【轻松备课】人教版物理九年级上 第十七章第2节 欧姆定律 教学详案

第２节 欧姆定律
设计说明 欧姆定律是初中物理电学的重要内容，对其内容的理解及利用欧姆定律进行解题是本节的重点与难点。通过对前一节“电流与电压和电阻的关系”探究过程的回顾，在进一步理解运用控制变量法的同时，强化了对实验结论的理解，然后引导学生得出欧姆定律的内容。对于欧姆定律中的“导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比”的理解，应注意启发学生结合已有的知识，让学生在交流、讨论的过程中，自己归纳出其中隐含的条件，即“在电阻一定时”或“电压不变时”，印象会更深刻，通过让学生自学，得出欧姆定律的公式及变形式，引导学生注意公式及变形式中三个物理量的单位。结合学生的演示例题强调，在运用欧姆定律解题时应注意的几点：U、I、R的单位要统一，U、I、R具有同一性，U、I、R具有同时性。同时要注意引导：电流可以用电流表测量，电压可以用电压表测量，那么，电阻是不是也能测量出来呢？为下一节的学习打下基础，从而培养学生探索规律的能力和乐于探索物理现象和日常生活中的物理原理的兴趣，使学生获得研究问题的思维方法。教学过程分为两个阶段：第一阶段，学习欧姆定律的内容；第二阶段，应用欧姆定律进行简单计算。 教学目标 【知识与技能】 1. 理解掌握欧姆定律及其表达式。 2. 能利用欧姆定律进行简单的计算。 【过程与方法】 1. 通过欧姆定律的应用，加深对电流、电压、电阻的认识。 2. 掌握运用欧姆定律解决问题的方法，培养学生逻辑思维能力，形成解答电学问题的良好习惯。 【情感态度和价值观】 通过欧姆定律的运用，树立物理知识普遍联系的观点，激发学生的好奇心，增强学习的兴趣和克服困难的信心。 重点难点 教学重点 实验探究电流跟电压、电阻的定量关系，分析归纳得到欧姆定律。 教学难点 理解欧姆定律，能运用欧姆定律分析解决简单的电路问题。 教学方法 图象法、分析法和综合法。 教具、学具 多媒体课件、投影仪。 授课时数 2课时 第1课时 欧姆定律 教学过程 回顾思考 1.探究电流与电压、电阻的关系时，应用的探究方法是 。 2.探究电流与电压的关系时，应控制 不变，得出的结论是 。 3.探究电流与电阻的关系时，应控制 不变，得出的结论是 。 导入新课 师：通过上节课的学习，我们都已经知道电流与电压、电流与电阻的关系，即当电阻一定时，电压变为原来的几倍，电流就变为原来的几倍。那么当电压一定时，电流与电阻有什么关系呢？ 学生回答：当电压一定时，电阻变为原来的几倍，电流就变为原来的几分之一。 师：回答得很好。那么，大家能不能用数学表达式把这两个结论表示出来呢？ 学生讨论，交流。 师：现在请两位同学到黑板上演示，其他同学在笔记本上写出来。 (学生上黑板演示，教师巡视) 师：大家都写完了，请同学们看黑板。 学生甲：，。 学生乙：当R一定时，’；当U一定时，。 师：请大家讨论：哪个同学的结论正确？请说明理由。 (学生抢答)A：乙的正确。因为甲没有说明条件。 B：甲的结论没有体现控制变量法。 师：看来，大家的意见都一致。电流与电压成正比，是在电阻一定时；同样，电流与电阻成反比，是在电压一定时。 把这两个结论概括起来，这就是欧姆定律的内容。 讲授新课 一、欧姆定律 师：请大家自学教材第78页2～5段的内容，思考讨论以下问题： 1.欧姆定律的内容？ 2.欧姆定律的公式？公式中每个符号表示的物理量及单位分别是什么？ (学生自学，教师巡查) (学生交流，讨论、回答) 生A：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。这是欧姆定律的内容。 欧姆定律：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。 (多媒体打出) 师：那么请大家思考、讨论：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，这句话，对吗？ (学生交流，讨论、回答)： 生B：这是定律的内容，肯定对。 生C：这句话不对，少了前提条件“电阻一定”。 师：那么，有谁能说一下你对欧姆定律内容的理解？ 生D：当电阻一定时，导体中的电流，跟导体两端的电压成正比；当电压一定时，导体中的电流，跟导体的电阻成反比。 师：很好。有的同学可能会想，原来欧姆定律这么简单啊，我做了一节课的实验，就发现了欧姆定律。但是真的像你想的那样简单吗？请大家看大屏幕(介绍欧姆和欧姆定律的建立)。 师：德国物理学家欧姆在19世纪初经过大量的实验归纳得出了欧姆定律。为了纪念他，人们把这个定律叫做欧姆定律。 师：下面请同学到黑板前把欧姆定律的公式及公式中每个符号表示的物理量及单位写出来。其他同学在笔记本上写。 生(上黑板演示)： I——电流——安培(A) U——电压——伏特(V) R——电阻——欧姆(Ω) 师：它也能推导出两个变形公式，对吧？谁来演示一下？ 生(上黑板演示)： 师：请大家看黑板。写得都很正确。现在请大家思考这个问题：由公式可以推导出变形式。根据变形式，导体的电阻R跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比。这种说法对吗？为什么？(学生讨论)。 生：不对。导体的电阻是导体本身的一种性质，它只与导体的长度、横截面积、材料和温度有关，与通过的电流、两端的电压都没有关系。 生：电阻的大小等于电压与电流的比。 师：看来同学们的基础知识很牢固啊，分析的比较全面！我们对物理公式的理解不能单纯从数学的角度来理解，因为每个物理量都有自己的物理意义，我们在分析物理公式时，一定要考虑其物理意义。公式，只是一个计算式，表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压与流过导体的电流的比值，不能单纯理解成导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比。 师：其实大家只要想想这样一个简单的问题即可明白：当电压为0时，导体的电阻也会随之变为0吗？这么容易就得到“超导体”，这是很荒谬的事啊。 师：同样的，对于式子，应该怎样理解？你们能够解释一下吗？ 生：这个也只是数值关系而已，电压并非与电流、电阻成正比。其实电压是产生电流的原因，导体两端在不加电压时，电流为零，但是导体的电阻却不为零。 师：大家分析得都很棒。请看大屏幕，这是老师总结的有关对欧姆定律的理解：(多媒体打出) ①由可以推导出两个变形公式：，，但这不是欧姆定律的内容。 其中表示导体两端的电压等于通过导体的电流与它的电阻的乘积；表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压除以通过导体的电流。 ②单位的统一：表达式中的三个物理量的单位必须是：安培(A)、伏特(V)、欧姆(Ω)。 ③同一性：欧姆定律中的三个物理量I、U、R，是对同一个导体或同一段电路而言的，三者要一一对应。在解答题目的过程中，通常把同一导体的各物理量符号用同一数字作为角标加以区别，例：、、。 ④同时性：在同一电路中，由于开关的闭合或断开或滑动变阻器滑片位置的变化，往往会引起电路的动态变化，导致电路中的电流、导体两端的电压、导体电阻的变化，所以表达式中的三个物理量具有同时性。 ⑤适用范围：本定律适用于从电源正极到负极之间的整个电路或其中某一部分电路，且是纯电阻电路。 例题讲解：(学生先练习，如有问题，教师补充讲解) 例1 由欧姆定律公式变形得，对此，下列说法中正确的是( ) A.加在导体两端的电压越大，则导体的电阻越大 B.通过导体的电流越大，则导体的电阻越小 C.当导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零 D.导体的电阻跟导体两端的电压和通过导体的电流无关 解题思路：导体的电阻跟导体的长度、横截面积、材料和温度有关，与通过导体的电流和其两端电压没有关系。 解析：欧姆定律的表达式成立的条件是：当电阻一定时，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比；当电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比。而导体的电阻是导体本身的一种性质，与电压和电流无关，但可以根据计算出电阻的大小。 答案：D 二、应用欧姆定律进行简单计算 师：欧姆定律反映了同一导体中的电流、电压、电阻的关系，对于一个导体，只要我们知道电流、电压、电阻三个物理量中的任意两个，就可以运用欧姆定律及其变形公式求出第三个量。 (多媒体打出) 例2 一辆汽车的车灯，灯丝电阻为30 Ω，接在12 V的电源两端，求通过这盏电灯的电流。 师：读完题目，你们知道要求什么吗？ 生：电流的大小。 师：已经知道了哪些物理量？ 生：车灯的电阻R和车灯两端的电压U。 师：根据哪个公式求电流？ 生： 师：很好。现在同学们计算一下，看看通过这盏车灯的电流是多大。 学生计算时，教师提示解题的规则：①根据题意画电路图；②在图上标出相关的物理量；③答题时写出：已经知道的物理量和求解过程、结果(其中非国际单位的要先转换为国际单位)。 师：同学们看一下规范解题过程(多媒体打出) 解：已知,， 根据欧姆定律，求得通过灯丝的电流， 。 (多媒体打出) 例3 如图17-2-1所示，闭合开关后，电压表的示数为6 V，电流表的示数为0.3 A，求电阻的阻值？ 图17-2-1 师：这道题已知条件是什么？求解哪个量？可以直接使用欧姆定律来解题吗？ 生：不行，题目已知电流和电压，要求的是电阻，不能直接用公式来计算，需要将其变形为才行。 师：对，下面请同学们按照刚才老师所要求的答题规范进行练习。 (可以请学生上黑板进行演示，教师随后点评。) 师：通过例2，我们知道：已知车灯灯丝的电阻和车灯两端的电压，利用公式可求出通过车灯的电流。从例3我们知道要求电阻的值就需要知道电阻R两端的电压U和通过电阻R的电流I，利用欧姆定律的变形式求出。由此我们可以得出一种测量电阻的方法，即首先利用电压表和电流表分别测量出该导体两端的电压和通过该导体的电流，然后利用就可以求出该导体的阻值了。这种测量电阻的方法叫做“伏安法”，这是下一节我们学习的内容。 现在，请大家做练习。请两个同学上黑板演示，其余同学做在笔记本上。 (多媒体打出) 练习1 一个电流表的内部电阻值是0.2 Ω，最大量程是0~3 A，若把它直接接在3 V的电源上，求通过电流表的电流大小是多少安？计算结果说明了什么？ 练习2 一个电压表的内部电阻值是10 kΩ，若把它接在某段电路两端时，通过它的电流是1 mA。已知电压表的最大量程是0～15 V，此时电压表是否安全？ (学生练习，教师巡查，发现问题，及时提醒) 师：请看大屏幕(多媒体打出练习1、练习2的解题过程) 练习1 解：电流表的电阻，电流表两端电压，根据欧姆定律可得，通过电流表的电流 通过计算可知，通过电流表的电流达到15 A，远远超过3 A的最大量程，电流表会因电流过大而烧毁，所以电流表不允许直接与电源两极相连。 练习2 解：电压表的电阻，通过电压表的电流 ，由欧姆定律得 通过计算可知，电压表两端的电压是10 V，小于电压表的15 V的最大测量值，所以电压表是安全的。 师：通过练习1和练习2，现在大家知道为什么电流表不能直接与电源相连，而电压表可以了吧？ 课堂小结 1.欧姆定律的内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。 2.欧姆定律的公式： 变形式： 。 当堂达标 1.小明将酒精气体传感器、电阻R与电压表组成如图17-2-2所示电路，闭合开关，将传感器逐渐靠近装有酒精的杯口上方，发现电压表示数逐渐增大，此过程中( ) 图17-2-2 A.通过传感器的电流逐渐减小 B.传感器两端的电压逐渐增大 C.传感器的电阻逐渐减小 D.传感器的电阻逐渐增大 2.在如图17-2-3所示的电路中，闭合开关S，电路正常工作。一段时间后灯L熄灭，一个电表的示数变大，另一个电表的示数变小。将两用电器位置互换后再次闭合开关S，两个电表指针均发生明显偏转。若电路中只有一处故障，且只发生在灯L或电阻上，则( ) 图17-2-3 A.灯L短路 B.灯L断路 C.电阻R断路 D.电阻R短路 3.某导体两端的电压为3 V，通过它的电流为0.3 A，其电阻为 Ω。当通过该导体的电流为0.5 A时，其电阻为 Ω。 4.一种电工工具是由一盏小灯泡L和一个定值电阻并联而成，通过L、的电流跟其两端电压的关系如图17-2-4所示，当这个工具接在电压为2 V的电路两端时，小灯泡L的电阻为 Ω。 图17-2-4 5.小刚学习了“欧姆定律”之后，为了了解铅笔芯电阻的大小，他在一支铅笔芯两端加了3 V的电压，测出通过铅笔芯的电流是150 mA，则该铅笔芯的电阻为 Ω；当加在这支铅笔芯两端的电压增大到6 V时，通过它的电流是 mA。 6.在如图17-2-5所示的电路中，电源电压保持不变，电阻的阻值为20 Ω。闭合开关S，电流表的示数为0.3 A，电流表的示数为0.2 A。求： 图17-2-5 (1)电源电压U； (2)电阻的阻值。 参考答案 1.C 2.A 3.10 10 4.3.33 5.20 300 6.解：(1) 电源电压 (2)电阻的阻值 板书设计 第２节　欧姆定律 第１课时　欧姆定律 1.欧姆定律的内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。 2.欧姆定律的公式：。 I——电流——安培(A) U——电压——伏特(V) R——电阻——欧姆(Ω) 3.变形公式： 4.对“”的理解。 5.应用欧姆定律进行简单计算： (1)注意事项：①统一性；②同一性；③同时性。 (2) 应用欧姆定律可以测量电阻。 第2课时 习题课 教学过程 题型一 对欧姆定律内容的理解 例1 关于导体中的电流跟导体两端的电压和导体的电阻之间的关系，下列说法正确的是( ) A.导体中的电流跟导体两端的电压成正比 B.导体中的电流跟导体的电阻成反比 C.在电压一定时，导体中的电流跟这段导体的电阻成反比 D.导体的电阻跟导体中的电流成反比，跟导体两端的电压成正比 解析：欧姆定律的内容是在探究“导体的电流与电压、电阻的关系”基础上得出的结论，本探究活动运用的是控制变量法：当探究导体的电流跟电压的关系时，要控制电阻不变，即当电阻一定时，通过导体的电流跟它两端的电压成正比；当探究导体的电流跟电阻的关系时，要控制电阻两端电压不变，即当电压一定时，通过导体的电流跟导体的电阻成反比，所以A、B项错误，C项正确。导体的电阻是导体本身的一种性质，与通过导体的电流、导体两端的电压无关，D项错误。 答案：C 【跟踪训练】 1. 从欧姆定律可以推导出公式，下列说法正确的是( D ) A.当电压U增大为原来的2倍时，电阻也增大为原来的2倍 B.当电流I增大为原来的2倍时，电阻减小为原来的二分之一 C.通过导体的电流若为零，电阻也为零 D.即使导体两端的电压为零，电阻也不为零 题型二 利用欧姆定律进行简单的计算 例2 小明同学在实验室设计如图17-2-6所示的电路测量电阻R的阻值。已知，、都闭合时，电压表示数为6 V，只闭合时，电压表示数接近6 V，电路可能出现的故障是 。小明检查电路排除故障后，只闭合时，电压表示数为2 V，则的阻值为 。 图17-2-6 解析：、闭合，短路，电压表示数为电源电压6 V，只闭合，与串联，电压表的示数接近6 V，说明断路；只闭合时，电阻和串联，两端电压为2 V，根据串联电路的电压关系，可知，,根据欧姆定律，通过的电流，则R的电阻。 答案： 断路 10 Ω 【跟踪训练】 2. 在如图17-2-7所示的电路中，电源电压为3 V。闭合开关S，电流表的示数为1.2 A，电流表的示数为0.3 A，则通过的电流是 0.9 A，的阻值是 10 Ω。 图17-2-7 3. 如图17-2-8所示，小灯泡L标有“6 V 0.3 A”字样，R=30 Ω，闭合开关S，小灯泡正常发光，则电流表的示数是多少 图17-2-8 解：因为L与R并联且灯L正常发光，则小灯泡两端电压为6 V，通过小灯泡的电流为0.3 A，所以, ,则。 题型三 欧姆定律在生活中的应用 例3 如图17-2-9所示是一个环境温度监控电路原理图。电源电压不变，为定值电阻，是用半导体材料制成的热敏电阻，其电阻值会随温度的升高而变小。闭合开关S，若环境温度升高，则( ) 图17-2-9 A.热敏电阻R的阻值变大 B.电压表的示数变大 C.通过电阻R的电流变小 D.电阻R两端电压变大 解析：由题意可知，R的电阻值随温度的升高而变小，当环境温度升高时，的电阻值变小，电路的总电阻变小，在电源电压不变时，根据欧姆定律可知，电路中的电流会变大，故A、C选项错误；由欧姆定律的变形式可知，定值电阻两端的电压变大，即电压表的示数变大，又由于电源电压不变，所以热敏电阻R两端的电压变小，故B选项正确，D选项错误。 答案：B 【跟踪训练】 4. 如图17-2-10所示是气体酒精浓度测试仪原理图，用于现场测试司机是否酒后驾车。其中电源电压保持不变，为定值电阻，为酒精气体传感器，其阻值随气体酒精浓度的增大逐渐减小。若某次测试中电流表示数较大，则说明( A ) 图17-2-10 A.气体的酒精浓度较大，阻值较小 B.气体的酒精浓度较大，阻值较大 C.气体的酒精浓度较小，阻值较小 D.气体的酒精浓度较小，阻值较大 5. 某高速公路收费站对过往的载重货车实施计重收费，小明同学结合所学的物理知识设计了如图17-2-11所示的称重表原理图，对于小明同学的设计你认为( A ) 图17-2-11 A.此设计可行，称重表由电流表改装 B.此设计可行，称重表由电压表改装 C.此设计不可行，当车辆越重时电路中电流越小 D.此设计不可行，电路中的没有作用 当堂达标 1. 根据欧姆定律可以得到公式，关于这个公式的下列说法中，正确的是( ) A.同一导体的电阻与加在它两端的电压成正比 B.同一导体的电阻与通过它的电流成反比 C.导体两端电压为零时，导体的电阻也为零 D.同一导体两端的电压增大几倍，通过它的电流也增大几倍，电压与电流的比值不变 2. 根据欧姆定律的公式的变形公式及电阻的性质，可以判定( ) A.U变小时，不变 B.U变大时，变大 C.U变大时，变小 D.时， 3. 将一支铅笔芯接在3 V的电源两端，测出通过铅笔芯的电流是0.15 A，则该铅笔芯的电阻为 Ω；若将这支铅笔芯两端的电压增加到6 V，则通过它的电流是 A。 4. 灯泡L正常发光时的电压为6 V，小明通过实验测得电流随电压变化的曲线如图17-2-12所示，由图可知，当灯泡L正常发光时，通过其灯丝的电流是 A，此时灯泡L的电阻是 Ω。 图17-2-12 5. 如图17-2-13所示的电路中，，那么通过和的电流之比= ，电压表和的示数之比= 。 图17-2-13 6. 电路元件甲和乙中的电流与两端电压的关系如图17-2-14所示，由图可知，甲的电阻是 Ω。若将甲、乙并联后接在电压为2 V的电源两端，干路中的电流是 A。 图17-2-14 7. 当导体两端的电压是4 V时，导体中的电流是0.5 A，如果电压变为3 V，导体中的电流为多少？如果通过导体的电流为2 A，则导体两端的电压为多少？ 参考答案： 1.D 2.A 3.20 0.3 4.0.6 10 5. 1∶1 3∶8 解析：串联电路中各处电流都相等，总电压等于各电阻两端电压之和。所以，由得即，，所以。 6. 5 0.6 解析：甲的图线为直线，说明甲为定值电阻，所以任取一组值：当电压为2 V时，电流为0.4 A，根据欧姆定律的变形式得；将甲、乙并联接在电压为2 V的电源两端时，根据并联电路电压的特点，甲、乙两端电压均为2 V，从图象中可知甲、乙中的电流分别为0.4 A、0.2 A， 根据并联电路电流的特点，干路电流I=0.4 A+0.2 A= 0.6 A。 7. 解：方法一(代换法)：，， 。 方法二(比例法)：因为导体的电阻一定，所以,即, 所以。 又因为,即,所以。 教学反思