1、物 理 选修3-1 人教版新课标导学第二章恒定电流 3 欧姆定律素养目标定位理解电阻的概念 掌握欧姆定律及其适用范围，并能用来解决有关电路的问题知道导体的伏安特性和IU图象，知道什么是线性元件和非线性元件素养思维脉络1 课前预习反馈 2 课内互动探究 3 核心素养提升 4 课内随堂达标 5 课后课时作业 课前预习反馈知识点 1电阻1定义加在导体两端的_跟通过该导体的_的比值叫做该导体的电阻。2定义式RUI。电压电流3单位在国际单位制中是：_，符号是，常用的电阻单位还有千欧(k)和兆欧(M)。1 M_，1 k_。4标量电阻只有大小，没有方向。5物理意义反映导体对电流_作用的物理量，是导体本身的特
2、性。欧姆1061 000阻碍1表述导体中的电流跟导体两端的电压成_，跟导体的电阻成_。2表达式_。3适用范围欧姆定律对金属导体和_溶液导电适用，但对_和半导体元件并不适用。知识点 2欧姆定律正比反比IUR电解质气体导电1伏安特性曲线(1)概念：用纵坐标表示_，横坐标表示_的IU图象。(2)形状过原点的直线，对应元件叫_元件；过原点的曲线，对应元件叫_元件。(3)意义：能形象直观的反映出_的变化规律。知识点 3导体的伏安特性曲线电流I电压U线性非线性导体电阻2测绘小灯泡的伏安特性曲线(1)实验器材：小灯泡、_、电流表、_、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等。(2)实验电路如图所示。
3、电压表滑动变阻器(3)实验操作按如图所示连接好电路，开关闭合前，将变阻器滑片滑至R的_端。闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下_、_的示数。依据实验数据作出小灯泡的_图线。最左电压表电流表IU思考辨析判一判(1)通过导体的电流越大，则导体的电阻越小。()(2)通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。()(3)由RUI 知，电阻与其两端的电压成正比，与通过的电流成反比。()(4)欧姆定律并非对所有的导体都适用。()(5)线性元件的伏安特性曲线是一条直线，电流与电压成正比。()选一选两电阻R1、R2的电流I和电压U的关系如图所示，可知两电阻R1R2等于()A13 B31C1
4、 3D 31解析：在IU图象中直线斜率的倒数等于该导体的电阻，因此两个电阻之比等于斜率的倒数之比：R1R2tan 30tan 6013，故A正确。A想一想人体通过50 mA的电流，就会引起呼吸麻痹，如果人体的最小电阻为800，求人体安全工作电压，根据以上数据说明：为什么人体触到电压220 V电线时会发生危险，而接触到干电池时却没有感觉？解析：人体的安全电压为UIR50103800 V40 V。当人体接触220 V电线时，其电压远远超过人体安全电压，通过人体的电流也远远超过50mA，所以会发生危险，而干电池仅几伏的电动势，通过人体的电流远小于50mA，故没有感觉。课内互动探究探究一 对欧姆定律的
5、理解右图是某灯泡的铭牌标识，看图思考：该灯泡正常发光时的电压、电流、电阻分别是多少？1提示：电压为220 V，根据初中学习的功率公式PUI可得I0.11 A，电阻RUI 2 000。1欧姆定律的适用条件(1)一般适用于金属导体或电解液导体，气体或半导体不适用。(2)一般适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路不适用。(3)适用于线性元件，对非线性元件不适用。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。(2)同时性：三个物理量U、I、R对应于同一时刻。3公式IUR，RUI 的理解物理意义适用条件IUR某段导体电流、电压和电阻的关系计算通过某段导体电流大小
6、，仅适用于纯电阻电路RUI导体电阻定义式，反映导体对电流的阻碍作用R由导体本身决定，与U、I无关，适用于所有导体特别提醒：可以根据R UI 或R UI 计算导体的电阻，应注意I应该与U相对应。对于欧姆定律的理解，下列说法中错误的是()C典例 1A由I UR 知通过电阻的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比B由UIR知对一定的导体，通过它的电流强度越大，它两端的电压也越大C由R UI 知导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流强度成反比D对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流强度的比值保持不变解析：根据欧姆定律可知，A正确；由UIR，对一定的导体，电流与电压成正比，所以通过它的
7、电流强度越大，它两端的电压也越大，所以B正确；导体的电阻与电压的大小无关，是由导体本身决定的，所以C错误；对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流强度的比值保持不变，即为电阻的大小，所以D正确，本题选错误的，故选C。解题指导：理解三个公式UIR、RUI、IUR时，不能仅从数学角度去分析，必须考虑它们的实际物理意义。对点训练1(多选)现代家庭电器化程度越来越高，用电安全是一个十分重要的问题。下表提供了一组人的部分躯体电阻平均值数据，下列说法正确的是()测量项目干燥时电阻出汗或潮湿时电阻手与手之间200 k5 k手与脚之间300 k8 k脚与塑料鞋底之间800 k10 kA从表中可看出干燥时的电阻
8、是潮湿时的电阻的4080倍B对表中对应人体部位加220 V电压后，若对人的安全电流是22 mA以下，只有出汗或潮湿时是十分危险的C对表中对应人体部位加220 V电压后，若对人的安全电流是22 mA以下，上述几项都十分危险D从表中可看出干燥时对表中对应人体部位加220 V电压后的电流值最大是1.1 A答案：AB解析：根据欧姆定律计算可知A正确；对人体加220 V电压后，干燥时电流分别为1.1 mA、0.73 mA、0.275 mA，潮湿时电流分别为44 mA、27.5 mA、22mA，潮湿时各种情况均有危险，所以B正确，C、D错误。探究二 对导体的伏安特性曲线的理解管道煤气的用户家中都有一个漏气
9、报警器，报警器中有一个对煤气敏感的电阻元件。小明同学突然想到一个问题，该元件是线性元件还是非线性元件呢？为此他从一个废弃的报警器中拆下该元件接入电路中，测得其电流、电压值如下表所示，请猜想该元件是哪类元件？2编号123456789U/V0.200.400.600.801.001.201.401.602.00I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.50提示：该元件是非线性元件。解析：可以根据表中数据在坐标纸上描点，由图象看特点，若IU图线是过原点的直线则表示“敏感”元件是线性的，若IU图线是过原点的曲线则表示“敏感”元件是非线性的。IU图线如图所示，由此可见“敏
10、感”元件是非线性元件。1线性元件的UI图象与IU图象的比较UI图象IU图象图象举例坐标轴含义纵坐标表示电压U横坐标表示电流I纵坐标表示电流I横坐标表示电压U图线斜率含义 斜率表示电阻，如图R1R22.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，非线性元件的IU图线是曲线，导体电阻Rn UnIn，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。如图所示。特别提醒：IU图线中图线上点与坐标原
11、点连线的斜率k 1R，斜率k不能理解为ktan(为图线为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。如图所示的图象所对应的两个导体：(1)电阻关系R1R2为_；(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1U2为_；(3)若两个导体的电压相等(不为零)时，电流之比I1I2为_。31典例 2解题指导：首先利用IU图象求出R1和R2，再利用欧姆定律求出电压之比和电流之比。3113解析：(1)因为在IU图象中，电阻等于斜率的倒数，即RUI，所以R1101035103 2，R21010315103 23，故R1R22(23)31(2)由欧姆定律得U1
12、I1R1，U2I2R2，由于I1I2，则U1U2R1R231(3)由欧姆定律得I1U1R1，I2U2R2，由于U1U2，则I1I2R2R113对点训练2(2019浙江省绍兴市诸暨中学高一下学期检测)如图是某导体的伏安特性曲线，下列说法正确的是()A当通过导体的电流是5103 A时，导体的电阻是1 000 B当通过导体的电流是5103 A时，导体的电阻是2 000 C随着电流的增大，导体的电阻增大D当通过导体的电流是0.001 A时，导体两端的电压是1 VB解析：电流为5103 A时，导体的电阻为：RUI 105103 2 000，故A错误，B正确；随着电流的增大，图象上的点与原点连线的斜率减小
13、，则知随着电流的增大导体的电阻不断减小，当通过导体的电流是0.001 A时，导体的电阻值大于2 000，所以导体两端的电压大于2 V，故CD错误。探究三 实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线在测绘小灯泡的伏安特性曲线时，需要多测几组数据，这样对小灯泡两端的电压范围有什么要求？提示：0U额31实验电路的确定(1)电流表的内、外接：由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法。(2)滑动变阻器的接法：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分压式连接，实验电路图如图所示。2实验过程的三个方面特别提醒：(1)调节电压时不要超过小灯泡的额定电压。(2)坐标系标
14、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。图甲为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物电路图，已知小灯泡额定电压为3 V。典例 3(1)在图乙框中画出与实物电路相应的电路图。(2)完成下列实验步骤：闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片，滑片应停留在滑动变阻器的最_(选填“左”或“右”)端；闭合开关后，逐渐移动滑动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，记录电流表和电压表的多组读数，直至电压达到额定电压；左记录如下8组U和I的数据，断开开关。根据实验数据在图丙方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。编号1
15、2345678U/V0.200.601.001.401.802.202.603.00I/A0.0200.0600.1000.1400.1700.1900.2000.205灯光发光情况不亮 微亮 逐渐变亮 正常发光(3)数据分析从图线上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是_。图线表明导体的电阻随温度升高而_。小灯泡正常工作时的电阻约为_。(保留到小数点后一位)先不变，后逐渐增大增大14.6 解析：(1)与实物电路相应的电路图如图1所示。图1 图2(2)为保护电路安全，开关闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于最左端。根据U、I的数据，在坐标纸上找出对应的点，连成平滑曲线，即IU图线
16、，如图2所示。(3)在IU图线中，任一点与坐标原点连线斜率的倒数即这一状态的电阻值，即RU/I，从图线可以看出当U1.40 V时，斜率越来越小，其倒数越来越大，即灯丝电阻随电压增加而变大，或者说随温度升高而变大。答案：(1)图见解析(2)图见解析从图线的斜率可知导体的电阻随温度的升高而增大。根据IU图线可得电压U3 V时，I0.205 A，所以小灯泡正常工作时的电阻约为R30.205 14.6。对点训练3 如图甲所示，为某同学测绘额定电压为2.5 V的小灯泡的伏安特性曲线的实验电路图。A(1)根据图甲所示电路图，用笔画线代替导体，将图乙中的实物图连接完整。(2)开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器
17、的滑片应该置于_端(选填“A”“B”或“AB中间”)答案：(1)如图解析：(2)电键闭合前，将滑动变阻器滑动到A端，使测量电路处于短路状态，起到保护作用。核心素养提升利用欧姆定律解题的三种方法(1)直接利用公式IUR，将数据代入计算。(2)利用变形式RUI，在电阻一定的电路中，I随U的变化而变化(同增、同减)，而变化量的比值UI 仍表示这段电路的电阻。(3)利用IU图象，直接由图象得出相关量之间的关系。在解题过程中，选择适当的解题方法，可以大大简化解题过程。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0.4 A。如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大？答案：2.0 A解
18、析：对欧姆定律理解的角度不同，求解的方法也不相同。本题可以有三种解法：案 例解法一：依题意和欧姆定律得：RU0/I0 3U0/5I00.4 A，所以I01.0 A又因为RU0I0 2U0I2，所以I22I02.0 A解法二：由RU0I0 U1I1 2U0/50.4 A 得I01.0 A又RU0I0 U2I2，所以I2I0，I22I02.0 A解法三：画出导体的IU图象，如图所示，设原来导体两端的电压为U0时，导体中的电流为I0。当U3U05 时，II00.4 A，当U2U0时，电流为I2由图知I00.4 A35U0 I0U00.4 A25U0 I22U0 所以I01.0 A I22I02.0 A
