教学设计8：2.3欧姆定律

2.3欧姆定律
三维目标
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．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。

过程与方法
1．通过演示实验探究电流大小的决定因素，培养学生的实验观察能力。

2．运用数学图象法处理物理问题，培养学生运用数学进行逻辑推理的能力。

情感态度与价值观
1．通过介绍欧姆的研究过程和“欧姆定律”的建立，激发学生的创新意识，培养学生在逆境中战胜困难的坚强性格；
2．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
欧姆定律的内容、表达式、适用条件及利用欧姆定律分析、解决实际问题。

教学难点
对电阻的定义的理解，对I－U图象的理解。

教学方法
探究、讲授、讨论、练习。

教具
电流表、电压表、滑动变阻器、电键、导体A、B、导线、电池组、小灯泡、晶体二极管等。

［新课导入］
同学们在初中已经学过了欧姆定律的一些基础知识，今天我们要在初中学习的基础上，进一步学习欧姆定律的有关知识。

［新课教学］
一、欧姆定律
1．导体中的电流跟导体两端电压、导体电阻的关系
既然在导体的两端加上电压，导体中才有电流，那么，导体中的电流跟导体两端的电压
有什么关系呢？在初中我们曾经探究过导体中的电流跟导体两端电压、导体电阻的关系。

现在我们通过实验来进一步探究这个问题。

【演示】
如图所示，用电流表测量通过导体A的电流，用电压表测量A两端的电压。

图中虚线框内是一个能提供可变电压的电路（其原理将在以后讨论，在此暂不涉及），调节滑动变阻器的滑片，可以得到关于导体A的几组电压、电流数据。

随后，换用另一个导体B代替A 进行实验，又可以得到关于导体B的多组电压、电流数据。

请你观察和记录实验数据，并在同一坐标系中作出A、B的U－I图象。

请一位同学简述如何利用如图所示的实验电路来研究导体A中的电流跟导体两端的电压的关系?
合上电键S，改变滑动变阻器上滑片P的位置，使导体两端的电压分别为0、0.50V、1.00V、1.50V、2.00V、2.50V，记下不同电压下电流表的读数，然后通过分析实验数据，得出导体中的电流跟导体两端电压的关系。

选出学生代表，到讲台上读取实验数据。

将得到的实验数据填写在表格中。

换用另一导体B，重复实验。

实验数据如下
U/V 0 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
I/A 导体A
I/A 导体B 同学们如何分析在这次实验中得到的数据？
用图象法。

在直角坐标系中，用纵轴表示电压U，用横轴表示电流I，根据实验数据在坐标纸上描出相应的点。

根据这些点是否在一条直线上，来研究导体中的电流跟它两端的电压的关系。

请一位同学上黑板作U－I图线。

其他学生在练习本上作。

学生作图，如图所示。

这种描点作图的方法，是处理实验数据的一种基本方法，同学们一定要掌握。

分析图象，我们可以得到哪些信息？
对于同一导体，U－I图象是过原点的直线，电压和电流的比值等于一个常数。

同一导体，不管电流、电压怎样变化，电压跟电流的比值是一个常数，此结论可以写为：
R＝U
I
或导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，即I∝U。

2．电阻
上面表达式中的R表示什么物理量？
式中R是电压与电流的比值。

实验表明，对同一个导体，不管导体的电压和电流怎样变化，比值R都是恒定的。

对不同的导体，R的数值一般是不同的。

这表明，R是一个跟导体本身有关的量。

R的值越大，在同一电压下通过的电流越小。

这个比值R反映了导体的属性，反映了导体对电流的阻碍作用。

（1）概念
电压和电流的比值R＝U
I
，反映了导体对电流的阻碍作用，叫做导体的电阻。

（2）定义式
R＝U
I
（量度式）
这个定义式给出了测量电阻的方法──伏安法。

（3）单位
在国际单位制中，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω。

如果在某段导体的两端加上1V的电压，通过的电流是1A，这段导体的电阻就是1Ω。

所以，1Ω＝1V/A。

常用的电阻单位还有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)：
1 kΩ＝103Ω
1 MΩ＝106Ω
（4）物理意义
电阻是导体本身的一种特性，由导体本身决定。

导体的电阻与导体两端的电压U及导体中的电流I没有关系，不能说导体的电阻R跟加在导体两端的电压U成正比，跟导体中的电流I成反比。

【思考与讨论】
根据R＝U
I
，有人说导体的电阻R跟加在导体两端的电压U成正比，跟导体中的电流
I成反比，这种说法对吗？为什么？
这种说法不对，因为电阻是导体本身的一种特性，所以导体的电阻与导体两端的电压及导体中的电流没有关系。

3．欧姆定律
（1）内容
介绍德国物理学家欧姆和欧姆定律的建立，从而对学生进行思想品德教育。

将R＝U
I
变形，得I＝
U
R
，该式可以表述为：
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。

这就是我们在初中学过的欧姆定律。

（2）公式I＝U
R
（决定式）
（3）适用条件
欧姆定律是在金属导体的基础上总结出来的，对其它导体是否适用，需要经过实验的检验。

实验表明，除金属外，欧姆定律对电解质溶液也适用。

但对气体（如日光灯管、霓虹灯管中的气体）和半导体元件并不适用。

一是部分电路，二是金属导体、电解质溶液。

（4）注意
使用欧姆定律计算时，要注意I、U、R的同体同时对应关系（同一性）。

当导体的电阻随温度明显变化时，R应是测量时的实际电阻。

二、导体的伏安特性曲线
1．研究内容
用图象研究导体中的电流I和电压U的关系。

2．导体的伏安特性曲线
（1）导体的伏安特性曲线
用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出的I—U图线叫做导体的伏安特性曲线。

如图所示，是金属导体的伏安特性曲线。

（2）图线斜率的物理意义
在I—U图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。

即k＝
1 I
U R
图线的斜率越大，电阻越小。

右图中R B＜R A。

（3）线性元件和非线性元件
①线性元件
伏安特性曲线是过坐标原点的直线，这样的元件叫线性元件。

②非线性元件
【演示】
用晶体二极管、电压表、电流表、滑动变阻器、电键连成如图左所示的电路，改变电压和电流。

根据实验数据，画出晶体二极管的伏安特性曲线，如图右所示，可以看出图线不是直线。

对欧姆定律不适用的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线，都是非线性元件。

伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫非线性元件。

【实验】
测绘小灯泡的伏安特性曲线
实验装置如图，L为额定电流0.2A左右的小灯泡，虚线框内是能够提供可变电压的电
路。

开关闭合前，调节滑动变阻器的滑片，使它靠近电路中变阻器左端的接线柱，这时小灯泡两端的电压为零。

闭合开关后逐渐移动变阻器的滑片，增加小灯泡两端的电压，从零开始记录电流表和电压表的多级读数，直至电流达到它的额定电流为止。

根据实验数据在方格纸上作出小灯泡灯丝的伏安特性曲线。

也可以把测量数据输入计算机中，利用数表软件直接生成伏安特性曲线。

你在自己得到的曲线中有什么新的发现？你怎样解释这个发现？
介绍二极管的伏安特性曲线，总结得出二极管的单向导电作用。

［小结］
本节课主要学习了以下几个问题：
1．通过实验探究了导体中的电流跟导体两端电压、导体电阻的关系；
2．进一步明确了电阻的概念，掌握了电阻的定义式和测量电阻的方法及电阻的物理意义；
3．掌握了欧姆定律的内容、公式、适用条件等。

4．掌握了导体的电流I和电压U的图象描述，明确了线性元件和非线性元件。

［布置作业］
教材第48页“问题与练习”。