2021學(xué)年第2節(jié) 歐姆定律學(xué)案設(shè)計(jì)

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【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，熟悉控制變量法的應(yīng)用，并得出電流與電壓的關(guān)系，電流與電阻的關(guān)系；
2.掌握電流跟電壓的關(guān)系及電流跟電阻的關(guān)系；
3.知道歐姆定律的內(nèi)容、公式及相關(guān)的物理量的單位；
4.會(huì)運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。
【要點(diǎn)梳理】
知識(shí)點(diǎn)一：探究電流與電壓的關(guān)系
1．提出問(wèn)題：電流與電壓有什么關(guān)系。
2．猜想與假設(shè)：電流與電壓成正比。
3．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：因電流與電壓、電阻均有關(guān)系，我們要研究電流與電壓的關(guān)系，應(yīng)該采用控制變量法。
即保持電阻不變，改變電阻兩端的電壓，研究電流與電壓的關(guān)系。
器材：電流表、電壓表、定值電阻(2個(gè))滑動(dòng)變阻器、電源開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線
電路圖：

4．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
①按圖連好電路，注意連接時(shí)開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)閉合之前要把滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大處，實(shí)物圖如下所示。
②保持電阻R1=5不變，檢查電路后閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)分別為1V、2V、3V，并讀出電流表相應(yīng)的數(shù)值、填表。
R1=5Ω
改變電阻，使R2=10不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表的示數(shù)分別為1V、2V、3V，并讀出電流表相應(yīng)的數(shù)值、填表。
R2=10Ω
5.根據(jù)數(shù)據(jù)畫(huà)出I-U圖像。
6．得出結(jié)論：
在電阻不變時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流和導(dǎo)體兩端的電壓成正比。
要點(diǎn)詮釋：
1.任何電學(xué)實(shí)驗(yàn)，在閉合開(kāi)關(guān)之前，滑動(dòng)變阻器應(yīng)調(diào)節(jié)到阻值最大處，這樣可以保護(hù)電路。
2.本實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用有兩點(diǎn)：①保護(hù)電路；②改變定值電阻兩端的電壓
3.如果只憑一組數(shù)據(jù)，就得出電流與電壓成正比的結(jié)論，缺乏普遍性，所以本實(shí)驗(yàn)用不同阻值的電阻，重復(fù)實(shí)驗(yàn)操作，這樣得出的數(shù)據(jù)更具普遍性。
4.要會(huì)根據(jù)I-U圖，判斷電阻值的大小。
如圖，通過(guò)相同的電流時(shí)，UB>UA，所以RB>RA
知識(shí)點(diǎn)二：探究電流與電阻的關(guān)系
1．提出問(wèn)題：電流和電阻之間有什么樣的關(guān)系？
2．猜想與假設(shè)：電流與電阻成反比。
3．設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：仍使用控制變量法，即保持定值電阻兩端的電壓不變，研究電壓不變時(shí)，電流與電阻的關(guān)系。
電路圖：


4．進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
①按圖接好電路。注意連接時(shí)開(kāi)關(guān)要斷開(kāi)，開(kāi)關(guān)閉合之前要把滑動(dòng)變阻器調(diào)到阻值最大處，實(shí)物圖如下所示。
②分別將5Ω、10Ω、15Ω的定值電阻連入電路，檢查電路后閉合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電壓表示數(shù)保持3V不變，分別記下電流表的示數(shù)，填入表格。
U=3V
5．根據(jù)數(shù)據(jù)畫(huà)出I-R圖像。
6.得出結(jié)論：電壓一定時(shí)，電流與電阻成反比
要點(diǎn)詮釋：在本次實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器的作用：①保護(hù)電路 ②調(diào)節(jié)定值電阻兩端的電壓，使定值電阻兩端的電壓保持不變。
知識(shí)點(diǎn)三：歐姆定律
1.內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流，跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比
2.公式：I=U/R ，變形公式：U=IR ， R=U/I。
要點(diǎn)詮釋：
1. 歐姆定律中三個(gè)物理量適用于同一時(shí)間的同一部分電路上，不同導(dǎo)體的電流、電壓、電阻間不存在上述關(guān)系。
2.在用歐姆定律進(jìn)行計(jì)算時(shí)，單位必須統(tǒng)一，即電壓、電流、電阻的單位必須為伏特（V）、安培（A）、歐姆（Ω），如果不是，在計(jì)算前必須先統(tǒng)一單位。
3.I=U/R和R=U/I的區(qū)別：歐姆定律表達(dá)式I=U/R表示導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻有關(guān)。當(dāng)電阻一定時(shí)，電流與電壓成正比。而R=U/I是由歐姆定律表達(dá)式I=U/R變形得到的，它表示某段導(dǎo)體的電阻在數(shù)值上等于這段導(dǎo)體兩端電壓與其通過(guò)的電流的比值，而R是導(dǎo)體本身的一種屬性，它的大小與電壓和電流無(wú)關(guān)。
【典型例題】
類型一、探究電流與電壓、電阻的關(guān)系
1. 某小組在探究電流與電壓關(guān)系時(shí)，得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
(1) 分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：在______時(shí)，______跟______成______(填“正”或“反”)比。
(2)在坐標(biāo)紙上畫(huà)出U-I關(guān)系圖。

(3) 在本實(shí)驗(yàn)中，滑動(dòng)變阻器的作用除了保護(hù)電路外，主要是__________________。
【思路點(diǎn)撥】本題是物理課上常用的控制變量法，注意不變量，也就是在一定的前提下，還要注意電壓和電流的因果關(guān)系，所以在表達(dá)時(shí)需注意。
【答案】(1)電阻一定；導(dǎo)體中的電流；導(dǎo)體兩端的電壓；正； (2) 如圖所示；(3)改變定值電阻兩端的電壓

【解析】(1)注意：在回答結(jié)論時(shí)一定要說(shuō)上前提條件即電阻不變。由表格可知電流改變的倍數(shù)與電壓改變的倍數(shù)相等，即正比例關(guān)系。在結(jié)論中一定要說(shuō)電流與電壓成正比，而不能說(shuō)反。這是因?yàn)橛须妷翰庞须娏鳎妷菏且?，電流是果，因此結(jié)論一定要說(shuō)電阻一定時(shí)，電流和電壓成正比。(2)做圖時(shí)，在坐標(biāo)上描出對(duì)應(yīng)的點(diǎn)連線即可以。因?yàn)殡妷喝魹?，電流也為0，所以該圖象過(guò)原點(diǎn)。
【總結(jié)升華】本題的主要意圖是考查描點(diǎn)作圖法、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論的能力以及滑動(dòng)變阻器在電路中的作用．
舉一反三：
【變式】（2014?大港區(qū)二模）某同學(xué)在探究“電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”時(shí)，利用如圖所示電路，在a、b兩點(diǎn)間分別接入定值電阻R1、R2，R1＞R2，通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器測(cè)得了多組數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)繪制了兩個(gè)電阻的U-I關(guān)系圖象，圖中能正確反映兩個(gè)電阻大小關(guān)系的是（ ）
【答案】B
2. 小明同學(xué)，探究保持電壓不變時(shí)，電流跟電阻的關(guān)系，得到的數(shù)據(jù)如下表。
（1）分析表中的數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是： 。
（2）滑動(dòng)變阻器R′在此實(shí)驗(yàn)中的主要作用是： 。
【答案】（1）電壓一定時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體的電阻成反比
（2）調(diào)節(jié)R′的阻值，保持電阻R兩端電壓不變
【解析】（1）從表中的數(shù)據(jù)知在電壓不變時(shí)，電阻增大到原來(lái)的幾倍，電流就減小到原來(lái)的幾分之一。所以電壓一定時(shí)，導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體的電阻成反比。
（2）滑動(dòng)變阻器的作用在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中有兩個(gè)，一是保護(hù)電路，二是保持電阻兩端的電壓不變。
【總結(jié)升華】此題目需要掌握電流跟跟電阻成反比是有前提的。學(xué)會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出正確的結(jié)論。
舉一反三：
【變式】在研究“電流與電阻關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，小明同學(xué)將5Ω的電阻換為10Ω的電阻后，他接著記下電流表的示數(shù)，發(fā)現(xiàn)電流由5Ω時(shí)的0.3A，變?yōu)?0Ω時(shí)的0.5A，于是他得出電流與電阻不成反比的結(jié)論，他這樣操作得出的結(jié)論是____________(填“正確”或“錯(cuò)誤”)的。因?yàn)開(kāi)_________________。
【答案】錯(cuò)誤；他改變電阻后沒(méi)有保持電阻兩端的電壓不變。
【解析】我們?cè)谘芯侩娏髋c電阻的關(guān)系時(shí)，改變電阻后，新?lián)Q入的電阻兩端電壓會(huì)改變，必須調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電阻兩端電壓保持不變，才能記錄電流值，得出正確結(jié)論。
類型二、歐姆定律
3.（2015?焦作一模）根據(jù)歐姆定律公式I=U/R可以導(dǎo)出R=U/I，由公式得出的正確結(jié)論是（ ）
A．導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體兩端電壓成正比
B．導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體中電流成反比
C．導(dǎo)體電阻的大小是由導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)導(dǎo)體中的電流共同決定
D．導(dǎo)體的電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體中的電流無(wú)關(guān)
【思路點(diǎn)撥】電阻是導(dǎo)體本身所具有的性質(zhì)，與通過(guò)它的電流、它兩端的電壓無(wú)關(guān)。其大小等于導(dǎo)體兩端的電壓與通過(guò)導(dǎo)體的電流之比。
【答案】D
【解析】導(dǎo)體電阻由導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度、橫截面積決定，與導(dǎo)體兩端的電壓和通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān)，導(dǎo)體電阻在數(shù)值上等于導(dǎo)體兩端電壓與通過(guò)導(dǎo)體的電流之比，故D正確；故選D。
【總結(jié)升華】本題考查了電阻的性質(zhì)，需要學(xué)生熟記電阻的定義和性質(zhì)，從而正確求解。
4.某導(dǎo)體兩端加上6V的電壓時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流為0.3A，當(dāng)導(dǎo)體中的電流為0.4A時(shí)，導(dǎo)體兩端電壓為多大？
【答案】方法一：由得到，導(dǎo)體的電阻
當(dāng)導(dǎo)體中的電流為0.4A時(shí)，導(dǎo)體兩端電壓
方法二：因?yàn)?，又因?yàn)椤?br>所以：
可得：
【解析】該導(dǎo)體兩端加上一定的電壓時(shí)，導(dǎo)體中相應(yīng)地有一定的電流，如導(dǎo)體中的電流發(fā)生改變時(shí)，必然是導(dǎo)體兩端的電壓發(fā)生了改變，導(dǎo)體的電阻是一個(gè)定值。所以可以先根據(jù)導(dǎo)體兩端加上6V的電壓時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體的電流為0.3A，利用歐姆定律公式算出電阻R，再根據(jù)這個(gè)不變的電阻和導(dǎo)體中的電流為0.4A，利用歐姆定律，即可求出這時(shí)導(dǎo)體兩端的電壓。
【總結(jié)升華】在利用歐姆定律計(jì)算時(shí)，要注意歐姆定律的適用條件必須是同一導(dǎo)體或者同一部分電路。采用比例方法，可以不必算出導(dǎo)體的電阻，顯的更為簡(jiǎn)捷。
次數(shù)
電壓U/V
電流I/A
1
1
0.2
2
2
0.4
3
3
0.6
次數(shù)
電壓U/V
電流I/A
1
1
0.1
2
2
0.2
3
3
0.3
次數(shù)
電阻R/Ω
電流I/A
1
5Ω
0.6
2
10Ω
0.3
3
15Ω
0.2
R=10Ω
電壓U/V
2
4
6
電流I/A
0.2
0.4
0.6
電阻R/Ω
5
6
10
15
20
30
電流I/A
0.6
0.5
0.3
0.2
0.15
0.1