2019-2020学年高中物理第2章恒定电流第3节欧姆定律课件 人教版选修3-1 45页

第 3 节　欧姆定律 1 ． 电阻 (1) 电阻 R 反映导体对电流的阻碍作用，它等于导体两端的电压与通过导体的 ___________ 之比． (2) 公式： R ＝ __________. (3) 单位：电阻的单位为 ________ 、 ________ 、 ________ ；其关系为 1 kΩ ＝ ______Ω ， 1 MΩ ＝ _______Ω. 课前教材预案 要点一　欧姆定律 电流　 欧姆　 千欧　 兆欧　 10 3 　 10 6 　 2 ． 欧姆定律 (1) 内容：导体中的电流跟导体两端的电压 U 成 ___________ ，跟导体的电阻 R 成 ___________. (2) 公式： ____________. (3) 适用条件：适用于 ___________ 导电和 ____________ 导电，气态导体和半导体元件不适用． 正比 反比 金属 电解液 思考 1 ： 探究 U - I 图象中，图象的斜率表示的物理意义是什么？ 1 ． 伏安特性曲线 (1) 定义：用横轴表示电压 U ，纵轴表示电流 I ，画出的导体中的电流 I 随电压 U 的变化图线，叫导体的 ___________ 特性曲线，如图所示． 要点二　导体的伏安特性曲线 伏安 (2) 线性元件和非线性元件 ① 符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，具有这种伏安特性的电学元件叫做 _____________. ② 不满足欧姆定律的导体，伏安特性曲线是曲线的元件叫做 ______________. 线性元件 非线性元件 2 ． 测绘小灯泡的伏安特性曲线 (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) 实验电路如图所示． 滑动变阻器 电压表 　 3 ． 实验操作 (1) 按如图所示电路连接好实物电路，开关闭合前，将变阻器滑片滑至 R 的 __________ 端． (2) 闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下 ____________ 、 ____________ 的示数． (3) 依据实验数据作出小灯泡的 ____________ 图线． 左 电压表 电流表 I － U 思考 2 ： 探究伏安特性曲线 I － U 图象中，图象的斜率表示的物理意义是什么？ 在 I － U 图象中，伏安特性曲线的斜率表示导体电阻的倒数． 欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的，具有以下特点： (1) 对象准确．定律中的电压 U 、电流 I 必须是相对于同一个导体或同一段电路而言的． 课堂深度拓展 考点一　对欧姆定律的理解 (2) 欧姆定律并不适用于所有的导电现象．除金属外，对电解液导电也是适用的，但对气体导电以及含有电动机、电解槽等的电路就不适用了． 思维导引： (1) 无特别说明，一般认为导体的电阻不变． (2) 每次改变电压后对应的 U 、 I 比值不变． 答案 2.0 A CD 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，选项 A 、 B 错误；由欧姆定律可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，与电阻成反比，选项 C 、 D 正确． I － U 图象和 U － I 图象的对比分析 (1) I － U 图象不同于 U － I 图象， I － U 图象为导体伏安特性曲线，加在导体两端的电压 U 是自变量， I 是因变量． 考点二　对导体的伏安特性曲线的理解 (2) 对 I － U 图象或 U － I 图象进行分析比较时，要先仔细辨认纵轴与横轴各代表什么，以及由此对应的图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义，如图甲中 R 2 ＜ R 1 ，而在图乙中 R 2 ＞ R 1 . 【例题 2 】 ( 多选 ) 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下的电阻 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 答案 BD B 　 1 ． 实验电路设计 (1) 电流表的接法：由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，采用电流表外接法． 考点三　测绘小灯泡的伏安特性曲线 (2) 滑动变阻器的接法：描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要从坐标原点开始的连续变化的电压，因此滑动变阻器要采用分压式连接，实验电路图如图所示． 2 ． 实验步骤 (1) 选择合适的仪器按如图所示的电路图连接好． (2) 将滑动变阻器滑到 A 端后，闭合开关． (3) 逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，在灯泡额定电压范围内读取几组不同的电压值和电流值，并制表记录． (4) 断开开关，拆下导线，将仪器恢复原状． (5) 以 I 为纵轴， U 为横轴，画出 I － U 图线并进行分析． 实验过程三方面 【例题 3 】 在“测绘小灯泡的伏安特性曲线”的实验中，使用的小灯泡为“ 6 V 　 3 W” ，其他可供选择的实验器材有： A ．电压表 V( 量程 6 V ，内阻约 20 kΩ) ； B ．电流表 A 1 ( 量程 3 A ，内阻约 0.2 Ω) ； C ．电流表 A 2 ( 量程 0.6 A ，内阻约 1 Ω) ； D ．变阻器 R 1 (0 ～ 1 000 Ω ， 0.5 A) ； E ．变阻器 R 2 (0 ～ 20 Ω ， 2 A) ； F ．学生电源 E (6 ～ 8 V) ，开关 S 及导线若干． 实验中要求在电压表 0 ～ 6 V 范围内读取并记录下 12 组不同的电压值 U 和对应的电流值 I ，以便作出伏安特性曲线，则上述器材中： (1) 电流表应选 ____________ ，变阻器应选 ____________ ． (2) 请在方框中画出实验原理图． (3) 根据实验原理图，用笔画线代替导线将实物连接成实验电路． 思维导引： 本题实验主要有三个方面的选择：一是测量电路内外接法的选择；二是控制电路滑动变阻器两种接法的选择，即串联限流式连接与并联分压式连接；三是电流表、滑动变阻器等仪器的选择． 答案 (1)A 2 　 R 2 (2) 如图所示 (3) 如图所示 【变式 3 】 某同学用如图甲所示电路，测绘标有“ 3.8 V 　 0.3 A” 的小灯泡的灯丝电阻 R 随电压 U 变化的图象． (1) 除了导线和开关外，有以下一些器材可供选择： 电流表： A 1 ( 量程 100 mA ，内阻约 2 Ω) ； A 2 ( 量程 0.6 A ，内阻约 0.3 Ω) ； 电压表： V 1 ( 量程 5 V ，内阻约 5 kΩ) ； V 2 ( 量程 15 V ，内阻约 15 kΩ) ； 滑动变阻器： R 1 ( 阻值范围 0 ～ 10 Ω) ； R 2 ( 阻值范围 0 ～ 2 kΩ) ； 电源： E 1 ( 电动势为 1.5 V ，内阻约为 0.2 Ω) ； E 2 ( 电动势为 4 V ，内阻约为 0.04 Ω) ． 为了调节方便，测量准确，实验中应选用电流表 _________ ，电压表 _________ ，滑动变阻器 ____________ ，电源 __________ ． ( 选填器材符号 ) (2) 在图乙中用笔画线代替导线，把实验仪器连接成完整的实验电路． 乙 (3) 根据实验数据，计算并描绘出 R － U 的图象如图丙所示．由图象可知，此小灯泡在不工作时，灯丝电阻为 _______ Ω ；当所加电压为 3 V 时，灯丝电阻为 _________ Ω. 解析 (1) 电源的电动势要略大于额定电压，所以电源应选 E 2 ；由小灯泡的标称值知其额定电流为 0.3 A ，所以选用的电流表的量程应略大于 0.3 A ，故电流表应选 A 2 ；为减小读数误差，在电压表量程满足条件的前提下，应尽量选择小量程的电压表，故电压表应选 V 1 ；为了调节电压方便，应选择小阻值的滑动变阻器，故滑动变阻器应选 R 1 . (2) 根据实验原理图，将实物图连接，其实验电路如图所示． (3) 小灯泡不工作时的电阻，即其两端电压为零的阻值，由题给出的 R － U 图象可以看出，当小灯泡两端电压为 0 时所对应的阻值为 1.5 Ω ；由 R － U 图象可以看出，当小灯泡两端的电压为 3 V 时，所对应的阻值为 11.5 Ω. 答案 (1)A 2 　 V 1 　 R 1 　 E 2 　 (2) 见解析图　 (3)1.5 　 11.5 1 ．如图所示，四种导电元件的伏安特性曲线中，满足欧姆定律的是 ( 　　 ) 解析 由欧姆定律知， I 与 U 成正比，故只有选项 C 正确． 课末随堂演练 C 　 2 ． 已知用电器 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 和 B 的电流 I A 和 I B 的关系是 ( 　　 ) A ． I A ＝ 2 I B 　 B ． I A ＝ 0.5 I B C ． I A ＝ I B 　 D ． I A ＝ 0.25 I B D 　 C 　 4 ． 一根镍铬合金丝的两端加 6 V 的电压时，通过它的电流是 2 A ，求： (1) 它的电阻； (2) 若通电时间为 20 s ，那么有多少库仑的电荷量通过合金丝两端； (3) 如果在它两端加 8 V 的电压，这时合金丝的电阻是多少？ 答案 (1)3 Ω 　 (2)40 C 　 (3)3 Ω