高二物理：第十四章欧姆定律教案人教版 12页

欧姆定律 ‎ 任课教师 年级 高二 科目 物理 授课时间 ‎.‎ 课 题 欧姆定律 课型 新授 课时 ‎2‎ ‎ ‎ 教 学 目 标 （一） 知识与技能： 知道电荷的定向移动形成电流和产生电流的条件。‎ 理解欧姆定律。‎ 理解导体的伏安特性曲线。‎ （二） 过程与方法：运用公式计算电流的大小。‎ 应用欧姆定律解决相关问题。 ‎ 理解伏安曲线。‎ （三） 情感、态度与价值观：通过对电源、电流的学习，培养将物理知识 应用于生活和生产实践的意识。‎ 培养勇于探究与日常生活有关的物理问题。‎ 通过对欧姆生平的介绍对学生进行物理学史教育。‎ 教学重点：电流强度的概念及欧姆定律的理解。‎ 教学难点 重点 教学难点：电流强度概念、；导体的伏安特性曲线。‎ 教学方法 启发式教学。‎ 讲授、问题、讨论、探究、实验、练习。‎ 教 学 用 具 媒 体 直流电源（稳压），电压表，电流表，滑动变阻器，导线若干，开关，待测电阻。‎ 教 学 过 程 教学步骤（导入、讲授新课、演示实验、练习、反馈、作业、板书、课后自评等）‎ 教 学 内 容 学 生 活 动 ‎ 一、引入新课 ‎ 上一章我们学习了静电场，人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成为电学理论的重要基础。‎ 但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在着的是电荷流动所引起的效应。那么，电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？‎ 从这一节课开始，我们就来学习有关电流的知识。‎ 课题：第十四章恒定电流 本节课我们开始学习第十四章恒定电流第一节欧姆定律。‎ 同学们看课本的本节知识，勾出重点，说出本节要学习的主要内容，提出自己理解有困难的问题。‎ ‎ ‎ 思考作答：‎ 看课本，‎ 提问题。‎ 教 学 过 程 教学步骤（导入、讲授新课、练习、反馈、作业、板书、课后自评）‎ 教 学 内 容 学生活动 二、进行新课 ‎1.电流：‎ 常见导体中哪一些带电粒子是自由电荷？‎ 导体内没有电流时，大量自由电荷不停地做无规则的热运动，向各方向运动的数目大致相等，导体中没有电流。当导体两端有电压时，导体内部就存在电场，在电场力的作用下自由电荷应发生定向移动，从而形成了电流。‎ 因此导体中产生电流的条件是：导体两端有电压。大家知道哪些物体能提供电压？电源的作用是保持导体两端有持续电压，使电路有持续的电流，当然电路应是闭合回路。‎ ‎ （1）什么是电流？大量电荷定向移动形成电流。‎ ‎ （2）电流形成的条件：持续电流形成条件：要形成持续电流，导体中场强不能为零，要保持下去，导体两端保持电势差（电压）。电源的作用就是保持导体两端电压，使导体中有持续电流。‎ ‎ （3）电流：①量度：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值。这样可以通过电荷定向移动的快慢来描述电流强弱，这个比值称为电流。‎ ‎ ‎ 通过导体横截的电量跟通过这些电量所用的时间的比值。叫做电流强度，简称电流用字母(I)表示。‎ ‎③单位：安培（A） ‎1A=‎1C/s。‎ 单位：安培，简称安，国际符号为“A”，它是七个基本国际单位中的一个。‎1A的含义：如果在1S内通过导体横截的电量为‎1C，导体中的电流就是‎1A。1mA=10‎-3A 1μA=10‎‎-6A ‎④‎ 思考作答：能够自由移动的电荷叫自由电荷；金属中的自由电子、化学电解质水溶液的正离子和负离子都是自由电荷。‎ 电源能提供导体两端有持续电压。‎ 电池、发电机、蓄电池、电网等统称电源。‎ 思考小结：‎ 性质：标量。初中学过并联电路干路电流等于各支路电流之和。电流是有方向的。有方向的量一定是矢量吗？，‎ ‎⑤电流方向的规定：正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动方向与电流方向相反。‎ 自由电荷在电场力作用下将发生定向移动形成了电流。‎ 思考作答：有方向的量不一定是矢量，是否矢量关键看满不满足平行四边形法则。‎ 教 学 过 程 教学步骤（导入、讲授新课、练习、反馈、作业、板书、课后自评）‎ 教 学 内 容 学 生 活 动 延伸思考：既然电源外部的电路中电流从电源的正极流向负极。在电源内部电流方向是怎样的？‎ ‎ （4）电流分类：‎ 直流电里，若电流的方向和强弱都不随时间改变，就称为恒定电流，这是高中阶段电流知识的重点。我们还将学习交变电流。‎ 思考作答：‎ ‎‎ 前面讨论了电流，尤其是持续电流的形成，要求导体两端有电势差，即电压。电流与电压究竟有什么关系？这可利用实验来研究。‎ ‎2.电阻 ‎ （1）定义：导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻。（2）定义式： R=U/I 。说明：①对于给定导体，R一定，不存在R与U成正比，与I成反比的关系。②这个式子（定义）给出了测量电阻的方法——伏安法。（3）单位：电压单位用伏特（V），电流单位用安培（A），电阻单位用欧姆，符号Ω，且1Ω=1V/A 常用单位：1kΩ=103Ω 1MΩ=106Ω 电阻是导体的特性，电阻与导体的哪些因素有关？下一节研究。‎ ‎3．欧姆定律：导体中电流跟它两端电压成正比，跟它的电阻成反比。I=U/R。大量实验表明，欧姆定律适用于纯电阻电路（金属、电解液等）。‎ ‎4. 导体的伏安特性：‎ 实验：按电路图连接实验电路，R0为待测电阻（定值电阻）。‎ 演示实验 教 学 过 程 教学步骤（导入、讲授新课、演示实验、练习、反馈、作业、板书、课后自评等） ‎ 教 师 活 动、教 学 内 容 学 生 活 动 闭合S后，移动滑动变阻器触头，记下触头在不同位置时电压表和电流表读数。电压表测得的是导体R0两端电压，电流表测得的是通过导体 R0的电流，记录在下面表格中。‎ 把所得数据描绘在I－U直角坐标系中，确定U和I之间的函数关系。‎ 分析：这些点所在的曲线包不包括原点？这些点所在曲线是一条什么曲线？‎ 把R0换成与之不同的R'0，重复前面步骤，可得另一条不同的但过原点的斜直线。‎ 在I—U直角坐标中是一条通过原点的直线。如图为导体中的电流与电压的关系图线我们称为导体的伏安特性曲线。‎ 导体伏安特性曲线的斜率和导体电阻有什么关系？。‎ 结论：给定导体，导体中电流与导体两端电压成正比，I∝U，I=kU。对不同导体图象斜率k不同。相同电压U0下，两导体电流分别为I1、I2，I1＞I2，‎ 导体2对电流阻碍作用比导体1大，I1=k1U。I2=k2U。‎ 思考作答：包括，因为当U=0时，I=0。过原点的斜直线。‎ 思考作答：导体伏安特性曲线的斜率表示的是导体电阻的倒数。即斜率大的直线其电阻小。‎ 教 学 过 程 教学步骤（导入、讲授新课、演示实验、练习、反馈、作业、板书、课后自评等） ‎ ‎ 教 学 内 容 学 生 活 动 理解下面的曲线？ ‎ 三、课堂小结：‎ 本节在初中基础上重新学习了电流及欧姆定律，主要掌握电流的形成，电流产生的条件、方向及电流强度的计算，还有欧姆定律、电阻、伏安曲线等。是进一步学习的铺垫。‎ ‎（一）电流的形成、电流强度。‎ ‎1．电流的形成：电荷定向移动形成电流(注意它和热运动的区别)。‎ 思考作答：‎ 思考小结：‎ ‎2．形成电流条件：(1)存在自由电荷；(2)存在电势差(导体两端存在电势差)。‎ ‎3．电流强度：I=q/t(如果是正、负离子同时定向移动形成电流，q应是两种电荷量和) ‎ ‎4．注意：I有大小，有方向，但属于标量(运算法则不符合平行四边形定则)，电流传导速率就是电场传导速率不等于电荷定向移动的速率(电场传导速率等于光速)。‎ 教 学 过 程 ‎ 教学步骤（导入、讲授新课、演示实验、练习、反馈、作业、板书、课后自评等） 教 师 活 动、教 学 内 容 学 生 活 动 ‎ （二）部分电路欧姆定律。‎ ‎1．公式I=U/R,U=IR,R=U/I.‎ ‎2．含义：R一定时，I∝U,I一定时，U∝R；U一定时，I∝l/R。(注意：R与U、I无关)‎ ‎3．适用范围：纯电阻用电器(例如：适用于金属、液体导电，不适用于气体导电)。‎ ‎4．图象表示：在R一定的情况下，I正比于U，所以I—U图线、U—I图线是过原点的直线，且R=U/I，所以在I—U图线中，R=cotθ=1/k斜率，斜率越大，R越小；在U—I图线中，R=tanθ=k斜率，斜率越大，R越大。‎ 注意：(1)应用公式I=U/R时，各量的对应关系，公式中的I、U、R是表示同一部分电路的电流强度、电压和电阻，切不可将不同部分的电流强度、电压和电阻代入公式，(2)I、U、R各物理量的单位均取国际单位，I(A)、U(A)、R(Ω)；(3)当R一定时，I∝U；I一定时，U∝R；U一定时，I∝1/R，但R与I、U无关。‎ 四、课堂练习：‎ ‎【例1】在电解液中，4.0s内沿相反方向通过某截面的正、负离子（都是一价的离子）数目均为2×1019个，求电解液中的电流大小。‎‎1.6A 五、当堂反馈；‎ ‎【例2】设氢原子中的电子在半径为r的轨道上作圆周运动，电子的质量为m，电子的电量为e，静电引力恒量为k，试求等效电流的电流。‎ ‎ ‎ 六：作业布置；‎ ‎ 思考与讨论：求出电流强度微观表达式：I=nqsv 。其中导体的横截 面积为S，单位体积内有n个电荷量为q的自由电荷，电荷定向移动速度v ‎ 阅读与讨论：电子的定向移动的速率。在金属导电的微观解释中，有三个速率不可混淆：(1)自由电子热运动的平均速率。(2)自由电子定向漂移运动的速率。(3)电场的传播速率。‎ 课本P136练习一（1）题至（5）题。‎ 展示答案：‎ 教 学 过 程 教学步骤（导入、讲授新课、练习、反馈、作业、板书、课后自评）‎ 教 学 内 容 学 生 活 动 七：板书设计：‎ 欧姆定律 一、 电流： 二、欧姆定律 1、 电流形成 1、内容 2、 电流产生条件 2、公式 3、 电流方向 3、电阻 4、 电流大小 5、 电流测量 三、伏安曲线 八：欧姆生平：‎ ‎ 乔治·西蒙·欧姆介绍(Georg Simon Ohm,1787～1854年)是德国物理学家。生于巴伐利亚埃尔兰根城。欧姆的父亲是一个技术熟练的锁匠，对哲学和数学都十分爱好。欧姆从小就在父亲的教育下学习数学并受到有关机械技能的训练，这对他后来进行研究工作特别是自制仪器有很大的帮助。欧姆的研究，主要是在1817～1827年担任中学物理教师期间进行的！‎ ‎ 1805年，欧姆进入埃尔兰根大学学习，后来由于家庭经济困难，于1806年被迫退学。通过自学，他于1811年又重新回到爱尔兰大学，顺利地取得了博士学位。欧姆靠教书维持生活。从1820年起，他开始研究电磁学。‎ ‎ 1825年从根据实验结果得出了一个公式，可惜是错的，用这个公式计算的结果与欧姆本人后来的实验也不一致。欧姆很后悔，意识到问题的严重性，打算收回已发出的论文，可是已经晚了，论文已发散出去了。急于求成的轻率做法，使他吃了苦头，科学家对他也表示反感，认为他是假充内行。‎ ‎　　欧姆决心要挽回影响和损失，多次实验之后，终于在1827年提出了一个关系式：X＝a／（b+x）式中X表示电流强度，a表示电动势（高中物理中学到），b+x表示电阻，b是电源内部的电阻，x为外部电路的电阻。这就是欧姆定律，这在电学史上是具有里程碑意义的贡献。‎ ‎　　1841年，英国皇家学会授予他科普利金质奖章，并且宣称欧姆定律是“在精密实验领域中最突出的发现”。1854年欧姆与世长辞。十年之后英国科学促进会为了纪念他，决定用欧姆的名字作为电阻单位的名称。使人们每当使用这个术语时，总会想起这位勤奋顽强、卓有才能的中学教师。‎