高中物理-3-1第二章第1节欧姆定律电阻定律串并联特点(二)

第二章直路电路
第1节◆欧姆定律电阻定律串并联特点
【课程目标】1.知道电流的定义及微观解释；2. 掌握伏安特性曲线3.能利用欧姆定律进行相关的分析计算.
学习目标
1、知道电流的形成及恒定电流的特点；知道电阻是导体本身的一种性质，能利用欧姆定律进行简单计算。

2、通过实验探究小灯泡的伏安特性曲线，初步了解电路实验，学会用图像法处理实验数据。

3、激情投入，合作探究，培养学生热爱科学，积极探索的精神。

重、难点：1、理解电流的定义．能在具体环境中求解电流强度；理解欧姆定律的含义；2、电流微观表达式的推导、对U-I图象中各类信息的判断；3、掌握电路中串、并联电路的特点。

课前预习案
一、电流
1．电流：的定向移动形成电流．
2．形成电流的条件：（1）（2）
3．电流的方向：规定（正或负）电荷定向移动的方向为电流方向．
在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）的定向移动方向相；在电解液中，电流方向与正离子定向移动的方向相，与负离子定向移动的方向相．导电时，正负离子向相反方向定向移动形成电流，电量Q表示通过截面的正、负离子的电量绝对值之。

电源内部电流的方向是从电源的流向，电源外部电流的方向是从电源的流向
4.电流强度
(1)意义:表示电流的强弱程度.
(2)定义:
(3)公式:国际单位:（1A=1C/s）常用单位：
(4)电流是标量．它的运算不遵循平行四边形定则．
二、欧姆定律
１．欧姆定律：
2．公式:
注意：1）、适用于金属导电和电解液导电，不适用于气体和半导体导电
2）、导体的电阻R等于U与I的比值，但与U和I无关，只与导体本身性质有关
三、电阻
1、物理意义：反映导体对的阻碍作用
2、定义：
3、定义式：单位：
四、伏安特性曲线(I-U图线)
1.伏安特性曲线(I-U图线):导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线
图线斜率的物理意义是
2．线性元件和非线性元件
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元件；不符合欧姆定律的导体和器件，电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线,这种电学元件叫做元件．
五、电阻定律
1、内容：同种材料的导体,其电阻R与它的成正比,与它的成反比；导体电阻的大小与构成它的材料有关。

2、表达式:
注意：电阻定律适用于温度一定粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液
六、电阻率
1． 是比例系数，由导体的和决定，它是一个反映材料导电性能的物理量，称为材料的电阻率。

2.计算表达式：单位：
七、导体、绝缘体和半导体
1.的电阻率很小，的电阻率很大，有些材料的导电性能介于导体和绝缘体之间，称为半导体。

2.半导体的特性：改变半导体的温度、受光照射、在半导体中掺入微量杂质等，都会使半导体的导电性能发生显著的变化，这些性能是导体和绝缘体没有的．
3．超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质称为超导体．
4.转变温度：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫做超导材料的转变温度．
我的疑惑请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。

课内探究案
探究点一、电压是形成电流的条件和电流大小的微观表达式I=nqSv
问题1：如图3有A 、B 两个导体分别带正、负电荷， A 、B 导体间存在电势差U AB =φA -φB ,A 、B 两导体电势当那个高？A 、B 间用导线连接时，导体中形成电流的原因是：
问题2：(1)建立模型
如图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. (2)理论推导
AD 导体中的自由电荷总数： 总电荷量:
所有这些电荷都通过横截面S 所需要的时间： 导体AD 中的电流：
(3)结论：
针对训练1、关于电流的方向，下列说法正确的是( ) A ．在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向 B ．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向
C ．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反
D ．在电解液中，由于是正、负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个方向
2、某电解槽横截面积为0.5m 2
，若10s 内沿相反方向通过横截面的正负离子的电量均为10C ，则电解液中的电流为_____A ．
3、电子绕核运动可等效为一个环形电流，设氢原子中的电子以速率v 在半径为R 的圆轨道上运动，用e 表示电子的电荷量，则其等效电流I= 。

探究点二、欧姆定律、电阻定律及电阻率
（一）、欧姆定律
问题3：对导体的电阻的定义式I
U
R =
的认识正确的是( ) A.导体的电阻与其两端电压成正比，与通过导体的电流成反比 B.导体两端的电压越高，其电阻越大
图3
图4
C.导体的电阻与其两端的电压U 、通过它的电流I 均无关
D.导体的电阻与通过导体的电流有关 针对训练4、关于电流和电阻，下列说法中正确的是( ) A.电流的方向与导体中电荷的定向移动方向相同
B.金属导体温度升高时，由于自由电子的热运动加剧，所以电流增大
C.由R=U/I 可知，I 一定时，导体的电阻R 与U 成正比
D.对给定的电阻，在温度不变时,比值U/I 是一个定值，反映导体本身的一种性质
5、一根镍铬合金丝的两端加8 V 的电压，通过它的电流是2 A ，它的电阻是多少？若通电时间为50 s ，那么有多少库仑的电荷量通过它？如果在它两端加4 V 电压，则这根合金丝的电阻是多少？
（二）、电阻定律
问题4：导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列说法正确的是( ) A.横截面积一定，电阻与导体的长度成正比 B.长度一定，电阻与导体的横截面积成反比 C.电阻与导体两端的电压及通过导体的电流无关 D.电流一定，电阻与导体两端的电压成反比
问题5：一粗细均匀的镍铬丝，截面直径为d ，电阻为R ，把它拉制成直径为d/10的均匀细丝后，它的电阻变为( )
A.R/1 000
B.R/100
C.100R
D.10 000R 针对训练6、对导体的电阻的定义式I
U
R =
的认识正确的是( ) A.导体的电阻与其两端电压成正比，与通过导体的电流成反比 B.导体两端的电压越高，其电阻越大 C.导体的电阻与其两端的电压U 、通过它的电流I 均无关 D.导体的电阻与通过导体的电流有关 7、如图4所示,均匀的长方形薄片合金电阻板abcd,ab 边长为L 1;ad 边长为L 2,当端点1、2或3、4接入电路时,R 12:R 34是( ) A.L 1:L 2 B. L 2:L 1 C.1:1 D:L 12:L 22
（三）、电阻率
问题6：一根长为0.5 m 的金属丝，横截面积为3.0 mm 2，在它两端加上0.15 V 的电压时，通过金属丝的电流为2.0 A ，求金属丝的电阻率.
图4
总结：
1、ρ是比例系数，由导体的 决定，它是一个反映材料 的物理量，称为材料的电阻率。

电阻率的计算公式：
2、金属的电阻率随温度增大而 ，半导体的电阻率随温度增大而 ，合金的电阻率随温度增大而 ，超导体的电阻率随温度增大而 （所以空填减小或增大或不变），
探究点三、对导体伏安特性曲线（I-U 图像）的理解
问题7：.图2为两个导体的伏安特性曲线，求 (1)两个导体的电阻之比 R 1:R 2
(2)若两个导体中的电流相等(不为零) ，导体两端的电压之比 U 1:U 2 (3)若两个导体两端的电压相等(不为零),导体中的电流之比 I 1:I 2
针对训练8、某导体中的电流随其两端的电压变化，如图4实线所示，则下列说法中正确的是( ) A ．加5 V 电压时，导体的电阻是5 Ω B ．加12 V 电压时，导体的电阻是8 Ω C ．由图可知，随着电压增大，导体的电阻不断减小 D ．由图可知，随着电压减小，导体的电阻不断减小
探究四、对串、并联电路的理解
问题8：推导关于电阻的几个常用推论
(1)串联电路的总电阻 （小于或大于）其中任一部分电路的电阻.
(2)并联电路的总电阻 （小于或大于）其中任一支路的电阻.
(3)n 个相同电阻R 并联时其总电阻为=总R
(4)n 个相同电阻R 串联时其总电阻为=总R
(5)多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小，以两电阻R 1、R 2为例.
图2
R 1 R 2
(6)当一个大电阻和一个小电阻并联时，总电阻接近 （小或大）电阻.
(7)当一个大电阻和一个小电阻串联时，总电阻接近 （小或大）电阻.
问题9：关于电压和电流的分配关系
(1)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比. 推导：如图6
(2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比 推导：如图7
针对训练:9、已知通过三个并联支路的电流之比是I 1∶I 2∶I 3=1∶2∶3，则三个并联支路的电阻之比R 1∶R 2∶R 3为( )
A.1∶2∶3
B.3∶2∶1
C.2∶3∶6
D.6∶3∶2 10、如图5所示，4只电阻串联于某电路中，已测出U AC =9 V ，U BD =6 V ，R 2=R 4，则U AE 为( )
A.3 V
B.7.5 V
C.15 V
D.无法确定
11、如图2－3－10所示，R 1＝6 Ω，R 2＝3 Ω，R 3＝4 Ω，接入电路后，关于这三只电阻的判断正确的是( ) A ．电流之比是I 1∶I 2∶I 3＝4∶3∶6
B ．电压之比是U 1∶U 2∶U 3＝1∶2∶2
C ．功率之比是P 1∶P 2∶P 3＝1∶2∶6
D ．功率之比是P 1∶P 2∶P 3＝6∶3∶
4
图5。