高中物理人教版 (新课标)选修33 欧姆定律说课课件ppt

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课标解读1.通过探究导体两端电压和导体中电流关系的实验过程,体会利用U-I图象来处理､分析实验数据,总结实验规律的方法.2.进一步体会用比值定义物理量的方法,理解电阻的定义和欧姆定律.3.知道导体的伏安特性曲线,知道什么是线性元件､非线性元件,学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法.
课前自主学习一､欧姆定律的实验探究1.实验目的:研究导体中的电流跟导体两端电压之间的定量关系.2.实验电路
3.实验数据处理:用表格记录多组不同的电压､电流值,作出U-I图象.4.实验结论:同一导体的U-I图象是一条倾斜的直线,不同导体U-I图象的倾斜程度不同.
二､欧姆定律 1.电阻: 其物理意义是导体对电流的阻碍作用,电阻的单位:欧姆(Ω),1 kΩ=103Ω,1 MΩ=106Ω. 2.欧姆定律内容: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,表达式 运用条件:运用于金属导电和电解质溶液导电,气态导体和半导体元件不运用.
三､导体的伏安特性曲线1.伏安特性曲线:用纵轴表示电流,用横轴表示电压,画出的导体的I-U图线.2.斜率的物理意义:I-U图线各点与坐标原点的连线的斜率为导体电阻的倒数,斜率越大,导体的电阻越小.3.图线形状:直线:线性元件.曲线:非线性元件.
课堂互动探究 一､电阻 1.定义:导体两端的电压与通过导体的电流大小之比叫导体的电阻. 2.定义式: 3.单位:欧姆(Ω),常用的还有kΩ､MΩ,且有1 Ω=10-3kΩ=10-6MΩ. 4.物理意义:反映导体对电流阻碍作用的大小.
5.注意:电阻的定义式提供了一种量度电阻大小的方法,但导体对电流的这种阻碍作用是由导体本身性质决定的,与所加的电压和通过的电流无关,绝不能由 而误认为“R与U成正比,R与I成反比”.
二､欧姆定律 1.内容:导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比.这就是欧姆定律. 2.表达式: 3.适用条件:金属导电和电解液导电.
注意:①欧姆定律公式中的I､U､R必须对应同一导体或同一段纯电阻电路(不含电源､电动机､电解槽等电器的电路).②欧姆定律不适用于气体导电.
4.对于欧姆定律的表达为 可以通过数学变换写成 和U=IR,从数学上讲,这三个式子只是用于求不同的物理量,没有什么本质上的差别.但从物理角度讲,这三个式子有着不同的物理意义,要在学习的过程中注意加深理解和学会不同情况下正确使用它们. 是定律的数学表达式,表示通过导体的电流I与电压U成正比,与电阻R成反比,常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流,适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路).
是电阻的定义式,比值表示一段导体对电流的阻碍作用,常利用 的值表示一段电路的等效电阻.这种表达不仅对于线性元件适用,对于其他任何的一种导体都是适用的,对给定的导体,它的电阻是一定的,和导体两端是否加电压,导体中是否有电流无关.因此,不能说电阻与电压成正比,与电流成反比. U=IR是电势降落的计算式,用来表示电流经过一电阻时的电势降落,常用于进行电路分析时,计算沿电流方向上的电势降落,是欧姆定律的变形,所以适用条件与欧姆定律的适用条件相同.
三､导体的伏安特性曲线1.定义建立平面直角坐标系,用纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出的导体的I-U图线叫做导体的伏安特性曲线.
2.线性元件 伏安特性是通过坐标原点的直线,表示电流与电压成正比,如图所示,其斜率等于电阻的倒数,即 所以曲线的斜率越大,表示电阻越小.
注意:①当导体的伏安特性为过原点的直线时,即电流与电压成正比例的线性关系,具有这种伏安特性的元件称为线性元件,直线的斜率表示电阻的倒数,所以斜率越大,电阻越小,斜率越小,表示电阻越大.②欧姆定律适用于纯电阻,或由若干纯电阻构成的一段电路.从能量转化的角度看,电流通过时,电能只转化成内能的用电器或电路,是纯电阻电路.某些电阻在电流增大时,由于温度升高而使电阻变化,这种情况下作出的伏安特性曲线不是直线,但对某一状态,欧姆定律仍然适用.
3.非线性元件伏安特性曲线不是直线的,即电流与电压不成正比的电学元件,如下图,是二极管的伏安特性曲线:二极管具有单向导电性.加正向电压时,二极管电阻较小,通过二极管的电流较大;加反向电压时,二极管的电阻较大,通过二极管的电流很小.
二极管由半导体材料制成,其电阻率随温度的升高而减小,故其伏安特性曲线不是直线.注意:①由图看出随电压的增大,图线的斜率在增大,表示其电阻随电压的升高而减小,即二极管的伏安特性曲线不是直线,这种元件称为非线性元件.②气体导电的伏安特性曲线是非线性的.气体导电和二极管导电,欧姆定律都不适用.
四､实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线1.实验目的(1)掌握伏安法测电阻的电路设计(关键是内､外接法的特点).(2)理解小灯泡的伏安特性曲线为什么不是过原点的一条直线.
2.实验原理由于电流增大,小灯泡的功率也增大,温度升高,由电阻定律可知,温度升高,电灯丝材料的电阻率增大,因此电灯丝的电阻增大,所以灯丝电阻并不是一个定值,电流与电压成正比在此并不适用.
由于电流越大,灯丝电阻越大,它的伏安特性曲线(I-U图线)并不是一条直线,其I-U图线应大至如上图所示,在该曲线上,任意一点与原点连线的斜率表示该点(在此电压电流下)的电阻的倒数,斜率越小,电阻越大.
3.实验器材“4 V,0.7 A”或“3.8 V,0.3 A”的小灯泡,4 V~6 V学生电源(或3~4个电池组),0~100 Ω的滑动变阻器,0~15 V的电压表,0~3 A的电流表,开关一个､导线若干.
4.实验步骤(1)选取适合的仪器按如图所示的电路连接好.
(2)将滑动变阻器滑到A端后,闭合开关.(3)使滑动变阻器的值由小到大逐渐改变.在灯泡额定电压范围内读取数组不同的电压值和电流值,并制表记录.(4)断开开关,拆下导线,将仪器恢复原状.(5)以I为纵轴,U为横轴,画出I-U曲线并进行分析.
5.注意选项(1)本实验中,因被测小灯泡电阻较小,因此实验电路必须采用电流表外接.(2)因本实验要作I-U图线,要求测出一组包括零在内的电压､电流值,因此变阻器采用分压接法.(3)开关闭合前变阻器滑片移到所分电压为零处.
(4)在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要合理,使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸;要用平滑曲线将各数据点连接起来.
典例分析一､对导体电阻和欧姆定律的理解例1:下列说法正确的是( )
[巩固练习] 1.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 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 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
解析:根据欧姆定律 可知,导体中的电流是由导体两端电压和导体电阻两个物理量决定的,而导体两端的电压并不是由I和R决定,可以由I和R的乘积来计算,故A错误;导体的电阻由导体本身决定,与U和I无关,故B错误,D正确.
二､欧姆定律的应用 例2: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,则导体中的电流多大?
[巩固练习]2.某导体两端的电压减少了10 V时,通过此导体的电流减少了2 A,则当导体两端电压为20 V时,通过导体的电流为多少?
三､伏安特性曲线的应用例3:如图所示,为某小灯泡的电流与其两端的电压关系图线,试分别计算出其电压为5 V､10 V时小灯泡的电阻,并说明电阻的变化规律.
答案:10 Ω 14.3 Ω 电阻越来越大
名师点拨:分析I-U图线或U-I图线,关键是分析图线的斜率的物理意义,搞清斜率表示电阻还是电阻的倒数,对于非线性元件,其I-U图线,斜率是不断变化的,曲线上某点的斜率的倒数并不是电阻的倒数,而曲线上某点与坐标原点的连线的斜率的倒数表示电阻,因此,随着电压的升高,曲线的斜率越来越小,电阻越来越大,因此,其电阻是非线性电阻.
[巩固练习]3.如图所示,显示了两电阻R1､R2的电流I和电压U之间的关系,由图象可知两电阻大小之比R1:R2为( )
A.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.导体的电阻由导体本身的物理条件决定,跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关C.对确定的导体,其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值D.一定的电流流过导体,电阻越大,其电压降越大
解析:导体的电阻是由导体本身的性质决定的,与所加的电压和通过的电流无关.当R一定时,才有I∝U,故A错误,B､C､D正确.答案:BCD
2.下列物质中欧姆定律可适用的是( )A.金属 B.电解液C.气体 D.任何物质答案:AB
3.有甲､乙两导体,甲的电阻是乙的一半,而单位时间内通过导体乙横截面的电荷量是甲的两倍,则以下说法中正确的是( )A.甲､乙两导体中的电流相同B.乙导体中的电流是甲导体的2倍C.甲､乙两导体两端的电压相同D.乙导体两端的电压是甲导体的2倍
4.如图所示是某导体的伏安特性曲线,由图可知正确的是( )A.导体的电阻是25 ΩB.导体的电阻是0.04 ΩC.当导体两端的电压是10 V时,通过导体的电流是0.4 AD.当通过导体的电流是0.1 A时,导体两端的电压是2.5 V
5.已知两个导体电阻之比R1:R2=2:1,那么( )A.若两个导体两端电压相等,则电流之比I1:I2=2:1B.若两个导体两端电压相等,则电流之比I1:I2=1:2C.若导体中电流相等,则两导体两端电压之比U1:U2=2:1D.若导体中电流相等,则两导体两端电压之比U1:U2=1:2答案:BC
6.两电阻R1､R2的电流I和电压U的关系如图可知两电阻的大小之比R1:R2等于( )
7.导体的电阻为4 Ω,在120 s内通过导体横截面的电荷量是480 C,则加在导体两端的电压是( )A.960 V B.16 VC.1 V D.60 V答案:B
提升能力8.某导体中的电流随其两端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,导体的电阻约是5 ΩB.加11 V电压时,导体的电阻约是1.4 ΩC.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
9.一只标有“220 V､60 W”的白炽灯泡,加上的电压U由零逐渐增大到220 V.在此过程中,电压U和电流I的关系可用图线表示.在如图所示的四个图线中,肯定不符合实际的是( )
解析:由电阻的定义式 知:在U-I图象上,某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值 就对应着电阻值R.由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大,当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220 V时,钨丝由红变到白炽,灯丝的温度不断升高,电阻将不断增大,A图象表示 为一定值,说明电阻不变,不符合要求;C图象上各点的 值随U的增大而减小,也不符合实际;
10.某同学做三种导电元件的导电性质实验,他根据所测数据,分别绘制了三种元件的I-U图象,如图所示,下列判断哪些是正确的是( )
A.只有乙图象是正确的B.甲､丙图象是曲线,肯定误差太大C.甲､丙为非线性元件,乙为线性元件D.甲､乙､丙三个图象都可能是正确的,并不一定有较大误差解析:某导体元件的I-U图线可能是直线,也可能是曲线,如果I-U图线为曲线,即表示该元件是非线性元件,故C､D选项正确.答案:CD
11.如图所示的图象所对应的两个导体:
(1)电阻关系R1:R2为____________;(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时,电压之比U1:U2为____________;(3)若两个导体的电压相等(不为零)时,电流之比I1:I2为____________.
12.某电阻两端电压为16 V,30 s内通过的电荷量为48 C,此电阻为多少?30 s内有多少电子通过它的横截面?(e=1.6×10-19C)
答案:10 Ω 30×1020个
13.有一个电阻器,测得其电流和电压的值如下:
画出该电阻器的I-U图线,此电阻器是否为线性元件?若是,求其电阻是多大?
解析:以I为纵轴,U为横轴建立直角坐标系,适当选取坐标值,根据给出的4组I､U值描点,如下图所示.
答案:图见解析 是线性元件 4.36 Ω
14.小灯泡灯丝的电阻会随温度的升高而变大,某同学为研究这一现象,用实验得到如下数据(I和U分别表示小灯泡的电流和电压):
(1)在图中画出小灯泡的U-I曲线.
(2)若小灯泡正常工作电压为1.5 V,求其正常工作时的电流.