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1、3欧姆定律 1 通过探究导体电压和电流关系的实验过程 体会利用U I图像来处理 分析实验数据 总结实验结论的方法 2 进一步体会用比值定义物理量的方法 理解电阻的定义和欧姆定律 3 通过测绘小灯泡的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 知道伏安特性曲线 线性元件 非线性元件 学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法 重点 1 理解欧姆定律的内容及其表达式 变换式的意义 2 对导体伏安特性曲线的理解 难点 1 运用数学方法处理实验数据 理解欧姆定律 2 对分压电路的理解及在具体电路中的应用 一 欧姆定律1 电阻 1 物理意义 反映了导体对电流的 作用 2 表达式 3 单位 欧姆 简称
2、 符号是 4 换算关系 1k 1M 阻碍 欧 1000 1 106 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 欧姆定律对金属导体和 导电适用 但对 和 并不适用 正比 反比 电解质溶液 气态导体 半导体元件 二 导体的伏安特性曲线1 伏安特性曲线用纵坐标表示 用横坐标表示 画出的导体的I U图像 2 斜率的物理意义I U图像各点与坐标原点连线的斜率为导体电阻的 斜率越大 导体电阻 3 图线形状直线 线性元件 例如 电解液等 曲线 非线性元件 例如 气体导体 等 电流I 电压U 倒数 越小 金属导体 二极管 三 测绘小灯泡的伏安特性曲线1
3、 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 电压表 滑动变阻器 3 实验操作 1 按如图所示连接好电路 开关闭合前 将滑动变阻器滑片滑至最 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 图像 左 电压表 电流 表 I U 判一判 1 由可知 通过一段导体的电流跟它两端的电压成正比 2 导体的电阻与加在导体两端的电压 通过导体的电流无关 3 欧姆定律适用于一切导体 4 伏安特性曲线是一条直线的电学元件是非线性元件 提示 1 由欧姆定律可以知道 通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比 故 1 对 2 一段
4、导体确定时 R确定 与加在导体两端的电压 通过导体的电流无关 2 对 3 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 故 3 错 4 伏安特性曲线是一条直线的电学元件是线性元件 而不是非线性元件 4 错 欧姆定律1 利用如图所示的实验电路 探究导体中的电流与电压 电阻的关系 根据下表中的实验数据 作出导体的U I图像 写出其函数关系式并说明电压与电流有什么关系 提示 根据图线可得 U kI U与I成正比 2 如图是某同学在 探究导体中的电流与导体两端电压之间的关系 实验中通过描点 连线得到的两条图线 根据图线可知 电压与电流的比值具有什么特点 对不同的导体 这个比值是否相同 这个比值
5、描述的是什么物理量 提示 对同一导体 U I图像是过原点的直线 电压和电流的比值为一常数 可以写成对不同导体 这个比值不同 说明这个比值与导体自身有关 反映导体的属性 物理上叫电阻 用R表示 即 规律方法 和U IR三式的区别是欧姆定律的数学表达式 常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流 适用条件是金属或电解液导电 纯电阻电路 是电阻的定义式 比值表示导体对电流的阻碍作用 常利用的值表示电路的等效电阻 但对给定的导体 不能说导体的电阻与导体两端的电压成正比 与流经导体的电流成反比 即使导体的电阻发生变化 公式仍然适用 3 U IR是电势降落的计算式 用来表示电流经过一电阻时的电势降落 适用
6、条件与欧姆定律的适用条件相同 探究归纳 1 欧姆定律流过导体的电流与导体两端的电压成正比 2 导体的U I图像不同导体的U I图像 直线的斜率不同 该斜率只与导体本身有关 典例1 2012 郑州高二检测 若加在导体两端的电压变为原来的时 导体中的电流减小了0 4A 如果所加电压变为原来的2倍 求导体中的电流 思路点拨 解答本题应把握以下两点 1 导体的电阻不随电压 电流的变化而变化 2 利用欧姆定律求解 解析 方法一 据题意知解得I0 1A 又因为所以I2 2I0 2A 方法二 解得I0 1A 又因为所以I2 2I0 2A 答案 2A 变式训练 用电器A的电阻是用电器B的电阻的2倍 加在A上的
7、电压是加在B上的电压的一半 那么通过A B的电流IA和IB的关系是 A IA 2IBB C IA IBD 解析 选D 根据欧姆定律得 即D正确 导体的伏安特性曲线1 如图是某元件的I U图像 思考图像斜率的物理意义是什么 该元件是线性元件还是非线性元件 思路分析 对比U I图像斜率的物理意义 分析I U图像斜率的物理意义 判断该元件是线性元件还是非线性元件 提示 图线的斜率表示导体电阻的倒数 斜率越大 电阻越小 图像反映的导体电阻不变 是线性元件 2 如果某元件的伏安特性曲线如图所示 分析该元件的电阻在图像中如何反映 该元件是线性元件还是非线性元件 提示 则I U曲线上一点与原点连线斜率的倒数
8、表示电阻 该元件的电阻随电压的变化而变化 且电压增大时 电阻变小 这种元件是非线性元件 知识点拨 导体的伏安特性曲线用纵坐标表示电流I 横坐标表示电压U 以此画出的I U图像叫做导体的伏安特性曲线 1 对于金属导体 它的伏安特性曲线是通过坐标原点的倾斜直线 具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件 2 对气态导体和半导体元件 它的伏安特性曲线不是直线 这类电学元件叫做非线性元件 探究归纳 伏安特性曲线1 I U曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数 而U I曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻 2 线性元件的伏安特性曲线是一条直线 非线性元件的伏安特性曲线是一条曲线 典例2 2012 苏州高二检
9、测 如图所示是某导体的伏安特性曲线 由图可知下列结论正确的是 A 导体的电阻是0 02 B 导体的电阻是5 C 当导体两端的电压为10V时 导体中的电流为0 2AD 当导体中的电流为0 2A时 导体两端电压为15V 思路点拨 解答本题应把握以下两点 1 线性元件的电阻与电压 电流的大小无关 2 根据欧姆定律求电压值或电流值 解析 选C A B错 C正确 U IR 0 2 50V 10V D错 变式训练 两电阻R1 R2的电流和电压的关系如图所示 可知两电阻大小之比R1 R2等于 A 1 3B 3 1C 1 D 1 解析 选A 在I U图像中电阻等于图线斜率的倒数 即所以A正确 测绘小灯泡的伏安
10、特性曲线1 结合下表 探究滑动变阻器的限流式接法和分压式接法的不同 Pa部分 Pa部分 Pb部分 电压 小 大 2 为什么实验中滑动变阻器应采用分压式接法 提示 本实验要作出小灯泡的I U图像 要求测出一组包括零在内的电流 电压值 故应采用分压式接法 3 探究 测绘小灯泡的伏安特性曲线 实验的电路选择 测量电路电流表的接法有两种 即内接法和外接法 分别如图甲 乙所示 试结合下表分析电路的特点 小灯泡电阻测量值与真实值的大小关系 提示 小灯泡 小灯泡和电流 表 小灯泡电阻和电流表内阻 大于 大于 小灯泡 小灯泡和电压表 小灯泡电阻和电压表内阻 小于 小于 知识点拨 实验的五点注意 1 本实验中
11、因被测小灯泡的灯丝电阻较小 要采用电流表外接法 2 开关闭合前 应将变阻器滑片移到使小灯泡两端电压为零处 3 调节滑片时 应注意电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压 4 坐标系标度要合理选取 尽量使描出的图像占据坐标纸的大部分 5 小灯泡的伏安特性曲线是曲线 连线时要用平滑的曲线 不能连成折线 探究归纳 测绘小灯泡的伏安特性曲线1 滑动变阻器的两种接法 1 所测电压值 电流值从零开始 采用分压式接法 2 耗电少的场合采用限流式接法 2 电流表的两种接法 1 待测电阻阻值远大于电流表内阻 采用内接法 2 待测电阻阻值远小于电压表内阻 采用外接法 典例3 2012 福州高二检测 某同学在探究规格为
12、 6V 3W 的小电珠伏安特性曲线实验中采用图甲所示的电路进行测量 图中R为滑动变阻器 阻值范围0 20 额定电流1 0A L为待测小电珠 为电压表 量程6V 内阻20k 为电流表 量程0 6A 内阻1 E为电源 电动势8V 内阻不计 S为开关 1 在实验过程中 开关S闭合前 滑动变阻器的滑片P应置于最 选填 左 或 右 端 2 在实验过程中 已知各元件均无故障 但闭合开关S后 无论如何调节滑片P 电压表和电流表的示数总是调不到零 其原因是 点至 点的导线没有连接好 图甲中的黑色小圆点表示接线点 并用数字标记 空格中请填写图甲中的数字 如 2点至3点 的导线 3 该同学描绘出小电珠的伏安特性曲
13、线示意图如图乙所示 则小电珠的电阻值随工作电压的增大而 选填 不变 增大 或 减小 思路点拨 解答本题时应把握以下两个方面 1 正确认识小电珠的伏安特性曲线 2 明确滑动变阻器分压式接法的功能特点 解析 1 结合分压式接法的特点 开关闭合前 滑动变阻器滑片应置于最左端 2 由于电压表和电流表总是调不到零 因此滑动变阻器不是分压式接法 各元件无故障 则是1点到5点导线没有连接好 3 由I U图像的斜率越来越小可知小电珠的电阻随工作电压的增大而增大 答案 1 左 2 15 或51 3 增大 变式训练 一个标有 4V 0 7A 的小灯泡 所加的电压U由零逐渐增大到4V 在此过程中 电压U和电流I的关
14、系可以用图像表示 在图中符合实际的是 解析 选B 由电阻的定义式知 在I U图像上 某一点的纵坐标I与横坐标U的比值对应着电阻的倒数由于小灯泡的电阻会随温度的升高而变大 所以图线上一点与坐标原点的连线的斜率应逐渐减小 故B正确 A C D错误 温馨提示 测绘小灯泡的伏安特性曲线是本章中的重点物理电学实验 也是高考中重点考查的实验 考查的重点是实验仪器的选择 实验原理的掌握等 典例 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 可供选择的器材有 A 小灯泡 规格为 3 8V 0 3A B 电流表 量程0 0 6A 内阻约为0 5 C 电流表 量程0 3A 内阻约为0 1 D 电压表 量程0 5V 内阻
15、约为5k E 滑动变阻器 阻值范围0 10 额定电流2AF 电池组 电动势6V 内阻约为1 G 开关一只 导线若干 1 为了使测量尽可能地准确 需要使小灯泡两端电压从0逐渐增大到3 8V且能方便地进行调节 因此电流表应选 填器材代号 2 根据你选用的实验电路 将图中所示的器材连成实物电路 思路点拨 解答本题应把握以下三点 1 从小灯泡的规格和减小误差的角度选取电流表 2 分析滑动变阻器的接法和电流表的接法 3 连接实物电路时 按先串后并的顺序连接 解析 1 因小灯泡的额定电流为0 3A 为减小读数误差 让指针偏角大一些 则电流表应选B 2 电流表应外接 滑动变阻器采用分压式接法 电路图如图甲所示 由电路图连接的实物图如图乙所示 答案 1 B 2 见解析图
