物理选修33 欧姆定律教案设计

2.3欧姆定律教案

教学目标

一、知识与技能：

1.知道电流的产生原因和条件．

2.理解电流的概念和定义式，并能进行有关的计算

3.理解电阻的定义式，掌握欧姆定律并能熟练地用来解决有关的电路问题．知道导体的伏安特性．

二、过程与方法：

1.通过电流与水流的类比，培养学生知识自我更新的能力．

    2.掌握科学研究中的常用方法——控制变量方法，培养学生依据实验，分析、归纳物理规律的能力．

三、情感与价值观

重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识，通过电流产生的历史材料的介绍，使学生了解知识规律的形成要经过漫长曲折的过程，培养他们学习上持之以恒的思想品质．

教学重点

理解定律的内容以及其表达式、变换式的意义

教学难点

运用数学方法处理实验数据，建立和理解欧姆定律

教学方法

探究、讲授、讨论、练习

教学用具

多媒体课件

教学过程

（－）引入新课

上一节课我们学习了电场，电场对放入其中的电荷有力的作用，促使电荷移动，知道电荷的定向移动形成电流．如：静电场中的导体在达到静电平衡状态之前，其中自由电荷在电场力作用下定向移动．电容器充放电过程中也有电荷定向移动．电荷定向移动形成的电流，导体的电阻以及导体两端的电压之间有什么样的关系呢？

复习电流的有关知识：

（1）什么是电流？

　　大量电荷定向移 动形成电流．

　（2）电流形成的条件是什么？

　　①导体，有自由移动电荷，可以定向移动．同时导体也提供自由电荷定向移动的“路”．导体包括金属、电解液等，自由电荷有电子、离子等．

　　②导体内有电场强度不为零的电场，或者说导体两端有电势差，从而自由电荷在电场力作用下定向移动．

　　③持续电流形成条件：要形成持续电流，导体中场强不能为零，要保持下去，导体两端保持电势差（电压）．电源的作用就是保持导体两端电压，使导体中有持续电流．

导体中电流有强有弱，用一个物理量描述电荷定向移动的快慢，从而描述电流的强弱。

（3）什么是电流强度？

①定义：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值．这样可以通过电荷定向移动的快慢来描述电流强弱，这个比值称为电流强度．简称电流，用I表示.

②表达式：I=q/t

③单位：安培（A）毫安（mA），微安（μA）

　　　⑤电流方向的规定：正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动方向与电流方向相反．

　　正电荷在电场力的作用下，从高电势向低电势运动，所以电流是有高电势向低电势流动，在电源外部，是由电源正极流向负极．

（二）教授新课

众所周知，人们对电路知识和规律的认识与研究，也如对其他科技知识的认识与研究一样，都经历了漫长的、曲折的过程．18世纪末，意大利著名医生伽伐尼受偶然发现的启迪，经进一步研究后，已能利用两种不同的金属与青蛙腿相接触而引起肌肉痉挛，于是伽伐尼电池诞生了．但他对此并不理解，认为这是青蛙体内产生了“动物电”．伽伐尼的发现引起了意大利著名物理学家伏打的极大兴趣．经过一番研究，伏打于1792年将不同的金属板浸入一种电解液中，组成了第一个直流电源——伏打电池．

1．导体的电阻

根据某实验作出的导体A和B的U-I图象可知，同一金属的电阻的U-I图象是一条过坐标原点的倾斜直线。这表明统一导体不管电压，电流增样变化，电压和电流的之比都是一个常数。

（1）定义：导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻．

（2）定义式： R=U/I

说明：①对于给定导体， R一定，不存在R与U成正比，与I成反比的关系．

　　  ②这个式子（定义）给出了测量电阻的方法——伏安法．

（3）单位：电压单位用伏特（V），电流单位用安培（A），电阻单位用欧姆，符号Ω，且lΩ=1V／A

常用单位：1kΩ=1000Ω；1MΩ=1000000Ω

　前面讨论了电流和电阻，尤其是持续电流的形成，要求导体两端有电势差，即电压．电流强度与电压以及电阻之间究竟有什么关系？这可利用实验来研究．

演示

　　先给学生介绍实验电路图，教师按电路图连接实验电路，并请学生观察电表的正负接线柱，要求学生注意，正负接线柱的接法，R为待测电阻（定值电阻）．

演示

　　闭合S后，移动滑动变阻器触头，观察电表的变化，说明导体两端的电压和电流都随导体的电阻有关．

　　启发学生思考：如何由实验得到电压和电流与电阻的关系呢？

　　分析：用控制变量法，先保证其中的一个量保持不变，让其余两个量之间相关，然后结合起来分析．

　　保证电阻不变，调节电压，记下触头在不同位置时电压表和电流表读数．电压表测得的是导体R两端电压，电流表测得的是通过导体 R的电流，记录在下面表格中．

　　注意：这一方法可以类比数学中函数图象，用描点法来研究，启发学生思考物理与数学的联系．

　　把所得数据描绘在U-I直角坐标系中，确定U和I之间的函数关系．

　　分析：这些点所在的曲线包不包括原点？包括，因为当 U=0时，I=0.这些点所在曲线是一条什么曲线？过原点的斜直线．

　　把 R换成与之不同的 R’，重复前面步骤，可得另一条不同的但过原点的斜直线．

　　结论：给定导体，导体中电流与导体两端电压成正比， I∝U

　　对不同导体，图象斜率是不同．相同电压下，两导体电流分别为I1、I2，I1<I2，导体2对电流阻碍作用比导体1大，．的倒数反映了导体对电流的阻碍作用．若用一个物理量来描述导体对电流的阻碍作用， ；称为电阻．

　2、欧姆定律

　　德国物理学家欧姆最早用实验研究了电流跟电压、电阻的关系，最后得出用他的名字命名的定律．

　　(1)内容：导体中电流强度跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比．

(2)表达式：I=U/R

(3)注意：

　　①式子中的三个量R、U、I必须对应着同一个研究对象

　　②大量实验表明，欧姆定律适用于纯电阻电路（金属、电解液等）．

（三）小结

　　1、不要认为在任何导体中，电流都与电压成正比，对于非纯电阻电来讲则不然．

2、R=U/I仅仅是电阻的定义式，而不是决定式，电阻的大小不决定于电压和电流．

这节课我们在实验得出的规律的基础上概括总结出了欧姆定律．刚才大家看到，应用欧姆定律，不仅可以定量计算各种电学问题，而且还能简单明了地解释像安培表为什么不能直接接到电源两极上这类物理问题．今后学习中我们将会接触到这一电学基本规律的广泛应用．今天的复习任务首先是把定律的物理意义真正理解清楚．在作业中一定要注意解答的书写格式，养成简明、正确表达的好习惯．