高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第二章 恒定电流3 欧姆定律导学案

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第二章 恒定电流3 欧姆定律导学案，共4页。

1．电阻：表征导体对电流阻碍作用的物理量。符号常用R表示，电阻的单位：欧姆，简称欧，符号是Ω，1Ω＝1V/A，常用单位还有千欧（kΩ）和兆欧（MΩ），1MΩ=103kΩ=106Ω。

2．欧姆定律的内容：导体中的电流I 跟导体________________，跟导体中的_____________。公式表示：I=______。欧姆定律的适用范围：金属导电和电解液导电，对气体导电不适用。

3．导体的伏安特性曲线：导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线，如图12－3－1所示。图线斜率的物理意义：斜率的倒数表示电阻，即tanα=I/U=1/R

4．测量小灯泡伏安特性曲线的电路选择：
由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，可采用安培表外接法，教师要引导学生讨论，选安培表外接法还是内接法？为什么选外接法？让学生学到的知识、方法在新情景中运用，提高学生运用知识解决问题的能力。
本实验教材中滑动变阻器采用限流接法，电阻R串联在电路中，即使把R的值调到最大，电路中还有一定的电流，因此实验绘出的伏安特性曲线缺少坐标原点附近的数据。
若要求小灯泡的电压变化范围较大（从零开始逐渐增大到接近额定电压），则滑动变阻器可采用分压接法。教师要引导学生进行分析，让学生知道电压如何变化，并知道接通电路前，滑动触点应放在何处。
滑动变阻器采用分压接法的实验电路图如图12—3—2所示。

5．实验电路的连接：
这是学生进入高中第一次做恒定电流实验，在连接电路上要给予学生适当的帮助。
接线顺序为“先串后并”。
电表量程选择的原则是：使测量值不超过量程的情况下，指针尽量偏转至3/4量程处。
电路接好后合上电键前要检查滑动变阻器滑动触点的位置，使开始实验时，小灯泡两端的电压为最小。

6．数据的收集与处理
合上电键后，移动滑动变阻器的滑动触点，改变小灯泡两端的电压，每改变一次，读出电压值和相应的电流值。可以引导学生设计记录数据的表格。
在坐标纸上，将表格中的数据，用描点法画出U-I图线。

[范例精析]
例1.电路中有一段导体，给它加上3V的电压时，通过它的电流为2mA，可知这段导体的电阻为______Ω；如果给它加上2V的电压，则通过它的电流为______ mA；如果在它两端不加电压，它的电阻为______Ω。

解析：导体中的电流随电压的变化而变化，但对于一确定的电阻而言，其电阻不随电压的变化而变化，也与导体中有无电流无关。由欧姆定律I=U/R得：R=U/I=3/(2×10-3)=1500(Ω)。导体的电阻不随所加的电压变化而变化，并与是否通电无关，所以当U=2V时，I=U/R=3/1500=1.33×10-3(A)=1.33A。在不加电压时，电阻仍为1500Ω。

拓展：对于欧姆定律I=U/R我们可以说:电流与电压成正比，与电阻成反比；但根据欧姆定律的公式变形R=U/I,我们就不能说:电阻与电压成正比，与电流成反比。因为电阻是描述导体阻碍电流本领大小的物理量，与导体中有无电流无关。至于电阻的大小与哪些因素有关，通过今后的学习，我们可以知道是由导体的本身以及温度来决定。另外，在掌握物理学公式时，不能仅仅从数学角度去理解，还要注意理解一些物理量本身的、物理学的内在含义。

例2：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剧，所以电流增大
C．由R=U/I可知，I一定时，导体的电阻R与U成正比，U与I成反比
D．对给定的电阻，比值U/I是一个定值，反映导体本身的一种性质
答案：D

例3.两电阻R1、R2 的I-U图线如图12－3－3所示，由图可知两电阻的大小之比R1：R2＝______。当通过两个电阻的电流相等时，两个电阻两端的电压之比U1:U2＝______。当加在两个电阻上的电压相等时，通过它们的电流之比I1:I2＝______。

解析：由于电阻R=U/I=1/tanθ,所以在I-U图线中，两个电阻的比值即等于图线与水平轴夹角正切值的倒数之比，知道了电阻之比，再根据欧姆定律即可求出电流相同时的电压之比和电压相同时的电流之比。
在I-U图线中，两个电阻的比值等于图线与水平轴夹角的正切值的倒数之比，所以有
R1:R2=tan300:tan600=1:3

根据欧姆定律可知，当通过两个电阻的电流相等时，两个电阻两端的电压与它们的电阻成正比，所以有
U1:U2=R­1:R2=1:3

同样根据欧姆定律可知，当加在两个电阻上的电压相等时，通过它们的电流与电阻成反比，所以有
I1:I2=R­2:R1=3:1

拓展：用图象反映物理规律，是物理学中常用的方法，也是考察的重点之一。本题要求学生理解I-U图象的物理含义，知道I-U图象不仅能反映电流随电压变化的关系，还要能知道，其斜率的倒数即为该导体的电阻。在观察物理函数图象时一定要注意坐标，不能凭记忆来回答。如果图象是U-I图象，其图线的斜率就等于导体的电阻。如图12－3－4所示是表示两个导体的伏安特性曲线，导体1和导体2的电阻那个大？
[答案]：R1>R2

[能力训练]
1.欧姆定律适用于 ( BC )
A.电动机电路 B.金属导体导电
C.电解液导电 D.所有电器元件
2．如图12—3—5所示，a、b两直线分别是用电器A和B的伏安特性曲线，则下列说法正确的是（AC）
A．通过用电器的电流与用电器两端的电压成正比
B．用电器中的电流、两端的电压和用电器的电阻不符合欧姆定律
C．用电器A的电阻值比B大
D．用电器A的电阻值比B小
3.用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍,加在A上的电压是加在B上的电压的一半,那么通过A、B的电流IA和IB的关系是 （ D ）
A．IA=2IB B.IA=IB
C.IA=IB/2 D. IA=IB/4
4．小灯泡的伏安特性曲线如图12—3—6中的AB段（曲线）所示，由图可知，灯丝的电阻因温度的影响改变了________Ω.
10
5.如果人体的最小电阻是800Ω，已知通过人体的电流为50mA时，就会引起呼吸器官麻痹，不能自主摆脱电源，试求安全电压。
小于40V
6.标有“6. 3V 0.3A”的小灯泡，其电阻为多少？若将此灯泡接到4. 2V的电源上时，通过灯泡的电流强度为多少？
21Ω 0.2A
7.普通电话用的是炭精话筒，里面碳粒的电阻能在45Ω～55Ω的范围里变化，当加上6V的电压时，电路中的电流变化范围是多少？
0.11A～0.133A
8.一个电阻器，当它两端的电压增加0.2V时，通过电阻器的电流增加2mA，则该电阻器的阻值是多少？
100Ω
9．为研究小灯泡的伏安曲线的特性，选用小灯泡额定值为“3.0 V，0.4 A”，实验中有仪器：安培表、伏特表、电键、导线若干外；还需要 ________、__________。
(1)根据所学的知识，通过查资料、与同学讨论思考后回答下列问题：
实验中用两电表测量小灯泡两端的电压和流过小灯泡的电流时，电路怎样连接才能使测得灯泡的电阻误差较小?为什么?
(2)为使加在小灯泡的电压从零开始，能在较大的范围调节，滑动变阻器应采用怎样连接?在方框内画出相关的电路图。
(3)请根据你画的电路图，把图12—3—7中的实验器材连成符合要求的实验电路。
(4)为使读数误差尽可能小，电压表的量程应选用________档，电流表的量程应选用_______档，为保证实验安全，测量范围不能超过_______V和_____A，开始做实验闭合S前，应把P移到________端。
(5)若实验中测得某一小灯泡的电流强度和电压之值如下表，请在图12—3—8中画出U-I图线，该小灯泡的电阻有何特征?并从中分析其主要原因。
电源，滑动变阻器
（1）安培表量程选择0∽0.6A，伏特表量程选0∽3V,安培表采用外接法。
（2）采用分压电路，电路图如图所示。
（3）实物图如下图所示。

（4）0∽3V，0∽0.6A,3V 0.4A D
（5）图略，灯丝电阻随两端电压的增大而增大。
U/V












I/A













I/A
0.10
0.20
0.26
0.30
0.36
0.40
0.44
0.48
0.52
0.56
U/V
0.05
0.14
0.21
0.30
0.48
0.70
1.02
1.48
1.96
2.50