2019-2020学年高中物理 第二章 恒定电流 第3节 欧姆定律 第1课时 欧姆定律课件 新人教版

第二章恒定电流第3节欧姆定律第1课时欧姆定律学习目标1．体验实验探究电流与电压、电阻之间关系的过程，知道比值定义物理量的方法．2．理解欧姆定律的内容及其适用条件．3．掌握描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验过程及电路的设计．填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识·填一填|一、欧姆定律1．电阻(1)物理意义：反映导体对电流的1作用．(2)定义：加在导体两端的2跟通过该导体的3的比值．(3)定义式：4.(4)单位：5，符号是6，常用的电阻单位还有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ)：1kΩ＝7Ω，1MΩ＝8Ω.阻碍电压U电流IR＝UI欧姆103106Ω2．欧姆定律(1)内容：导体中电流强度跟它两端电压U成9，跟它的电阻R成10．(2)表达式：11.(3)适用条件：适用于12和13导电，对气态导体和半导体元件不适用．正比反比I＝UR金属电解质溶液二、伏安特性曲线1．概念：用纵坐标表示14，横坐标表示15的I­U图象．2．形状(1)过原点的直线对应元件叫16．(2)过原点的曲线对应元件叫17．3．意义：能形象直观地反映出18的变化规律．电流I电压U线性元件非线性元件导体电阻|基础小题·做一做|1．正误判断(1)任何情况下导体的电阻与两端的电压成正比，与通过的电流成反比．()(2)对于某个电阻而言，它两端的电压越大，通过它的电流越大．()(3)欧姆定律适用于金属导体，也适用于半导体元件．()(4)线性元件的伏安特性曲线是一条直线，电流与电压成正比．()×√×√2．(多选)欧姆定律适用于()A．金属导电B．电解液导电C．气体导电D．任何物质导电解析：选AB欧姆定律适用于金属或电解液导电，不适用于气体或半导体导电，A、B正确．3．用电器A的电阻是用电器B电阻的2倍，加在A上的电压是加在B上的电压的一半，那么通过A、B的电流IA和IB的关系是()A．IA＝2IBB．IA＝IBC．IA＝IB2D．IA＝IB4解析：选D将RA＝2RB，UA＝12UB代入公式I＝UR，得IA＝14IB，D正确．4．人体通过50mA的电流，就会引起呼吸麻痹，如果人体的最小电阻为800Ω，求人体安全工作电压，根据以上数据说明：为什么人体触到电压220V电线时会发生危险，而接触到干电池时却没有感觉？提示：人体的安全电压为U＝IR＝50×10－3×800V＝40V．当人体接触220V电线时，其电压远远超过人体安全电压，通过人体的电流也远远超过50mA，所以会发生危险，而干电池仅几伏的电动势，通过人体的电流远小于50mA，故没有感觉．|核心知识·记一记|1．电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，其定义式为R＝UI，电阻的大小取决于导体本身，与U和I无关．2．欧姆定律的表达式为I＝UR，此式仅适用于纯电阻电路．3．在温度不变时，线性元件的伏安特性曲线是一条过原点的倾斜直线．析要点、研典例、重应用课堂互动探究★要点一欧姆定律的理解和应用|要点归纳|1．欧姆定律的适用条件(1)适用于金属导体或电解液导体，气体或半导体不适用．(2)适用于纯电阻电路，对非纯电阻电路不适用．(3)适用于线性元件，对非线性元件不适用．2．欧姆定律的“两性”(1)同体性：表达式I＝UR中的三个物理量U、I、R对应于同一段电路或导体．(2)同时性：三个物理量U、I、R对应于同一时刻．3．公式I＝UR，R＝UI的理解物理意义适用条件I＝UR某段导体电流、电压和电阻的关系计算通过某段导体电流大小，仅适用于纯电阻电路R＝UI导体电阻定义式，反映导体对电流的阻碍作用R由导体本身决定，与U、I无关，适用于所有导体|例题展示|【例1】(多选)下列说法中正确的是()A．由R＝UI可知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比B．比值UI反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝UIC．通过导体的电流越大，导体的电阻越小D．由I＝UR可知，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比[解析]导体的电阻跟它两端的电压、通过它的电流均无关，选项A、C错误；由UI可知，在U一定时，I越大，UI越小，说明导体对电流的阻碍作用越弱，反之I越小，UI越大，说明导体对电流的阻碍作用越强，故比值UI反映了导体阻碍电流的性质，即电阻R＝UI，选项B正确；由欧姆定律I＝UR可知，通过同一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比，选项D正确．[答案]BD【例2】若加在某导体两端的电压变为原来的35时，导体中的电流减小了0.4A．如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大？[解析]解法一：由欧姆定律得R＝U0I0，又知R＝3U05I0－0.4，解得I0＝1.0A.又因为R＝U0I0＝2U0I2，所以I2＝2I0＝2.0A.解法二：由R＝U0I0＝ΔU1ΔI1＝2U050.4，得I0＝1.0A又R＝U0I0＝ΔU2ΔI2，其中ΔU2＝2U0－U0，所以ΔI2＝I0，I2＝2I0＝2.0A.解法三：画出导体的I­U图象，如图所示，设原来导体两端的电压为U0时，导体中的电流为I0.当U＝3U05时，I＝I0－0.4A当U′＝2U0时，电流为I2.由图知，I0－0.435U0＝I0U0＝0.425U0＝I22U0所以I0＝1.0A，I2＝2I0＝2.0A.[答案]2.0A[规律方法]欧姆定律公式及变形(1)I＝UR是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比，常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路)．(2)R＝UI是电阻的定义式，比值表示一段导体对电流的阻碍作用．对给定的导体，它的电阻是一定的，与导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关．因此，不能说明电阻与电压成正比，与电流成反比．(3)U＝IR是电势降落的计算式，用来表示电流经过一电阻时的电势降落，常用于进行电路分析时，计算沿电流方向上的电势降落，是欧姆定律的变形，所以适用条件与欧姆定律的适用条件相同．|对点训练|1．从欧姆定律可以导出公式R＝UI，此式说明()A．当电压增大2倍时，电阻R增大2倍B．当电流强度增大为2倍时，电阻R减小为原来的一半C．电阻是导体本身的性质，当电压为零时，电阻阻值不变D．当电压为零时，电阻R也为零解析：选C导体电阻由导体自身因素决定，与加在导体两端的电压或通过导体中的电流大小无关，选项A、B、D错误，C正确．2．(多选)现代家庭电器化程度越来越高，用电安全是一个十分重要的问题．下表提供了一组人的部分躯体电阻平均值数据，下列说法正确的是()测量项目干燥时电阻出汗或潮湿时电阻手与手之间200kΩ5kΩ手与脚之间300kΩ8kΩ脚与塑料鞋底之间800kΩ10kΩA.从表中可看出干燥时的电阻是潮湿时的电阻的40～80倍B．对表中对应人体部位加220V电压后，若对人的安全电流是22mA以下，只有出汗或潮湿时是十分危险的C．对表中对应人体部位加220V电压后，若对人的安全电流是22mA以下，上述几项都十分危险D．从表中可看出干燥时对表中对应人体部位加220V电压后的电流值最大是1.1A解析：选AB由表中数据可知选项A正确；由I＝UR可求得对人体加上220V电压后，干燥时的电流分别为1.1mA、0.7mA、0.28mA，潮湿时的电流分别为44mA、27.5mA、22mA，根据数据可知，潮湿时各种情况均有危险，B正确，C、D错误．3．实验室内一标准合金丝电阻的两端加8V的电压时，通过它的电流是2A，它的电阻是多少？若通电时间为50s，那么有多少库仑的电荷量通过它？如果在它两端加4V电压，则这根合金丝的电阻是多少？解析：根据欧姆定律得R＝UI＝82Ω＝4Ω；根据电荷量的关系式得q＝It＝2×50C＝100C；电阻与电压无关，改变电阻两端的电压时，电阻不变，所以在它两端加4V电压，则这根合金丝的电阻仍为4Ω.答案：4Ω100C4Ω★要点二对伏安特性曲线的理解|要点归纳|1．U­I图象与I­U图象(1)坐标轴意义不同：I­U图线为导体的伏安特性曲线，表示通过导体的电流I随导体两端电压U的变化规律，横轴表示U为自变量，纵轴表示I为因变量；U­I图线的横轴表示电流I，纵轴表示电压U.(2)图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的意义不同：I­U图象中斜率k＝1R，U­I图象中斜率k′＝R，如图甲中，由图象可知，R2R1；而在图乙中R2R1.2．线性元件与非线性元件(1)线性元件：欧姆定律适用的元件，例如，金属导体、电解质溶液，其伏安特性曲线是直线．(2)非线性元件：欧姆定律不适用的元件，包括气态导体和半导体元件，例如，日光灯、霓虹灯管中的气体，其伏安特性曲线是曲线．3．非线性元件电阻的确定：如图为一非线性元件的I­U图线，图线是曲线，导体电阻Rn＝UnIn，即电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数．|例题展示|【例3】(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化而变化，如图所示，则下列说法中正确的是()A．该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻B．加5V电压时，导体的电阻为5ΩC．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小[解析]虽然该元件是非线性元件，但可以用欧姆定律计算各状态的电阻，选项A错误；当U＝5V时，I＝1.0A，R＝UI＝5Ω，选项B正确；由图可知，随着电压的增大，各点与坐标原点连线的斜率越来越小，电阻越来越大；反之，随着电压的减小，电阻减小，选项C错误，D正确．[答案]BD【例4】如图所示是电阻R的I­U图象，图中α＝45°，由此得出()A．欧姆定律适用于该元件B．电阻R＝0.5ΩC．因I­U图象的斜率表示电阻的倒数，故R＝1tanα＝1.0ΩD．在R两端加上6.0V的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是2.0C[解析]根据数学知识可知，通过电阻的电流与两端电压成正比，欧姆定律适用，故A正确；根据电阻的定义式R＝UI可知，I­U图象斜率的倒数等于电阻R，则得R＝105Ω＝2Ω，故B错误；由于I­U图象中横纵坐标的标度不同，故不能直接根据图象的倾角的正切值求电阻，故C错误；由图知，当U＝6V时，I＝3A，则每秒通过电阻横截面的电荷量是q＝It＝3×1C＝3.0C，故D错误．[答案]A[易错警示]应用伏安特性曲线应注意的两个问题(1)对于导体的伏安特性曲线，可画成I­U曲线或U­I曲线．但在I­U特性曲线上，各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，在U­I特性曲线上，各点与原点连线的斜率表示电阻．(2)利用导体的伏安特性曲线求导体的电阻时，若选取不同的标度，同一电阻I­U图线或U­I图线的倾角可能不同，所以求斜率只能根据k＝ΔIΔU或k＝ΔUΔI计算，而不能根据k＝tanα计算．|对点训练|4．如图所示，为A、B两电阻的伏安特性曲线，关于两电阻的描述正确的是()A．电阻A的电阻随电流的增大而增大，电阻B阻值不变B．电阻A的电阻随电流的增大而减小，电阻B阻值不变C．在两图线交点处，电阻A的阻值大于电阻BD．在两图线交点处，电阻A的阻值小于电阻B解析：选A由图可知，电阻A的图象的斜率越来越大，故A的电阻随电流的增大而增大，电阻B阻值不变，故A正确，B错误；两图象的交点处，电流和电压均相同，则由欧姆定律可知，两电阻的阻值大小相等，故C、D错误．5．某实验小组在实验室用伏安法描述出了某白炽灯的伏安特性曲线，如图中的曲线MN所示．该小组的同学分析得出该白炽灯的阻值随温度的升高而增大，则白炽灯两端的电压由3V升高到6V时，其灯丝的电阻增加了()A．5ΩB．10ΩC．1ΩD．6Ω解析：选B由电阻的定义式R＝UI知，M点电阻RM＝30.1Ω＝30Ω，N点的电阻RN＝60.15Ω＝40Ω，电阻改变10Ω，B正确．[课堂小结]