选修3-1第二章第3节欧姆定律

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选修3-1-2.3欧姆定律教案(讲义)有答案

2.3《欧姆定律》一、【学习与讨论】学点一：欧姆定律的理解1．公式R ＝U I 和I ＝UR的对比R ＝U II ＝U R电阻的定义式，适用于所有导体欧姆定律表达式，适用于金属、电解质溶液导电不能说R ∝U ，R ∝1I，R 由导体本身性质(材料、长短、粗细)决定，与U 、I 大小无关可以说I ∝U 、I ∝1R，I 的大小由U 、R 共同决定测量了U ，测量了I ，便可确定R ，为我们提供了测量电阻的一种方法知道了U 、R ，便可确定I ，为我们提供了除I ＝qt之外的一种计算电流的方法在应用公式I ＝UR解题时，要注意欧姆定律的“同体性”和“同时性”．所谓“同体性”是指I 、U 、R 三个物理量必须对应于同一段电路，不能将不同段电路的I 、U 、R 值代入公式计算．所谓“同时性”指U 和I 必须是导体上同时刻的电压和电流值，否则不能代入公式计算．学点二：伏安特性曲线1．伏安特性曲线中直线的物理意义伏安特性曲线是通过坐标原点的直线，能直观地反映出导体中电流与电压成正比，如图2－3－3所示，其斜率等于电阻的倒数，即tan α＝I U ＝1R.所以直线的斜率越大，表示电阻越小．图2－3－32．二极管的伏安特性曲线伏安特性曲线不是直线，即电流与电压不成正比(如图2－3－4)是二极管的伏安特性曲线，二极管具有单向导电性．加正向电压时，二极管的电阻较小，通过二极管的电流较大；加反向电压时，二极管的电阻较大，通过二极管的电流很小．图2－3－4二极管由半导体材料制成，其电阻率随温度的升高而减小，故其伏安特性曲线不是直线． (1)由图看出随着电压的增大，图线的斜率在增大，表示其电阻随电压的升高而减小，即二极管的伏安特性曲线不是直线，这种元件称为非线性元件．(2)气体导电的伏安特性曲线是非线性的．气体导电和二极管导电，欧姆定律都不适用．二、【探索与分析】1.伏安法测电阻的两种方法怎样对比？内接法和外接法的电路图分别如图2－3－5所示．图2－3－5电路图对比甲乙电流表接法电流表内接法电流表外接法误差分析电压表示数U V ＝U R ＋U A >U R 电流表示数I A ＝I R R 测＝U V I A >U R I R ＝R 真误差来源于电流表的分压作用电压表示数U V ＝U R电流表示数I A ＝I R ＋I V >I RR 测＝U V I A <U RI R＝R 真误差来源于电压表的分流作用两种电路的选择条件R 越大，U R 越接近U V ， R 测＝U V I A 越接近于R 真＝U R I R 可见，为了减小误差，该电路适合测大电阻，即R ≫R A R 越小，I R 越接近I A ，R 测＝U V I A 越接近于R 真＝U RI R可见，为了减小误差，该电路适合测小电阻，即R ≪R V伏安法测电阻时两种接法的选择方法为减小伏安法测电阻的系统误差，应对电流表外接法和内接法作出选择，其方法是： (1)阻值比较法：先将待测电阻的粗略值和电压表、电流表的内阻进行比较，若R x ≪R V ，宜采用电流表外接法；若R x ≫R A ，宜采用电流表内接法．(2)临界值计算法：当内外接法相对误差相等时，有R A R x ＝R xR V，所以R x ＝R A R V 为临界值．当R x >R A R V (即R x 为大电阻)时用内接法；当R x <R A R V (即R x 为小电阻)时用外接法；R x ＝R A R V ，内、外接法均可． (3)实验试触法：按图2－3－6接好电路，让电压表一根接线P 先后与a 、b 处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化(电流表的分压作用明显)，而电流表的示数变化不大(电压表分流作用不大)，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，则可采用电流表内接法．图2－3－6三、公式R ＝UI 和I ＝UR的对比【例1】下列判断正确的是( ) A ．由R ＝UI 知，导体两端的电压越大，电阻就越大B ．由R ＝UI 知，导体中的电流越大，电阻就越小C ．由I ＝UR知，电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比D ．由I ＝UR可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比答案 CD 解析 R ＝UI 只是电阻的定义式，U ＝0，I ＝0时R 仍存在，即R 与U 和I不存在正、反比关系．对一段确定的导体而言，R 一定，故I 与U 成正比，D 对，A 、B 错．由欧姆定律可知I 与U 成正比，与R 成反比，C 对．四、导体的伏安特性曲线【例2】如图所示的图象所对应的两个导体的伏安特性曲线．由图回答：(1)电阻之比R 1∶R 2为______．(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U 1∶U 2为________． (3)若两个导体的电压相等(不为零)时，电流之比为______．答案 (1)3∶1 (2)3∶1 (3)1∶3解析 (1)在I —U 图象中，电阻的大小等于图象斜率的倒数，所以R 1＝ΔU ΔI ＝10×10－35×10－3Ω＝2 ΩR 2＝10×10－315×10－3 Ω＝23 Ω 即R 1∶R 2＝3∶1 (2)由欧姆定律得U 1＝I 1R 1，U 2＝I 2R 2 所以U 1∶U 2＝R 1∶R 2＝3∶1(3)由欧姆定律得I 1＝U 1R 1，I 2＝U 2R 2所以I 1∶I 2＝R 2∶R 1＝1∶3自学检测：1.两电阻R 1、R 2的电流I 和电压U 的关系如图所示，可知两电阻的大小之比R 1∶R 2等于( )A ．1∶3B ．3∶1C ．1∶ 3 D.3∶1 答案 A 解析图象斜率的物理意义是电阻的倒数．2.用伏安法测未知电阻R x 时，若不知道R x 的大概值，为了选择正确的电路接法以减小误差，可将电路如图所示连接，只空出电压表的一个接头S ，然后将S 分别与a 、b 接触一下，观察电压表和电流表示数变化情况，那么( )A ．若电流表示数有显著变化，S 应接aB ．若电流表示数有显著变化，S 应接bC ．若电压表示数有显著变化，S 应接aD ．若电压表示数有显著变化，S 应接b答案 BC 解析实验试探法的原理是以伏安法测电阻原理的系统误差产生原因入手来选择，如果电流表分压引入误差大，则试探过程中，电压表示数变化明显，则应选外接法以减小电流表分压的影响：如果因电压表分流作用引入误差大，则电流表示数变化明显，则应选用内接法．如果S 接触a ，属外接法，S 接触b ，属内接法．若S 分别接触a 、b 时，电流表示数变化显著，说明电压表的分流作用较强，即R x 是一个高阻值电阻，应选用内接法测量．即S 应接b 测量，误差小．B 选项正确．若S 分别接触a 、b 时，电压表示数变化显著，说明电流表的分压作用较强，即R x 是一个低阻值的电阻，应选用外接法测量，即S 应接a ，误差小．C 选项正确．3．下列判断正确的是( )A ．导体两端的电压越大，导体的电阻越大B ．若不计温度影响，在导体两端的电压与通过的电流之比是一个常数C ．电流经过电阻时，沿电流方向电势要降低D ．电解液短时间内导电的U —I 线是一条直线答案 BCD 解析导体的电阻是导体本身的性质，与导体两端的电压及通过导体的电流无直接关系，R ＝UI仅仅是导体电阻的计算式，而不是决定式．4．若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时，导体中的电流减小了0.4 A ．如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大？答案 2 A 解析由欧姆定律得：R ＝U 0/I 0，又知R ＝3U 0/5I 0－0.4 解得I 0＝1.0 A又因为R ＝U 0I 0＝2U 0I，所以I ＝2I 0＝2 A.典型例题：题型一欧姆定律的应用电阻R 与两个完全相同的晶体二极管D 1和D 2连接成如图所示的电路，a 、b 端的电势差U ab ＝10 V 时，流经a 点的电流为0.01 A ；当电势差U ab ＝－0.2 V 时，流经a 点的电流仍为0.01 A ．二极管具有单向导电性，单向导通时有电阻，当通过反向电流时，电阻可以认为是无穷大，则电阻R 的阻值为__________，二极管导通时的电阻为________．思维步步高当ab 间接正向电压时，接通的是哪个电路？当ab 间接负向电压时，接通的是哪个电路？先求哪个用电器的电阻比较方便？解析当ab 间接正向电压时，接通的是二极管和电阻串联的电路．根据欧姆定律，二极管和电阻的串联值为1 000 Ω，当ab 间接负向电压时，接通的是二极管的电路，根据欧姆定律，两个二极管的电阻值为20 Ω，所以电阻R 的电阻值为980 Ω. 答案 980 Ω 20 Ω拓展探究某电路两端电压保持不变，当电路电阻为20 Ω时，其电流强度为0.3 A ，电阻增加到30 Ω时，其电路中的电流强度要减小多少？电路两端的电压为多大？答案 0.1 A 6 V 方法总结欧姆定律的注意事项：①R ＝UI 不是欧姆定律的表达式，而是电阻的定义式，对于确定的导体，因为U 与I 成正比，其比值UI为一恒量，所以电阻与电压、电流无关，仅与导体本身有关．不能把欧姆定律说成电阻与电压成正比，与电流成反比．②在应用公式解题时，要注意欧姆定律的“同时性”和“同体性”，即三个物理量必须对于同一个电阻和同一个电阻的同一个时刻.题型二伏安特性曲线的测量用下列器材组成描绘电阻R 0伏安特性曲线的电路，请将实物在下图中连线成为实验电路．微安表μA(量程200 μA ，内阻约200 Ω)；电压表V(量程3 V ，内阻约10 kΩ)电阻R 0(阻值约20 kΩ)；滑动变阻器R (最大阻值50 Ω，额定电流1 A)；电池组E (电动势3 V ，内阻不计)；开关S 及导线若干．思维步步高测量电阻R 0时电流表采用内接法还是外接法？采用的依据是什么？滑动变阻器的阻值决定了滑动变阻器采用什么解法？连线时应该注意哪些问题？解析仪器的选择问题，微安表内阻比待测电阻小得多，比电压表内阻还要大，需要用微安表的内接法．滑动变阻器的阻值比待测电阻小得多，需要用分压式接法才能更好的调节待测电路上的电压．电路图如下所示．答案拓展探究小灯泡的伏安特性曲线如图所示(只画出了AB 段)，由图可知，当灯泡电压由3 V 变为6 V 时，其灯丝电阻改变了________ Ω.答案 5 方法总结测定电器元件的伏安特性曲线的常见方法：①需要测量待测电器元件的电压和电流．②要考虑电流表是内接还是外接，一般情况下是外接，因为所测的小灯泡的电阻一般较小．③要考虑滑动变阻器的接法．④在进行数据处理时，图线一般不是直线，要用平滑的曲线把各个点连接起来.课堂检测：一、选择题阅读以下材料．回答1～3题．在研究长度为l 、横截面积为S 的均匀导体中电流的流动时，在导体两端加上电压U ，于是导体中有匀强电场产生，在导体中移动的自由电子受匀强电场作用而加速，和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复碰撞边向前移动．可以认为阻碍电子向前运动的阻力大小与电子移动的平均速率v 成正比，其大小可以表示成k v (k 是恒量)．1．静电力和碰撞的阻力相平衡时，导体中的电子的速率v 成为一定值．这一定值是( )A.ekU lB.eU klC.elU kD ．elkU答案 B 解析静电力和碰撞阻力平衡时，有k v ＝eE ＝e Ul 可得电子定向移动速率v ＝eUkl，B 正确． 2．设单位体积的自由电子数为n ，自由电子在导体中以一定速率v 运动时，该导体中所流过的电流是( )A.en v lB.enl v SC ．en v SD ．enl v答案 C 解析电流I ＝neS v ，C 正确． 3．该导体的电阻是( ) A.kl e 2nS B kS e 2nl C.kS enl D k enlS答案 A 解析电阻R ＝U I ＝U neS v ＝U neSeU kl＝kle 2nS，A 正确．4.如图所示是某导体的伏安特性曲线，由图可知错误的是( ) A ．导体的电阻是25 Ω B ．导体的电阻是0.04 ΩC ．当导体两端的电压是10 V 时，通过导体的电流是0.4 AD ．当通过导体的电流是0.1 A 时，导体两端的电压是2.5 V 答案 B5．压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图乙所示，下列判断正确的是( )A ．从t 1到t 2时间内，小车做匀速直线运动B ．从t 1到t 2时间内，小车做匀加速直线运动C ．从t 2到t 3时间内，小车做匀速直线运动D ．从t 2到t 3时间内，小车做匀加速直线运动答案 D 解析在0～t 1内，I 恒定，压敏电阻阻值不变，压敏电阻所受压力不变或不受压力，小车可能做匀加速直线运动或匀速运动；在t 1～t 2内，I 变大，阻值变小，压力变大，小车做变加速直线运动，A 、B 均错误．在t 2～t 3内，I 不变，压力恒定，小车做匀加速直线运动，C 错误，D 正确．6．将截面均匀，长为l ，电阻为R 的金属导线截去ln，再拉长至l ，则导线电阻变为( )A.n －1n RB.1n RC.n n －1R D ．nR答案 C 解析 R ＝ρl S ，截去ln 再拉长至l 后的横截面积为S ′，有(l －l n )S ＝lS ′，S ′＝n －1n S R ′＝ρl S ′＝n n －1ρl S ＝nn －1R7.某导体中的电流随其两端的电压变化，如图实线所示，则下列说法中正确的是( ) A ．加5 V 电压时，导体的电阻是5 Ω B ．加12 V 电压时，导体的电阻是8 ΩC ．由图可知，随着电压增大，导体的电阻不断减小D ．由图可知，随着电压减小，导体的电阻不断减小答案 ABD 解析 U ＝5 V 时，I ＝1.0 A ，R ＝UI ＝5 Ω，同理U ＝12 V 时，R ＝8 Ω，由图线可知随着电压的增大，电阻不断增大，随电压的减小，电阻不断减小，A 、B 、D 对，C 错．二、计算实验题8．某同学学习了线性元件和非线性元件的知识之后，他突然想到一个问题，若把一个线性元件和非线性元件串联起来作为一个“大”元件使用，这个“大”元件是线性还是非线性，为此，他把这个“大”元件接入电路中，测得其电流和电压值如下表所示，请猜想“大”编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 U /V 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 2.00 I /A 0.12 0.21 0.29 0.34 0.38 0.42 0.45 0.47 0.50 解析可以根据表中数据在坐标纸上描点，由图象看特点，若I-U 图线是过原点的直线则表示“大”元件是线性的，I-U 图线是曲线则表示“大”元件是非线性的，I-U 图线如图所示，由此可见“大”元件是非线性元件．9．一金属导体，两端加上U 1＝10 V 的电压时电流I 1＝0.5 A ，两端加上U 2＝30 V 的电压时导体中电流I 2多大？若导体两端不加电压，则导体的电阻多大？答案 1.5 A 20 Ω 解析导体的电阻由导体本身决定，与电压U 及电流I 无关．R ＝U I 是电阻的定义式，但不是决定式．所以R ＝U 1I 1＝U 2I 2，I 2＝U 2U 1I 1＝1.5 A ．导体的电阻R ＝U 1I 1＝20 Ω，为定值．10．贝贝同学在做测量小灯泡功率的实验中，得到如下一组U 和I 的数据，数据如下编号 1 2 3 4 5 6 7 8 U /V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00 I /A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205 发光情况不亮微亮逐渐变亮正常发光(2)从图线上可以看出，当小灯泡的电功率逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是________．(3)这表明导体的电阻随着温度的升高而________．答案 (1)I －U 图线如下图所示(2)开始不变，后来逐渐增大 (3)增大解析画图线时所取标度必须合适，以所画图线尽量布满坐标纸为宜，且使尽可能多的点分布在图线上，其余点均匀分布在两侧，个别偏差较大的点舍去．。

人教版高中物理选修3-1课件2.3《欧姆定律》ppt

• (2)开关S闭合之前，图甲中滑动变阻器的滑片应该置于________端(选填“A”、“B”或 “AB中间”)
• 答案：(1)如图
• (2)A • 解析：(2)电键闭合前，将滑动变阻器滑动到
A端，使测量电路处于短路状态，起到保护作用。
课堂知识构建
考点题型设计
• 对欧姆定律的理解及应用 • 若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时，
解法二：由R＝UI00＝ΔΔUI11＝20U.40A/5 得I0＝1.0A 又R＝UI00＝ΔΔUI22，所以ΔI2＝I0，I2＝2I0＝2.0A 解法三：画出导体的I－U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＝3U5 0时，I＝I0－0.4A 当U′＝2U0时，电流为I2 由图知I0－35U0.04A＝UI00＝025.U4A0 ＝2IU20 所以I0＝1.0A I2＝2I0＝2.0A
• 答案：(1)见解析图
• (青岛市2013～2014学年高二上学期三校联考)下图为“测绘小灯泡伏安特性曲线”实验的实物连线图，已知小灯泡额定电压为2.5V。
• (1)完成下列实验步骤：
• ①闭合开关前，调节滑动变阻器的滑片， ________；
• ②闭合开关后，逐渐移动变阻器的滑片， ________；
灯光
• (1)在图上画出I－U图线。
• (2)从图线上可以看出，当电压逐渐增大时，灯丝电阻的变化情况是 ________________________________。
• (3)图线表明导体的电阻随温度升高而
• 解析：(1)根据U、I的数据，在坐标纸上找出对应的点，连成平滑曲线，即I－U图线，如图所示。
• 3．单位 • 在国际单位制中是：欧姆________，符号是Ω，

人民教育出版社《高中物理选修3—1》欧姆定律

实验电路
V A R
测量电路: 测导体的电压、电流
E
S
控制电路: 特点:可以提供从零开始连续变化的电压
一、电阻
1、定义：导体两端的电压U 与通过导体的电流I 的比值
2、定义式： 3、物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用
4、单位：欧姆（Ω）
1 Ω=1V/A
U R I
1MΩ=103 kΩ=106 Ω
压不成正比，伏安特性曲线不是直线的
电学元件。
说一说
下图是某晶体二极管的伏安特性曲线，请回答：（1）二极管是什么元件？（2）电流与电压的关系是怎样的？（3）二极管有什么特点？
单向导电性
嫦娥二号探月卫星
东方红二号通信同步卫星
四：测绘小灯泡的伏安特性曲线
0.4
0.3 原来的
2倍时，导体中的电流就增加0.6A，如果所加电压变为原来的3倍，则导体中的电流将变为（） A. 0.6A B. 0.9A C. 1.2A D. 1.8A
3. 如图所示为两电阻R1和R2的伏安特性曲线。若在两电阻两端加相同的电压，关于它们的电阻值及电流比较，下列说法正确的是（） A．电阻R1的阻值较大 B．电阻R2的阻值较大 C．电阻R1的电流较大 D．电阻R2的电流较大
二、欧姆定律
１．内容：导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成正比，跟导体的电阻R 成反比． 2、表达式
U I R
3.适用条件：
金属导体和电解液导体
巩固理解 1、对于欧姆定律，理解正确的是（ A ）
A.从I=U/R可知，导体中的电流跟加在它两端的电
压成正比，跟它的电阻成反比
B.从R=U/I可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 C.从U=IR可知，导体两端的电压随电阻的增大而增大 D.从R=U/I可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零

人教版高中物理选修3-1第2章第3节2.3欧姆定律课件

第二章1 恒定电流
作业
ห้องสมุดไป่ตู้
检评展评
高二物理组
思议
导学
菜单
导学
流过某段导体的电
思议
流I 大小与导体两端的
展评检评
电压U 和导体的电阻R
作业
有怎样的关系？在初中
首页
时就已经初步涉及，即
欧姆定律，本节课我们
进一步深入学习。
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2
菜单
思考与讨论
导学思议
1.写出欧姆定律的表达式并复述内容
展评检评
作业
首页
2.简述导体的伏安特性曲线的物理意义
3.简述测小灯泡的伏安特性曲线的实验器材、电路图、数据处理方法及实验结论。
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3
菜单
导学
思议
（1）电压U、电流I和电阻R
展评
检评
电压是形成电流的原因
作业
首页
电荷的定向移动形成电流
电阻：定义式：R=U/I
物理意义：反映导体对电流的阻碍作用大小
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4
菜单
（2）欧姆定律
导学
思议
内容表述：
展评
导体中的电流跟导体两端的电压成正比，
检评作业
跟导体的电阻成反比
首页
公式表达：
适用条件：
适用于金属导体和电解质溶液；不适用于
气体导电和半导体元精件品欢迎。下载
5
图像的建立
菜单
导学
思议
I
导体 B 的电展评
A
阻随电压的升检评
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8
练习1：
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《高中物理选修3-1第二章第三节欧姆定律》教学设计

三、新课学习，合作探究（30分钟）提出问题：什么是电流？电路中形成电流的原因是什么？鼓励学生大胆猜想：电流的变化可能与哪些因素有关？猜想假设：导体中的电流I与加在导体两端的电压U成正比，与导体的电阻R成反比。

对每一个学生的猜想给予鼓励，让学生体会到成功的幸福感。

1、设计实验（1分钟）启发和引导学生计研究解决问题的方案，应用控制变量法设计总体方案。

1.控制电阻R不变，探究电流I与电压U的关系；2.控制电压U不变，探究电流I与电阻R的关系。

初步理解电流、电压、电阻的关系，进一步体会控制变量法。

2、评估方案的可行性，进一步优化（4分钟）投影讨论题：①保持电阻不变，探究电流与电压的关系时，如何改变电压？电压和电流用什么仪器测量？②保持电压不变，探究电流与电阻的关系时，如何让控制电压不变？③本实验采用什么电路图？各仪表采用的量程多大？④设计怎样的实验数据记录表格？介绍分压法测电阻的实验电路图的优点。

实验电路图：思考讨论，积极回到问题。

根据实验原理和电路图选择所需的实验器材：学生电源、电压表、电流表和滑动变阻器各一只，5Ω、10Ω的定值电阻各一只，一个开关，导线若干。

U/v I A/A I B/A0.511.522.53通过自己设计电路培养绘图能力.培养学生严谨认真的科学态度以提示、点拨为主，以一系列问题，逐步深入，启发学生思维，引导思考的方向,控制变量法的思维探究问题。

授人以渔，物理方法教学。

培养学生的学习能力，使学生由学会转变为会学；同时在教师给出的提纲的引领下，抓住重点，提高课堂的学习效率。

3、分组实验，记录数据（4分钟）教师在学生操作技能、仪器使用上给予帮助。

收集数据等活动来实施方案。

培养动手操作能力，通过实验培养合作探究意识。

实验结论：（1）U-I 图像是一条过原点的直线;（2）同一导体，电压与电流的比值为定值.介绍德国物理学家欧姆和欧姆定律的建立了解欧姆的探究背景，体会科学家的艰辛和执着，以及一个定理的来之不易。

2020人教版选修3-1第二章第3节欧姆定律课件(35张)

物理选修3-1 RJ
第二章恒定电流
2．为了测绘出一只规格为“6.3 V,2 W”的小灯泡的伏安特性曲线，现为同学们准备了下面的器材：
电压表 V1(量程 3 V，内阻 1 kΩ)；电压表 V2(量程 15 V，内阻 50 kΩ)；电流表 A1(量程 0.6 A，内阻 0.5 Ω)；电流表 A2(量程 3 A，内阻 0.1 Ω)；滑动变阻器 R1(0～20 Ω，允许最大电流 2 A)；滑动变阻器 R2(0～1 000 Ω，允许最大电流 0.1 A)；蓄电池组 E1(4 V)；
物理选修3-1 RJ
第二章恒定电流
蓄电池组 E2(8 V)；开关和导线若干． (1)从上述器材中选择最合适的器材，将其表示符号填写在横线上．电源选________，电压表选________，电流表选______，滑动变阻器选________．
物理选修3-1 RJ
第二章恒定电流
(2)在虚线框内画出能达到实验目的的电路图．
物理选修3-1 RJ
第二章恒定电流
A．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 220 V 电压后，若对人的安全电流是 22 mA 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 220 V 电压后，若对人的安全电流是 22 mA 以下，上述几项都十分危险
物理选修3-1 RJ
第二章恒定电流
1．伏安特性曲线 (1)以 14 __电__流__为纵轴、15 _电__压___为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为 I-U 图象，如图甲所示．
物理选修3-1 RJ
第二章恒定电流
(2)以 16 _电__压___为纵轴、 17 _电__流___为横轴画出 U-I 图象，如图乙所示．

【高中物理】高中物理(人教版)选修3-1同步教师用书：-第2章-3-欧姆定律

3 欧姆定律学习目标知识脉络1.了解电阻的定义式及电阻的意义．(重点)2．理解欧姆定律．(重点)3．了解导体的伏安特性曲线．(难点)欧姆定律[先填空]1．实验探究(1)实验目的：研究导体的电流与导体两端的电压、导体的电阻的关系．(2)实验电路：图2-3-1(3)数据处理：用表格记录多组不同的电压、电流值，作出U-I图象．(4)实验结论：①同一导体的U-I图象是一条过原点的直线．②不同导体的U-I图象的倾斜程度不同．(5)实验分析——电阻：①定义：导体两端的电压与通过导体电流的比值叫作电阻，即R＝U/I.②意义：反映导体对电流的阻碍作用．③单位：欧姆(Ω)、千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)1 kΩ＝103Ω；1 MΩ＝106Ω.2．欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比．(2)公式：I＝U R.(3)适用条件：适用于金属导电和电解质溶液导电．对气态导体和半导体元件不适用．[再判断]1．导体两端的电压越大，导体电阻越大．(×)2．导体的电阻与流过导体的电流成反比．(×)3．欧姆定律适用于白炽灯，不适用于日光灯管．(√)[后思考]一台电动机接在电路中，正常工作时能用欧姆定律吗？【提示】不能．欧姆定律适用于金属导体、电解液等导体，对于含电动机的电路、含蓄电池的电路等欧姆定律是不适用的．[合作探讨]现有两个导体A和B，利用如图2-3-2所示的电路分别测量A和B的电压和电流，测得的实验数据见下表．U/V0 2.0 4.0 6.08.0导体A I/A00.200.410.600.79导体B I/A00.130.260.400.53图2-3-2探讨1：对导体A或导体B来说，电流I与它两端电压U的关系怎样？【提示】正比．探讨2：对导体A和导体B来说，电压U相同时，哪个导体中的电流I大些？哪个导体对电流的阻碍作用大些？【提示】导体A导体B.[核心点击]1．欧姆定律的适用情况欧姆定律仅适用于纯电阻(将电能全部转化为内能)电路．非纯电阻(电能的一部分转为内能)电路不适用．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和R＝UI的比较比较项目I＝UR R＝UI意义欧姆定律的表达形式电阻的定义式前后物理量的关系I与U成正比，与R成反比R是导体本身的性质，不随U、I的改变而改变适用条件适用于金属导体、电解液等适用于计算一切导体的电阻1．(多选)根据欧姆定律，下列说法中正确的是()A．由关系式U＝IR可知，导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定B．由关系式R＝U/I可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C．由关系式I＝U/R可知，导体中电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比D．由关系式R＝U/I可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值【解析】U＝IR和I＝U/R的意义不同，可以说I由U和R共同决定，但不能说U由I和R共同决定，因为电流产生的条件是导体两端存在电势差，A 错误，C正确；可以利用R＝U/I计算导体的电阻，但R与U和I无关，B错误，D正确．【答案】CD2．若加在某导体两端的电压为原来的35时，导体中的电流减少了0.4 A．如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流多大？【导学号：34522022】【解析】设原来的电压为U0，电流为I0，导体的电阻为R，则由欧姆定律得R＝U0I0＝35U0I0－0.4 A解得I0＝1.0 A电压变为2倍后，R＝U0I0＝2U0I所以I＝2I0＝2.0 A. 【答案】 2.0 A对公式I＝UR和R＝UI的两点提醒(1)欧姆定律的表达式是I＝UR，而公式R＝UI应该理解成电阻的比值定义式，比值定义的魅力就在于被定义的物理量与比值中的那两个物理量无关．(2)R＝UI告诉了我们一种测量导体电阻的方法，即伏安法．(3)对于定值电阻，由于U-I成正比，故R＝ΔU ΔI.导体的伏安特性曲线[先填空]1．伏安特性曲线(1)概念：用纵坐标表示电流I，横坐标表示电压U的I-U图象．(2)形状过原点的直线，对应元件叫线性元件；过原点的曲线，对应元件叫非线性元件．(3)意义：能形象直观的反映出导体电阻的变化规律．2．测绘小灯泡的伏安特性曲线(1)实验器材：小灯泡、电压表、电流表、滑动变阻器、学生电源(或电池组)、开关、导线、坐标纸、铅笔等．(2)实验电路如图2-3-3所示．图2-3-33．实验操作(1)按如图2-3-3所示连接好电路，开关闭合前，将变阻器滑片滑至R的最左端．(2)闭合开关，右移滑片到不同位置，并分别记下电压表、电流表的示数．(3)依据实验数据作出小灯泡的I-U图线．[再判断]1．凡导电的物体，伏安特性曲线一定是直线．(×)2．对于线性元件，伏安特性曲线的斜率越大，电阻越大．(×)3．若伏安特性曲线为曲线，说明该导体的电阻随导体两端电压的变化而变化．(√)[后思考]某同学用正确的方法描绘出了某种半导体元件的伏安特性曲线如图2-3-4所示，这种元件是线性元件吗？该元件的电阻随U的增大是如何变化的？图2-3-4【提示】因其I-U图象为曲线，所以它是非线性元件．随着电压的增大，半导体元件的温度升高，图线的斜率逐渐增大，又因为斜率的物理意义反映了电阻的倒数的变化规律，所以半导体元件的电阻随温度的升高而减小．[合作探讨]如图2-3-5所示为电学元件中的电流与导体两端电压之间的关系图象．图2-3-5探讨1：图甲和图乙中的图线所描述的电流和电压关系有何区别？【提示】图甲中的电流和电压之间为非线性关系，图乙中的电流和电压之间为线性关系，电流与电压成正比．探讨2：图乙中的图线A和B所对应的元件的电阻哪个大些？【提示】图线B.[核心点击]1．对导体的伏安特性曲线的三点理解(1)I-U图线不同于U-I图线，I-U图线为导体的伏安特性曲线，加在导体两端的电压U是自变量，I是因变量．(2)对I-U图象或U-I图象进行分析比较时，要先仔细辨认纵轴与横轴各代表什么，以及由此对应的图象上任意一点与坐标原点连线的斜率的具体意义，如图2-3-6甲中，R2<R1；而在图2-3-6乙中R2>R1.图2-3-6(3)I-U图线是曲线时：导体电阻R P ＝U PI P，即电阻等于图线上点(U P，I P)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，如图2-3-7所示．图2-3-72．滑动变阻器的两种接法(1)两种接法及对比两种接法限流接法分压接法电路图(图中R为负载电阻，R0为滑动变阻器)闭合电键前滑片位置滑动触头在最左端，即保证滑动变阻器接入电路中的阻值最大滑动触头在最左端，即开始时R上分得的电压为零负载两端的电压调节范围RR0＋RU～U 0～U通过负载的电流调节范围UR0＋R～UR0～UR接线情况用到滑动变阻器一上一下两个接线柱用到滑动变阻器两下一上三个接线柱(2)方法选择通常滑动变阻器以限流式为主，但遇到下述三种情况时必须采用分压式． ①当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻，且实验要求的电压变化范围较大(或要求测量多组数据)时，必须选用分压接法．②若采用限流接法，电路中实际电压(或电流)的最小值仍超过负载电阻或电表的额定值时，只能采用分压接法．③要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始连续调节时(如测定导体的伏安特性，校对改装后的电表等)，即大范围内测量时，必须采用分压接法．3.某导体中的电流随其两端电压的变化如图2-3-8所示，则下列说法中正确的是( )图2-3-8A ．加5 V 电压时，导体的电阻是5 ΩB ．加12 V 电压时，导体的电阻约是1.4 ΩC ．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻先减小后不变D ．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断增大【解析】对某些导电器材，其伏安特性曲线不是直线，但曲线上某一点的U I 值仍表示该点所对应的电阻值．本题中给出的导体在加5 V 电压时，U I 值为5 Ω，所以此时电阻为5 Ω；加12 V 电压时，U I 值为8 Ω，当电压增大时，UI 值增大，即电阻增大，故选项A 正确．【答案】 A4．有一个小灯泡上标有“4 V 2 W ”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线．现有下列器材供选择：A．电压表(0～5 V，内阻10 kΩ)B．电压表(0～15 V，内阻20 kΩ)C．电流表(0～3 A，内阻1 Ω)D．电流表(0～0.6 A，内阻0.4 Ω)E．滑动变阻器(10 Ω，2 A)F．滑动变阻器(500 Ω，1 A)G．学生电源(直流6 V)、开关、导线若干(1)实验时，选用图2-3-9甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：____________________________________________________________________.图2-3-9(2)实验中所用电压表应选用________，电流表应选用________，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示)．(3)把图2-3-10中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．【导学号：34522023】图2-3-10【解析】因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要多次改变小灯泡两端的电压，故采用甲图所示的分压式电路合适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选0～5 V的A而舍弃0～15 V的B，因15 V的量程太大，读数误差大．小灯泡的额定电流I＝0.5 A，则电流表只能选D.滑动变阻器F的最大阻值远大于小灯泡内阻8 Ω，调节不方便，电压变化与滑动变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去．小灯泡内阻为电流表内阻的80.4＝20倍，电压表内阻是小灯泡的10×1038＝1 250倍，故电流表采用了外接法．【答案】(1)描绘小灯泡的I-U图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据(2)A D E(3)如图所示测绘小灯泡的伏安特性曲线问题的三点注意(1)根据题目要求明确变阻器采用分压接法还是限流接法，测量电路采用电流表外接法．(2)选择电表量程时，在不超过电表量程的前提下，指针尽量偏转13至23量程之间．(3)电流表、电压表连线时，注意电流从正接线柱流入，从负接线柱流出．高中物理考试答题技巧及注意事项在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。

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【例 1】(双选)下列说法正确的是(
)
U A．由 R＝知，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比， I 跟通过它的电流成反比 U U B．比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻 R＝ I I C．导体中电流越大，导体电阻越小 U D．由 I＝知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压 R 成正比
U 解析：公式 R＝是电阻的定义式，但 R 与 U、I 皆无关； I U 公式 I＝表示电流的决定式，即 I 与 U 成正比，与 R 成反比． R
(1)实验时，选用图 2－3－5 中甲而不选用图乙的电路图来完成实验，请说明理由：________________________________ 描绘灯泡的 I－U 图线所测数据需从零开始，并要多取几组数据 _____________________________________________.
知识点欧姆定律
图 2－3－2 欧姆，德国物理学家．他首先发现了反映电流强度、电压、电阻三者关系的欧姆定律，即通过导体的电流与加在导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比．欧姆定律的发现，使电路理论成为一门精确的科学，也为电学的研究开拓了一条新的光明大道．
讨论： (1)电阻．电流 ①物理意义：反映导体对______阻碍作用的物理量．电压 U ②定义：导体的电阻等于导体两端的__________与通过导电流 I 体的__________的比值． U ③定义式：R＝________. I
U ______. R
3．导体的伏安特性曲线 (1)定义：在直角坐标系中，用纵坐标表示__________，横电流 I 电压 U 坐标表示__________ ，这样画出的 I－U 图象叫做导体的伏安特性曲线，如图 2－3－1 所示．
图 2－3－1 电阻的倒数 (2)图线斜率的物理意义：斜率表示______________，即 tan 1 I α＝______＝______. U R
适，这样电压可以从零开始调节，且能方便地测多组数据．因小灯泡额定电压为4 V，则电压表选0～5 V 的A 而舍弃 0～15 V 的 B.小灯泡的额定电流 I＝0.5 A，则电流表只能选 D.滑动变阻器 F 的最大阻值远大于小灯泡内阻 8 Ω，调节不方便，电压变化与变阻器使用部分的长度线性关系差，故舍去．小灯泡内阻 10×103 8 为电流表内阻的＝20 倍，电压表内阻是小灯泡的＝ 0.4 8 1 250 倍，故电流表采用外接法．
图 2－3－4
答案：(1)B C
E (2)如图 2－3－4 所示．
【触类旁通】 2．有一个小灯泡上标有“4 V 2 W”的字样，现在要用伏安法描绘这个灯泡的 I－U 图线．现有下列器材供选用： A．电压表(0～5 V，内阻 10 kΩ)
B．电压表(0～15 V，内阻 20 kΩ)
C．电流表(0～3 A，内阻 1 Ω) D．电流表(0～0.6 A，内阻 0.4 Ω) E．滑动变阻器(10 Ω，2 A) F．滑动变阻器(500 Ω，1 A) G．学生电源(直流 6 V)、开关、导线若干
是它的电阻值 D．一定的电流流过导体，电阻越大，其两端的电压越大
解析：导体的电阻是由导体自身的性质决定的，与所加的
电压和通过的电流无关．当 R 一定时，才有 I∝U，故 A 错误，
B、C、D 正确．答案：A
测绘小灯泡的伏安特性曲线【实验目的】
测绘小灯泡的伏安特性曲线，并分析曲线的变化规律．
【实验原理】
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1)用伏安法分别测出灯泡两端电压及通过灯泡的电流，测
出多组(U，I)值，在 I－U 坐标系中描出各对应点，用一条平滑的曲线将这些点连接起来．
(2)电流表外接：因为小灯泡电阻很小，如果内接电流表，分压明显．
(3)滑动变阻器采用分压式：使电压能从零开始连续变化．
【实验器材】小灯泡、电流表、电压表、滑动变阻器、电源、开关、导线、坐标纸．【实验步骤】
欧 Ω ④单位：__________，简称__________，符号是________，欧姆
1Ω ＝1 V/A ，常用单位还有千欧(kΩ) 和兆欧(MΩ) ，1 MΩ＝ 106 103 __________kΩ＝__________Ω.
(2)欧姆定律．正比 ①内容：导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成______，反比跟导体的电阻 R 成______ .
答案：如图 3 所示．
图3
图 2－3－5 A (2) 实验中所用电压表应选________ ，电流表应选用 E ______，滑动变阻器应选用________．(用序号字母表示) D
(3)把图 2－3－6 中所示的实验器材用实线连接成实物电路图．
图 2－3－6
解析：因实验目的是要描绘小灯泡的伏安特性曲线，需要
多次改变小灯泡两端的电压，故采用图甲所示的分压式电路合
(6)用平滑曲线将各点依次连接起来． (7)分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律．
【注意事项】 (1)本实验中被测小灯泡灯丝的电阻较小，因此测量电路必须采用电流表外接法． (2)本实验要作出 I－U 图线，要求测出包括零在内的电压值、电流值，因此滑动变阻器要采用分压式接法． (3)为保护元件不被烧毁，开关闭合前滑动变阻器应位于图 2－3－3 中的 a 点．加在小灯泡两端的电压不要超过其额定电压． (4)建立坐标系时，两坐标轴选取的标度要合理，使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸．要用平滑的曲线将各数据点连接起来，不要连接成折线．
3
欧姆定律
电流 1．电阻：表征导体对________阻碍作用的物理量，符号常欧姆欧用 R 表示．电阻的单位是________ ，简称________ ，符号是 Ω ________，常用单位还有千欧(kΩ)和兆欧 (MΩ) ，1MΩ＝ 103 106 ______kΩ＝______Ω. 2．欧姆定律的内容：导体中的电流跟导体两端的电压 U 正比反比成________ ，跟导体的电阻 R 成__________ ．表达式为 I ＝
4．线性元件和非线性元件 (1)线性元件：在温度没有显著变化时，伏安特性曲线是一条直线 __________的电学元件． (2) 非线性元件：电流和电压不成正比，伏安特性曲线不是直线 ________的电学元件．
5．电路中有一段导体，给它加上 3 V 的电压时，通过它的
1 500 电流为 2 mA，可知这段导体的电阻为________Ω；如果给它加 1.33 上 2 V 的电压，则通过它的电流为________mA；如果在它两端 1 500 不加电压，它的电阻为________Ω.
(2)变阻器的连接方式．考虑到灯泡两端电压变化范围问题，应选择分压式来连接电路，两种电路对比分析如下：
变阻器的连接方式限流式分压式
电路图
灯泡两端电小灯泡两端电压只能从某一个小灯泡两端电压可以从压调节范围值(不为零)调节到额定电压零调节到额定电压
【例 2】有一灯泡上标有“6 V 0.1 A”字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用： A．电压表(0～5 V，内阻 2.0 kΩ) B．电压表(0～10 V，内阻 3.0 kΩ) C．电流表(0～0.3 A，内阻 3.0 Ω) D．电流表(0～6 A，内阻 1.5 Ω) E．滑动变阻器(30 Ω，2 A)
答案：BD
【触类旁通】
U U 1．由欧姆定律 I＝导出 U＝IR 和 R＝，下列叙述中不 R I 正确的是( ) U A．由 R＝知，导体的电阻由两端的电压和通过的电流 I 决定
B．导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流大小无关
C．对确定的导体，其两端电压和流过它的电流的比值就
(1)按如图 2－3－3 所示的实验电图连接好电路，将滑动变阻器的滑片调节至最左端 a 点．
图 2－3－3
(2)接通开关，调节滑动变阻器的滑片，测出 12 组不同的 U、 I 值，记录于表格．记录表格：次数 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 电压 U 电流 I (3)断开开关，整理好器材． (4)在坐标纸上以 I 为纵轴，以 U 为横轴，并选取适当的单位建立坐标系． (5)用描点法在坐标纸上标出各组 U、I 值的对应点位置．
续表
电流表的连接方式两种电路的选择条件内接法外接法
R 越大，UR 越接近 U V，R 测 R 越小，IR 越接近 I A，R 测 UV UR ＝越接近于 R 真＝ .可 IA IR UV UR ＝越接近于 R 真＝ .可 IA IR
见，为了减小误差，该电路见，为了减小误差该电路适适合测大电阻，即 R≫R A 合测小电阻，即 R≪R V
F．滑动变阻器(100 Ω，0.5 A) G．学生电源(直流 9 V)及开关、导线等
(1) 实验中所用的电压表应选________ ，电流表应选 ______，滑动变阻器应选________．(用序号字母表示) (2)在虚线方框内画出实验电路图，要求电压从 0 V 开始测量．
解析：(1)电压表的量程应大于小灯泡的额定电压 6 V，故电压表选 B.小灯泡的额定电流为 0.1 A，故电流表选 C.由题目要求可知变阻器用分压式，故选电阻较小的 E. U 6 (2)小灯泡的电阻 R＝＝ Ω＝60 Ω，故电流表应用外接 0.1 I 法，变阻器接成分压式，实验电路如图 2－3－4 所示．
【误差分析】 (1)电流表的连接方式．考虑到误差因素，应选择电流表外接法连接电路．两种电路对比分析如下：
电流表的连接方式
内接法
外接法
电路图
误差分析
电压表示数 UV＝UR＋UA>UR 电流表示数 IA＝IR UV UR R 测＝ > ＝R 真 IA IR 误差来源于电流表的分压作用
电压表示数 UV＝UR 电流表示数 IA＝IR＋I V>IR UV UR R 测＝ < ＝R 真 IA IR 误差来源于电压表的分流作用

选修3-1第二章 第3节 欧姆定律