初中物理四、欧姆定律的应用教案

第四节　　欧姆定律的应用

　　教学目标

　　一、知识与技能

　　1.通过解决“非常规”下电阻测量问题，体会灵活运用欧姆定律解决问题。

　　2.常识性了解电流和电压表的电阻。

　　二、过程与方法   

　　1.通过用特殊方法测量电阻，体会转换研究问题角度的研究方法。

　　2.通过对电流表、电压表的电阻的了解，认识在测量中用到了理想化的方法。

　　3.通过对测量中电表理想化处理的了解，感受在解决问题中抓主要矛盾的重要性。

　　三、情感、态度与价值观

　　1.通过应用欧姆定律解决实际问题体验物理规律与生活实际的密切关系。

　　2.通过灵活使用欧姆定律解决问题的尝试，激起学生学习物理的兴趣。

　　教学重点：利用实验探究出欧姆定律。

　　教学难点：能利用欧姆定律进行计算和解释有关现象。

　　课前准备：小灯泡、开关、电源、导线、电流表、电压表、滑动变阻器

　　教学过程：

　　一、引入新课

　　电阻变化，电流变化；电压改变，电流改变。电流、电压、电阻之间有什么关系？

　　二、新课学习

　　（一）电阻上的电流和电压的关系

　　1. 探究：

　　①猜想或假设：……学生完成

　　②设计实验：要测量的物理量

　　③需要器材

　　④设计电路，画出电路图

　　⑤实验步骤：需要多组数据，如何改变电压？

　　⑥进行实验：连接电路，测量并记录

　　⑦换一个电阻，再进行实验

　　⑧结果分析和论证：I、U、R的关系→结论

　　2.利用一只电压表和一个已知电阻测未知导体的电阻

　　①实验电路如图所示。

　　②实验步骤：

　　a.先将电压表接在a、b两点间，测得R₀两端的电压为U₀，则电流为I_x=I₀=。

　　b.再将电压表改接在a′和b′两端时，测得R_x两端的电压为U_x，则待测电阻为，R_x=R₀

　　3.利用一只电流表和一个已知电阻测未知导体的电阻

　　①实验电路图如图所示。

　　②实验步骤：

　　a.先将电流表与R₀串联，测得通过R₀的电流为I₀，则电压为U_x=U₀=I₀R₀

　　b.再将电流表与R_x串联，测得通过R_x的电流为I_x，则待测电阻为R_x=R₀

　　（二）欧姆定律：导体的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

　　①公式I=U/R 

　　②单位：U－电压－伏特（V）,I－ 电流－安培（A）,R－电阻－欧姆（Ω）

　　③公式变换：U=IR  或  R=U/I

　　④额定电压：

　　⑤额定电流：

　　⑥短路：R=0,I很大

　　⑦断路：R很大，I=0

　　（三）电流表和电压表的电阻

　　电流表的电阻非常小，将它串联到电路中去就相当于串联一根电阻可忽略不计的导线，因此，电流表串联在电路中不会影响电路中的电流大小。又由于串联电路中的电流处处相等，因此通过电流表上的示数就可以知道电路中与电流表相串联的其他部分中的电流。如果将电流表直接与电源的两极相接，由于电流表的电阻非常小，根据欧姆定律I=，电路中的电流会很大，就会把电路中的电流表及电源烧坏，严禁将电流表直接与电源两极相接。

　　电压表的电阻很大，当将它并联到电路中去时，通过电压表的电流很小，连接电压表的导线可视为断路。因此，电压表并联在导体两端时对电路的总电阻影响很小不会引起电路中的电流变化。因为并联导体两端的电压相等，所以通过电压表上的示数就可以知道被测导体两端的电压。由于电压表有很大的电阻，它可以直接与电源的两极相连而测量电源的电压，不会造成电压表的烧坏。

　　（四）解决问题

　　1.例题

　　例题1  现有一支试电笔，其中的电阻为880kΩ，氖管的电阻和人体的电阻都比这个数值小得多，可以不计，使用时流过人体的电流是多少？

　　解：R=880kΩ=8.8×105Ω   U=220V

　　                          I=U/R=220V/8.8×105Ω=2.5×104A

　　答：流过人体的电流2.5× 104A

　　例题2  如图所示电路，电源电压为9V，R₁的阻值是12Ω，开关S闭合时电压表的示数是6V，试问：

　　（1）电流表的示数是多少？

　　（2）R₂的阻值和电路中的总电阻各是多少？

　　解析：电路中电阻R₁、R₂串联，电压表测R₂两端的电压，电流表测串联电路中的电流，题中已知电源的电压U为9V，当开关S闭合后，电压表示数为6V，即R₂两端的电压U₂为6V。根据串联电路电压特点：U=U₁+U₂，可得电阻R₁两端电压U₁=U-U₂，已知电阻R₁=12Ω，将U₁、R₁代入欧姆定律公式，便可求得电阻R₁中的电流I₁，又由串联电路电流特点I=I₁=I₂可知，通过电阻R₂的电流I₂=I₁，再将U₂、U₁代入电阻公式R=可求得电阻R₂，同理，可求得总电阻R。

　　解：

　　（1）U₁=U_总-U₂=9V-6V=3V   I₁== 0.25A

　　（2）又∵I₁=I₂=I= 0.25A

　　∴R₂===24Ω

　　R===36Ω。

　　答案：（1）电流表的示数为 0.25A  （2）R₂的阻值为24Ω，总电阻是36Ω

　　     2.练习

　　      ①R1和R2串联电路中，已知电源电压为4.5V，测得R1的电流为 0.2A，电压为2V;求R2的电流、电压和电阻。

　　      ② R1和R2串联电路中，已知R1=6Ω，R2=10Ω，当开关闭合时，连接在R1两端的电压表V1的示数为3V，求电源电压和电路中的电流大小。

　　      ③R1和R2并联电路中，已知电源电压为10V，R1= 5Ω，R2=8Ω，求电路中干路以及各支路的电流分别为多少？

　　      ④电路中电阻R和灯L2并联，已知干路上电流表的示数为 0.8A，R=5Ω，流过L2的电流为 0.3A,求灯L2的电阻有多大？

　　三、小结