最新人教版高中物理选修31第二章《欧姆定律》示范教案.docx

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最新人教版高中物理选修31第二章《欧姆定律》示范教案

3　欧姆定律

教学设计

（一）

教学分析　　　　　

本节涉及两个问题，一个是欧姆定律，一个是导体的伏安特性曲线。

关于欧姆定律，先用演示实验探究导体中电流与电压的关系，通过UI图象处理的方法得到电流与电压的正比关系，由斜率反映了导体对电流的阻碍作用，从而定义电阻。

在此基础上，通过对因果关系、适用条件的分析等，得到欧姆定律的公式及表达。

这样，在实验电路、数据处理、研究思路方面，都较初中有了很大提高，也更加科学。

对导体伏安特性曲线的研究，以及对线性元件和非线性元件的认识和了解，使学生对欧姆定律的认识更加深化。

教学目标　　　　　

1．经历探究导体电压和电流关系的过程，体会用UI图象来处理、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，明确导体的电阻是由导体本身的特性所决定的，掌握电阻的单位；

3．理解欧姆定律，知道欧姆定律的适用范围，并能用来解决有关部分电路的问题；

4．知道伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件；通过测绘小灯泡伏安特性曲线的实验，初步掌握利用分压电路改变电压的基本技能，学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。

教学重点难点　　　

欧姆定律的内容、表达式、适用条件，以及利用欧姆定律分析、解决实际问题是本节的教学重点。

对于导体的伏安特性曲线及其物理意义的掌握是本节的难点，应结合数学知识进行，并尽可能地多举实例以加强对知识的深化。

实验测绘小灯泡的伏安特性曲线，电路的选择及实物连接既是重点又是一大难点，教师除了要使学生掌握原理和方法，还要给予学生必要的帮助。

教学方法与手段　　　

以演示实验为探究突破口，引导学生对得到的数据根据图象进行有效分析，从而引出电阻的定义以及欧姆定律，借用图象研究方法介绍导体的伏安特性曲线，讨论得出曲线斜率的意义，在此基础上介绍线性元件和非线性元件，并借此总结欧姆定律的适用范围。

当然，为了巩固学生对欧姆定律的掌握，课堂上精选练习是很有必要的。

最后根据学生掌握情况，时间允许的话，紧密结合演示实验，学生自己动手完成描绘小灯泡伏安特性曲线的实验。

教学媒体　　　　　

学生电源，电压表，电流表，滑动变阻器，电键，电阻不同的导体A、B，小灯泡，导线若干，多媒体设备。

知识准备　　　　　

复习电源的重要参数，电动势概念，回顾产生恒定电流的条件。

导入新课　　　　　

[事件1]

教学任务：

回顾相关知识，提出问题，引出需要解决的问题。

师生活动：

回顾电源、电流的知识，提问学生电流的实质，恒定电流产生的条件，学生回答说明。

引入新课：

提出新问题，在已经产生恒定电流的情况下，思考导体中的电流大小与哪些因素有关，特别是跟导体两端的电压有什么关系，本节课就来研究这个问题。

推进新课　　　　　

[事件2]

教学任务：

利用演示实验获取导体电流和电压的数据。

师生活动：

提出问题，学生思考并讨论如何研究导体的电流和电压的关系，在教师的指导下，设计确定实验电路并画出电路图。

因为学生此阶段的电路知识还比较欠缺，所以这个过程教师起主导作用，给学生介绍并解释实验电路图，鉴于本探究实验使用的电阻较小，所以在这里使用电流表外接法。

为了使实验获得更多数据，更加准确地反应规律，本实验滑动变阻器采用分压方式的接法。

因为这一节内容是在学习“伏安法测电阻”之前，所以电流表外接法和滑动变阻器的分压式电路建议作简单介绍，原理分析放在后续课程解决，这里主要让学生知道如何调节导体的电压，如何测量通过导体的电流和导体两端的电压，并知道在接通电路之前，滑动变阻器的滑动触点应放在何处。

【演示】

教师按照电路图连接实验电路，并请学生观察连接过程，要求学生关注正负接线柱是否正确连接，初步了解分压电路的连接方法和注意事项。

连接好电路以后，选出学生代表进行操作，闭合S后，移动滑动变阻器触头，观察电表的变化，记下触头在不同位置时电压表和电流表读数，学生设计表格，并将测量得到的多组数据记录在表格中，换另一名学生，用另一导体B，重复以上实验。

导体A

U/V

0

I/A

0

导体B

U/V

0

I/A

0

由于此节内容之前，学生在初中阶段对此类电路的操作训练比较少，故除了指导学生进行操作之外还要及时对学生的正确操作给予鼓励和表扬，以此增加他们对设计和操控电路的信心，为后续的电路学习打下基础。

[事件3]

教学任务：

分析实验数据，确定导体中电流跟导体两端电压的关系。

师生活动：

实验得到多组导体中的电流和导体两端的电压数据后，教师引导学生寻找数据中的规律，并提出新问题，如何分析数据更直观？

教师在这里可以让学生分组讨论确定分析方法，也可以通过帮助学生回忆高一学习的位移—时间关系以及匀变速直线运动速度—时间关系时所采用的研究方法，引导学生确定图象研究法。

建立UI坐标系，利用描点作图法，作出图象，这里可请一位同学上黑板作，其他同学在练习本上作，并鼓励学生作比较和评价，作出图象如下：

问题引导：

分析图象，总结可以得到的信息。

结论：

同一导体，U－I图象是过原点的直线，电压跟电流的比值是一个常数，即为直线的斜率，可以写为：

R＝

。

[事件4]

教学任务：

定义电阻，掌握电阻的物理意义和单位。

师生活动：

教师提醒学生观察图象，对斜率R的意义提出猜想。

提出问题，同样电压下斜率R大的导体，电流如何？

学生阐述自己对R含义的理解，教师加以提示，当电压U、电流I发生变化时，他们的比值

是一定的，对不同的导体，这个比值的数值一般是不同的，总结出R的意义：

反映了导体对电流的阻碍作用。

引出电阻的定义和意义。

电阻定义：

导体两端电压与通过导体电流的比值。

公式：

R＝

（定义式）

单位：

欧姆，符号Ω，且1Ω＝1V/A。

教师补充提问1Ω的物理意义，启发学生根据电阻的定义式得出：

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

常用单位：

Ω、kΩ、MΩ。

换算关系：

1kΩ＝103Ω，1MΩ＝106Ω。

物理意义：

反映导体对电流的阻碍作用。

讨论与归纳：

学生根据图象讨论并归纳：

R是否与U成正比，与I成反比？

结论：

R与U、I无关，只跟导体本身的性质有关。

学情预设：

在处理R和U、I的关系时，有些学生初学可能容易产生错误认识，认为R与U、I有正比或反比关系，这里可以类比前面曾经用比值定义法定义过的电场强度和电容，帮助学生正确理解R的定义式，并且加强对比值定义这种常用物理定义方法的掌握。

同时可以根据学生理解情况，顺便简单介绍测量电阻的常用方法——伏安法。

[事件5]

教学任务：

掌握欧姆定律的内容和公式。

师生活动：

学生在电阻定义式基础上，自然而然推导出I＝

，教师介绍德国物理学家欧姆和欧姆定律的建立，对学生进行科学精神教育。

欧姆定律内容：

导体中电流跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比。

表达式：

I＝

。

某电阻两端电压为16V，在30s内通过电阻横截面的电荷量为48C，此电阻为多大？

解答：

由题意知U＝16V，t＝30s，q＝48C，

电阻中的电流I＝

＝1.6A

据欧姆定律I＝

得，R＝

＝10Ω

说明：

使用欧姆定律计算时，要注意I、U、R的同一性（对同一个研究对象）。

[事件6]

教学任务：

利用欧姆定律解决实际问题。

若加在某导体两端的电压变为原来的

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：

对欧姆定律理解的角度不同，求解的方法也不相同。

解答一：

依题意和欧姆定律得：

R＝

＝

，所以I0＝1.0A

又因为R＝

＝

，所以I2＝2I0＝2.0A。

解答二：

由R＝

＝

，即

＝

，所以I2＝2.0A。

总结与归纳：

导体的电阻是导体自身属性，与U、I无关，因而R＝

＝

，用此式讨论问题更简单明了。

[事件7]

教学任务：

导体的伏安特性曲线

师生活动：

教师介绍伏安特性曲线，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。

思考与讨论：

根据老师对伏安特性曲线的介绍，学生思考并讨论在IU曲线中，图线的斜率表示的物理意义。

结论：

在I－U图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数。

即k＝

＝

。

图线的斜率越大，电阻越小。

两电阻R1、R2的伏安特性曲线如下图所示，由图可知：

（1）这两电阻的大小之比R1∶R2______。

A．1∶3　　　　B．3∶1　　　　C．1∶

　　　　D.

∶1

（2）当这两个电阻上分别加上相同电压时，通过的电流之比为______。

A．1∶3B．3∶1C．1∶

D.

∶1

解析：

（1）由欧姆定律I＝

可知，在IU图线中，图线的斜率k＝

＝

，即电阻的大小等于伏安特性曲线斜率的倒数。

R1∶R2＝tan30°∶tan60°＝1∶3，所以A选项正确。

（2）由欧姆定律I＝

可知，给R1、R2分别加上相同电压时，通过的电流与电阻成反比I1∶I2＝R2∶R1＝3∶1，故B选项正确。

[事件8]

教学任务：

线性元件和非线性元件、欧姆定律的适用范围。

师生活动：

教师结合金属导体的伏安特性曲线，引出线性元件的概念；接着介绍欧姆定律的适用范围，欧姆定律对金属导体和电解质溶液适用，而对气态导体和半导体元件不适用，由于电流跟电压不成正比，所以伏安特性曲线不是直线，引出这类元件的名称——非线性元件。

线性元件：

伏安特性曲线是通过原点的直线的电学元件。

非线性元件：

伏安特性曲线是曲线，即电流与电压不成正比的电学元件。

欧姆定律适用范围：

线性元件，如金属导体、电解质溶液。

观察与思考：

结合“说一说”栏目中晶体二极管的伏安特性曲线，认识二极管的电流和电压的关系，以此帮助学生更好地理解“非线性元件”。

【说一说】

如图是某晶体二极管的伏安特性曲线，请你根据这条曲线说出通过二极管的电流与二极管两端电压的关系。

某晶体二极管的伏安特性曲线

[事件9]

教学任务：

实验测绘小灯泡的伏安特性曲线。

师生活动：

新课改形式下，要求提高每堂课的课堂教学效率，故而将本实验放在本节新授课中进行，为了保证学生有足够的亲自动手实验操作的时间，故而在前面事件2和事件3中对测绘导体电阻、电压和电流的实验电路，具体操作和数据处理作了比较详细的探究，在这里重在使学生学以致用，并通过本实验训练学生实际操作能力并加强学生对本实验各环节注意事项的掌握。

教师启发学生结合前面事件2的探究方法，根据自己合理的分析和判断，画出描绘小灯泡伏安特性曲线的实验电路。

电路的选择：

（1）灯泡电阻较小，应选择电流表外接法；

（2）为保证实验作图的需要，应尽可能多测几组数据，即要求小灯泡的电压变化范围较大（从零开始逐渐增大到接近额定电压），因此滑动变阻器应采用分压方式的接法。

实验电路图如图所示：

实验电路的连接：

（1）先连好电源、电键、滑动变阻器所组成的串联电路（滑动变阻器接下面两个接线柱）；

（2）将小灯泡、电流表串联好，再接到滑动变阻器的两个接线柱上（一上一下）；

（3）最后将伏特表并接在小灯泡的两端；

（4）注意滑动变阻器的滑动触头在实验初应在使小灯泡短路的位置上；

（5）注意电流表、电压表的量程和正负接线柱的正确连接。

实验操作步骤：

（1）按图连接好电路；

（2）检查无误后，将滑片调节至最左边附近，闭合电键，读出一组U、I值，记录在由学生自己设计的表格中；

（3）再调节滑动变阻器的滑片到不同位置，读出8组不同的U、I值，记录于表格中；

（4）断