第三章 第一节 导体的伏安特性曲线-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步全程学习全书word（粤教版）

[本章学业要求] 物理观念:了解电阻与材料、长度和横截面积的定量关系,了解串、并联电路电阻的特点,能分析生产、生活中与电阻、电路相关的电学问题。 科学思维:从微观角度和宏观表现分析电流的形成,对统计方法有初步了解;能用控制变量法分析问题,能对常见的电路问题进行分析推理;能用与恒定电流相关的证据说明结论并作出解释。 科学探究:能完成“导体的伏安特性曲线”“用伏安法测定金属丝的电阻率”等物理实验。能提出并准确表述在实验中可能遇到的物理问题;会设计实验步骤,能初步制订实验方案,能选用实验器材进行实验,能考虑实验中的安全问题;能分析实验数据,形成结论;能根据数据分析过程和实验结论进行反思与交流。 科学态度与责任:能认识物理测量的精度依赖于实验器材,测量是有误差的;有主动应用科学知识帮助他人解决问题的意识。 第一节　导体的伏安特性曲线 [课标引领] 学业质量水平要求 合格性考试 1.理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定,会用公式Q=It分析简单的问题。 2.理解电阻的定义,进一步体会比值定义法。 3.知道什么是线性元件和非线性元件 选择性考试 1.能判断电流的方向和计算电流的大小。 2.会推导电流的微观表达式。 3.能利用导体的伏安特性曲线分析电阻变化并计算大小 一、电流 有的同学说:“电流有方向,电流就是矢量”,这种说法对吗? 答案:不对。电流虽然有方向,但是电流的运算不遵循平行四边形定则,所以电流不是矢量,是标量。 1.形成电流的条件 (1)存在自由电荷,例如金属中的自由电子,电解液中的正、负离子。 (2)导体两端存在电压。 2.恒定电流 (1)电流。 ①概念:电荷的定向移动形成电流。 ②物理意义:反映了电流的强弱程度。 ③符号及单位:用符号I表示,单位是安培,符号为A。 ④表达式:I=。 ⑤电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,负电荷定向移动的方向为电流的反方向。 (2)直流:导体中的电流方向不随时间而改变。 (3)恒定电流:电流的方向和强弱都不随时间而改变。 (4)电流的微观解释:I=nqSv。 二、欧姆定律 如何理解公式I=和R=? 答案:欧姆定律的表达式是I=,而公式R=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。R=告诉了我们一种测量导体电阻的方法,即伏安法。 1.欧姆定律 (1)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。 (2)表达式:I=。 2.伏安法 (1)内容:用电压表测量导体两端的电压、用电流表测量通过导体的电流的方法来计算导体的电阻。 (2)表达式:R=。 三、导体的伏安特性曲线 导体在A状态下的电阻的倒数是该点切线的斜率还是OA直线的斜率? 答案:是OA直线的斜率。 1.定义:以纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U画出的I-U图像叫作导体的伏安特性曲线。 2.线性元件和非线性元件 (1)线性元件:I-U图像是一条通过坐标原点的直线。即I与U成正比。 (2)非线性元件:I-U图像是曲线。 1.判断 (1)电流既有大小,又有方向,是矢量。(　×　) (2)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。(　×　) (3)导体的伏安特性曲线能形象地描述电流与电压的关系。(　√　) 2.有同学认为“只有导体中才可有电流”,谈一谈你的认识。 答案:电荷定向移动形成电流,不论是导体内还是其他空间,只要有电荷定向移动就可形成电流,如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时,形成了一环形电流。 3.管道煤气的用户家中都有一个漏气报警器,报警器中有一个对煤气敏感的电阻元件。小明同学突然想到一个问题,该元件是线性元件还是非线性元件呢?为此他从一个废弃的报警器中拆下该元件接入电路中,测得其电流、电压如表所示,请猜想该元件是哪类元件? 编号 U/V I/A 1 0.20 0.12 2 0.40 0.21 3 0.60 0.29 4 0.80 0.34 5 1.00 0.38 6 1.20 0.42 7 1.40 0.45 8 1.60 0.47 9 2.00 0.50 答案:可以根据表中数据在坐标纸上描点,由图像看特点,若I-U图线是过原点的直线则表示敏感元件是线性的,若I-U图线是过原点的曲线则表示敏感元件是非线性的。I-U图线如图所示,由此可见敏感元件是非线性元件。 探究点一　对电流的理解和计算 如图所示,在装有导电液体的细管中,有正、负两种电荷向相反的方向运动,在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1,通过此截面的负电荷为q2。 (1)确定通过导电液体中电流的方向。 (2)计算导电液体中电流的大小。 答案:(1)电流方向为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向,故导