為了使您更加滿意我們特別編輯了“高中物理歐姆定律教案”。教案課件是老師教學(xué)工作的起始環(huán)節(jié),也是上好課的先決條件,每位老師應(yīng)該設(shè)計好自己的教案課件。教案是教學(xué)理念的具體體現(xiàn)。如果您認(rèn)為這篇文章非常有用請把它收藏下來留作記錄!
一、預(yù)習(xí)目標(biāo)
理解閉合電路歐姆定律及其表達(dá)式
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
閉合電路歐姆定律
外電壓U外與內(nèi)電壓U內(nèi)三者之間的關(guān)系________________
○1、電動勢等于電源___________時兩極間的電壓
○2、用電壓表接在電源兩極間測得的電壓U外___E
2、 閉合電路歐姆定律
○1、內(nèi)容___________
○2、表達(dá)式
○3常用變形式U外=E-Ir
三、提出疑惑
同學(xué)們,通過你的自主學(xué) 習(xí),你還有哪些疑惑 ,請把它填在下面的表格中
疑惑點 疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學(xué)案
一、學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、 理解閉合電路歐姆定律及其表達(dá)式并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題
2、 理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系
二 、學(xué)習(xí)過程
一、 路端電壓與負(fù)載的關(guān) 系
1、 路端電壓與外電阻的關(guān)系
○I = 可知:當(dāng)R_____時,U增大,當(dāng)R_____時,U減小
○2當(dāng)外電路斷開時,R=∞,I=_____,U=_____
當(dāng)外電路短路時,R=0,I=_____,U=_____
2、 路端電壓與電流的關(guān)系圖像
由U=E-Ir可知,U-I圖像是一條向下傾斜的直線如圖
說出:
○1圖線與縱軸截距的意義_____________________
○2圖線與橫軸截距的意義_____________________
○3圖像斜率的意義___________________________
○4與部分電路歐姆定律U—I曲線的區(qū)別________
________________ _________________________
【典型例題】
例1、在圖1中R1=14Ω,R2=9Ω.當(dāng)開關(guān)處于位置1時,電流表讀數(shù)I1=0.2A;當(dāng)開關(guān)處于位置2時,電流表讀數(shù)I2=0.3A.求電源的電動勢E和內(nèi)電阻r。
例
A、 L1和L2的燈絲都燒斷了
B、 L1的燈絲都燒斷了
C、 L2的燈絲都燒斷了
D、 變阻器R斷路
(三)當(dāng)堂檢測
A、 電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小
B、 電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大
C、 電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大
D、 電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小
A、電源的電動勢就是接在電源兩極間的.電壓表測得的電壓
B、同一電源接入不同電路, 電動勢就會發(fā)生變化
C、電源的電動勢時表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量
D、在閉合電路中,黨外電阻變大時,路端電壓變大 ,電源的電動勢也變大
A、電燈L更亮,安培表的示數(shù)減小
B、電燈L更亮,安培表的示數(shù)減大
C、電燈L更暗,安培表的示數(shù)減小
D、電燈L更暗,安培表的示數(shù)減大
A、電動勢E1=E2,發(fā)生短路時的電流I1>I2
B、電動勢E1=E2,內(nèi)阻r1>r2
C、電動勢E1=E2,內(nèi)阻r1>r2
D、當(dāng)電源的工作電流變化相同時,電源2的路 端電壓變化較大
5、一個電源分別接上8Ω和2Ω的電阻時,兩電阻消耗的電功率相等,則電源的內(nèi)阻為( )
A、8Ω
6、在如圖9所示的電路中,電源電動勢E=3.0V,內(nèi)電阻r=1.0Ω;電阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=35Ω,電容器的電容C=100uF,電容器原來不帶電。求接通電鍵K后流過R 4的總電荷量。
一、教學(xué)目標(biāo)
1、了解電流形成的條件。
2、掌握電流強度的概念,并能處理簡單問題。
3、鞏固掌握,理解電阻概念。
4、理解電阻伏安特性曲線,并能運用。
二、重點、難點分析
1、電流強度的概念、是教學(xué)重點。
2、電流強度概念、電阻的伏安特性曲線學(xué)生來說比較抽象,是教學(xué)中的難點。
三、教具
學(xué)生直流電源(穩(wěn)壓),電壓表,電流表,滑動變阻器,導(dǎo)線若干,開關(guān),待測電阻。
四、主要教學(xué)過程
(一)引入新課
上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電場,電場對放入其中的電荷有力的作用,促使電荷移動,知道電荷的定向移動形成電流.如:靜電場中的導(dǎo)體在達(dá)到靜電平衡狀態(tài)之前,其中自由電荷在電場力作用下定向移動.電容器充放電過程中也有電荷定向移動.由于電流與我們生活很密切,所以我們有必要去認(rèn)識它,這節(jié)課我們將在初中的基礎(chǔ)上對電流作進(jìn)一步了解。
(二)教學(xué)過程
眾所周知,人們對電路知識和規(guī)律的認(rèn)識與研究,也如對其他科技知識的認(rèn)識與研究一樣,都經(jīng)歷了漫長的、曲折的過程.18世紀(jì)末,意大利著名醫(yī)生伽伐尼受偶然發(fā)現(xiàn)的啟迪,經(jīng)進(jìn)一步研究后,已能利用兩種不同的金屬與青蛙腿相接觸而引起肌肉痙攣,于是伽伐尼電池誕生了.但他對此并不理解,認(rèn)為這是青蛙體內(nèi)產(chǎn)生了“動物電”.伽伐尼的發(fā)現(xiàn)引起了意大利著名物理學(xué)家伏打的極大興趣.經(jīng)過一番研究,伏打于1792年將不同的金屬板浸入一種電解液中,組成了第一個直流電源——伏打電池.后來,他利用幾個容器盛了鹽水,把插在鹽水里的銅板、鋅板連接起來,電流就產(chǎn)生了。
1、電流
(1)什么是電流?
大量電荷定向移動形成電流。
(2)電流形成的條件:例如:
靜電場中導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡之前有電荷定向移動;
電容器充放電,用導(dǎo)體與電源兩極相接。
①導(dǎo)體,有自由移動電荷,可以定向移動.同時導(dǎo)體也提供自由電荷定向移動的“路”.導(dǎo)體包括金屬、電解液等,自由電荷有電子、離子等。
②導(dǎo)體內(nèi)有電場強度不為零的電場,或者說導(dǎo)體兩端有電勢差,從而自由電荷在電場力作用下定向移動。
③持續(xù)電流形成條件:要形成持續(xù)電流,導(dǎo)體中場強不能為零,要保持下去,導(dǎo)體兩端保持電勢差(電壓)。電源的作用就是保持導(dǎo)體兩端電壓,使導(dǎo)體中有持續(xù)電流。
導(dǎo)體中電流有強有弱,用一個物理量描述電荷定向移動的快慢,從而描述電流的強弱。
(3)電流強度
①定義:通過導(dǎo)體橫截面的電量跟通過這些電量所用時間的比值。這樣可以通過電荷定向移動的快慢來描述電流強弱,這個比值稱為電流強度。簡稱電流,用毫安表示。
②表達(dá)式:
③單位:安培(A)毫安(mA),微安(μA)
④性質(zhì):電流強度是標(biāo)量.初中學(xué)過并聯(lián)電路干路電流等于各支路電流之和.但電流是有方向的。(有方向的量不一定是矢量,是否矢量關(guān)鍵看滿不滿足平行四邊形法則)
⑤電流方向的規(guī)定:正電荷定向移動的方向為電流方向,負(fù)電荷定向移動方向與電流方向相反。
正電荷在電場力的作用下,從高電勢向低電勢運動,所以電流是有高電勢向低電勢流動,在電源外部,是由電源正極流向負(fù)極。
(4)電流分類:
按方向分成兩大類:直流電和交流電。
直流電:方向不變,如果直流電大小不變,就稱為恒定電流,這是高中階段電流知識的重點。
交流電:方向隨時間變化。
前面討論了電流,尤其是持續(xù)電流的形成,要求導(dǎo)體兩端有電勢差,即電壓.電流強度與電壓究竟有什么關(guān)系?這可利用實驗來研究。
演示
先給學(xué)生介紹實驗電路圖,教師按電路圖連接實驗電路,并請學(xué)生觀察電表的正負(fù)接線柱,要求學(xué)生注意,正負(fù)接線柱的接法, 為待測電阻(定值電阻)。
演示
閉合S后,移動滑動變阻器觸頭,觀察電表的變化,說明導(dǎo)體兩端的電壓和電流都隨導(dǎo)體的電阻有關(guān)。
啟發(fā)學(xué)生思考:如何由實驗得到電壓和電流與電阻的關(guān)系呢?
分析:用控制變量法,先保證其中的一個量保持不變,讓其余兩個量之間相關(guān),然后結(jié)合起來分析。
保證電阻不變,調(diào)節(jié)電壓,記下觸頭在不同位置時電壓表和電流表讀數(shù).電壓表測得的是導(dǎo)體R兩端電壓,電流表測得的是通過導(dǎo)體 的電流,記錄在下面表格中。
注意:這一方法可以類比數(shù)學(xué)中函數(shù)圖象,用描點法來研究,啟發(fā)學(xué)生思考物理與數(shù)學(xué)的聯(lián)系。
把所得數(shù)據(jù)描繪在 直角坐標(biāo)系中,確定 和 之間的函數(shù)關(guān)系。
分析:這些點所在的曲線包不包括原點?包括,因為當(dāng) 時,這些點所在曲線是一條什么曲線?過原點的斜直線。
把 換成與之不同的 ,重復(fù)前面步驟,可得另一條不同的但過原點的斜直線。
結(jié)論:給定導(dǎo)體,導(dǎo)體中電流與導(dǎo)體兩端電壓成正比,或者對不同導(dǎo)體,圖象斜率是不同.相同電壓下,兩導(dǎo)體電流分別為,導(dǎo)體2對電流阻礙作用比導(dǎo)體1大,的倒數(shù)反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用.若用一個物理量來描述導(dǎo)體對電流的阻礙作用, 稱為電阻。
2、電阻
(1)定義:導(dǎo)體兩端電壓與通過導(dǎo)體電流的比值,叫做這段導(dǎo)體的電阻。
(2)定義式:
說明:①對于給定導(dǎo)體, 一定,不存在 與 成正比,與 成反比的關(guān)系。
②這個式子(定義)給出了測量電阻的方法——伏安法.
(3)單位:電壓單位用伏特(V),電流單位用安培(A),電阻單位用歐姆,符號Ω,且lΩ=1V/A
常用單位:1kΩ=1000Ω;1MΩ= Ω
3、
德國物理學(xué)家歐姆最早用實驗研究了電流跟電壓、電阻的關(guān)系,最后得出用他的名字命名的定律。
內(nèi)容:導(dǎo)體中電流強度跟它兩端電壓成正比,跟它的電阻成反比。
表達(dá)式: 注意:
(1)式子中的三個量 必須對應(yīng)著同一個研究對象。
(2)大量實驗表明,適用于純電阻電路(金屬、電解液等)。
(三)小結(jié)
1、不要認(rèn)為在任何導(dǎo)體中,電流都與電壓成正比,對于非純電阻電來講則不然。
2、僅僅是帶內(nèi)阻的定義式,而不是決定式,電阻的大小不決定于電壓和電流。
今天我說課的內(nèi)容是《閉和電路歐姆定律》,我將從教材分析,學(xué)情分析,教法,學(xué)法,教學(xué)過程,板書設(shè)計等方面進(jìn)行闡。
一、教材分析
,再讓學(xué)生獲得操作體驗。先了解《閉和電路歐姆定律》一課的教學(xué)目標(biāo)。
2、三維教學(xué)目標(biāo)
①、知識與技能:能夠推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律及其公式,知道電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和;理解 路端電壓與負(fù)載的關(guān)系,知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá),并能用來分析、計算有關(guān)問題;掌握電源斷路和短路兩種特殊情況下的特點。知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓;熟練應(yīng)用閉合電路歐姆定律解決有關(guān)的電路問題;理解閉合電路的功率表達(dá)式,知道閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。
②、過程與方法:通過演示路端電壓與負(fù)載的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生利用“實驗研究,得出結(jié)論”的探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法;通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題,培養(yǎng)學(xué)生運用物理知識解決實際問題的能力。
③、情感、態(tài)度與價值觀:通過本節(jié)課教學(xué),加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng),通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
3、教學(xué)的重難點 教學(xué)重點:推導(dǎo)閉合電路歐姆定律,應(yīng)用定律進(jìn)行有關(guān)討論。 教學(xué)難點:路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。
二、學(xué)情分析
高二學(xué)生已具備一定的分析推理,邏輯思維能力。但對于學(xué)習(xí)習(xí)慣方面,主動性不強,認(rèn)知習(xí)慣,被動接受學(xué)習(xí)為主。因此針對學(xué)情及重點、難點,采用演示實驗、討論、講解法相結(jié)合。
三、教學(xué)過程的構(gòu)想
用電器 連成閉合電路,電路中才有電流。那么電路中的電流大小與哪些因素有關(guān)?電源提供的電能是如何在閉合電路中分配的呢?今天我們就學(xué)習(xí)這方面的知識。
寫出在t時間內(nèi),外電路中消耗的電能E外的表達(dá)式?(E外=I((
結(jié)論:這就是閉合電路的歐姆定律。適用的條件就是外電路是純電阻電路。
演示實驗:探討路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律。投影實驗電路圖如圖所示;按電路圖連接電路;調(diào)節(jié)滑動變阻器,改變外電路的電阻,觀察路端電壓怎樣隨電流(或外電阻)而改變。總結(jié)實驗結(jié)論: 當(dāng)外電阻增大時,電流減小,路端電壓增大;當(dāng)外電阻減小時,電流增大,路端電壓減小。就某個電源來說,電動勢E和內(nèi)阻r是一定的。當(dāng)R增大時,由 得,I減小,由U=E-Ir,路端電壓增大。反之,當(dāng)R減小時,由 得,I增大,由U=E-Ir,路端電壓減小。
提問提問
教師引導(dǎo)學(xué)生分析解決例題。關(guān)于“思考與討論”欄目,可以讓學(xué)生根據(jù)路端電壓和電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式來畫U-I圖線,然后引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)圖線并結(jié)合演示實驗現(xiàn)象來討論,結(jié)合短路、斷路來討論U-I圖線的截距、斜率等的`物理義。
點評:通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),主要學(xué)習(xí)了以下幾個問題:①、電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電源電動勢等于閉合電路內(nèi)、外電阻上的電勢降落U內(nèi)和U外之和,即E=U內(nèi)+U外。②、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容及公式。③、路端電壓隨著外電阻的增大而增大,隨著外電阻的減小而減小。④、路端電壓與電流的關(guān)系式為U=E-Ir,其U—I圖線是一條傾斜的直線。
3
四、板書設(shè)計:
1、電源電動勢E=U內(nèi)+U外
2、閉合電路的歐姆定律的內(nèi)容及公式
3、路端電壓隨著外電阻的增大而增大,隨著外電阻的減小而減小
4、路端電壓與電流的關(guān)系式為U=E-Ir,其U—I圖線是一條傾斜的直線
高中物理《閉合電路的歐姆定律》教案
一、教學(xué)目標(biāo)
1>《閉合電路歐姆定律》答辯及解析
一、根據(jù)閉合電路歐姆定律,電路的功率如何計算?
【參考答案】
電源的總功率為P總=IE(只適用于外電路為純電阻的電路),電源內(nèi)阻消耗的功率為P內(nèi)=I2r,電源的輸出功率為P出=IU外(只適用于外電路為純電阻的電路),電源輸出的最大功率Pmax=E2/4r(r為電源內(nèi)阻)。
二、電動勢與電壓的區(qū)別是什么,談一談你的理解?。
【參考答案】
電動勢是對電源而言的,它描述移送單位電量時非靜電力做功的多少,即移送1庫電量時其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的多少。電壓是對某一段電路而言的,它描述在這段電路中移送單位電量時電場力做功的多少,即移送1C電量時電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少。兩者是截然不同的物理量,萬勿混淆,順便指出,從能量轉(zhuǎn)化觀點來說,電勢差、電壓、電壓降、電壓損失等,都表示電場力移送單位電量時電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少,只不過是幾種形式不同的說法而已,習(xí)慣上在靜電學(xué)中常用電勢差的說法;在電路問題中常用電壓的說法;在串聯(lián)分壓電路中,常把分壓電阻上的電壓叫做電壓降;在遠(yuǎn)距離輸電問題中,輸電導(dǎo)線上的電壓是沒有利用價值的,常叫做電壓損失。
三、運用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢是什么?
【參考答案】
多媒體教學(xué)的優(yōu)點很多。首先,最直接的特點就是信息的多樣化,極大地擴(kuò)展知識面,讓孩子們見到更多生活中見不到的東西,讓學(xué)生能夠感受事物的美妙,見識到更多有趣的人和事、物。其次,多媒體能夠讓整個教學(xué)更加形象生動,能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。俗話說,興趣是最好的老師,學(xué)生對學(xué)習(xí)產(chǎn)生了興趣,才能提高學(xué)習(xí)效率。
在同一電路中,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比,這就是歐姆定律。
1825年5月歐姆在他的第一篇科學(xué)論文中發(fā)表電流產(chǎn)生的電磁力的衰減與導(dǎo)線長度的關(guān)系,是有關(guān)伽伐尼電路的論文,但其中的公式是錯誤的。1826年4月歐姆改正了這個錯誤,得出有名的歐姆定律。
《探究歐姆定律》教案設(shè)計
【課標(biāo)要求】
理解歐姆定律并能靈活應(yīng)用
【學(xué)情分析】
1.對學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)的分析:學(xué)生在初中已學(xué)習(xí)過歐姆定律的內(nèi)容
2.學(xué)生可能存在的問題:
(1)分壓式電路的設(shè)計與連接
①不看實驗條件,直接設(shè)計成限流式電路;
②開關(guān)閉合前滑片P的位置隨意。
(2)實驗數(shù)據(jù)處理
①繪制U-I圖象時,坐標(biāo)軸上一格習(xí)慣取1V或 1A為一個標(biāo)度;
②當(dāng)U-I圖線為曲線時,圖線上某一點電阻值的計算方法與該點切線的斜率相混淆。
3.學(xué)法指導(dǎo):通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),要使學(xué)生領(lǐng)會物理學(xué)的研究方法,領(lǐng)會怎樣提出研究課題,怎樣進(jìn)行實驗設(shè)計,怎樣合理選用實驗器材,怎樣進(jìn)行實際操作,怎樣對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及通過分析得出實驗結(jié)論和總結(jié)出物理規(guī)律.同時要讓學(xué)生知道,物理規(guī)律必須經(jīng)過實驗的檢驗,不能任意外推,從而養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和良好的思維習(xí)慣.
【教材分析】
《歐姆定律》一課,學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過,高中安排這節(jié)課的目的,主要是讓學(xué)生通過課堂演示實驗再次增加感性認(rèn)識;體會物理學(xué)的基本研究方法(即通過實驗來探索物理規(guī)律);學(xué)習(xí)分析實驗數(shù)據(jù),得出實驗結(jié)論的兩種常用方法——列表對比法和圖象法;再次領(lǐng)會定義物理量的一種常用方法——比值法.這就決定了本節(jié)課的教學(xué)目的和教學(xué)要求.這節(jié)課不全是為了讓學(xué)生知道實驗結(jié)論及定律的內(nèi)容,重點在于要讓學(xué)生知道結(jié)論是如何得出的;在得出結(jié)論時用了什么樣的科學(xué)方法和手段;在實驗過程中是如何控制實驗條件和物理變量的,從而讓學(xué)生沿著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理定律的歷史足跡體會科學(xué)家的思維方法.
本節(jié)課在全章中的作用和地位也是重要的,它一方面起到復(fù)習(xí)初中知識的作用,另一方面為學(xué)習(xí)閉合電路歐姆定律奠定基礎(chǔ).本節(jié)課分析實驗數(shù)據(jù)的兩種基本方法,也將在后續(xù)課程中多次應(yīng)用.因此也可以說,本節(jié)課是后續(xù)課程的知識準(zhǔn)備階段。
【教學(xué)目標(biāo)】
1.知識與技能
(分析實驗數(shù)據(jù)、總結(jié)實驗規(guī)律的方法。
(2)理解電阻的定義,理解歐姆定律。
(3)完成測繪小燈泡伏安特性曲線的實驗,知道伏安特性曲線,知道線性元件和非線性元件。
2.過程與方法
(1)進(jìn)一步體會用比值定義物理量的方法。
(2)通過實驗,掌握利用分壓電路改變電壓的基本技能;學(xué)會一般元件伏安特性曲線的測繪方法。
態(tài)度與價值觀
通過教師的適時引導(dǎo)和學(xué)生的自主探究,促進(jìn)師生之間、生生之間的合作互動,使學(xué)生在體驗探究的過程中,感悟科學(xué)思想,培養(yǎng)科學(xué)精神,實現(xiàn)知識和能力的協(xié)調(diào)發(fā)展。
【重點難點】
1.教學(xué)重點
(1)掌握用分壓式電路探究導(dǎo)體電壓和電流關(guān)系的過程。
(2)能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)正確繪制U-I圖象,正確分析圖象中所隱含的信息。
2.教學(xué)難點
(1)分壓式電路的連接及優(yōu)缺點。
(2)對U-I圖像中各類信息的判斷
【教學(xué)方法】
根據(jù)本節(jié)課有演示實驗的特點,本節(jié)課采用以演示實驗為主的啟發(fā)式綜合教學(xué)法.教師邊演示、邊提問,讓學(xué)生邊觀察、邊思考,最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動.
【教學(xué)資源】
電鍵、導(dǎo)線、滑動變阻器、小燈泡、電流表、電壓表
2.加強U-I圖象繪制與信息判斷,為后面的圖表繪制繼續(xù)做準(zhǔn)備。
【教學(xué)過程】
(一)引入新課
同學(xué)們在初中已經(jīng)學(xué)過了歐姆定律的一些基礎(chǔ)知識,今天我們要在初中學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步學(xué)習(xí)歐姆定律的有關(guān)知識。
(二)進(jìn)行新課
1.歐姆定律
教師:既然在導(dǎo)體的兩端加上電壓,導(dǎo)體中才有電流,那么,導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓有什么關(guān)系呢?下面我們通過實驗來探究這個問題。
演示實驗:投影教材圖2.3-1(如圖所示)
教師:請一位同學(xué)簡述如何利用如圖所示的實驗電路來研究導(dǎo)體A中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓的關(guān)系?
學(xué)生:合上電鍵S,改變滑動變阻器上滑片P的位置,使導(dǎo)體兩端的電壓分別為8.0 V,記下不同電壓下電流表的讀數(shù),然后通過分析實驗數(shù)據(jù),得出導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系。
教師:選出學(xué)生代表,到講臺上讀取實驗數(shù)據(jù)。將得到的實驗數(shù)據(jù)填寫在表格中。
換用另一導(dǎo)體B,重復(fù)實驗。
教師:同學(xué)們?nèi)绾畏治鲈谶@次實驗中得到的數(shù)據(jù)?
學(xué)生:用圖象法。在直角坐標(biāo)系中,用縱軸表示電壓U,用橫軸表示電流I,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描出相應(yīng)的`點。根據(jù)這些點是否在一條直線上,來研究導(dǎo)體中的電流跟它兩端的電壓的關(guān)系。
教師:請一位同學(xué)上黑板作U-I圖線。其他學(xué)生在練習(xí)本上作。
學(xué)生:作圖,如圖所示。
教師:這種描點作圖的方法,是處理實驗數(shù)據(jù)的一種基本方法,同學(xué)們一定要掌握。
分析圖象,我們可以得到哪些信息?
學(xué)生:對于同一導(dǎo)體,U-I圖象是過原點的直線,電壓和電流的比值等于一個常數(shù)。
這個比值可以寫成:R=
對于不同的導(dǎo)體,這個比值不同,說明這個比值只與導(dǎo)體自身的性質(zhì)有關(guān)。這個比值反映了導(dǎo)體的屬性。
師生互動,得出電阻的概念:電壓和電流的比值R=,反映了導(dǎo)體對電流的阻礙作用,叫做導(dǎo)體的電阻。
教師:將上式變形得I=
上式表明:I是U和R的函數(shù),即導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比,這就是我們初中學(xué)過的歐姆定律。
教師:介紹德國物理學(xué)家歐姆和歐姆定律的建立,從而對學(xué)生進(jìn)行思想品德教育。
討論:根據(jù)歐姆定律I=得R=,有人說導(dǎo)體的電阻R跟加在導(dǎo)體兩端的電壓U成正比,跟導(dǎo)體中的電流I成反比,這種說法對嗎?為什么?
學(xué)生:這種說法不對,因為電阻是導(dǎo)體本身的一種特性,所以導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓及導(dǎo)體中的電流沒有關(guān)系。
教師:電阻的單位有哪些?
學(xué)生:在國際單位制中,電阻的單位是歐姆,簡稱歐,符號是 Ω。
常用的電阻單位還有千歐(kΩ)和兆歐(MΩ):1 kΩ=103 Ω;1 MΩ=106 Ω
教師:1 Ω的物理意義是什么?
學(xué)生:如果在某段導(dǎo)體的兩端加上1 V的電壓,通過導(dǎo)體的電流是1 A,這段導(dǎo)體的電阻就是1 Ω。所以1 Ω=1 V/A
教師:要注意歐姆定律的適用條件:純電阻電路,如金屬導(dǎo)體和電解液。對于含有電動機(jī)等的非純電阻電路不適用。
[投影]例題
例:某電阻兩端電壓為16 V,在30 s內(nèi)通過電阻橫截面的電量為48 C,此電阻為多大?30 s內(nèi)有多少個電子通過它的橫截面?
解析:由題意知U=16 V,t=30 s,q=48 C,
電阻中的電流I= =1.6 A
據(jù)歐姆定律I=得,R= =10 Ω
n= =3.0×1020個
故此電阻為10Ω,30 s內(nèi)有3.0×1020個電子通過它的橫截面。
[說明]使用歐姆定律計算時,要注意I、U、R的同一性(對同一個導(dǎo)體)。
2.導(dǎo)體的伏安特性
教師:用縱軸表示電流I,用橫軸表示電壓U,畫出的I—U圖線叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。如圖所示,是金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線。
學(xué)生討論:在I—U曲線中,圖線的斜率表示的物理意義是什么?
總結(jié):在I—U圖中,圖線的斜率表示導(dǎo)體電阻的倒數(shù)。即k=。圖線的斜率越大,電阻越小。
教師:伏安特性曲線是過坐標(biāo)原點的直線,這樣的元件叫線性元件。
實驗:
(1)測繪小燈泡的伏安特性曲線(告訴學(xué)生我們會親自去做實驗)
(電壓表、電流表、滑動變阻器、電鍵連成如左下圖所示的電路,改變電壓和電流,畫出晶體二極管的伏安特性曲線,右下圖所示,可以看出圖線不是直線。
教師:伏安特性曲線不是直線,這樣的元件叫非線性元件。
(三)課堂練習(xí)
R2的伏安特性曲線如右圖所示,由圖可知:
(1)這兩電阻的大小之比R1∶R2為_______
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D. ∶1
(2)當(dāng)這兩個電阻上分別加上相同電壓時,通過的電流之比為_______
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D. ∶1
解析:(1)由歐姆定律I=可知,在I—U圖線中,圖線的斜率k= =,即電阻的大小等于伏安特性曲線斜率的倒數(shù)。
R1∶R2=tan30°∶tan60°=1∶3。所以A選項正確。
(R2分別加上相同的電壓時,通過的電流與電阻成反比I1∶I2=R2∶R1=3∶1,故B選項正確
2.若加在某導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼?/5時,導(dǎo)體中的電流減小了0.4 A.如果所加電壓變?yōu)樵瓉淼?倍,則導(dǎo)體中的電流多大?
解:由 得 A
又 ,所以 A
說明:(簡捷。物理意義更鮮明。
(I無關(guān),因而 ,用此式討論問題更簡單明了。
(四)課堂總結(jié)、點評
教師活動:讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié),其他同學(xué)在筆記本上總結(jié),然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。
學(xué)生活動:認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰的更好,好在什么地方。
點評:總結(jié)課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。
教師要放開,讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識框架。
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