歐姆定律
教學目標
(一)知識目標
1、知道電流的產生原因和條件.
2、理解電流的概念和定義式,并能進行有關的計算
3、理解電阻的定義式,掌握并能熟練地用來解決有關的電路問題.知道導體的伏安特性.
(二)能力目標
1、通過電流與水流的類比,培養學生知識自我更新的能力.
2、掌握科學研究中的常用方法——控制變量方法,培養學生依據實驗,分析、歸納物理規律的能力.
(三)情感目標
通過電流產生的歷史材料的介紹,使學生了解知識規律的形成要經過漫長曲折的過程,培養他們學習上持之以恒的思想品質.
教學建議
1、關于電流的知識,與初中比較有所充實和提高:
從場的觀點說明電流形成的條件,即導體兩端與電源兩極接通時,導體中有了電場,導體中的自由電荷在電場力的作用下,發生定向移動而形成電流.
知道正電荷在電場力作用下從電勢高處向電勢低處運動,所以電流的方向是從電勢高的一端流向電勢低的一端,即在電源外部的電路中,電流的方向是從電源的正極流向負極.
2、處理實驗數據時可以讓學生分析變量,通過計算法和圖象法來出來處理數據,加強學生對圖象的認識,進一步學會如何運用圖象來解題.有條件的學校可以采用“分組實驗—數據分析—得出結論”的思路以加強感性認識,有利于對本節重點——的理解
3、的講法與初中不同,是用比值 定義電阻 的,這種講法更科學,適合高中學生的特點.電阻的定義式變形后有些學生會產生歧義,認為電阻是由電壓和電流決定的,要注意引導解釋.
4、要求學生知道公式 ,從而知道電流的大小是由什么微觀量決定的.在本節的“思考與討論”中,希望學生能夠按照其中的設問自己推導出公式 ,以加深對電流的理解.如果學生自己推導有困難,希望教師加以引導.
5、對于導體的伏安特性是本節的難點,應該結合數學知識進行,并盡可能的多舉實例以加強對知識的深化.
教學設計方案
歐姆定津
一、教學目標
1、了解電流形成的條件.
2、掌握電流強度的概念,并能處理簡單問題.
3、鞏固掌握,理解電阻概念.
4、理解電阻伏安特性曲線,并能運用.
二、重點、難點分析
1、電流強度的概念、是教學重點.
2、電流強度概念、電阻的伏安特性曲線學生來說比較抽象,是教學中的難點.
三、教具
學生直流電源(穩壓),電壓表,電流表,滑動變阻器,導線若干,開關,待測電阻.
四、主要教學過程
(-)引入新課
上一節課我們學習了電場,電場對放入其中的電荷有力的作用,促使電荷移動,知道電荷的定向移動形成電流.如:靜電場中的導體在達到靜電平衡狀態之前,其中自由電荷在電場力作用下定向移動.電容器充放電過程中也有電荷定向移動.由于電流與我們生活很密切,所以我們有必要去認識它,這節課我們將在初中的基礎上對電流作進一步了解.
(二)教學過程
眾所周知,人們對電路知識和規律的認識與研究,也如對其他科技知識的認識與研究一樣,都經歷了漫長的、曲折的過程.18世紀末,意大利著名醫生伽伐尼受偶然發現的啟迪,經進一步研究后,已能利用兩種不同的金屬與青蛙腿相接觸而引起肌肉痙攣,于是伽伐尼電池誕生了.但他對此并不理解,認為這是青蛙體內產生了“動物電”.伽伐尼的發現引起了意大利著名物理學家伏打的極大興趣.經過一番研究,伏打于1792年將不同的金屬板浸入一種電解液中,組成了第一個直流電源——伏打電池.后來,他利用幾個容器盛了鹽水,把插在鹽水里的銅板、鋅板連接起來,電流就產生了.
1、電流
(1)什么是電流?
大量電荷定向移 動形成電流.
(2)電流形成的條件:例如:
靜電場中導體達到靜電平衡之前有電荷定向移動;
電容器充放電,用導體與電源兩極相接.
①導體,有自由移動電荷,可以定向移動.同時導體也提供自由電荷定向移動的“路”.導體包括金屬、電解液等,自由電荷有電子、離子等.
②導體內有電場強度不為零的電場,或者說導體兩端有電勢差,從而自由電荷在電場力作用下定向移動.
③持續電流形成條件:要形成持續電流,導體中場強不能為零,要保持下去,導體兩端保持電勢差(電壓).電源的作用就是保持導體兩端電壓,使導體中有持續電流.
導體中電流有強有弱,用一個物理量描述電荷定向移動的快慢,從而描述電流的強弱.
(3)電流強度( )
①定義:通過導體橫截面的電量跟通過這些電量所用時間的比值.這樣可以通過電荷定向移動的快慢來描述電流強弱,這個比值稱為電流強度.簡稱電流,用 表示
②表達式:
③單位:安培(A)毫安(mA),微安(μA)
④性質:電流強度是標量.初中學過并聯電路干路電流等于各支路電流之和.但電流是有方向的.(有方向的量不一定是矢量,是否矢量關鍵看滿不滿足平行四邊形法則)
⑤電流方向的規定:正電荷定向移動的方向為電流方向,負電荷定向移動方向與電流方向相反.
正電荷在電場力的作用下,從高電勢向低電勢運動,所以電流是有高電勢向低電勢流動,在電源外部,是由電源正極流向負極.
(4)電流分類:
按方向分成兩大類:直流電和交流電
直流電:方向不變,如果直流電大小不變,就稱為恒定電流,這是高中階段電流知識的重點.
交流電:方向隨時間變化
前面討論了電流,尤其是持續電流的形成,要求導體兩端有電勢差,即電壓.電流強度與電壓究竟有什么關系?這可利用實驗來研究.
演示
先給學生介紹實驗電路圖,教師按電路圖連接實驗電路,并請學生觀察電表的正負接線柱,要求學生注意,正負接線柱的接法, 為待測電阻(定值電阻).
演示
閉合S后,移動滑動變阻器觸頭,觀察電表的變化,說明導體兩端的電壓和電流都隨導體的電阻有關.
啟發學生思考:如何由實驗得到電壓和電流與電阻的關系呢?
分析:用控制變量法,先保證其中的一個量保持不變,讓其余兩個量之間相關,然后結合起來分析.
保證電阻不變,調節電壓,記下觸頭在不同位置時電壓表和電流表讀數.電壓表測得的是導體R兩端電壓,電流表測得的是通過導體 的電流,記錄在下面表格中.
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注意:這一方法可以類比數學中函數圖象,用描點法來研究,啟發學生思考物理與數學的聯系.
把所得數據描繪在 直角坐標系中,確定 和 之間的函數關系.
分析:這些點所在的曲線包不包括原點?包括,因為當 時, .這些點所在曲線是一條什么曲線?過原點的斜直線.
把 換成與之不同的 ,重復前面步驟,可得另一條不同的但過原點的斜直線.
結論:給定導體,導體中電流與導體兩端電壓成正比, ,或者
對不同導體,圖象斜率是不同.相同電壓下,兩導體電流分別為 、 , ,導體2對電流阻礙作用比導體1大, , . 的倒數反映了導體對電流的阻礙作用.若用一個物理量來描述導體對電流的阻礙作用, ; , 稱為電阻.
2、電阻
(1)定義:導體兩端電壓與通過導體電流的比值,叫做這段導體的電阻.
(2)定義式:
說明:①對于給定導體, 一定,不存在 與 成正比,與 成反比的關系.
②這個式子(定義)給出了測量電阻的方法——伏安法.
(3)單位:電壓單位用伏特(V),電流單位用安培(A),電阻單位用歐姆,符號Ω,且lΩ=1V/A
常用單位:1kΩ=1000Ω;1MΩ= Ω
3、
德國物理學家歐姆最早用實驗研究了電流跟電壓、電阻的關系,最后得出用他的名字命名的定律.
內容:導體中電流強度跟它兩端電壓成正比,跟它的電阻成反比.
表達式: 注意:
(1)式子中的三個量 、 、 必須對應著同一個研究對象
(2)大量實驗表明,適用于純電阻電路(金屬、電解液等).
(三)小結
1、不要認為在任何導體中,電流都與電壓成正比,對于非純電阻電來講則不然.
2、 僅僅是帶內阻的定義式,而不是決定式,電阻的大小不決定于電壓和電流.