2019-2020学年高中物理 第二章 3 第3节 欧姆定律课件 新人教版选修3-1

第3节欧姆定律第二章恒定电流1.体验实验探究电流与电压、电阻之间关系的过程，知道比值定义物理量的方法．2.理解欧姆定律的内容及其适用条件．(重点)3.知道导体的伏安特性曲线，知道什么是线性元件和非线性元件．(重点＋难点)第二章恒定电流【基础梳理】一、欧姆定律1．电阻(1)定义：导体两端的_______与通过的_______的比值叫做导体的电阻．(2)定义式：R＝_______．(3)物理意义：反映导体对电流的_______作用．(4)单位：_______，符号是_______．电压电流阻碍欧姆ΩUI2．欧姆定律(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压U成_______，跟导体的电阻R成_______．(2)公式：_______．(3)适用条件：欧姆定律对______________和______________溶液适用，但对气态导体和半导体元件并不适用．正比反比金属导体电解质I＝UR二、导体的伏安特性曲线1．概念：用纵坐标表示______________、横坐标表示______________，这样画出的I－U图象叫做导体的伏安特性曲线．2．图线的形状(1)直线：伏安特性曲线是一条过原点的直线的电学元件叫做______________．(2)曲线：伏安特性曲线是过原点的曲线的电学元件叫做_____________________．电流I电压U线性元件非线性元件【自我检测】判断正误(1)由I＝UR知，通过一段导体中的电流跟加在它两端的电压成正比，与电阻R成反比．()(2)电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，其定义式为R＝UI，所以电阻的大小与电压成正比，与电流成反比．()(3)对于给定的导体，电阻是一定的，不管导体两端有无电压、电流，电阻都是一定的，所以不能说电阻与电压成正比，与电流成反比．()(4)导体的U－I图线为曲线时，图线上各点切线的斜率表示导体的电阻．()(5)线性元件是指导体的伏安特性曲线为过原点的直线，即电流与电压成正比的元件，如金属导体、电解液等．()提示：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)√探究思考现有两个导体A和B，利用电压表和电流表分别测量A和B的电压和电流，测得的实验数据见表．U/V02.04.06.08.0导体AI/A00.200.420.600.78导体BI/A00.130.280.400.54(1)对导体A或导体B来说，电流与它两端的电压的关系如何？U与I的比值怎样？提示：对导体A或导体B来说，电流与它两端的电压成正比，导体A或导体B的电压与电流的比值是个定值，但两者的比值不相等．(2)A、B两导体谁对电流的阻碍作用大？提示：在电压相同的情况下，IA＞IB说明导体B对电流的阻碍作用大．对欧姆定律的理解和应用1．欧姆定律的“两性”(1)同体性：表达式I＝UR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．2．公式I＝UR和R＝UI比较I＝URR＝UI意义欧姆定律的表达形式电阻的定义式前后物理量的关系I与U成正比，与R成反比R是导体本身的性质，不随U、I的改变而改变适用条件适用于金属导体、电解液等适用于计算一切导体的电阻若加在某导体两端的电压变为原来的35时，导体中的电流减小了0.4A；如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流为多大？[解析]法一：依题意和欧姆定律得R＝U0I0＝3U0/5I0－0.4A所以I0＝1.0A又因为R＝U0I0＝2U0I2，所以I2＝2I0＝2.0A.法二：由R＝U0I0＝ΔU1ΔI1＝2U0/50.4，得I0＝1.0A.又R＝U0I0＝ΔU2ΔI2，所以ΔI2＝I0，I2＝2I0＝2.0A.法三：画出导体的I－U图象，如图所示，设原来导体两端的电压为U0时，导体中的电流为I0，当U＝3U05时，I＝I0－0.4.当U′＝2U0时，电流为I2.由图知I0－0.435U0＝I0U0＝0.425U0＝I22U0所以I0＝1.0A，I2＝2I0＝2.0A.[答案]2.0A欧姆定律公式及变形(1)I＝UR是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比，常用于计算一段电路加上一定电压时产生的电流，适用条件是金属或电解液导电(纯电阻电路)．(2)R＝UI是电阻的定义式，比值表示一段导体对电流的阻碍作用．对给定的导体，它的电阻是一定的，与导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关．因此，不能说电阻与电压成正比，与电流成反比．(3)U＝IR是电势降落的计算式，用来表示电流经过一电阻时的电势降落，常用于进行电路分析时，计算沿电流方向上的电势降落，是欧姆定律的变形，所以适用条件与欧姆定律的适用条件相同．(2019·太原五中高二检测)下列说法正确的是()A．欧姆定律适用于所有电路B．根据R＝UI可知，对金属导体而言，R与U成正比，与I成反比C．根据I＝UR可知，导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比D．电路中两点之间的电压就等于这两点的电势差，沿着电流的方向各点的电势在降低解析：选C.欧姆定律的适用范围是金属导电和电解液导电，欧姆定律不适用于气体导电，故A错误；导体电阻由导体的材料、长度、横截面积决定，与电压、电流无关，故B错误；根据I＝UR可知，导体中的电流跟导体的电压成正比，与电阻成反比，故C正确；沿着电流方向，通过电阻才有电势的降落，故D错误．对伏安特性曲线的理解和应用1．伏安特性曲线即I－U图线，横轴表示电压，纵轴表示电流，图线反映了电流随电压变化的规律．2．线性元件的I－U图象是一条过原点的倾斜直线，斜率表示电阻的倒数，线性元件的U－I图象也是一条过原点的倾斜直线，但斜率表示电阻，要加以区别．如图所示，在图甲中R2＜R1，在图乙中R2＞R1.3．非线性元件的I－U图线是曲线，导体电阻Rn＝UnIn，即电阻等于图线上点(Un，In)与坐标原点连线的斜率的倒数，而不等于该点切线斜率的倒数，如图丙．命题视角1线性元件的伏安特性曲线如图所示的图象所对应的两个导体：(1)电阻关系R1∶R2为多少？(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比U1∶U2为多少？(3)若两个导体的电压相等(不为零)时，电流之比I1∶I2为多少？[解析](1)因为在I－U图象中，R＝1k＝ΔUΔI，所以R1＝10×10－35×10－3Ω＝2Ω，R2＝10×10－315×10－3Ω＝23Ω，所以R1∶R2＝2∶23＝3∶1.(2)由欧姆定律得U1＝I1R1，U2＝I2R2，由于I1＝I2，则U1∶U2＝R1∶R2＝3∶1.(3)由欧姆定律得I1＝U1R1，I2＝U2R2，由于U1＝U2，则I1∶I2＝R2∶R1＝1∶3.[答案](1)3∶1(2)3∶1(3)1∶3命题视角2非线性元件的伏安特性曲线(多选)某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是()A．该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻B．加5V电压时，导体的电阻是5ΩC．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小[思路点拨](1)R＝UI可以计算任何情况下的电阻．(2)根据各点与坐标原点连线的斜率变化判断导体电阻变化．[解析]虽然该元件是非线性元件，但可以用欧姆定律计算各状态的电阻值，A错误；当U＝5V时，I＝1.0A，R＝UI＝5Ω，B正确；由题图可知，随电压的增大，各点与坐标原点连线的斜率不断减小，电阻不断增大，反之，随电压的减小，电阻减小，C错误，D正确．[答案]BD利用I－U图象或U－I图象求电阻应注意的问题(1)明确图线斜率的物理意义，即斜率等于电阻R还是等于电阻的倒数．(2)某些电阻在电流增大时，由于温度升高而使电阻变化，伏安特性曲线不是直线，但对某一状态，欧姆定律仍然适用．(3)利用I－U图象或U－I图象求导体的电阻时，应利用ΔU和ΔI的比值进行计算，而不能用图象的斜率k＝tanα，因为坐标轴标度的选取是根据需要人为规定的，同一电阻在坐标轴标度不同时直线的倾角α是不同的．【题组过关】1．(多选)(2019·山西晋中高二期中)某同学在研究三种导电元件的伏安特性时，他根据实验所测得的数据，分别绘制了I－U图线，如图甲、乙、丙所示，下列说法正确的是()A．图甲的元件可以作为标准电阻使用B．图乙的电阻随电压升高而增大C．图丙的电阻随电压升高而增大D．图乙可能是小灯泡的I－U图象解析：选ABD.由图甲可知，甲的元件电阻保持不变，可以作为标准电阻使用，故A正确；图乙中随电压的增大，图象的斜率减小，则说明电阻在增大，故B正确；图丙的电阻随电压的增大而减小，故C错误；当温度升高时，灯丝的电阻率增大，电阻增大，I－U图象的斜率是1R，则斜率在减小，故乙图有可能是小灯泡的I－U图象，故D正确．2．(多选)(2019·拉萨中学高二检测)如图所示，A、B、C为三个通电导体的I－U关系图象．由图可知()A．三个导体的电阻关系为RA＞RB＞RCB．三个导体的电阻关系为RA＜RB＜RCC．若在导体B两端加上10V的电压，通过导体B的电流是2.5AD．若在导体B两端加上10V的电压，通过导体B的电流是40A解析：选BC.I－U图象中图象的斜率表示电阻的倒数，故斜率越大，电阻越小，因此C的电阻最大，A的电阻最小，故选项B正确，A错误；B的电阻R＝41.0＝4Ω；则加10V电压时，电流I＝UR＝104＝2.5A，选项C正确，D错误．1．根据欧姆定律，下列判断正确的是()A．导体两端的电压为零，电阻即为零B．导体中的电流越大，电阻就越小C．比较几个电阻的I－U图象可知，电流变化相同时，电压变化较小的图象是属于阻值较大的那个电阻的图象D．由I＝UR可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比解析：选D.导体的电阻由导体本身的性质决定，公式R＝UI只提供了测定电阻的方法，R与UI只是在数值上相等，当我们不给导体两端加电压时，导体的电阻仍存在，因此不能说导体的电阻与加在它两端的电压成正比，与导体中的电流成反比，A、B错误；由R＝ΔUΔI知C错误．2．由欧姆定律可以导出公式R＝UI，此式说明()A．当电压增大2倍时，电阻R增大2倍B．当电流强度增大2倍时，电阻R减小2倍C．电阻是导体本身的性质，当电压为零时，电阻阻值不变D．当电压为零时，电阻R也为零解析：选C.导体电阻由导体自身因素决定，与加在导体两端的电压或通过导体中的电流大小无关，选项C正确．3．(多选)(2019·北京师大附中高二期中)如图所示是两个不同电阻的I－U图象，则从图象中可知()A．R1表示小电阻值的图象，且阻值恒定B．R2表示小电阻值的图象，且阻值恒定C．R1表示大电阻值的图象，且阻值恒定D．R2表示大电阻值的图象，且阻值恒定解析：选AD.I－U图线的斜率等于电阻的倒数，图线是直线表示电阻恒定；由图线看出图线R1的斜率大于图线R2的斜率，根据欧姆定律分析得知，图线R2的电阻较大，图线R1的电阻较小，且两个电阻都是阻值恒定的电阻，故B、C错误，A、D正确．4．(2019·黑龙江伊春高二期中)如图所示，电压表示数为6.3V，电流表示数为1.5A，则电阻测量值R为()A．4.2ΩB．4ΩC．4.4ΩD．5Ω解析：选A.根据伏安法测电阻的原理，电流表测出了待测电阻的电流，电压表读出了待测电阻的电压，根据部分电路的欧姆定律公式R＝UI＝6.31.5Ω＝4.2Ω，故A正确，B、C、D错误．5．(多选)(2019·龙岩高二检测)已知两个导体的电阻之比R1∶R2＝2∶1，那么()A．若两导体两端电压相等，则I1∶I2＝2∶1B．若两导体两端电压相等，则I1∶I2＝1∶2C．若导体中电流相等，则U1∶U2＝2∶1D．若导体中电流相等，则U1∶U2＝1∶2解析：选BC.当电压相等时，由I＝UR得I1∶I2＝R2∶R1＝1∶2，B对，A错；当电流相等时，由U＝IR得，U1∶U2＝R1∶R2＝2∶1，C对，D错．