关于电流的方向,下列叙述中正确的是()A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定C.不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同,有时与负电荷定向移动的方向相同C解析:电流是有方向的,电流的方向是人为规定的.物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反,选项C正确.2.根据欧姆定律,下
19、列判断正确的是()A.导体两端的电压越大,电阻就越大B.导体中的电流越大,电阻就越小C.比较几只电阻I-U图像可知,电流变化相同时,电压变化较小的图像是属于阻值较大的那个电阻的D.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D3.某电解液,如果在1 s内共有51018个二价正离子和11019个一价负离子通过某截面,那么通过这个横截面的电流大小为()A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 AD4.(2017哈尔滨高二检测)如图所示为一小灯泡的伏安特性曲线,横轴和纵轴分别表示电压U和电流I,图线上点A的坐标为(U1,I1),过点A的切线与纵轴交点的纵坐标为I2,小灯泡两端的电压为U1时,电阻等于()B5.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.若所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流是多大?答案:2.0 A点击进入课时训练
