2021学年第2节 欧姆定律学案设计

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【学习目标】
1.通过实验探究，熟悉控制变量法的应用，并得出电流与电压的关系，电流与电阻的关系；
2.掌握电流跟电压的关系及电流跟电阻的关系；
3.知道欧姆定律的内容、公式及相关的物理量的单位；
4.会运用欧姆定律进行简单的计算。
【要点梳理】
知识点一：探究电流与电压的关系
1．提出问题：电流与电压有什么关系。
2．猜想与假设：电流与电压成正比。
3．设计实验：因电流与电压、电阻均有关系，我们要研究电流与电压的关系，应该采用控制变量法。
即保持电阻不变，改变电阻两端的电压，研究电流与电压的关系。
器材：电流表、电压表、定值电阻(2个)滑动变阻器、电源开关、导线
电路图：

4．进行实验：
①按图连好电路，注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处，实物图如下所示。
②保持电阻R1=5不变，检查电路后闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表的示数分别为1V、2V、3V，并读出电流表相应的数值、填表。
R1=5Ω
改变电阻，使R2=10不变，调节滑动变阻器，使电压表的示数分别为1V、2V、3V，并读出电流表相应的数值、填表。
R2=10Ω
5.根据数据画出I-U图像。
6．得出结论：
在电阻不变时，通过导体的电流和导体两端的电压成正比。
要点诠释：
1.任何电学实验，在闭合开关之前，滑动变阻器应调节到阻值最大处，这样可以保护电路。
2.本实验中滑动变阻器的作用有两点：①保护电路；②改变定值电阻两端的电压
3.如果只凭一组数据，就得出电流与电压成正比的结论，缺乏普遍性，所以本实验用不同阻值的电阻，重复实验操作，这样得出的数据更具普遍性。
4.要会根据I-U图，判断电阻值的大小。
如图，通过相同的电流时，UB>UA，所以RB>RA
知识点二：探究电流与电阻的关系
1．提出问题：电流和电阻之间有什么样的关系？
2．猜想与假设：电流与电阻成反比。
3．设计实验：仍使用控制变量法，即保持定值电阻两端的电压不变，研究电压不变时，电流与电阻的关系。
电路图：


4．进行实验：
①按图接好电路。注意连接时开关要断开，开关闭合之前要把滑动变阻器调到阻值最大处，实物图如下所示。
②分别将5Ω、10Ω、15Ω的定值电阻连入电路，检查电路后闭合开关，调节滑动变阻器，使电压表示数保持3V不变，分别记下电流表的示数，填入表格。
U=3V
5．根据数据画出I-R图像。
6.得出结论：电压一定时，电流与电阻成反比
要点诠释：在本次实验中滑动变阻器的作用：①保护电路 ②调节定值电阻两端的电压，使定值电阻两端的电压保持不变。
知识点三：欧姆定律
1.内容：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
2.公式：I=U/R ，变形公式：U=IR ， R=U/I。
要点诠释：
1. 欧姆定律中三个物理量适用于同一时间的同一部分电路上，不同导体的电流、电压、电阻间不存在上述关系。
2.在用欧姆定律进行计算时，单位必须统一，即电压、电流、电阻的单位必须为伏特（V）、安培（A）、欧姆（Ω），如果不是，在计算前必须先统一单位。
3.I=U/R和R=U/I的区别：欧姆定律表达式I=U/R表示导体的电流与导体两端的电压和导体的电阻有关。当电阻一定时，电流与电压成正比。而R=U/I是由欧姆定律表达式I=U/R变形得到的，它表示某段导体的电阻在数值上等于这段导体两端电压与其通过的电流的比值，而R是导体本身的一种属性，它的大小与电压和电流无关。
【典型例题】
类型一、探究电流与电压、电阻的关系
1. 某小组在探究电流与电压关系时，得到的实验数据如下表：
(1) 分析数据发现：在______时，______跟______成______(填“正”或“反”)比。
(2)在坐标纸上画出U-I关系图。

(3) 在本实验中，滑动变阻器的作用除了保护电路外，主要是__________________。
【思路点拨】本题是物理课上常用的控制变量法，注意不变量，也就是在一定的前提下，还要注意电压和电流的因果关系，所以在表达时需注意。
【答案】(1)电阻一定；导体中的电流；导体两端的电压；正； (2) 如图所示；(3)改变定值电阻两端的电压

【解析】(1)注意：在回答结论时一定要说上前提条件即电阻不变。由表格可知电流改变的倍数与电压改变的倍数相等，即正比例关系。在结论中一定要说电流与电压成正比，而不能说反。这是因为有电压才有电流，电压是因，电流是果，因此结论一定要说电阻一定时，电流和电压成正比。(2)做图时，在坐标上描出对应的点连线即可以。因为电压若为0，电流也为0，所以该图象过原点。
【总结升华】本题的主要意图是考查描点作图法、分析实验结论的能力以及滑动变阻器在电路中的作用．
举一反三：
【变式】（2014•大港区二模）某同学在探究“电阻上的电流跟两端电压的关系”时，利用如图所示电路，在a、b两点间分别接入定值电阻R1、R2，R1＞R2，通过调节滑动变阻器测得了多组数据，并根据数据绘制了两个电阻的U-I关系图象，图中能正确反映两个电阻大小关系的是（ ）
【答案】B
2. 小明同学，探究保持电压不变时，电流跟电阻的关系，得到的数据如下表。
（1）分析表中的数据，可以得出的结论是： 。
（2）滑动变阻器R′在此实验中的主要作用是： 。
【答案】（1）电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比
（2）调节R′的阻值，保持电阻R两端电压不变
【解析】（1）从表中的数据知在电压不变时，电阻增大到原来的几倍，电流就减小到原来的几分之一。所以电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。
（2）滑动变阻器的作用在这个实验中有两个，一是保护电路，二是保持电阻两端的电压不变。
【总结升华】此题目需要掌握电流跟跟电阻成反比是有前提的。学会对数据进行分析得出正确的结论。
举一反三：
【变式】在研究“电流与电阻关系”实验中，小明同学将5Ω的电阻换为10Ω的电阻后，他接着记下电流表的示数，发现电流由5Ω时的0.3A，变为10Ω时的0.5A，于是他得出电流与电阻不成反比的结论，他这样操作得出的结论是____________(填“正确”或“错误”)的。因为__________________。
【答案】错误；他改变电阻后没有保持电阻两端的电压不变。
【解析】我们在研究电流与电阻的关系时，改变电阻后，新换入的电阻两端电压会改变，必须调节滑动变阻器，使电阻两端电压保持不变，才能记录电流值，得出正确结论。
类型二、欧姆定律
3.（2015•焦作一模）根据欧姆定律公式I=U/R可以导出R=U/I，由公式得出的正确结论是（ ）
A．导体电阻的大小跟导体两端电压成正比
B．导体电阻的大小跟导体中电流成反比
C．导体电阻的大小是由导体两端的电压和通过导体中的电流共同决定
D．导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小与导体两端的电压和导体中的电流无关
【思路点拨】电阻是导体本身所具有的性质，与通过它的电流、它两端的电压无关。其大小等于导体两端的电压与通过导体的电流之比。
【答案】D
【解析】导体电阻由导体材料、长度、横截面积决定，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，导体电阻在数值上等于导体两端电压与通过导体的电流之比，故D正确；故选D。
【总结升华】本题考查了电阻的性质，需要学生熟记电阻的定义和性质，从而正确求解。
4.某导体两端加上6V的电压时，通过导体的电流为0.3A，当导体中的电流为0.4A时，导体两端电压为多大？
【答案】方法一：由得到，导体的电阻
当导体中的电流为0.4A时，导体两端电压
方法二：因为，又因为。
所以：
可得：
【解析】该导体两端加上一定的电压时，导体中相应地有一定的电流，如导体中的电流发生改变时，必然是导体两端的电压发生了改变，导体的电阻是一个定值。所以可以先根据导体两端加上6V的电压时，通过导体的电流为0.3A，利用欧姆定律公式算出电阻R，再根据这个不变的电阻和导体中的电流为0.4A，利用欧姆定律，即可求出这时导体两端的电压。
【总结升华】在利用欧姆定律计算时，要注意欧姆定律的适用条件必须是同一导体或者同一部分电路。采用比例方法，可以不必算出导体的电阻，显的更为简捷。
次数
电压U/V
电流I/A
1
1
0.2
2
2
0.4
3
3
0.6
次数
电压U/V
电流I/A
1
1
0.1
2
2
0.2
3
3
0.3
次数
电阻R/Ω
电流I/A
1
5Ω
0.6
2
10Ω
0.3
3
15Ω
0.2
R=10Ω
电压U/V
2
4
6
电流I/A
0.2
0.4
0.6
电阻R/Ω
5
6
10
15
20
30
电流I/A
0.6
0.5
0.3
0.2
0.15
0.1