三、欧姆定律（培优教学课件）物理新教材苏科版九年级上册

三、欧姆定律 第十四章 欧姆定律 苏科版九年级上册 导入新课 在调光灯的电路中，如果电源电压大于灯泡的额定电压，就需要串联一个电阻，如何选择这个电阻？ 要解决这个问题，我们必须了解电流与电压、电阻之间究竟有什么关系。 学习目标 物理观念 1.通过实验探究，知道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，能用公式I=U/R进行定量表达。 2.理解欧姆定律的物理意义，知道公式中各物理量的单位，能运用欧姆定律进行简单的电路计算。 科学思维 能根据实验数据绘制I-U图像，分析图像特征并得出结论，发展从数据中提炼规律的能力，理解图像斜率反映导体电阻的大小。 科学探究 能独立设计并实施“探究电流与电压关系”“探究电流与电阻关系”两组对比实验，规范完成电路连接、读数记录、数据处理的基本流程。 科学态度 与责任 通过了解欧姆的故事，体会科学家坚韧不拔、探求真理的伟大精神，增进对科学的热爱。 重点难点 重点 1. 通过实验探究得出电流与电压、电阻之间的定量关系，理解欧姆定律的内容与表达式I=U/R。 2. 运用欧姆定律进行简单的电路计算。 难点 1. 正确解读I-U图像中斜率的物理意义。 2. 理解欧姆定律公式I=U/R的“同一性”和“同时性” 学习内容 1. 电流与电压、电阻的关系 2. 欧姆定律 3. 课堂小结 4. 练习与应用 5. 提升训练 一、 电流与电压、电阻的关系 欧姆定律 一、电流与电压、电阻的关系 猜想与设计 1. 通过导体的电流与电压、电阻有什么关系？有哪些事实支持你的猜想？ 2. 如何探究通过导体的电流与它两端电压的关系？如何探究通过导体的电流与导体电阻的关系？ 保持电阻R不变，研究通过它的电流与其两端电压的关系； 保持电阻两端的电压不变，换用不同的电阻R，研究通过电阻的电流电阻大小的关系。 一、电流与电压、电阻的关系 3. 请设计实验方案，并画出电路图。 一、电流与电压、电阻的关系 探究电流与电压的关系 保持电阻 R 不变，研究通过它的电流与其两端电压的关系 ①按电路图连接电路。 ②闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。 一、电流与电压、电阻的关系 一、电流与电压、电阻的关系 实验次数 1 2 3 电压U/V 电流I/A ( R=10 Ω ) 实验记录： 实验结论： 改变电压，多次实验 0.8 1.0 1.7 0.16 0.20 0.35 电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比 一、电流与电压、电阻的关系 根据表中的数据，在坐标系中画出 I-U 图像 电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比。 一、电流与电压、电阻的关系 探究电流与电阻的关系 保持电阻两端的电压不变，换用不同的电阻 R，研究通过电阻的电流与电阻大小的关系 ①按电路图连接电路。 ②闭合开关前，检查电路中各元件的连接是否正确，将滑动变阻器的滑片调到阻值最大处。 一、电流与电压、电阻的关系 一、电流与电压、电阻的关系 实验次数 1 2 3 电阻R/Ω 电流I/A ( U=1.8V ) 实验记录： 实验结论： 改变电阻，多次实验 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比 5 10 15 0.34 0.18 0.12 一、电流与电压、电阻的关系 根据表中的数据，在坐标系中画出 I-U 图像 电压一定时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。 在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中，影响电流大小的因素有多个，我们在研究某个因素（如电压）对电流大小的影响时，只改变这个因素，而保持其他因素（如电阻）不变，从而确定电流与该因素的关系。同样，再对其他因素逐个进行探究，就能得出结论。这种方法称为控制变量法。 【例1】在“探究电流与电压的关系”实验中，小明设计并连接了如图甲所示的电路。电源由两节新干电池串联而成，定值电阻R的阻值为5Ω。 (1)连接电路时，开关应处于________状态，应将滑动变阻器的滑片调至最________（选填“左”或“右”）端； (2)连接好电路后，进行试触时，发现电压表有示数且接近3V，电流表无示数，此时电路的故障可能是定值电阻R________（选填“短路”或“断路”）； 一、电流与电压、电阻的关系 断开 右 断路 (3)排除故障后开始测量，并将实验数据记录在表中，当电压表示数为1.0V时，电流表示数如图乙所示，为________A； (4)分析数据可得：在电阻一定时，通过导体的电流与导体两端的电压成________； (5)若将定值电阻R换成小灯泡，不能达到本实验的探究目的，是因为________。 一、电流与电压、电阻的关系 0.2 正比 小灯泡的电阻随温度的升高而增大，无法控制电阻大小不变 实验序号 1 2 3 4 5 U/V 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 I/A 0.1   0.3 0.4 0.5 【例2】小陈利用以下器材探究 “电流与电阻的关系”：学生 电源（调至4V进行实验）、电 流表（0~0.6A）、电压表 （0~3V）、定值电阻 （5Ω、10Ω、20Ω各一个）、开关、滑动变阻器和导线若干。 (1)连接电路时，开关应______（选填“断开”或“闭合”）。 (2)连接电路时应将滑动变阻器的滑片移到最______端（选填“A”或“B”）。 (3)当定值电阻为5Ω时，测得电流为0.4A。再将定值电阻由5Ω更换为10Ω，则接下来应向______（选填“左”或“右”）适当调节滑片P，使电压表示数保持不变。 (4)实验中将三个定值电阻分别接入电路中，调节滑动变阻器的滑片，记下电流表的示数，利用描点法得到如图丙所示的电流，随电阻R变化的图像。由图像可以得出结论：当电压一定时，电流与电阻成______。 断开 一、电流与电压、电阻的关系 A 左 反比 二、欧姆定律 欧姆定律 二、欧姆定律 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。人们把这个规律叫作欧姆定律，可表示为 欧姆定律： 电压 电阻 电流 I = U R 欧姆用实验的方法，研究了电流与电压和电阻的关系，得出了上面的结论。 二、欧姆定律 根据 可知各物理量的单位： 电压 U：伏特，符号 V； 电阻 R：欧姆，符号 Ω； 电流 I：安培，符号 A 。 变形公式 二、欧姆定律 理解 （1）对应关系：定律中的I、U、R是针对同一导体或同一段电路在同一时刻而言的。即“同一性、同时性”。 （3）欧姆定律的推导式，只是电阻的计算式，电阻是导体本身的一种性质，不能认为“电阻的大小跟电压成正比，跟电流成反比”。 （2）因果关系：电流随电压、电阻的变化而变化，即电压、电阻是因，电流是果。 二、欧姆定律 例题　小明在修理航模遥控器时，需要在开关闭合的状态下检测一个阻值为2kΩ的电阻中的电流是否为正常值1.5mA。 （1）在不破坏电路的前提下，能否检测？需要测量哪个物理量？ （2）该物理量的测量值为多大时，表明电阻中的电流为正常值？ 分析　不破坏电路时，无法将电流表与电阻串联，因而无法直接测量电流。由欧姆定律公式可知，只要用电压表测出电阻两端的电压（已知电阻为 2 kΩ），就可算出电阻中的电流。 解答　（1）可以检测。需要测量的物理量是电阻两端的电压。 （2）由欧姆定律可知，若电阻中的电流正常，则电阻两端的电压 U = IR = 1.5 × 10-3A × 2 × 103Ω = 3 V 即当电阻两端电压为 3 V 时，电阻中的电流为正常值。 二、欧姆定律 用公式进行计算的一般步骤： （1）读题、审题（注意已知量的内容）； （2）根据题意画出电路图； （3）在图上标明已知量的符号、数值和未知量的符号； （4）选用物理公式进行计算（书写格式要完整，规范）。 对于电路中的某一导体，只要知道了电流、 电压、电阻这三个物理量中的任意两个，就可以根据欧姆定律算出第三个量。 欧姆定律作为电学的基本定律之一，是研究电路问题的重要基础。 【例3】一段导体两端电压是6V时，导体中的电流大小是0.3A，当通过导体的电流为0.4A时，导体两端的电压为________V；如果接着将其两端电压降为0V时，它的电阻是________Ω。 8 二、欧姆定律 20 【解析】导体的电阻为 因导体电阻是自身固有性质，不随两端电压、通过的电流变化，故当电流为0.4A时，导体两端电压为 当两端电压为0V时，电阻仍为20Ω。 【例4】某某一电阻，当它两端的电压为3V时，通过它的电流为0.2A。 (1)该电阻的阻值是多少？ (2)当该电阻两端的电压增大到9V时，它的阻值是多少？通过它的电流是多少？ (3)当通过该电阻的电流为0.3A时，它的阻值是多少？它两端的电压是多少？ 二、欧姆定律 【解析】A（1）由题意，该电阻的阻值为 （2）导体的电阻与电阻两端的电压无关，因此还是15Ω，则当该电阻两端的电压增大到9V时，通过该电阻的电流 （3）导体的电阻与通过电阻的电流无关，因此还是15Ω，当通过该电阻的电流为0.3A时，电阻两端的电压为 三、课堂总结 欧姆定律 三、课堂总结 三、课堂总结 四、练习与应用 欧姆定律 四、练习与应用 1. 某汽车前照灯的额定电压为 12 V，正常发光时的电阻为 2.4 Ω，它正常发光时的电流是多大？ 【解析】。 四、练习与应用 2. 某电烙铁工作时的电压是 220 V，电流是 0.2 A，它的电阻是多大？ 【解析】 四、练习与应用 3. 下图是小明在探究电流与电压、电阻的关系时所用的电路，表格中是实验时记录的电压表和电流表的示数。电路中所用电阻R约为多少欧？ 【解析】，，，0.20A所以电阻 五、提升训练 欧姆定律 1.在某一温度下，两个电路元件甲和乙中的电流与电压的关系如图所示。由图可知，元件甲的电阻是____________Ω，将元件乙接在电压为2V的电源两端，则流过元件乙的电流是____________A。 五、提升训练 5 0.2 2.两个定值电阻分别标有“5Ω1A”和“10Ω0.6A”字样，将它们并联起来，干路允许通过的最大电流是______A。 五、提升训练 1.5 【解析】电阻R1允许的最大额定电压 电阻R2允许的最大额定电压 因并联电路各支路电压相等，故电路两端允许加的最大电压 此时R1支路电流1A，R2支路实际电流 干路允许通过的最大电流 3.如图所示，AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段实心导体，它们的电阻分别用RAB和RBC表示，通过它们的电流分别用IAB和IBC表示，它们两端的电压用UAB和UBC表示，将它们串联后连入电路中。下列分析正确的是（     ） A．RAB>RBC，IAB<IBC B．RAB<RBC，IAB=IBC C．RAB>RBC，UAB>UBC D．RAB<RBC，UAB=UBC 五、提升训练 C 4.如图所示，电源电压为10V，R1=10Ω，闭合开关后，电流表A1的示数为0.5A。下列叙述不正确的是（     ） A．R1与R2并联 B．R2阻值为20Ω C．R1两端电压为10V D．电流表A的示数为1A 五、提升训练 D 5.如图所示，电源电压恒定，R1=30Ω，当S闭合，S1断开时，电流表的示数为0.2A；当S、S1都闭合时，电流表的示数为0.6A。求： (1)电源电压； (2)R2的阻值； 五、提升训练 【解析】（1）当S闭合，S1断开时，电路为R1的简单电路，此时电流表的示数为0.2A。 电源电压等于R1两端的电压，根据欧姆定律可得电源电压 （2）当S、S1都闭合时，R1、R2并联，电流表测量干路电流，此时电流表的示数为0.6A。 此时R1两端的电压仍等于电源电压，且通过R1的电流不变，根据并联电路电流特点可知，通过R2的电流为 根据并联电路电压特点可知，R2两端的电压等于电源电压，根据欧姆定律可得，R2的阻值为 6.电路如图所示，已知电源两端电压U=4.5V保持不变，电阻R1=5Ω，当开关S闭合时，电压表示数为2V。求： (1)电流表的示数； (2)电阻R2两端的电压； (3)电阻R2的阻值。 五、提升训练 【解析】（1）由图可知，R1与R2串联，电压表测量R1两端的电压为U1=2V，根据串联电路电流处处相等，因此电路电流（电流表示数） （2）串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和，由图可知R1两端的电压U1=2V，因此电阻R2两端的电压 （3）根据欧姆定律，电阻 7．在“探究电流与电压、电阻的关系”实验中，所用器材有：学生电源（电压恒为6 V）、电流表、电压表、滑动变阻器和开关各一个，导线和5Ω、10Ω、20Ω的三个定值电阻。 (1)如图甲是小孙连接的电路，图中有一根导线连接错误，请你在连接错误的导线上打“×”，并用笔画线代替导线画出正确的连线；（导线不能交叉） (2)小孙完成电路连接后，闭合开关前，发现电流表的指针位置如图乙所示，则原因是__________。 (3)在探究电流与电阻关系的实验中滑动变阻器除保护电路外还起到的作用是______________。 五、提升训练 电流表未调零 控制定值电阻两端的电压不变 (4)小孙同学开始探究电流与电阻关系的实验，实验过程中，需要改变定值电阻，观察电流的变化，为科学地得出实验结论，当每次更换定值电阻后，都要移动滑动变阻器的滑片，同时眼睛应注意观察___________（填字母序号）。 A．滑动变阻器滑片 B．电流表 C．电压表 (5)小孙同学根据实验数据绘制出了I与1/R的关系图线如图丙所示，由此可知实验过程中控制定值电阻两端电压为U0= ___________V，通过分析图像得出了实验结论：___________。 (6)在用20Ω的电阻实验时，小孙同学发现无论如何移动滑片都无法使得电阻两端的电压等于U0，那么小孙同学应该___________ U0的值或者可以___________电源电压（两空均选填“增大”“减小”或“不变”）。 五、提升训练 C 2 当导体两端电压一定时，通过导体的电流与导体电阻成反比 增大 减小 $