高中物理第二章恒定电流欧姆定律导学案新人教选修

1 2.3 欧姆定律

学习

目标 1、理解电阻的概念，明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定

2、理解欧姆定律，并能用来解决有关电路的问题

3、知道导体的伏安特性曲线，知道什么是线性元件和非线性元件

4、通过探索性实验去认识物理量之问的制约关系，用图象和图表的方法来处理数据、总结规律，以及利用比值来定义物理量的方法等。

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疑问

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建议

【预学能掌握的内容】

一、欧姆定律 电阻

1.电阻：反映导体对电流的___________作用，其定义式为___________，对同一个导体，不管电压和电流的大小怎样变化，比值R___________，对于不同的导体，R的数值一般是___________.

电阻的单位：___________，简称欧，国际符号___________.

对电阻单位欧姆的规定：如果在导体两端加上1 V的电压，通过它的电流恰好为1 A，这段导体的电阻就是__________________.

电阻常用的单位还有_________和________.且有：1________=103 Ω,1______=106 Ω.

2.欧姆定律：导体中的电流I跟导体两端的电压U成 ，跟导体的电阻成 ，其表达式为 ，欧姆定律是在金属导体的基础上总结出来的.实验表明，除金属外，欧姆定律对 也适用，但对气态导体(如日光灯管中的气体)和某些导电器件(如晶体管)并不适用.

二、导体的伏安特性曲线

用横轴表示电压U，纵轴表示电流I，画出的IU的关系图象叫做导体的________________.如图伏安特性曲线直观地反映出导体中的电压与电流的关系.

金属导体的伏安特性曲线是一条过原点的直线，直线的斜率为金属导体的_________.具有这种特 2 性的电学元件叫做_________，通常也叫纯电阻元件，欧姆定律适用于该类型电学元件.对欧姆定律不适用的导体和器件，伏安特性曲线不是直线，这种元件叫做___________，通常也叫做非纯电阻元件.

三、对欧姆定律的理解

1.R是一个跟 有关的量，与导体两端电压U和通过的电流I无关。

2.I=RU中的I、U、R是同一时刻对同一导体或同一段 电源的电路而言的.

3.将欧姆定律变形得R=IU，是电阻的定义式，表明了一种量度和测量电阻的方法.R=IU适用于所有导体，无论是“线性电阻”还是“非线性电阻”.

4.“I=RU”与“I=tq”两者是 ，I=tq是电流的 ，只要导体中有电流，不管是什么导体在导电，都适用，而I=RU是欧姆定律的表达式，只适用于特定的电阻（线性电阻），不能将两者混淆.

【典题探究】

【例1】根据欧姆定律，下列说法中错误的是（ ）

A.从关系式R=IU可知，对于一个确定的导体来说，如果通过的电流越大，则导体两端的电压也越大

B.从关系式R=IU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=RU可知，导体中的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=IU可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过的电流的比值是一确定值

【例2】若加在某导体两端的电压变为原来的53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，则导体中的电流是多大?

解法一：

解法二：

解法三： 3

【例3】某电流表的电阻约为0.1 Ω，它的量程是0.6 A，如将这个电流表直接连接到2 V的蓄电池的两极上，会产生什么后果？

【合作探究】

图线

比较内容 I－U图线(伏安特性曲线) U－I图线

坐标轴 U是自变量，I是因变量 I—横坐标，U—纵坐标

斜率 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数 图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻

线性元件图线的形状

非线性元件图线的形状 电阻随U的增大而 电阻随I的增强而

【典题探究】

【例4】图所示的图象所对应的两个导体：

(1)电阻关系R1∶R2为__________； 4 (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__________.

【例5】如图所示，为导体a、b的U-I图线，由此判断（ ）

A.导体a的电阻大于导体b的电阻

B.导体a的电阻小于导体b的电阻

C.若将两导体串联，导体a的发热功率大于导体b的发热功率

D.若将两导体并联，导体a的发热功率大于导体b的发热功率

【例6】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.

【实验探究】

如何测绘小灯泡的伏安特性曲线？

实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线

一、实验目的

描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律. 5 二、实验原理

根据欧姆定律，在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，即U-I图线是一条过原点的直线.但是实际电路中由于各种因素的影响，U-I图线就可能不是直线.用伏安法分别测出灯泡两端电压及流过的电流便可绘出U-I图线，其原理图如图所示.

三、实验步骤

1.确定电流表、电压表的量程，为减小误差采用安培表外接法，按图所示的原理电路图连接好实验电路.

2.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置，电路经检查无误后，闭合开关S.

3.改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I和U，记入表格内，断开开关S.

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，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线.

5.拆去实验线路，整理好实验器材.

四、特别注意

1.本实验要作出I-U图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法.

2.由于小灯泡电阻较小，故应采用电流表外接法.

3.开关闭合前变阻器滑片移到接入电路中的阻值最小处.

4.开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值时，读取一次电流值；调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压.

5.所画线为曲线的原因是金属的电阻率随温度升高而变大.

【典题探究】

【例7】测绘小灯泡的伏安特性曲线时：

(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)画出实验电路图

(3)实验操作：

①按如图所示连接好电路，开关闭合前，将滑动变阻器滑片滑至R的最 端。

②闭合开关，向右移动变阻器的滑片到不同位置，并分别记下 、 的示数。 6

U/V

I/A

③依据实验数据作出小灯泡的I­U图线， 用纵轴表示 ，用横轴表示

【例8】：有一灯泡上标有“6 V 0.1 A”的字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：

A.电压表(0—5 V，内阻2.0 kΩ) B.电压表(0—10 V，内阻3.0 kΩ)

C.电流表(0—0.3 A，内阻3.0 Ω) D.电流表(0—6 A，内阻1.5 Ω)

E.滑动变阻器(30 Ω，2 A) F.滑动变阻器(100 Ω，0.5 A)

G.学生电源(直流9 V)及开关、导线等

(1)实验中所用的电压表应选____________，电流表应选____________，滑动变阻器应选____________.

(2)画出实验电路图，要求电压从0 V开始测量.

【课堂检测】

1．关于电流和电阻，下列说法中正确的是( )

A．电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同

B．金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加速，所以电流增大

C．由R＝UI可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比，U一定时，导体的电阻R与I成反比

D．对给定的导体，比值UI是个定值，反映了导体本身的性质

2．为探究小灯泡L的伏安特性，连好如图所示的电路后闭合开关，通过移动变阻器的滑片，使小灯泡中的电流由零开始逐渐增大，直到小灯泡正常发光。由电流表和电压表得到的多组读数描绘出的U－I图像应是图中的( ) 7

3．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．该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻

B．加5 V电压时，导体的电阻约是5 Ω

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

4.如图所示的电路，电压表的示数为2 V，电流表的示数为1 A，电路中的电源电压为5 V，则R2的电阻为多少？

层次一

1．根据欧姆定律，下列判断正确的是( )

A．导体两端的电压越大，导体的电阻越大

B．加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数