高中物理第二章直流电路第1节欧姆定律第1课时欧姆定律课件教科版选修.pptx

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

2、极管的I-U特性曲线,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

3、议 本章教学时应突出基本概念的讲解与理解,如:电流、电阻、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

4、表、电阻箱、滑动变阻器、定值电阻、二极管、小灯泡、金属导线等;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

5、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 都不随时间改变的电流叫做恒定电流,自由电荷,电荷量q,时间t,安培,A,10-3,10-6,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

6、)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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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】

13、 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,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(如

14、: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

15、大,两端的电压也越大,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

16、露电线,但鸟儿仍安然无恙,这是因为( ) 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

17、件,b元件为线性元件,要点归纳】 I-U图线(导体的伏安特性曲线)与U-I图线的比较,例3】 小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大,加在灯泡两端的电压较小时,通过灯泡的电流也较小,灯丝的温度较低.加在灯泡两端的电压较大时,通过灯泡的电流也较大,灯丝的温度较高,已知一只灯泡两端的电压为1 V时,通过灯泡的电流为0.5 A,灯泡两端的电压为3 V时,通过灯泡的电流是1 A,则灯泡两端电压为2 V时,通过灯泡的电流可能是( ) A.0.5 AB.0.6 AC.0.8 AD.1 A,C,误区警示 利用I-U图像或U-I图像求电阻应注意的问题,1)明确图线斜率的物理意义,即斜率等于电阻R还是等于电阻的倒数

18、. (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. (3)利用I-U图像或U-I图像求导体的电阻时,应利用U和I的比值进行计算,而不能用图像的斜率k=tan ,因为坐标轴标度的选取是根据需要人为规定的,同一电阻在坐标轴标度不同时直线的倾角是不同的,教师备用) 例3-1:如图所示为实验测得的小灯泡的I-U曲线,由图像可知( ) A.灯泡的电阻随两端电压的增加而变小,RARB B.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