CH14欧姆定律1.docx
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CH14欧姆定律1
第十四章欧姆定律
《物理课程标准》相关要求:
1、了解半导体的一些特点,了解半导体的应用对人类生活和社会发展的影响;
2、了解超导体的一些特点,了解超导体的应用对人类生活和社会发展的影响;
3、知道电压、电流和电阻,通过实验探究电流,电压和电阻的关系;
4、理解欧姆定律。
第一节电阻
教学目标:
【知识与能力】
1、通过实验尝试改变电路中电流的大小,从中认识导体能够导电同时又对电流有阻碍作用的性质;
2、了解什么是电阻,通过实验探究影响金属导体电阻的因素,理解电阻是导体本身的一种性质;
3、理解电阻是导体本身的一种性质;
4、知道电阻的各种单位及其换算关系,了解一些常见的电阻值;
5、初步了解导体、绝缘体、半导体的电学特征,了解半导体材料的发展对社会的影响。
【过程与方法】
1、经历实验探究影响导体电阻大小的因素,初步体会“控制变量法”研究物理问题的思路和方法,提高依据物理事实分析、归纳问题的能力;
2、会用实验的方法区分导体和绝缘体;
3、能认识电阻是导体本身的属性,提高根据物理事实分析、归纳问题的能力
【情感、态度与价值观】
1、进一步培养实事求是和不畏艰难的科学精神,体会物理知识本身多样统一的特征、体会物理知识本身的美学特征,树立热爱科学、勇于献身科学事业的崇高理想;
2、初步了解导体、绝缘体、半导体的电学特征,了解半导体材料技术的发展对社会的影响。
教学重点:
1、理解导体的电阻,知道电阻是导体对电流的阻碍作用,通过比较不同导体(两个用电器,两根电阻线)电阻大小和在她们两端加上相同的电压,来比较流过它们的电流大小。
2、理解决定电阻大小的因素;
3、会用“控制变量法”研究物理问题,知道它是科学实验中探索几个物理量之间相互关系时常用的一种方法,在生活方面和物理学习中有广泛的应用;
4、理解电阻是导体本身的一种性质;
5、会区分导体、绝缘体、半导体。
教学难点:
1、探究电阻大小跟温度有关;
2、会用“控制变量法”研究物理问题;
3、探究导体和绝缘体之间没有严格的限制。
学情分析:
在电路初探一章中,已经有电压相同情况下流过电路中的电流有所不同的情况,也就是导体对电流阻碍作用有大小之分。
教学仪器:
各种金属丝,铅笔芯,灯泡,电池,电流表,自制PPT
教学过程:
引入:
舞台灯光的亮度需要调节,
收音机的音量需要调节,
电扇的转速也需要调节……
你知道这些是如何实现的吗?
通过改变电路中电流大小来实现
活动1:
探究改变电路中电流的大小
猜一猜,能有几种方法改变电流大小?
电路如右图所示:
法一:
改变电压而改变电路中的电流
法二:
改变接入的导体而改变电路中的电流
归纳总结
1、电路中接入同一导体时,改变电池的节数,即改变导体两端的电压可以改变电路中电流的大小。
2、保持电路两端电压相同时,改变改变连接在电路中的导体,可以改变电路中电流的大小。
思考:
为什么电压相同时,选用不同的导体,电路中的电流不同呢?
类比:
马路不同,车流量也有所不同。
可见,导体在导电的同时还存在着对电流的阻碍作用。
不同导体对电流的阻碍作用一般不同
一、电阻概念的建立
1、概念:
物理学中用电阻表示导体对电流的阻碍作用。
导体的电阻越大,它对电流的阻碍作用就越大。
2、电阻的符号:
R
3、元件符号:
4、电阻的单位:
欧姆,简称欧,符号为“Ω”
5、常用单位:
kΩ(千欧),MΩ(兆欧)
活动2:
探究影响导体电阻大小的因素
说出你的猜想:
在长度、横截面积相同的情况下,导体的电阻跟材料有关。
思考:
1、在实验中如何将导体的电阻“显示”出来?
2、你将如何进行实验?
第一步:
探究电阻与长度的关系
如何选择金属丝呢?
控制变量法:
横截面积与材料要相同,长度不同;
接入导体
长度
横截面积
电流强度
A(镍铬合金丝)
L
s
B(镍铬合金丝)
2L
s
结论:
同种材料、相同粗细的电阻,电阻越长,电阻越大。
第二步:
探究电阻与长度的关系
接入导体
长度
横截面积
电流强度
A(镍铬合金丝)
L
s
D(锰铜丝)
L
s
结论:
相同长短、相同粗细的电阻,电阻还与电阻的材料有关。
第三步:
探究电阻与横截面积的关系
接入导体
长度
横截面积
电流强度
A(镍铬合金丝)
L
S
C(镍铬合金丝)
L
2s
结论:
同种材料、相同长短的电阻,电阻越细,电阻越大。
——影响电阻大小的因素:
电阻的大小与导体的长度、横截面积和材料的性质有关,电阻是导体本身的一种物理性质。
与电压、电流无关。
看数据,分析原因。
电阻
电阻/Ω
“15~40W”荧光灯丝(冷态)直流电阻
3.5~4
“220V40W”白炽灯(冷态)
约100
“220V40W”白炽灯(热态)(正常工作时)
约1200
电阻大小还跟温度有关。
大多数导体(金属),温度越高,电阻越大。
少数导体(铅笔芯),电阻随温度的升高而减小。
读一读:
导体:
如金属、石墨、人体、大地、酸碱盐的水溶液
绝缘体:
如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等
小结:
改变电路中电流大小的方法有:
(1)改变电池的节数(改变电压)
(2)接入不同的导体(改变电阻)
电阻表示导体对电流的阻碍作用
影响导体电阻大小的因素可能有:
导体的长度、横截面积、材料、温度
板书设计:
1、改变电路中的电流方法:
⑴改变电路两端的电压;
⑵改变连入电路中的导体;
2、电阻:
导体对电流的阻碍作用,用R表示;单位:
欧姆,简称欧,符号为“Ω”
3、导体电阻大小与导体的长度、材料、横截面积有关,还与温度有关;电阻是导体本身的一种性质,与导体两端的电压和通过导体的电流大小无关;
4、物理学中重要的探究方法之一:
控制变量法。
5、导体:
容易导电的物体,如金属、石墨、人体、地,以及酸、盐的水溶液等;
绝缘体:
不容易导电的物体,如橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、油等。
半导体:
导电性能介于导体和绝缘体之间,可制成二极管和三极管、光敏电阻、热敏电阻等;
4、导体与绝缘体没有严格的界限,在一定的条件下可以相互转化。
教学后记:
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第二节变阻器
教学目标:
【知识与能力】
1、通过连续改变电流的实验,进一步加深学生对电阻在电路中作用的理解;
2、知道常见的几种变阻器,理解滑动变阻器的工作原理,会用滑动变阻器改变电流;
3、会阅读说明书,能按照说明书了解滑动变阻器的构造,能根据需要正确使用滑动变阻器,并能通过实验尝试、总结,概括出正确的使用方法;
4、了解超导现象及其运用;
【过程与方法】
1、通过对连续改变电流仪器的自主设计,感知创新设计的一般方法;
2、通过观察和实验滑动变阻器的工作原理,理解科学家在发明创造中常使用的方法之一:
优选法,并能正确使用滑动变阻器。
【情感、态度与价值观】
1、通过对变阻器的设计过程,体验发明创造的科学情趣;
2、培养学生的实验技能和良好的实验习惯,在实验中形成良好的合作意识,通过提出猜想、动手操作,在探究实验中学习变阻器的使用,掌握其规律,建立“实践出真知”的观念。
教学重点:
感知创新设计的一般方法,滑动变阻器的使用方法;
教学难点:
了解滑动变阻器的构造和原理。
学情分析:
上一节内容的引入是如何改变电灯的亮度,到这节是如何连续改变灯泡的亮度,层次递进,做好迁移的阶梯,可以减弱教学的难度。
另如何改变电阻的方法中,要让学生选择哪种方法最简单可行。
体会创造的乐趣和挑战。
教学仪器:
自制PPT课件,滑动变阻器,电位器,电阻箱,灯泡,导线若干,电源。
教学过程:
引入:
上一节中已经知道改变电路中电流的方法有二:
1、改变电路两端的电压;2、改变电路中的电阻的大小.
那么怎样可以连续改变电路中灯泡的亮度呢?
生1:
改变电池的节数能改变灯泡的亮度,但亮度不能连续可调.
生2;要使灯泡的亮度连续改变,我想,最简单的方法是改变接入导体的长度.
活动1:
用铅笔芯使电路中的电流连续地变化
想一想:
1、当线头向左移动时,接入电路中的铅笔芯长度变短,电流表的示数变大,灯的亮度变亮。
2、当线头向右移动情况又如何?
接入电路中的铅笔芯长度变长,电流表的示数变小,灯的亮度变暗。
3、这个实验中,引起电流变化的原因是什么?
改变铅笔芯在电路中的长度,可以改变电路中的电阻,从而改变电流
问题:
我们铅笔芯来改变电路中的电流存在哪些不足?
1、铅笔芯太脆,容易折断;2、铅笔芯容易磨损;3、电流变化的范围有限。
如何改进?
选择一种不易断不易磨损的电阻丝
活动2:
取出一根与铅笔芯等长的电阻丝,替代刚才的铅笔芯进行实验
问题:
为了能使电路中的电流变化范围较大,你可以进行哪些改进?
1、更换电阻率更大的金属丝;2、增加金属丝的长度;3、选用横截面积更小的金属丝。
问:
哪一种方法更好?
答:
2
问:
金属丝长了有什么不方便?
答:
携带不方便。
问:
如何处理呢?
答:
在生活中,人们对于很长的线总是将它们绕起来,方便取放。
因此,我们在这里也可以借用这样的思维方法,来设计制作变阻器。
我们可以将金属丝缠绕在一个圆柱体上。
问:
金属丝较为分散地缠绕在瓷筒上与一圈紧挨一圈(密绕)缠绕在瓷筒这两种缠绕哪种方法更好?
为什么?
答:
一圈紧挨一圈(密绕)好,这样可以增大电阻的变化范围,从而增大电流的变化范围
问:
如果仍然让金属丝紧密缠绕,又不能让一圈与另一圈之间直接导通,如何让两圈金属丝之间不直接导通呢?
答:
喷绝缘漆
为了使夹线钳(滑片)接触到内部的电阻丝,我们必须去除掉需要让夹线钳接触部位的绝缘漆。
活动3:
学习使用滑动变阻器
1、滑动变阻器的构造:
四个接线柱,表面涂有绝缘漆的电阻丝,瓷管,金属滑片P,金属杆,支架
实物图和电路图符号如下:
2、滑动变阻器的连接
⑴、连接:
要利用滑动变阻器改变电路中电流的大小,应怎样将变阻器接入电路中(是串联,还是并联?
应怎样选择接柱?
)
答:
“串联”“一上一下”
⑵、电阻大小变化的判断方法
答:
认清“下角”:
是“左”还是“右”;滑片“靠近”则电阻变小,滑片“远离”则电阻变大
⑶、电路图的画法
左图是实物图,请画出对应的电路图。
几点说明:
滑片向左移,要求实物图和电路图的电阻变化时相同的。
⑷、变阻器的几点说明
①、观察滑动变阻器的铭牌。
如果上面标有“10Ω 2A”字样,其中“10Ω”表,“2A”表示变阻器最大阻值是10Ω,,“2A”表示该变阻器允许通过的最大电流是2A。
②、利用滑动变阻器改变电路中电流的大小,在接通电路前,应将金属滑片放在变阻器最大阻值的位置,为什么?
答:
为了防止闭合开关时电流过大而烧坏元件,起保护电路的作用
③、滑动变阻器是怎样改变电阻的?
答:
通过移动滑片,来改变连入电路中电阻线的长度来改变接入电路的电阻,从而改变电流
⑸、变阻器使用小结
①连接电路时,滑片应位最大阻值位置。
②为了改变连入电阻,滑动变阻器的接线柱应该一上一下搭配连接。
③只要下面的接线柱相同,它们的接法就是等效的。
④当滑片靠近下面的接线柱时,连入电阻会变小;远离时变大。
⑤AB和CD接法不能改变连入电阻,但是CD接法连入电阻为0;AB接法连入电阻为最大阻值。
二、电阻箱
比较滑动变阻器与电阻箱的异同
三、电位器
板书设计:
1、原理:
改变接入电路中电阻线的长度
2、变阻器分类:
⑴滑动变阻器:
原理:
改变接入电路中电阻线的长度来改变电阻;
构造:
电阻线圈,滑片等;
铭牌含义:
“50Ω1A”字样,其中50Ω表示接入电路中最大电阻为50Ω,1A表示允许通过的最大电流为1A。
⑵电阻箱
⑶电位器
教学后记:
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第三节欧姆定律
教学目标:
【知识与能力】
1、通过实验探究电流与电压、电阻的关系,能说出欧姆定律的内容,写出欧姆定律的公式;理解欧姆定律及其变形公式的物理意义,能初步运动欧姆定律计算和解释有关问题;
2、学会同时使用电压表和电流表测量一段导体两端的电压和其中的电流;
3、会用滑动变阻器改变部分电路两端的电压;
【过程与方法】
1、通过问题情境,让学生大胆作出猜想、自主设计实验方案、合作进行实验,套高学生依据实验事实,分析、探索问题的能力,并以提高学生依据实验事实探索,分析问题、解决问题的能力,知道通过实验总结物理规律的研究方法。
2、经历欧姆定律的探究过程,理解欧姆定律所包含的电路法则,了解物理电学世界的和谐统一;
3、进一步体验“控制变量法”的科学研究方法,认识科学方法应用的重要性;进一步体会用图像来说明物理现象、物理过程,揭示物理规律的优越性;
4、了解用数学公式表达物理概念和规律的研究方法;
5、培养小组成员间相互合作的能力。
【情感、态度与价值观】
介绍欧姆的故事,增进学生热爱科学、追求科学、献身科学的学习热情,增强学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识,注意学生科学世界观的形成。
教学重点:
1、通过实验探究导体中的电流与电压、电阻之间的关系,总结欧姆定律的内容;
2、用物理方法经历探究欧姆定律的过程;
教学难点:
1、如何利用电流表、电压表和滑动变阻器来设计实验;如何用物理方法探究欧姆定律的探究过程;
2、分析实验数据、总结物理规律是实验的重要环节,也是本节的难点之一,运用数学工具和在数学中分析问题的方法对物理数据进行分析,并进而得到规律。
学情分析:
物理知识准备:
电压一定时,一只灯泡的亮度大于两只串联的灯泡亮度;电阻一定时,电压越大,电流越小。
——仅限于定性分析。
教学仪器:
自制PPT,定值电阻5Ω、10Ω、15Ω,滑动变阻器50Ω,电池两节,导线若干,开关,电压表,电流表。
教学过程:
引入:
前面的学习中,如何改变电路中的电流呢?
方法一:
改变电压可改变电路中的电流
方法二:
改变接入电路的电阻可改变电路中的电流
试想:
电流与电压、电阻间有什么关系?
1、通过导体的电流与导体两端的电压有什么关系?
答:
电阻一定时,电压越大,电流越大。
(同一灯泡,2节电池比1节电池供电时,灯泡较亮。
)——定性关系。
2、通过导体的电流与导体的电阻有什么关系?
答:
电压一定时,电阻越大,电流越小。
(探究电阻与什么因素有关时,就是通过电压一定时,电阻越大,电流越小的现象说明电阻的大小。
)
分两次实验进行。
实验一:
电流与电压的关系
控制电阻一定,改变定值电阻两端的电压(成比例的增加),用滑动变阻器实现改变定值电阻的电压。
实验序号
U/V
I/A
1
0.5
2
1.0
3
1.5
电路图:
R=10Ω
连接电路时,需注意几点:
1、连接电路时,开关处于断开状态。
2、闭合开关前,滑片P放在最大值位置。
3、滑动变阻器的作用:
改变电阻两端的电压,进行多次实验。
分析表格数据:
电阻一定时,电流与电压成正比。
——定量关系。
数据处理的方法:
画图像(U-I)
过原点的一条倾斜直线,说明是正比例函数。
即电流与电压成正比。
实验二:
电流与电阻的关系
控制电压一定,改变定值电阻,用滑动变阻器控制定值电阻两端的电压不变。
实验次序
电压U=_1.5___V
电阻R/Ω
电流I/A
1
2
3
电路图:
分析表格数据:
电压一定时,电流与电阻成反比。
——定量关系
综合考虑以上两方面的因素,你能得到什么结论?
一、欧姆定律
1、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、公式:
3、单位:
I——A,U——V,R——Ω
4、说明:
欧姆定律中的电流、电压和电阻这三个量是对同一段导体而言的,并且是同一时刻的。
(即:
有同一性)
5、变形公式:
U=IR
计算电阻的公式,不是决定式。
电阻的决定式是:
例题1:
关于公式R=
的物理意义,下面说法中正确的是 ( )
A.导体的电阻与它两端的电压成正比,和通过它的电流成反比
B.导体中通过的电流越大,则电阻越小
C.加在导体两端的电压越大,则电阻越大
D.导体的电阻等于导体两端的电压和通过它的电流之比
例题2:
家庭中通常使用的是交流电,当通过人体的交流电的电流达到50mA时,就会导致呼吸麻痹、心室颤动,假定某人身体的电阻为2kΩ,算一算,通过50mA电流时的电压是多大?
解题要求:
单位都要转换为国际制单位。
板书设计:
1、问题:
导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻有什么关系?
2、猜想:
⑴导体中的电流与导体两端的电压成正比;⑵导体中的电流与导体的电阻成反比。
3、方案设计:
⑴电路图;
⑵实验其次啊;
⑶实验步骤;
⑷研究方法:
控制变量法
4、得出结论:
⑴欧姆定律内容:
导体中的电流与导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比。
⑵表达式:
I=U/R变形公式:
U=IR,R=U/I
单位:
U——V,I——A,R——Ω
6、交流与评价
教学反思:
欧姆定律是实验定律,欧姆通过长期的研究和实验得出欧姆定律,并得出导体的电阻定律。
为此,用欧姆作为电阻的单位。
这节课的重点是实验步骤中的电路设计及操作步骤,数据处理。
滑动变阻器在不同实验中的作用是不同的,在“研究电流与电压的关系”中,滑动变阻器的作用是改变定值电阻两端的电压;在“研究电流与电阻的关系”中,滑动变阻器的作用是控制定值电阻两端的电压不变。
第四节欧姆定律的应用
教学目标:
【知识与能力】
1、巩固深化对欧姆定律的理解,并能在具体的情境中灵活运用欧姆定律解决实际问题;
2、通过实验操作使学生学会用伏安法测量电阻;能够设计电路,并能比较出为什么要使用滑动变阻器(作用有哪些);能够设计表格,并能理解测小灯泡电阻时不需要平均值(为什么)。
3、使学生进一步正确掌握电流表和电压表的使用方法和注意事项;
4、学会用等效的思想推导出串联电路中的电阻关系,知道串联电路的总电阻与各部分电阻之间的关系;
【过程与方法】
1、学会用伏安法测量定值电阻的阻值,学会用多次测量求平均值来减小误差;
2、学会用等效的物理思想,根据物理规律进行正确推导的思维方法;
【情感、态度与价值观】
1、在实验探究过程中主动探索,交流合作精神的培养;
2、培养学生实事求是的科学态度,刻苦钻研的科学精神,吸取经验教训,养成良好的学习习惯。
教学重点:
1、用“伏安法”测电阻,能够设计电路和实验表格;
2、会推导串联电路中电阻的关系。
教学难点:
小灯泡电阻变化的原因
学情分析:
用欧姆定律的推导公式进行简单的计算已经没有问题,用变形公式求电阻的方法放入实验中,需要多次测量求平均值以减小误差。
另灯泡的电阻随温度的变化而变化,与定值电阻的数据处理方法不同。
电路的组成部分,要引导“伏安法”即用电压表和电流表测电阻,要用滑动变阻器改变定值电阻的电压,以多次测量。
导线,开关,电源,导线。
教学仪器:
学生分组实验仪器(滑动变阻器,定值电阻,小灯泡开关,电池,导线,电流表,电压表)
教学过程:
复习式引入:
学习知识是为了运用知识去解决问题,我们刚学习过欧姆定律,今天要用它来解决实际问题。
提问:
欧姆定律的内容,公式以及变形公式。
现:
要测量定值电阻的阻值。
欧姆定律习题课
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