《2017-2018学年高中物理 第二章 直流电路 1 欧姆定律学案 教科版选修3-1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第二章 直流电路 1 欧姆定律学案 教科版选修3-1（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.欧姆定律学 习 目 标知 识 脉 络1.了解形成电流的条件，并会做出微观解释2知道电流的大小、方向、单位，理解电流的定义式，并能进行相关的计算(重点)3知道电流、电压间的关系，理解用比值定义电阻的方法和欧姆定律的含义(重点)4理解伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件，通过测绘小灯泡伏安特性曲线的实验，掌握利用分压电路改变电压的基本技能(难点)电 流1电流的形成(1)导体内要有自由电荷：金属中的自由电荷是自由电子，电解质溶液中的自由电荷是正、负离子(2)导体内要存在电场：导体内的自由电荷由于受电场力作用从而形成定向运动2电流(1)定义：通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷所用时间t的比值
2、，用符号I表示(2)公式Iq/t.(3)单位：国际单位是安培(A)，常用单位还有毫安(mA)和微安(A).1 A103 mA106 A.(4)方向：物理学上规定正电荷定向运动的方向为电流的方向，这样负电荷定向运动的方向与电流的方向相反3直流与恒定电流(1)直流：方向不随时间改变的电流(2)恒定电流：方向和强弱都不随时间改变的电流1电流的方向与电荷定向移动的方向相同()2电流既有大小，又有方向，它是矢量()3电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量()金属导体中的电流是由于其中的自由电子运动形成的，试问电流的方向与自由电子定向运动的方向有何关系？【提示】电子带有负电，定向运动形成的电流的方
3、向与电子的定向运动方向相反如图211所示，在盐水中加入两个电极，与电源连接后可以形成电流探讨1：盐水中形成电流时，电荷的定向移动如何？图211【提示】在电场中，盐水中Na向左移动，Cl向右移动探讨2：盐水中电流的方向如何？【提示】电流方向向左1对电流I的理解电流定义式电流方向(1)I是单位时间内通过导体横截面的电荷量，横截面是整个导体的横截面，不是单位截面积(2)当电解质溶液导电时，q为通过某一横截面的正、负电荷量绝对值的和(3)I与q、t均无关电流方向与正电荷定向移动方向相同，和负电荷定向移动方向相反(金属导体中电流的方向与自由电子定向移动方向相反)2电流的微观表达式(1)建立模型如图212
4、所示，AD表示粗细均匀的一段导体，长为l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q.图212(2)理论推导AD导体中的自由电荷总数NnlS.总电荷量QNqnlSq.所有这些电荷都通过横截面S所需要的时间t.根据公式I可得导体AD中的电流为InqSv.即电流的微观表达式为InqSv.某电解池内若在2 s内各有1.01019个二价正离子和21019个一价负离子同时向相反方向通过某截面，那么通过这个截面的电流是() 【导学号：96322032】A0 AB0.8 AC1.6 AD3.2 A【解析】电流由
5、正、负离子的定向运动形成，则在2 s内通过截面的总电荷量应为：q1.6101921019 C1.61019121019 C6.4 C，由电流的定义式可知：I A3.2 A，故选D.【答案】D某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为() 【导学号：96322033】A0B.C. D.【解析】通过探测电路的电荷量qqq2ne2ne4ne，则通过探测电路的电流I，故选项D正确【答案】D(多选)横截面积为S的导线中通有电流I，已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在
6、时间t内通过导线横截面的电子数是()AnSvtBnvtC. D.【解析】根据电流强度的定义式可知，在时间t内通过导线横截面的电荷量qIt，所以在这段时间内通过的自由电子数为N.自由电子定向移动的速率是v，因此在时间t内，位于以横截面积为S、长lvt的这段导线内的自由电子都能通过横截面，这段导线的体积VSlSvt，所以时间t内通过横截面S的自由电子数为NnVnSvt.综上可知，A、C正确【答案】AC应用公式I需注意的三个问题(1)公式I反映的是在时间t内电流的平均值，对恒定电流来说，平均值等于瞬时值(2)计算电流大小时，要注意通过截面的电荷量的计算(q、q1、q2均表示电荷量的绝对值)，常见的情
7、况有以下两种：同种电荷同向通过某一截面时，电荷量qq1q2异种电荷反向通过某一截面时，若q1为正电荷，q2为负电荷，电荷量qq1|q2|(3)电解液导电时电流的计算，在时间t内，有m个a价正离子通过溶液内截面S，有n个b价负离子通过溶液内截面S，则电流的大小I.欧 姆 定 律电 阻1电阻(1)物理意义：描述导体对电流阻碍作用大小的物理量(2)定义：导体两端电压与通过导体电流大小的比值叫做导体的电阻(3)定义式：RU/I.(4)单位：国际单位是欧姆()，常用的还有千欧(k)和兆欧(M)，1 M103 k106 .2欧姆定律(1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比(
8、2)公式：I或UIR.(3)适用范围：实验表明，欧姆定律适用于金属导电和电解液导电，不适用于气体导电和某些器件(如晶体管)导电1由公式R可知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比()2由公式R和I可知，当导体两端的电压为零时，导体的电阻和通过导体的电流均为零()3电阻反映了导体对电流的阻碍作用，是导体本身的属性()能否根据表达式R得出结论：导体的电阻与其两端的电压成正比，与通过它的电流成反比？【提示】不能电阻大小一般由导体自身因素决定，与其两端的电压高低和通过导体的电流大小无关如图213所示的电路用电流表测量导体a的电流，用电压表测量a两端的电压图213探讨1：导体a中的电
9、流的大小由什么因素决定？【提示】由导体a两端的电压和自身电阻决定探讨2：能不能说导体a的电阻与导体两端的电压成正比？【提示】不能1欧姆定律的适用条件(1)一般适用于金属导体或电解液导体，气体或半导体不适用(2)一般适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路不适用(3)适用于线性元件，对非线性元件不适用2欧姆定律的“两性”(1)同体性：表达式I中的三个物理量U、I、R对应于同一段电路或导体(2)同时性：三个物理量U、I、R对应于同一时刻3公式I和R比较比较项目IR意义欧姆定律的表达形式电阻的定义式前后物理量的关系I与U成正比，与R成反比R是导体本身的性质，不随U、I的改变而改变适用条件适用于金属导体、电解
10、液等适用于计算一切导体的电阻(多选)根据欧姆定律，下列判断正确的是() 【导学号：96322034】A加在金属导体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数B加在气体两端的电压与通过的电流的比值是一个常数C电流经过电阻时，沿电流方向电势要降低D电解液短时间内导电的UI图像是一条直线【解析】金属导体两端的电压与通过的电流的比值表示金属导体的电阻，是个常数，A正确；对气体，欧姆定律不成立，即常数，B错误；由UIR知电流每经过一个电阻要产生一定的电势降落，欧姆定律适用于电解液导体，故C、D正确【答案】ACD从欧姆定律可以导出公式R，此式说明()A当电压增大2倍时，电阻R增大2倍B当电流强度增大2倍时，电
11、阻R减小为原来的一半C电阻是导体本身的性质，当电压为零时，电阻阻值不变D当电压为零时，电阻R也为零【解析】导体电阻由导体自身因素决定，与加在导体两端的电压或通过导体中的电流大小无关，选项A、B、D错误，C正确【答案】C若加在某导体两端的电压变为原来的时，导体中的电流减小了0.4 A如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流是多大？【解析】方法一：由欧姆定律得R又因为R联立解得：I2.0 A.方法二：画出导体的IU图像，如图所示，设原来导体两端的电压为U0时，导体中的电流为I0.当U时，I(I00.4) A.当U2U0时，电流为I2，由图知.所以I01.0 A，I22I02.0 A.【答案】2.
12、0 A欧姆定律的应用推广R(1)欧姆定律的表达式是I，而公式R应该理解成电阻的比值定义式(2)比值定义的魅力就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关(3)R告诉了我们一种测量导体电阻的方法，即伏安法伏 安 特 性 曲 线1伏安特性曲线(1)通过某种电学元件的电流随电压变化的实验图线，叫做这种元件的伏安特性曲线(2)线性元件和非线性元件线性元件：IU图线是一条过原点的直线，如图214甲所示直线的斜率为元件电阻的倒数图甲图乙图214非线性元件：IU图线不是直线，如图214乙所示2测绘小灯泡的伏安特性曲线(1)实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标
13、纸、铅笔等(2)实验电路如图215所示图215(3)实验操作连接好电路，开关闭合前，将变阻器滑片滑至R的最左端闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下电压表、电流表的示数依据实验数据作出小灯泡的IU图线1伏安特性曲线是导体的电流随电压变化的图线()2所有导体的伏安特性曲线都是过原点的曲线()3伏安特性曲线的斜率表示导体的电阻()如图216所示的坐标系中，RA和RB有什么关系？图216【提示】伏安特性曲线中，图线的斜率的倒数数值上等于电阻值的大小，所以RARB.如图217是两种不同导体的伏安特性曲线图217探讨1：伏安特性曲线斜率的物理意义是什么？【提示】伏安特性曲线的斜率表示导体电阻的倒数探讨2：线性元件与非线性元件的根本区别是什么？【提示】线性元件的电阻值不随电压和电流的改变发生变化，它的伏安特性曲线是一条经过原点的直线；非线性元件的电阻值随电压和电流的改变发生变化，它的伏安特性曲线是一条经过原点的曲线1线性元件的UI图像与IU图像的比较UI图像IU图像图像举例坐标轴含义纵坐标表示电压U横坐标表示电流I纵坐标表示电流I横坐标表示电压U图线斜率含义斜率表示电阻，图中R1R2斜率表示电阻的倒数，图中R1R22非线性元件电阻的确定如图218所示，非线性元件的IU图像是曲线，导体电阻Rn，即电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数图2
