2.3欧姆定律和电阻定律
【教学目标】
(一)知识与技能
1、理解电阻的概念,明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定
2、要求学生理解欧姆定律,并能用来解决有关电路的问题
3、知道导体的伏安特性曲线,知道什么是线性元件和非线性元件
4、掌握电阻定律的内容和物理意义
5、掌握电阻率的概念,知道电阻率和哪些因素相关
(二)过程与方法
教学中应适当地向学生渗透一些研究物理的科学方法和分析的正确思路如通过探索性实验去认识物理量之问的制约关系,用图象和图表的方法来处理数据、总结规律,以及利用比值来定义物理量的方法等。
(三)情感态度与价值观
本节知识在实际中有广泛的应用,通过本节的学习培养学生联系实际的能力【教学重点、难点】
重点:正确理解欧姆定律及其适应条件;电阻定律的理解和掌握;
难点:对电阻的定义的理解,对I-U图象的理解;什么情况下考虑电阻率随温度的变化,什么情况下忽略这种影响
【教具准备】
电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电阻、导线、电池组、小灯泡等;【课时安排】 2 课时
【教学过程】
(一)复习上课时内容
要点:电动势概念,电源的三个重要参数E、r、容量;
(二)新课讲解-----第三节、欧姆定律
问题:电流强度与电压究竟有什么关系?这可利用实验来研究。
演示:如图,方法按P46演示方案进行
闭合S后,移动滑动变阻器触头,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。
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。
思考:(1)这些点所在的图线包不包括原点?
分析:包括,因为当U=0时,I=0。
思考:(2)这些点所在图线是一条什么图线?
分析:过原点的斜直线。
即同一金属导体的U-I图象是一条过原点的直线。
思考:(3)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。
从这一实验中,我们能得到一个什么样的结论呢?
结论:同一导体,不管电流、电压怎么样变化,电压跟电流的比值是一个常数。
这个比值的物理意义就是导体的电阻。
引出-------
一、导体的电阻【第1课时】
(1)定义:导体两端电压与通过该导体电流的比值,叫做这段导体的电阻。
(2)定义式:
U
R
I
(比值定义)
说明:
A、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,R 只跟导体本身的性质有关
B、这个式子(定义)给出了测量电阻的方法——伏安法测电阻。
(3)单位:欧姆,符号Ω,且1Ω=1V/A,常用单位:Ω、kΩ、MΩ单位换算:1kΩ=103Ω1MΩ=103KΩ
(4)物理意思:电阻反映导体对电流的阻碍作用;电阻越大,对电流的阻碍作
(5)用越大。
二、电阻定律
问题:对于给定的一个导体的电阻与导体两端的电压和通过导体的电流无关,那么决定导体的电阻的因素是什么呢?
学生:材料、长度、横截面积
1、电阻定律:导体的电阻R跟它的长度l成正比,跟它的横截面积S成反比。
导体的电阻还跟构成它的材料有关;
2、表达式:
l
R
S
ρ
=(电阻的决定式)
(式中ρ为电阻率)
适用范围:金属导体和电解液
3、电阻率
(1)定义:对某一材料构成的导体在S 、l一定的情况下,ρ大,R就大,导电性就差,反之,则越好。
ρ叫做这种材料的电阻率。
(2)物理意义:ρ是一个能反映导体导电性能好坏的物理量。
ρ大,导电性能就差,反之,ρ小,导电性能则越好。
(3)计算公式:
RS
l ρ=
(4)单位:欧姆米——m
Ω⋅
(5)决定因素:材料和温度
研究表明,电阻率又和两个因素相关,它们是——
①材料
具体情况请见教材P154表格☆学生看表…
从表格我们可以看出哪些信息?(导电性谁好谁差;标题有20℃的限制)结论:纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率更大;
②温度
结论:金属导体的电阻率随温度的升高而增大,半导体的电阻率随温度的升高而减小;
【第2课时】
三、欧姆定律
1、定律内容: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:
U I
R =
3、适应范围:一是部分电路;二是金属导体、电解质溶液(纯电阻电路)
【注意】欧姆定律公式中的I、U、R必须对应同一导体或同一段纯电阻电路(不含电源、电动机、电解槽等电器的电路),且欧姆定律不适用于气体导电。
四、导体的伏安特性曲线
1、伏安特性曲线:用纵坐标表示电流I,横坐标表示电压U,这样画出的
I-U图象叫做导体的伏安特性曲线。
2、线性元件和非线性元件
线性元件:伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件,如金属导体、电解液等;
非线性元件:伏安特性曲线是曲线,即电流与电压不成正比的电学元件,如气体导电,二极管等;
3、区分I-U图象和U-I图象
①都反映了I与U成正比;
②U-I图象斜率表示导体的电阻,I-U图象斜率表示电阻的倒数;
【作业布置】
第1课时:课后第1题、第2题
第2课时:1、2.3节优化设计能力提升第8题
2、2.3节优化设计能力提升第9题
4、2.6节优化设计随堂演练第5题
3、补充练习:某金属导线的电阻率为ρ,电阻为R,长度l;现将该导线的长度均匀拉长到原来的两倍,那么:
①该导线的电阻率变为?
②该导线的横截面积变为?
③该导线的电阻变为?
教学反思:本节教学内容,我把电阻的决定式和电阻的定义式放在同一节课教学,目的是帮助学生区分和应用,同时加深学生在物理中“定义式”和“决定式”判断。
后引出部分电路的欧姆定律的内容,进一步根据部分电路欧姆定律给学生总结一种测电阻的方法------伏安法测电阻,并且初步让学生了解到滑动变阻的分压式接法。
通过对伏安特性曲线的斜率的分析总结线性元件和非线性元件。
教学整体性思路清晰,具有较好的引导性。