初中物理第二节 欧姆定律及其应用 教案

第二课时

　　教学目标

　　一、知识与技能

　　1.能根据实验探究得到的电流、电压、电阻的关系得出欧姆定律。

　　2.理解欧姆定律，记住欧姆定律的公式，并能利用欧姆定律进行简单的计算。

　　3.能根据串联电路中电压及电流的规律，利用欧姆定律得到串联电路中电阻的规律。

　　二、过程和方法

　　1.通过根据实验探究得到欧姆定律，培养学生的分析和概括能力。

　　2.通过利用欧姆定律的计算，学会解电学计算题的一般方法，培养学生逻辑思维能力。

　　3.通过欧姆定律的应用，使学生学会由旧知识向新问题的转化，培养学生应用知识解决问题的能力。

　　三、情感、态度与价值观

　　通过了解科学家发明和发现的过程，学习科学家探求真理的伟大精神和科学态度，激发学生努力学习的积极性和勇于为科学献身的热情。

　　教学重点：欧姆定律及其应用。

　　教学难点：正确理解欧姆定律。

　　教学过程

　　一、引入新课

　　同学们一定还记得我们在上节课中的探究实验，各组的探究结论，可以再讲讲吗？电压越大，电流越大；电阻越大，电流越小。电流和电阻的乘积等于电压，电压除以电阻等于电流。

　　二、进行新课

　　1.欧姆定律

　　综合同学们的探究实验，我们得到了什么结论？电阻一定时，导体中的电流跟导体两端的电压成正比；电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。这个结论就是电流跟电压、电阻三者之间的定量关系，因此我们可以得出。

　　板书：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

　　这是德国物理学家欧姆在19世纪初经过大量的实验而归纳得出的。为了纪念他，把这个定律叫做欧姆定律。

　　用公式表示I=

　　式中：I——电流——安培（A）

　　U——电压——伏特（V）

　　R——电阻——欧姆（Ω）

　　欧姆定律公式中的单位有什么要求呢？电阻的单位必须用“欧姆”，电压的单位必须用“伏特”，由公式得出的电流单位一定是“安培”。如果给出的单位不是欧姆、伏特和安培，一定要先换算成要求的单位才可以应用公式。

　　有同学可能会想，原来欧姆定律这么简单啊，我一节课的实验，就发现了欧姆定律。真的像你想得那样简单吗？ 介绍欧姆和欧姆定律的建立，可以利用教参中参考资料的内容。

　　知道了欧姆和欧姆定律的故事，同学们有什么感想吗？

　　不畏困难地探求科学真理是一切伟大科学家的共同追求，人类一切文明进步的成果都是与科学家的发现和发明分不开的。我们要珍惜今天的良好环境和学习条件，努力学习，用同学们的努力去推动人类的进步。

　　2.欧姆定律的应用

　　接着我们看欧姆定律能解决什么问题。

　　例题1.根据题意，教师板书示范解电学题的一般规则：

　　（1）根据题意画出电路图。

　　（2）在电路图上标明已知量的符号、数值、未知量的符号。

　　（3）利用欧姆定律求解。

　　要求学生在笔记本上画出图，标出量、写出数，训练学生基本的技能。教师板演利用欧姆定律求解，讲明解题的规范性，然后要求学生在笔记本上做此题。

　　例1：

　　解:I==0.25×10 ^-3 A

　　0.25×10 ^-3 A=0.25mA

　　例题2.

　　让学生画出图、标出量、写出数，把公式变形，由I=得到R=。然后将电流的单位变成安培，进行计算，同时一名学生板演，师生讲评。

　　例2：

　　解：由I=得到

　　R==15Ω

　　这个未知电阻是15Ω。

　　例题3. 以例题3作为另一种变形练习。

　　有一种指示灯，电阻为6.3Ω，通过的电流为0.45A时才正常发光。要使其正常发光，应加多大的电压？

　　要求学生按解简单电学题目的一般规则解题。解题过程中注意物理量的单位不能丢掉，且单位必须是要求的国际单位，注意将公式变形后再代入数值。

　　解：由I=得到

　　U=IR=0.45A×6.3Ω=2.8V

　　要使灯正常发光，应加2.8V电压。

　　同学们刚才的演算说明大家已能用欧姆定律解简单的电学应用题，通过解这些题你有什么收获吗？电流、电压、电阻的三个物理量中，只要知道其中的两个，就可以用欧姆定律求出第三个。欧姆定律公式中的三个物理量指的是同一段电路。

　　欧姆定律不仅适用同一个电器、同一个导体，也适用几个用电器组成的同一段电路。现在，大家总结一下三个题中分别是怎样应用欧姆定律的。

　　第一题是直接利用欧姆定律I=的。

　　第二题应用的是由欧姆定律I=得到的变形公式R=。

　　第三题应用的是欧姆定律I=的另一个变形公式U=IR。

　　对R=，能否说导体的电阻与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比?对U=IR，能否说导体两端的电压与导体的电阻和通过导体的电流成正比？大家讨论。

　　不能这样说。导体的电阻是由导体本身的性质决定的，与电流、电压无关。电压是电路中形成电流的原因，和电流、电压也没有关系。教师进一步引导学生明确，对物理公式不能单纯从数学的角度去理解。

　　公式R=，它表示导体的电阻在数值上等于导体两端的电压跟通过导体的电流的比值。这里要注意的是，导体的电阻是由导体本身的性质决定的，它跟导体两端是否有电压或电压的大小，导体中是否有电流或电流的大小无关。所以，我们不能认为电阻R跟电压U成正比，跟电流I成反比。

　　公式U=IR，表示导体两端的电压在数值上等于通过导体的电流和该导体电阻的乘积。但要注意，电压是电路中产生电流的原因。导体两端不加电压时，电流为零，但导体电阻依然存在。因此不能认为电压跟电流成正比，跟电阻也成正比。

　　同学们再来分析例题2，如果想知道某段导体的电阻，可以怎么做？你能从这个例子中得到什么启示吗？可以由导体两端的电压和通过这段导体的电流，利用欧姆定律的变形公式R=来求解。导体两端的电压和通过导体的电流是多少呢？可以测出来。用电流表测出通过导体中的电流，用电压表测出导体两端的电压，就可以求出导体的电阻了。这种用电压表和电流表测定电阻的方法叫“伏安法”。

　　3.额定电压

　　请同学们观察一只新灯泡上的铭牌。如下图，同学们谁能说明它表示什么意思呢？

　　这个灯泡的牌子是光明牌。家庭电路的电压是220V，这样的灯是在家里常用的，上面也有220V，是不是说这个灯泡的电压是220V？灯泡上的220V，表示这个灯泡正常工作的时候，它两端所需的电压是220V。

　　同学们在什么地方还见过类似的标志呢？实验室用的小灯泡上也有比如2.5V、3.8V、1.2V。还有一些用电的小电器或电动玩具上也标多少伏特。它们表示的意思你知道了吗？意思是这些用电器在正常工作时所需的电压值。

　　板书：用电器在正常工作时所需的电压叫额定电压。

　　为什么用电器上都要标明这些额定电压值呢？请同学们利用刚学过的欧姆定律分析其原因。

　　电阻一般情况是不变的。根据欧姆定律，如果电压低，则电路中电流小，电器便不能正常工作；如果电压太高，则电路中电流会很大，有时还会损坏电器。所以我们要求用电器必须是在额定电压下工作。一般电器都附带有说明书，说明书中都会给你介绍电器的额定电压值。同学家中买回新电器使用时要先看说明书，这样才能工作得安全、放心。

　　4.短路

　　在上面的分析中，同学们已了解如果用电器两端电压太高超过额定电压，电路中的电流就会很大，甚至烧坏电器。现在请同学们推测：如果一根导线的两端直接连接在电源的两极上，会出现什么后果？

　　根据欧姆定律，电源电压一定，导线的电阻很小，那电流一定会很大。不接用电器时电路中的电流是接入用电器时电流的几十倍，甚至更高，这样是很危险的。所以，绝不允许不经用电器而将导线连接在电源两端。

　　板书:电路中不该相连的两点被直接连在一起的现象叫做短路。

　　同学们可以根据短路的危害，讨论为什么电压表可以直接连在电源两端而电流表不允许。电流表的电阻很小，直接连在电源两端组成闭路时，电路中的电流会很大，这样容易烧坏电流表，而电压表则不同。将电压表直接和电源相连时，不会烧坏电压表，电压表的电阻很大。

　　以上的讨论和分析都用到了欧姆定律，可见欧姆定律对我们分析、解决与电学有关的问题是多么重要。同学们一定还记得串联电路中，电流和电压的规律，能不能再利用欧姆定律分析串联电路中电阻的规律呢？

　　串联电路

　　引导同学们画出两个电阻的串联电路，写出串联电路中电流、电压的规律和欧姆定律。

　　电压规律：U=U₁+U₂

　　电流规律：I=I₁=I₂

　　欧姆定律：I=

　　欧姆定律适用于单个的用电器和由几个用电器组成的一段电路，所以

　　对R₁：I₁=；对R₂：I₂=

　　对R₁与R₂组成的串联电路有：I=。

　　将I₁、I₂、I变形后得U₁=I₁R₁，U₂=I₂R₂，U=IR，代入电压规律得：IR=I₁R₁+I₂R₂。

　　由于I=I₁=I₂，所以R=R₁+R₂。

　　即串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。

　　同学们还可以应用类似的方法，推导并联电路中电阻的规律。

　　练习题:如图电路中，电路两端电压U=27V，两电阻R₁=6Ω，R₂=3Ω，求每个电阻两端的电压。

　　分析:只要能求出通过R₁、R₂的电流，就能应用欧姆定律的变形公式U=IR求出R₁、R₂两端的电压。题目给出了整个电路的总电压；根据串联电路电阻的规律，求出总电阻，就可根据欧姆定律求出电路中总电流进而求得电阻两端电压。

　　解：根据串联电阻规律：R=R₁+R₂=6Ω+3Ω=9Ω

　　根据欧姆定律：I== 3 A

　　因为串联电路电流处处相等，所以I=I₁=I₂= 3A

　　由I=可得：U₁=I₁R₁= 3 A×6 Ω=18V

　　U₂=I₂R₂= 3 A×3 Ω=9V

　　或者由串联电路的电压规律，求出U₁后，由U=U₁+U₂可知U₂=U-U₁，计算R₂上的电压同理可先求出U₂，再求U₁。

　　说明：此练习题可以不在课堂上要求完成，课后经同学们充分讨论后，作为拓展的内容训练。

　　三、小结

　　通过这节课,我们学习了以下内容：

　　1.欧姆定律的内容、公式及物理意义。

　　2.欧姆定律的应用。

　　（1）应用欧姆定律进行简单电路的计算。

　　（2）对额定电压的理解。

　　（3）短路是电流过大的原因。

　　（4）利用欧姆定律推导串联电路中电阻的规律。

　　四、板书设计

　　1.欧姆定律

　　导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比。

　　1.公式：I=

　　R一定时，I跟U成正比。

　　U不变时，I跟R成反比

　　2.变形公式

　　R=：R在数值上等于U和I的比值。

　　U=IR：U在数值上等于I和R的乘积。

　　2.额定电压

　　用电器在正常工作时所需的电压叫额定电压。

　　3.短路