选修3-1：2.3欧姆定律

高二物理选修3-1：2.3欧姆定律 命制 许童钰 审核 王哲

【目标导读】

1.经历探究导体电压和电流关系的过程，体会利用U-I图象来处理、分析实验数据、总结实验规律的方法。

2.进一步体会用比值定义物理量的方法，理解电阻的定义，理解欧姆定律． 3.通过测绘小灯泡伏安特性曲线的实验，掌握利用分压电路改变电压的基本技能;知道伏安特性曲线，知道线性元件和非线性元件。学会一般元件伏安特性曲线的测绘方法。

【预习梳理】

1．电阻：表征导体对电流阻碍作用的物理量。符号常用R表示，电阻的单位：欧姆，简称欧，符号是Ω，1Ω＝1V/A，常用单位还有千欧（KΩ）和兆欧（MΩ），1MΩ=10KΩ=10

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Ω。

2．欧姆定律的内容：导体中的电流I 跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电阻成反比。公式表示I?U：。欧姆定律的适用范围：金属导电和RI 电解液导电，对气体导电不适用。

3．导体的伏安特性曲线：导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线，叫做导体的伏安特性曲线，如图所示。图线斜率的物理意义：斜率的倒数表示电阻，即tan??U 4．测量小灯泡伏安特性曲线的电路选择：

由于小灯泡的电阻较小，为减小误差，可采用安培表外接法，教师要引导学生讨论，选安培表外接法还是内接法？为什么选外接法？让学生学到的知识、方法在新情景中运用，提高学生运用知识解决问题的能力。

本实验教材中滑动变阻器采用限流接法，电阻R串联在电路中，即使把R的值调到最大，电路中还有一定的电流，因此实验绘出的伏安特性曲线缺少坐标原点附近的数据。

若要求小灯泡的电压变化范围较大（从零开始逐渐增大到接近额定电压），则滑动变阻器可采用分压接法。教师要引导学生进行分析，让学生知道电压如何变化，并知道接通电路前，滑动触点应放在何处。

滑动变阻器采用分压接法的实验电路图如图12—3—2所示。 5．实验电路的连接：

图12—3—2

这是学生进入高中第一次做恒定电流实验，在连接电路上要给予学生适当的帮助。接线顺序为“先串后并”。

电表量程选择的原则是：使测量值不超过量程的情况下，指针尽量偏转至3/4量程处。

电路接好后合上电键前要检查滑动变阻器滑动触点的位置，使开始实验时，小灯泡两端的电压为最小。

6．数据的收集与处理

合上电键后，移动滑动变阻器的滑动触点，改变小灯泡两端的电压，每改变一次，

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I1? URO ?读出电压值和相应的电流值。可以引导学生设计记录数据的表格。

U/V I/A 在坐标纸上，将表格中的数据，用描点法画出U-I图线。 附加：一、滑动变阻器的限流接法和分压接法 1．两种接法比较 方式 内容 两种接法电路图 限流接法 分压接法 对比说明 串、并联关系不同 RE负载R上电压≤U≤E 0≤U≤E 分压电路调节范围大 R＋R0调节范围 EEE负载R上电流≤I≤ 0≤I≤ 分压电路调节范围大 RR＋R0R调节范围 闭合S前触头都是为了保护电路元b端 a端 位置 件 由上表可以看出：滑动变阻器的分压式接法中，电压和电流的调节范围很大，限流式接法较节能．

2．两种接法的选择 选取

??原则?便于调节

?方便性原则便于读数 ?经济性原则：损耗能量最小

?????

不超量程??

安全性原则?在允许通过的最大电流以内

??电表、电源不接反

二、描绘小灯泡的伏安特性曲线

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温馨提示

1．两种接法的适用条件

(1)限流式接法适合测量阻值小的电阻(跟滑动变阻器的总电阻相比相差不多或比滑动变阻器的总电阻还小)．

(2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(一般比滑动变阻器的总电阻要大)． 2．以下三种情况必须采取分压式

①滑动变阻器的最大阻值远小于待测电阻的阻值；②电压要求从零变化；③实验仪器最大允许电流、电压不够，即连成限流式接法时，电压或电流超过电表量程．

注意事项

1．电流表外接法：本实验中被测小灯泡灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法．

2．滑动变阻器应采用分压式连接 本实验要作出U-I图线，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必

须采用分压接法．

3．保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端．加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压．

误差分析

1．由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值．

2．测量时读数带来误差．

3．在坐标纸上描点、作图带来误差．

【考点点击】 一 正确理解I?

UU和R?两个公式 RI【例1】根据欧姆定律，下列说法中正确的是( CD )

A．由关系式U＝IR可知，导体两端的电压U由通过它的电流I和它的电阻R共同决定 B．由关系式R＝U/I可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中电流成反比 C．由关系式I＝U/R可知，导体中电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比

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D．由关系式R＝U/I可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过导体的电流的比值是一定值

【变式1】 根据部分电路欧姆定律，下列判断正确的有( D )

A．导体两端的电压越大，电阻就越大 B．导体中的电流越大，电阻就越小

C．比较几只电阻的I－U图像可知，电流变化相同时，电压变化较小的图像是属于阻值较大的那个电阻的

U

D．由I＝可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比

R

二 对导体伏安特性曲线的理解

【例2】标准电阻I－U特性曲线可用以下哪个图象来表示( C )

【变式2A】一个标有“220V 60W”的白炽灯泡，加上的电压由零逐渐增大到220V，在此过程中，电压(U)和电流(I)的关系可用图象表示，题中给出的四个图象中，符合实际的是( C )

【变式2B】一个阻值为R的导体两端加上电压U后，通过导体截面的电荷量q与通电时间t之间的关系为过坐标原点的直线，如图所示。此图线的斜率表示（ C ）

A．U B．R C．

UR D． RU 三 对测绘小灯泡的伏安特性曲线实验的分析（器材选取、电路选择、误差分析）

【例3】某实验小组描绘规格为“2.5V 0.6W”的小灯泡的I－U特性曲线。实验室提供下列器材：

A．电流表A1（量程为0－25mA，内阻约0.2?）

B．电流表A2（量程为0一300mA，内阻约1?)

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