《欧姆定律》学案设计
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《欧姆定律》学案设计
学时：2学时，第一学时完成电阻和欧姆定律的学习，第2学时为实验课，完成“测绘小灯泡伏安特性曲线的实验”
一、学习目标
1．经历探究导体电压和电流关系的过程，体会U-I图象处理、分析实验数据、总结实验规律的方法；
2．进一步体会用比值定义物理量的方法，理解电阻的定义，理解欧姆定律；
3．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；知道伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件。学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。
二、学习重点难点
重点是欧姆定律所揭示的物理意义及其数学表达式；难点是欧姆定律的实验及其设计。
三、自主学习过程
第1学时
任务一：请你回忆电流的有关知识；
1．电流：大量电荷 形成电流。
2．形成持续电流的条件：
①导体，有 ，可以定向移动，同时导体也提供自由电荷定向移动的“路”，导体包括金属、电解液等，自由电荷有电子、离子等；
②导体内有 的电场，或者说导体两端有 ，从而自由电荷在 作用下定向移动。电源的作用就是保持 ，使导体中有持续电流．
3．电流强度
①定义： ；
②表达式： ；
③单位：安培（A）毫安（mA），微安（μA）
⑤电流方向的规定： ；
正电荷在电场力的作用下，从高电势向低电势运动，所以电流是有高电势向低电势流动，在电源外部，是由电源正极流向负极。
任务二：回忆学习电阻，理解电阻的定义，进一步体会用比值定义物理量的方法；
电阻是反映导体对电流的 的物理量。
1．定义： ；
2．定义式： ；
说明：①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。
②这个式子（定义）给出了测量电阻的方法──伏安法。
3．单位：电压单位 ，电流单位 ，电阻单位 ，符号Ω，且lΩ=1V／A，常用单位： ， 。1kΩ= Ω；1MΩ= Ω。
任务三：回忆初中时学过的欧姆定律；
1．欧姆定律内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成 ，跟导体的电阻成 ；公式I＝ 。
注意：①式子中的三个量R、U、I必须对应着同一个研究对象；
②大量实验表明，欧姆定律适用于纯电阻电路（金属、电解液等）。
四、课后巩固提高
1．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”。基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用。在下列有关其他电阻应用的说法错误的是（ ）
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器；
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用。
2．一个T型电路如图1所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计，则（ ）
A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 Ω
B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 Ω
C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 V
D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V
3．两根材料相同的均匀导线A和B，其长度分别为L和2L，串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图2所示，则A和B导线的横截面积之比为（ ）
A．2：3 B．1：3 C．1：2 D．3：1
4．某用电器离供电电源的距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电线材料的电阻率ρ，则该输电线的横截面积的最小值为（ ）
A． B． C． D．
5．用电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影响，如图3所示，在A、B间分别接入电容器、电感线圈、定值电阻，闭合开关时，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图（a）、（b）、（c）所示，则下列判断中正确的是（ ）
A．A、B间接入定值电阻显示图象（a）
B．A、B间接入电容器显示图象（b）
C．A、B间接入电感线圈显示图象（c）
D．A、B间接入电感线圈显示图象（b）
6．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图4所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0；当电梯运动时，电流表的示数I随时间t变化的规律如图甲、乙、丙、丁所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲图表示电梯在做匀速直线运动
B．乙图表示电梯可能向上做匀加速运动
C．丙图表示电梯可能向上做匀加速运动
D．丁图表示电梯可能向下做匀减速运动。
7．下列关于电阻率的说法中正确的是（ ）
A．电阻率与导体的长度以及横截面积有关
B．电阻率由导体的材料决定，且与温度有关
C．电阻率大的导体，电阻一定大
D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制造电阻温度计
8．如图5所示是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的I－R图象，现将甲、乙串联后接入电路中，则（ ）
A．甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小；
B．甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小；
C．在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少；
D．甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率少。
9．如图6所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则（ ）
A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高
B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低
C．当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
10．一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则此时（ ）
A．通过金属导线的电流为I/2
B．通过金属导线的电流为I/4
C．自由电子定向移动的平均速率为V/2
D．自由电子定向移动的平均速率为V/4
11．有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况，如图7所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ＝0．314 Ω·m，现在钻孔的上表面和底部加上电压测得U＝100 V，I＝100 mA．求该钻孔的深度。
12．通过某一金属氧化物制成的导体棒P中的电流遵循I＝KU3的规律，其中K＝0．02 A/V3，现将该棒P与一个遵从欧姆定律的电阻器Q串联在一起后，接在一个两端电压为6．0 V的电源上，则电路中的电流为0．16 A，所串联的电阻器Q的阻值是多少？
第2学时
任务：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；知道伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件。学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。
一、实验前相关知识准备
1．伏安特性曲线纵坐标为_________,横坐标为________,斜率表示__________。
2．电流表的两种接法：
电流表的内接法电路图_________________，误差来源__________________，
电流表的外接法电路图_________________，误差来源__________________，
3．滑动变阻器的两种接法：
限流式接法电路图
分压式接法电路图及其优点
滑动变阻器连接法的选择：
分压式：①当变阻器全阻值小于用电器电阻时采用分压式。②若实验要求电流、电压变化范围大时，采用分压式。③当电源提供的最小电流仍大于仪器允许的最大电流时，必须采用分压式。
限流式：总电阻可以和电路中其它总电阻相比或从减少电能损耗考虑，应优先采用限流式电路。
4．电压表电流表的选择原则 ①安全 ②读数相对准确（一般指针指在 到 之间读数较准确。）
5．在《描绘小灯泡的伏安特性曲线》的实验中，按下图的电路图甲进行实验，开关闭合前，调节 的滑片，使变阻器的有效电阻为 ，闭合开关，逐步减小滑动变阻器的有效电阻，通过小灯泡的电流随之 ，分别记录电流表和 的多组数据，直到电流达到它的 为止，由于变阻器是串联在电路中的，即使R调到最大，电路中还有一定的电流，因此在描出的伏安特性曲线中缺少 的数据，要克服这一点，可按照下图乙进行实验，
可以提供从零开始连续变化的电压。
二、实验内容
1．实验目的：
2．实验原理：通过调节变阻器的滑片位置，利用电流表和电压表测出五组左右不同的电压和电流值，在坐标纸上以电流I为横轴，以电压U为纵轴画出U—I曲线。
3．实验过程：
①选择合适的实验器材：
小灯泡的规格（3．8V,2．5W）：额定电压_______V，额定功率________W，正常工作时的电流_______A。学生电源： ，电压表（3V，15V）：_________，电流表（0．6A，3A）：_________，滑动变阻器：______________。
②设计电路图
③按照电路图连接实物图做实验
连接实物图注意事项：开关需 ； 滑动变阻器的触头应置于 ；
电流表应 联在电路中，电压表 联在电路中。且电表中的电流方向应从 极流入。
④连接实物图时应该先 后 。具体做法：先把电源、开关、滑动变阻器的两个固定接线头连成一个固定电路，再把电流表、灯泡串联起来，并在滑动变阻器的固定接线头和滑动接线头上，最后把电压表并联在灯泡两端。
⑤数据的收集与处理
合上电键后，移动滑动变阻器的滑动触点，改变小灯泡两端的电压，每改变一次，读出电压值和相应的电流值。
U/V
I/A
⑥将表格中的数据，用描点法画出U-I图线。
⑦实验分析：导致小灯泡的伏安特性曲线如此形状的原因是什么？
4．导体的伏安特性曲线是 的电学元件叫做线性元件，对欧姆定律不适用的元件，电流和电压 ，伏安特性曲线不是直线，这种电学元件叫做非线性元件。
5．和同学一起完成教材“说一说”。
三、课堂练习
和同学一起完成教材“问题与练习”1，2，3，4，5。
第1学时课后巩固提高参考答案：
1．D
2．AC
3．B
4．D
5．D
6．AC
7．B
8．C
9．BC
10．BC
11．100 m
12．25 Ω
学时：2学时，第一学时完成电阻和欧姆定律的学习，第2学时为实验课，完成“测绘小灯泡伏安特性曲线的实验”
一、学习目标
1．经历探究导体电压和电流关系的过程，体会U-I图象处理、分析实验数据、总结实验规律的方法；
2．进一步体会用比值定义物理量的方法，理解电阻的定义，理解欧姆定律；
3．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；知道伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件。学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。
二、学习重点难点
重点是欧姆定律所揭示的物理意义及其数学表达式；难点是欧姆定律的实验及其设计。
三、自主学习过程
第1学时
任务一：请你回忆电流的有关知识；
1．电流：大量电荷 形成电流。
2．形成持续电流的条件：
①导体，有 ，可以定向移动，同时导体也提供自由电荷定向移动的“路”，导体包括金属、电解液等，自由电荷有电子、离子等；
②导体内有 的电场，或者说导体两端有 ，从而自由电荷在 作用下定向移动。电源的作用就是保持 ，使导体中有持续电流．
3．电流强度
①定义： ；
②表达式： ；
③单位：安培（A）毫安（mA），微安（μA）
⑤电流方向的规定： ；
正电荷在电场力的作用下，从高电势向低电势运动，所以电流是有高电势向低电势流动，在电源外部，是由电源正极流向负极。
任务二：回忆学习电阻，理解电阻的定义，进一步体会用比值定义物理量的方法；
电阻是反映导体对电流的 的物理量。
1．定义： ；
2．定义式： ；
说明：①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。
②这个式子（定义）给出了测量电阻的方法──伏安法。
3．单位：电压单位 ，电流单位 ，电阻单位 ，符号Ω，且lΩ=1V／A，常用单位： ， 。1kΩ= Ω；1MΩ= Ω。
任务三：回忆初中时学过的欧姆定律；
1．欧姆定律内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成 ，跟导体的电阻成 ；公式I＝ 。
注意：①式子中的三个量R、U、I必须对应着同一个研究对象；
②大量实验表明，欧姆定律适用于纯电阻电路（金属、电解液等）。
四、课后巩固提高
1．2007年度诺贝尔物理学奖授予了法国和德国的两位科学家，以表彰他们发现“巨磁电阻效应”。基于巨磁电阻效应开发的用于读取硬盘数据的技术，被认为是纳米技术的第一次真正应用。在下列有关其他电阻应用的说法错误的是（ ）
A．热敏电阻可应用于温度测控装置中
B．光敏电阻是一种光电传感器；
C．电阻丝可应用于电热设备中
D．电阻在电路中主要起到通过直流、阻碍交流的作用。
2．一个T型电路如图1所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计，则（ ）
A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 Ω
B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 Ω
C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 V
D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V
3．两根材料相同的均匀导线A和B，其长度分别为L和2L，串联在电路中时沿长度方向电势的变化如图2所示，则A和B导线的横截面积之比为（ ）
A．2：3 B．1：3 C．1：2 D．3：1
4．某用电器离供电电源的距离为L，线路上的电流为I，若要求线路上的电压降不超过U，已知输电线材料的电阻率ρ，则该输电线的横截面积的最小值为（ ）
A． B． C． D．
5．用电流传感器可以清楚地演示一些电学元件对电路中电流的影响，如图3所示，在A、B间分别接入电容器、电感线圈、定值电阻，闭合开关时，计算机显示的电流随时间变化的图象分别如图（a）、（b）、（c）所示，则下列判断中正确的是（ ）
A．A、B间接入定值电阻显示图象（a）
B．A、B间接入电容器显示图象（b）
C．A、B间接入电感线圈显示图象（c）
D．A、B间接入电感线圈显示图象（b）
6．压敏电阻的阻值会随所受压力的增大而减小，某同学利用压敏电阻的这种特性设计了一个探究电梯运动情况的装置，该装置的示意图如图4所示，将压敏电阻平放在电梯内，其受压面朝上，在受压面上放一物体m，电梯静止时电流表示数为I0；当电梯运动时，电流表的示数I随时间t变化的规律如图甲、乙、丙、丁所示，则下列说法中正确的是（ ）
A．甲图表示电梯在做匀速直线运动
B．乙图表示电梯可能向上做匀加速运动
C．丙图表示电梯可能向上做匀加速运动
D．丁图表示电梯可能向下做匀减速运动。
7．下列关于电阻率的说法中正确的是（ ）
A．电阻率与导体的长度以及横截面积有关
B．电阻率由导体的材料决定，且与温度有关
C．电阻率大的导体，电阻一定大
D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制造电阻温度计
8．如图5所示是横截面积、长度均相同的甲、乙两根电阻丝的I－R图象，现将甲、乙串联后接入电路中，则（ ）
A．甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小；
B．甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小；
C．在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少；
D．甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率少。
9．如图6所示是某居民小区门口利用光敏电阻设计的行人监控装置，R1为光敏电阻、R2为定值电阻，A、B接监控装置，则（ ）
A．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压升高
B．当有人通过而遮蔽光线时，A、B之间电压降低
C．当仅增大R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
D．当仅减小R2的阻值时，可增大A、B之间的电压
10．一根粗细均匀的金属导线，两端加上恒定电压U时，通过金属导线的电流强度为I，金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v，若将金属导线均匀拉长，使其长度变为原来的2倍，仍给它两端加上恒定电压U，则此时（ ）
A．通过金属导线的电流为I/2
B．通过金属导线的电流为I/4
C．自由电子定向移动的平均速率为V/2
D．自由电子定向移动的平均速率为V/4
11．有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，通过在钻孔中进行电特性测量，可以反映地下的有关情况，如图7所示为一钻孔，其形状为圆柱体，半径为10 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ＝0．314 Ω·m，现在钻孔的上表面和底部加上电压测得U＝100 V，I＝100 mA．求该钻孔的深度。
12．通过某一金属氧化物制成的导体棒P中的电流遵循I＝KU3的规律，其中K＝0．02 A/V3，现将该棒P与一个遵从欧姆定律的电阻器Q串联在一起后，接在一个两端电压为6．0 V的电源上，则电路中的电流为0．16 A，所串联的电阻器Q的阻值是多少？
第2学时
任务：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；知道伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件。学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。
一、实验前相关知识准备
1．伏安特性曲线纵坐标为_________,横坐标为________,斜率表示__________。
2．电流表的两种接法：
电流表的内接法电路图_________________，误差来源__________________，
电流表的外接法电路图_________________，误差来源__________________，
3．滑动变阻器的两种接法：
限流式接法电路图
分压式接法电路图及其优点
滑动变阻器连接法的选择：
分压式：①当变阻器全阻值小于用电器电阻时采用分压式。②若实验要求电流、电压变化范围大时，采用分压式。③当电源提供的最小电流仍大于仪器允许的最大电流时，必须采用分压式。
限流式：总电阻可以和电路中其它总电阻相比或从减少电能损耗考虑，应优先采用限流式电路。
4．电压表电流表的选择原则 ①安全 ②读数相对准确（一般指针指在 到 之间读数较准确。）
5．在《描绘小灯泡的伏安特性曲线》的实验中，按下图的电路图甲进行实验，开关闭合前，调节 的滑片，使变阻器的有效电阻为 ，闭合开关，逐步减小滑动变阻器的有效电阻，通过小灯泡的电流随之 ，分别记录电流表和 的多组数据，直到电流达到它的 为止，由于变阻器是串联在电路中的，即使R调到最大，电路中还有一定的电流，因此在描出的伏安特性曲线中缺少 的数据，要克服这一点，可按照下图乙进行实验，
可以提供从零开始连续变化的电压。
二、实验内容
1．实验目的：
2．实验原理：通过调节变阻器的滑片位置，利用电流表和电压表测出五组左右不同的电压和电流值，在坐标纸上以电流I为横轴，以电压U为纵轴画出U—I曲线。
3．实验过程：
①选择合适的实验器材：
小灯泡的规格（3．8V,2．5W）：额定电压_______V，额定功率________W，正常工作时的电流_______A。学生电源： ，电压表（3V，15V）：_________，电流表（0．6A，3A）：_________，滑动变阻器：______________。
②设计电路图
③按照电路图连接实物图做实验
连接实物图注意事项：开关需 ； 滑动变阻器的触头应置于 ；
电流表应 联在电路中，电压表 联在电路中。且电表中的电流方向应从 极流入。
④连接实物图时应该先 后 。具体做法：先把电源、开关、滑动变阻器的两个固定接线头连成一个固定电路，再把电流表、灯泡串联起来，并在滑动变阻器的固定接线头和滑动接线头上，最后把电压表并联在灯泡两端。
⑤数据的收集与处理
合上电键后，移动滑动变阻器的滑动触点，改变小灯泡两端的电压，每改变一次，读出电压值和相应的电流值。
U/V
I/A
⑥将表格中的数据，用描点法画出U-I图线。
⑦实验分析：导致小灯泡的伏安特性曲线如此形状的原因是什么？
4．导体的伏安特性曲线是 的电学元件叫做线性元件，对欧姆定律不适用的元件，电流和电压 ，伏安特性曲线不是直线，这种电学元件叫做非线性元件。
5．和同学一起完成教材“说一说”。
三、课堂练习
和同学一起完成教材“问题与练习”1，2，3，4，5。
第1学时课后巩固提高参考答案：
1．D
2．AC
3．B
4．D
5．D
6．AC
7．B
8．C
9．BC
10．BC
11．100 m
12．25 Ω