2.1 电流 电压 电阻(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第三册（教科版)

该高中物理导学案聚焦“电流、电压、电阻”核心内容，涵盖电流形成条件与公式、恒定电场与恒定电流、欧姆定律及适用条件、电阻定义式、多用电表使用等知识点。通过情境思辨的判断与思考问题导入，衔接电路基础，搭建从宏观现象到微观本质的学习支架。 以核心素养为导向，科学探究环节设计电路连接、电压表使用等实验操作和多用电表规范使用，培养动手能力。科学思维部分通过辨析电阻定义式与欧姆定律关系、推导电流微观表达式，深化理解。典例与素养训练结合高考真题，分层设计，助力学生构建物理观念，提升问题解决能力。

1.电流　电压　电阻 物理观念：1.知道形成电流的条件及电流的计算公式。2.了解什么是恒定电场和恒定电流。 科学思维：1.知道电阻的定义式。2.理解欧姆定律及适用条件。3.认识多用电表。 科学探究：1.会正确连接电路。2.会正确使用电压表测电压，通过实验探究并得出电阻与导体材料、长度、横截面积及温度的关系。 科学态度与责任：1.认识安全用电的重要性，体会电学知识在生活中的应用。2.养成严谨的实验态度（如阅读仪器说明书），了解常见用电器的电压值及安全电压。3.了解半导体、超导体等新材料对科技的影响。 知识点一　电流　恒定电场与恒定电流 1.电路：至少由　　　、用电器、导线和开关四部分组成。 2.电流 （1）定义：某段时间内通过导体截面的　　　　　与通电时间t的比。 （2）表达式：I=。 （3）单位：　　　，简称，符号是。 （4）形成电流的必要条件：　　　。 （5）电流的微观表达式：I=　　　　，其中n为单位体积内的自由电荷数。 3.恒定电场 （1）形成原因：由于电源的作用在电路的不同部位聚集了一定的电荷而形成的。 （2）方向：沿导体中　　　的方向。 4.恒定电流：电流的　　　保持不变。 知识点二　欧姆定律　认识多用电表 1.电阻 （1）定义：导体两端电压与电流的比值。 （2）表达式：R=。 （3）单位：　　　，简称，符号是。 2.欧姆定律 （1）内容：通过导体的电流I跟它两端的电压U成　　　，跟它的电阻R成　　　。 （2）表达式：I=。 3.多用电表 （1）多用电表的功能：测量　　、电压、　 　等。 （2）分类：　　　　 　 　、数字式多用电表。 1.判断正误 （1）由R=可知，导体两端的电压越大，导体的电阻也越大。（　　） （2）通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比。（　　） （3）欧姆定律并非对所有的导体都适用。（　　） （4）使用欧姆表时，每测一次电阻都需要重新进行欧姆调零。（　　） （5）使用多用电表时，无论用电压挡、电流挡还是电阻挡，都应该使电流从红表笔进入，从黑表笔流出。（　　） 2.思考：导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零吗？导体两端的电压增大时，电阻也会增大吗？ 要点一　对电流的理解 1.电流的方向 （1）规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 （2）电流是标量 电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量。 2.电流大小的计算 （1）I=是电流的定义式，I=neSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。 （2）电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I=时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。 （3）环形电流 环形电流的计算采用等效的观点分析。所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流。利用I==求等效电流。 注意：q=It是求电荷量的重要公式。 3.电流的微观表达式 （1）模型：如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q。 （2）推导： 理论推导：AD导体中的自由电荷总数：N=nlS。 总电荷量Q=Nq=nlSq。 所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t=。 导体AD中的电流I===nqSv，即电流的微观表达式为I=nqSv。 （3）结论：从微观上看，电流取决于导体单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小和导体的横截面积。 4.三种速率 （1）自由电子在金属中热运动的平均速率为105 m/s。由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。 （2）电子定向移动时的平均速率约10－5 m/s，也是公式I=nqSv中的v。 （3）导体中建立电场的速率为3×108 m/s，等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 导体中的电流是5 μA，那么在3.2 s内通过导体的横截面定向移动的电荷有　　　　C，相当于　　　　　个电子通过该截面（　　） A．1.6×10－5　1014 B.1.6×10－5　1017 C.1.6×10－2　1015 D.1.6×10－2　1014 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.（2026•四川德阳中江中学11月段考）关于电流，下列说法正确的是（　　） A．电子的运动速率越大，电流就越大 B．单位时间内通过导体横截面积的电量越多，导体中的电流越大 C．因为电流有方向，所以电流是矢量 D．导体中的电流，一定是自由电子的定向移动形成的 2.在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示。如果测得2 s 内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？ 要点二　欧姆定律　认识多用电表 1.欧姆定律的适用条件 欧姆定律仅适用于纯电阻（将电能全部转化为内能）电路，像金属导体、电解液等，非纯电阻（电能部分转化为内能）电路不适用。 2.欧姆定律的两性 （1）同体性：表达式I=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.I=、R=与U=IR的对比 （1）I=是部分电路欧姆定律的数学表达式，适用于金属导电和电解液导电，它反映了导体中电流与电压、电阻的比例关系。 （2）公式R=是电阻的定义式，适用于任何电阻的计算，公式给出了量度电阻大小的一种方法。而导体的电阻由导体本身的性质决定，与外加的电压和通过的电流大小无关。 在使用I=、R=两个公式计算时都要注意I、U、R三个量必须是对应同一导体在同种情况下的物理量。 下列理解正确的是（　　） A．由I=可知，导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比 B．由R=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R=可知，导体两端的电压为零时，导体的电阻也为零 D．由U=IR可知，导体两端的电压随电阻的增大而增大 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.导体的电阻是10 Ω，在50 s内通过导体横截面的电荷量是300 C，这时加在导体两端的电压是（　　） A.960 V　 B.60 V　　 C.16 V　 D．1 V 2.当加在某金属导体两端的电压变为原来的时，导体中的电流减小了0.4 A，则所加电压变为原来的2倍时，该导体中的电流为多大？ 要点三　认识多用电表与电表的改装 1.认识多用电表 （1）用多用电表电压挡、电流挡测电压、电流时要注意红、黑表笔与电源的正、负极相连。 （2）需要注意多用电表直流电流挡是毫安挡，不能测量比较大的电流。选择适当的量程，使指针偏转角尽量大一些，这样测量结果相对较准。 （3）多用电表测量电阻时应注意的问题 将选择开关旋至欧姆挡，此时红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极。电流从欧姆表的黑表笔流出，经过被测电阻，从红表笔流入。 ①选挡后要进行电阻调零。 ②换挡后要重新进行电阻调零。 ③选择倍率时，应使指针尽可能指在中央刻度线附近。 2.电表的改装 （1）两种改装方式的比较 改装成电压表V 改装成电流表A 内部电路 扩大后的量程 U I 电阻R的作用 分压 分流 电阻R的数值 R=－Rg =（n－1）Rg R== 电表的总内阻 RV=Rg＋R= RA== （2）电表改装问题的三点提醒 ①无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流Ig并不改变。 ②电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头G看成一个电阻Rg即可。 ③改装后电压表的量程指小量程电流表（表头）满偏时对应的R与表头串联电路的电压；改装后电流表的量程指小量程电流表（表头）满偏时对应的R与表头并联电路的总电流。 已知电流表的内阻Rg=120 Ω，满偏电流Ig=3 mA，要把它改装成量程是6 V的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3 A的电流表，应并联多大的电阻？ 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 规律总结 电表改装问题的解题技巧 （1）先明确小量程电流表G的两个参数：Ig、Rg，并算出满偏电压Ug=IgRg。 （2）用欧姆定律求改装时需要串联或并联的电阻 ①改装成电压表时要串联一个阻值较大的电阻以分压，它的阻值用它分担的电压（改装后的电压表量程减去Ug）除以最大电流（即Ig）确定。 ②改装成电流表时要并联一个阻值较小的电阻以分流，它的阻值用它两端的电压（即表头的Ug）除以通过它的电流（即改装后的电流表量程减去Ig）确定。 1.〔多选〕下列操作正确的是（　　） A．用多用电表测电压时，要将红表笔接高电势点 B．用多用电表测电流时，应将多用电表串联接入电路 C．用多用电表测电阻时，要选择合适挡位，使表头指针偏转角度尽可能大 D．用多用电表测电阻时，待测电阻可以与外电路的电源相连接 2.〔多选〕（2026•四川南充白塔中学段考）如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器组成的，已知灵敏电流表的满偏电流Ig=2 mA，内电阻Rg=300 Ω，则下列说法正确的是（　　） A．甲表是电流表，R增大时量程增大 B．甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6 A，则R=10 Ω C．在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6 A，则R=1.003 Ω D．在乙图中，若改装成的电压表的量程为3 V，则R=1 200 Ω 要点回眸 1.〔多选〕由欧姆定律I=推得R=，下列说法中正确的是（　　） A．导体的电阻与导体两端电压成正比 B．导体的电阻与通过导体的电流成反比 C．导体的电阻是导体本身的属性，等于电压与电流的比值 D．不同导体的电阻可能不同 2.在示波管中，电子枪2 s内发射6×1013个电子（一个电子所带的电荷量为－1.6×10－19 C），则示波管中的电流大小为（　　） A.4.8×10－6 A　 B．3×10－13 A C.9.6×10－6 A　 D．3×10－6 A 3.〔多选〕（2026•成都外国语期中）一根粗细均匀的金属导线，两端加电压为U时，通过导线的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v；若导线均匀拉长，使其半径变为原来的，两端电压仍为U，则（　　） A．通过导线的电流强度为I B．通过导线的电流强度为I C．自由电子定向移动的平均速率为v D．自由电子定向移动的平均速率为v 4.（2026•成都外国语学校11月月考）电子式互感器是数字变电站的关键设备之一。如图所示，某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压，a、c间的电阻是c、d间电阻的2倍，某次测量中输出端数字电压表的示数为U，则输入端的电压为（　　） A.2U　 B．　　 C.3U　 D． 5.〔多选〕（2026•四川南充期中）某同学将四个相同的小量程电流表（表头）分别正确改装成了量程为1 A和3 A两个电流表A1、A2，以及量程为3 V和15 V的两个电压表V1、V2。改装好后把它们按如图所示接法连入电路，则（　　） A．电流表A1半偏时，A2表偏转 B．电流表A1半偏时，电路中的总电流为2.0 A C．电压表V1半偏时，V2表也半偏 D．电压表V1半偏时，电阻R两端电压为4.5 V 答案 1.电流　电压　电阻 【基础知识落实】 知识点一 1.电源 2.（1）电荷量q　（2）　（3）安培　安　A　（4）电压　（5）nSvq 3.（2）电流　4.大小和方向 知识点二 1.（2）　（3）欧姆　欧　Ω　2.（1）正比　反比 3.（1）电流　电阻　（2）指针式多用电表 情境思辨 1.（1）×　（2）√　（3）√　（4）×　（5）√ 2.提示：电阻是导体本身的固有属性，利用电压和电流计算电阻只是一种比值定义法，电压为零时，导体的电阻不为零；同理，电压增大时，电阻不变。 【核心要点突破】 要点一　 【典例 1】　A　根据电流的定义式I=得3.2 s内通过导体横截面的电荷量为Q=It=5×10－6×3.2 C=1.6×10－5 C，通过该截面的电子的个数为n===1.0×1014个，故A项正确。 素养训练 1.B　根据电流的微观公式I=neSv，可知电子的运动速率越大，电流不一定越大，还与导体的横截面积等因素有关，故A错误；公式I=是电流的定义式，单位时间内通过导体横截面积的电量越多，导体中的电流越大，故B正确；电流的加减使用代数方法不使用平行四边形定则，所以电流是标量，故C错误；电荷的定向移动形成电流，定向移动的可以是正电荷，也可以是负电荷，还可能是正、负电荷向相反方向定向移动形成的，故D错误。 2.由A指向B　0.16 A 解析：水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动。电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B。 每个离子的电荷量是e=1.60×10－19 C。该水溶液导电时负离子由B向A运动，负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动。所以，一定时间内通过横截面M的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和。 I== = A =0.16 A。 要点二　 【典例 2】　A　由欧姆定律可知，导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，选项A正确；导体的电阻是导体本身的性质，与导体两端的电压、导体中的电流无关，选项B、C错误；导体两端的电压是由电源和该导体在电路中的连接情况决定的，选项D错误。 素养训练 1.B　由电流的定义可得，通过导体的电流为I== A=6 A，根据欧姆定律，加在导体两端的电压为U=IR=6×10 V=60 V，故选B。 2.2.0 A 解析：根据题意和欧姆定律得R==，所以I0=1.0 A。又因为R==，所以I=2I0=2.0 A。 要点三　 【典例 3】　1 880 Ω　0.12 Ω 解析：改装成电压表时应串联一个分压电阻，由欧姆定律得U=Ig（Rg＋R）， 分压电阻R=－Rg= Ω－120 Ω=1 880 Ω， 改装成电流表时应并联一个分流电阻，由并联电路两端电压相等得IgRg=（I－Ig）R， 分流电阻R== Ω=0.12 Ω。 素养训练 1.AB　使用多用电表时，电流都是从红表笔流进，A正确；测电流时，应将多用电表串联接入电路，B正确；测电阻时，要选择合适挡位，使表头指针指在中央附近，待测电阻与外电路的其他元件（含电源）断开，C、D错误。 2.CD　改装成电流表需要并联电阻，则有I=Ig＋，若改装成的电流表的量程为0.6 A，则可解得 R=1.003 Ω，R增大时量程减小，所以C正确，A、B错误；改装成电压表需要串联电阻，则有U=Ig（R＋Rg），若改装成的电压表的量程为3 V，则可解得R=1 200 Ω，D正确。 【教学效果检测】 1.CD　导体的电阻是导体本身的属性，与导体的材料、长度、横截面积以及温度有关，与通过的电流及导体两端的电压无关，电阻的大小等于电压与电流的比值，A、B错误，C、D正确。 2.A　根据电流的定义式得I== A=4.8×10－6 A，选项A正确。 3.AC　若导线均匀拉长，使其半径变为原来的，根据S=πr2可知，横截面积变为原来的，长度变为原来的4倍；根据电阻定律R=ρ可知，电阻变为原来的16倍；根据I=可知，通过导线的电流强度变为I，故A正确，B错误；电流的微观表达式I=neSv，其中n、e不变，电流为原来的，横截面积变为原来的，此时自由电子定向移动的平均速率变为原来的，故C正确，D错误。 4.C　设c、d间电阻为R，则a、c间的电阻为2R，根据欧姆定律可知I=，U=IR可得Uab=3U，故选C。 5.BC　将电流表和电压表内部电路补全，如图所示 两个电流表的表头并联，电压相等，通过表头的电流也相等，所以电流表A1半偏时，A2表也半偏，故A错误；电流表A1半偏时，A2表也半偏，则通过两个电流表A1和A2的电流分别为I1=0.5 A，I2=1.5 A，电路中的总电流为I=I1＋I2=A=2.0 A，故B正确；电压表V1和V2串联，流过两个表头的电流相等，所以电压表V1半偏时，V2表也半偏，故C正确；电压表V1半偏时，V2表也半偏，电压表V1和V2的电压分别为U1=1.5 V，U2=7.5 V，所以电阻R两端电压为U=U1＋U2=V=9.0 V，故D错误。 6 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $