物理选修33 欧姆定律教案

[高二物理教案14-1]

14.1  欧姆定律

一、教学目标

1．知识目标：

（1）理解产生电流的条件；掌握电流强度的定义、公式，并应用于实际问题；了解直流电和恒定电流

（2）熟练掌握欧姆定律及其表达式I=U/R，明确欧姆定律的适用条件。

（3）知道电阻的定义及定义式R=U/I；

（4）使学生正确理解伏安特性曲线的物理意义

2．能力目标：

（1）理解掌握科学研究中的常用方法——控制变量方法，培养学生依据实验，分析、归纳物理规律的能力

（2）培养学生应用电流强度、欧姆定律知识解决实际问题的能力。

（3）逐步掌握用数形结合的解题能力。

3．物理方法教育目标：

1．通过定律由实验得出的演绎，加强学生对实验的重视，培养学生严谨求实的科学态度

2．通过可采用图象来处理实验数据，渗透数学思维，同时在处理数据的过程中，培养学生尊重客观规律的优良品质。

二、教学重点、难点分析

1．重点：欧姆定律的理解

2．难点：电阻的伏安特性曲线

3．疑点：由电阻定义式R=U/I，少数学生会产生电阻由电压和电流决定的想法。

4．解决方法：对重点和难点的解决有

（1）有条件的学校采取通过学校分组实验→数据分析→结论，加强感性认识，有利于定律的理解。

（2）关于电阻伏安特性结合数学知识，并尽可能举实例加强对知识的深化。

（3）关于疑点的出现，这是正常的，教师应借此机会，巧妙为下节课电阻定律作铺垫。

三、教学方法：

实验演示，启发式教学

四、教    具：

小灯泡、干电池电线若干。伏特表（演示） 安培表（演示） 滑动变阻器学生电源

待测电阻（约10Ω～30Ω两只） 晶体二极管 导线若干 电键

五、教学过程：

（一）引入新课

前面我们已学习了电场，电场对放入其中的电荷有力的作用，促使电荷移动，知道电荷的定向移动形成电流。由于电流与我们生活很密切，所以我们有必要去认识它，这节课我们将在初中的基础上对电流作进一步了解。

【板书】第一节  欧姆定律

（二）进行新课

【板书】1、电流

众所周知，人们对电路知识和规律的认识与研究，也如对其他科技知识的认识与研究一样，都经历了漫长的、曲折的过程。

18世纪末，意大利著名医生伽伐尼受偶然发现的启迪，经进一步研究后，已能利用两种不同的金属与青蛙腿相接触而引起肌肉痉挛，于是伽伐尼电池诞生了。但他对此并不理解，认为这是青蛙体内产生了“动物电”。

伽伐尼的发现引起了意大利著名物理学家伏打的极大兴趣。经过一番研究，伏打于1792年将不同的金属板浸入一种电解液中，组成了第一个直流电源——伏打电池。后来，他利用几个容器盛了盐水，把插在盐水里的铜板、锌板连接起来，电流就产生了。

（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

导体——有自由移动的电荷，可以定向移动。导体包括金属、电解液等；自由电荷有电子、离子等。

但是只有导体还是不行，因为通常情况下，导体中自由电荷没有做定向移动。还必须有一股力量促使自由电荷做定向移动，这如同水流的形成一样，有自由流动的水是形成水流的内因，还必须有促使水流动的动力即水流形成的外因——水压差。而对于电流，自由电荷是它产生的内因，那么它的外因是什么呢？

[演示1]按图连接

投影电路图

小灯泡发光

有电流流过小灯泡

导体两端存在电势差——外因

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。

③持续电流的条件——导体两端有持续电压。

我们都知道要使灯泡一直亮着，即有持续电流通过，在灯泡两端须保持有持续电压。

导体中的电流有强有弱，在物理学中我们用电流强度来描述电荷定向移动快慢，进而描述电流强弱。

（2）电流强度（I）

①定义——通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值，叫做电流强度。简称电流，用I表示

②表达式

③单位　 安培（A）

④电流强度是标量

⑤电流的方向——规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷（电子）定向移动方向与电流方向相反。

（3）电流的分类

直流电里，若电流强度不变称为恒定电流，通常指的都是恒定电流。

设问：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？

【板书】2．欧姆定律   电阻

[演示2]

先用幻灯片投影图1介绍电路思路（或让学生先设计后投影），教师按图连接实物图，引导学生注意电表的正负接线柱接法。

[演示] 闭合开关，移动滑动变阻器滑片观察现象。

由实验现象可知导体中的电流随电压变化而变化，换用另一规格灯泡会发觉在相同电压（或电流）时，电流（或电压）表示数不同。

由上述现象知，导体本身、流过导体的电流、导体两端电压之间肯定存在某种制约关系，那么如何研究三个物理量之间的关系？

（引导学生回忆探索牛顿第二定律时的思维方法：即先保持一个物理量不变，研究其他两物理量的关系，再让其余两物理量中一个保持不变，研究其他两物理量关系，然后把研究综合起来得出三物理量之间的关系）

在这里我们是如何操作的呢？

（学生思考回答）

（1）实验 研究通过导体的电流与两端电压的关系

[演示3]

按图1连接好电路后闭合开关K，调节滑动变阻器，让学生由演示电表（有条件学校用投影演示）上读出电压表、电流表读数，记入下表，再移动滑片P，同样记下读数，这样得出大约6至7组数据。

从测得的数据中可得到，随着导体两端电压的升高，导体中的电流在增大，在误差允许范围内U/I=定值。

对于数据的处理除用图表法以外，我们还可以用什么方法？

图象法（描点、连线）

下面我们一起来用图象来处理，先画直角坐标系I-U，然后标刻度，按上述数据描点。

连点时先要看一下大致点的位置，然后作图时，要使尽量多的点，在一条直线上，并使不落在直线上的点，对称分布在直线两旁。

上面的I-U图线就叫做导体的伏安特性曲线。

由图象可知直线过原点，为什么？

（因为U=0，I=0，电流形成条件）

把导体R0，换成另一导体R0＇重做上述实验，可得另一条斜直线Ⅱ

由上述实验结论不难发现

①导体中的电流与导体两端电压成正比

即　 I∝U或I=KU且U2/I2＞U1/I1

②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。

A．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。

B．定义式　 R=U/I

对于给定导体R，一定不存在R与U成正比，与I成反比，关于R由哪些物理量决定，这有待下一节课来解决，但在相同电压下电流与电阻成反比。

C．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跟电压、电阻的关系，最后得出用他的名字命名的定律。

①内容  导体的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的阻值成反比。

②表达式　 I=U/R

注意　 A．定律中的三个物理量U、I、R是对应于同一研究对象

B．欧姆定律为控制导体中电流提供依据。

C．适用条件——纯电阻电路

（三）例题精讲

【例1】导体中电流强度是0.5A，求半分钟内通过导体横截面的电子数？

解　 q=It=0.5×30s=15C

【例2】把5.0V的电压加在一段电阻丝的两端测得通过电阻电流为1.0×102mA．当电阻丝两端电压增至8V时，通过电阻丝电流增加多少？

解　 已知　 U1=5.0V　 I1=1.0×102mA　 U2=8.0V

由欧姆定律　 I=U/R得

∴ΔI=I2-I1=1.6×102mA-1.0×102mA=60mA

答　 电流增加60 mA

（四）总结、扩展

本节课主要讨论了电流和欧姆定律。持续电流的形成，要求导体两端有电势差，即电压。电流强度与电压的关系，即欧姆定律，我们应该了解到不能凭空认为任何在导体中流过的电流总跟电压成正比，并且应该认识到R=U/I是电阻的定义式，而不是它的量度式。

六、布置作业

1．认真阅读课本。自学152页阅读材料。

2．思考152页“思考与讨论”中提出的问题。

3．完成152页练习一上的题目。

七、说明：

1．由于本节课的有关知识在初中已有初步介绍，故本节课用提问方式调动学生参与课堂积极性，在教学中还试着通过举例让学生解答等方式，提高对知识的消化。

2．作为学习电路问题的知识基础，尽管初中已略有基础，但它在本章仍有一定的地位，而且本节的学习中渗透科学研究方法和思维的训练。因此，在学习中要注意发挥学生的主体作用。