初三物理学案欧姆定律.docx
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初三物理学案欧姆定律
第十四章欧姆定律
一、电阻
学习要求
1．经历改变电路中电流大小的各种尝试，初步体会改变电流大小的两种途径．
2．初步形成电阻的概念，知道电阻是表示导体对电流阻碍作用的物理量．会读写电阻的单位．
3．经历探究影响电阻大小因素的活动，会用“转化”的思想寻找比较电阻大小的正确方法；会有意识地用“变量控制”的思想去寻找合适的电阻丝、设计恰当的电路、统筹规划合理的实验步骤．
4．进一步体会变量控制法并能认同教材中有关变量控制的介绍．
5．知道影响金属的电阻大小的因素，了解长度、横截面积与电阻大小的定性关系，体会电阻的大小由导体自身决定，知道电阻是导体的一种属性．
6．初步了解半导体的一些特点，了解半导体材料的发展对社会的影响．
学习指导
1．改变电路中电流大小的方法有两种：
一是改变电路两端的电压，具体可以改变给电路供电的干电池的个数或学生电源的电压；二是改变连接在电路中的导体的电阻．
2．电阻表示导体对电流的阻碍作用．导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大；反之，导体的电阻越小，表示其对电流的阻碍作用越小．
3．决定导体电阻大小的因素：
①自身因素：
导体的材料、长度、横截面积．②外界因素：
温度，一般金属导体的电阻随温度升高而增大．导体的电阻与其他的外界因素如电压、电流均无关．
4．控制变量法是我们在实验中常用的一种研究方法：
研究一个物理量与多个因素是否有关时，常采用控制变量法．我们经常改变其中一个因素，而让其他因素不变或相等，从而确定这个因素与所研究的物理量的关系．对涉及的因素逐个地加以判断，最后再综合解决．例如研究导体电阻大小与长度的关系时，要控制材料、横截面积、温度相同或不变，改变导体的长度，观察电流变化情况来判断导体的电阻与长度的关系．
典型范例
例1．有人说电阻是导体对电流的阻碍作用，导体中电流为零时，导体的电阻也为零，这种说法对吗？
精析：
导体的电阻是导体本身的一种性质，导体对电流的阻碍作用是由导体本身性质决定的．不管导体中是否有电流通过，导体的这种性质（电阻）都是存在的．
全解：
上述说法是错误的．
点评：
导体的电阻是导体自身的属性，与导体两端的电压以及通过导体的电流无关．
例2．A、B、C三个由同种材料制成的导体，已知A、B等长，但B比A粗；C和A等粗，但C比A长，则三个导体电阻的大小关系是 ．
精析：
由控制变量法可知，A和B材料相同，长度相等，但B比A粗，因此RA＞RB．A和C材料相同，等粗（横截面积相同），但C比A长，因此RC＞RA．故三个电阻的大小关系为RC＞RA＞RB．
全解：
RC＞RA＞RB．
点评：
本题若借助数学工具，把A、B、C用图示法或表格表示出来更直观．
活动与探究
在家里或者到实验室连接如图1所示的实验，在A、B两个夹
子中间分别夹上身边常见的物体，如橡皮、直尺等，观察小灯泡的发光
情况以确定这些物体是导体还是绝缘体．同时再请同学们设计一个实
验来确定一杯液体是导体还是绝缘体．
2．观察自己家中的用电器（不要随意动手），看看哪些部分是绝
缘体，哪些部分是导体，它们分别是由什么材料做成的，各有什么作用？
思考与练习
一、填空题
1．由实验可知，影响电流大小的因素有两个：
一是电路两端的 ，二是连接在电路中的 ．
2．在甲、乙两个不同导体两端加相同的电压，但产生的电流I甲＞I乙，则甲导体的电阻 （选填“＞”、“＜”或“＝”）乙导体的电阻．
3．电阻是表示 的物理量，用符号 表示电阻，其国际单位是 ，在电路图中的符号是 ．
4．完成下列单位换算：
⑴0.7MΩ＝ Ω＝ kΩ； ⑵8Ω＝ kΩ＝MΩ
5．导体的电阻是导体本身的 ，它的大小决定于导体的 、
和 ，还与 有关，对大多数导体来说， 电阻越大．
6．如果导体两端的电压是1V，通过的电流是1A，那么这段导体的电阻就是1Ω．对于这段导体来说，当通过它的电流是2A时，它电阻是 Ω；当它两端的电压是0V时，它的电阻是 Ω．
二、选择题（只有一个选项符合题意）
7．下列关于导体电阻大小说法中正确的是（ ）
A．粗的铜导线比细的铜导线电阻小
B．粗细相同的铜导线，长的比短的电阻大
C．铁导线比铜导线的电阻大
D．长短相同的两根导线，粗的比细的电阻小
8．对一段导体，下列措施中能改变导体电阻大小的是（不考虑温度的影响）（ ）
A．将导体压短变粗 B．增大导体两端的电压
C．增大通过导体的电荷量 D．增大通过导体的电流
9．为了便于比较不同材料组成的导体的导电性能的优劣，我们把长为1m、横截面积为1mm2的某种材料在20℃时的电阻值叫做这种材料的电阻率．材料的电阻率决定于（ ）
A．导体的长度和横截面积
B．导体的材料、长度、横截面积
C．导体的材料
D．导体的长度、横截面积和温度
三、实验题
10．在做“研究导体的电阻跟哪些因素有关”的实验时，为了便于研究而采用控制变量的方法，即每次需挑选两根合适的导线，测出它的电阻，然后进行比较，最后得出结论（数据见表格）．
导线代号
A
B
C
D
E
F
G
长度/m
1.0
0.5
1.5
1.0
2.0
0.5
1.5
横截面积/mm2
3.0
0.8
1.2
0.8
3.0
1.2
1.2
材料
铁
钨
镍铬丝
铁
钨
镍铬丝
铝
⑴为了研究导体的电阻与导体长度的关系，应选用导线C和 （填写代号即可）．
⑵为了研究电阻与导体材料的关系，应选用 两根导线进行比较．
⑶如选用了A和D两根导线进行测试，则是为了研究导体的电阻与 的关系．
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半导体
导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，叫做半导体．例如：
锗、硅、砷化镓等．半导体在科学技术、工农业生产和生活中有着广泛的应用，例如：
电视、半导体收音机、电子计算机等。
半导体具有一些特殊的的电学性质．如：
①压敏性：
有的半导体在受到压力后电阻发生较大的变化．可以制成压敏元件，接入电路，测出电流变化，就可以确定压力的变化。
②热敏性：
有的半导体在受热后电阻随温度升高而迅速减小，可以制成热敏电阻，用来测量很小范围内的温度变化．常见的半导体元件有晶体管、集成电路、整流器、激光器以及各种光电探测器件、微波器件等．
二、变阻器
学习要求
1．通过用铅笔心连续改变电路中的电流的活动，了解通过改变接入电路中导体的长度来改变电阻，从而改变电流的道理．
2．通过阅读说明书、观察、尝试、操作、归纳概括等活动，了解滑动变阻器的构造、规格、原理、接线和使用注意点．
3．指导学生从仪器的说明书获取仪器的构造、使用等信息，培养学生的信息收集与处理能力，发展他们的自主学习能力．
4．初步了解超导体的一些特点，了解超导体对人类生活和社会发展带来的影响．
学习指导
1．对于滑动变阻器，应掌握以下几点：
①原理：
通过改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻．②使用时应从金属棒两端的接线柱和电阻线两端的接线柱中各选一个接入电路，即“一上一下”，所以其有效接法共有四种．③在电路接通前，应把滑片放置在变阻器连入电路阻值最大位置处．④使用时不能使通过的电流超过其允许通过的最大电流，否则会损坏变阻器．
2．如何判断滑动变阻器接入电路的电阻值的变化．移动滑动变阻器的滑片，会改变接入电路的电阻丝的长度而使电阻变化，从而引起电路中的电流变化．由此可以依据如下顺序判断：
①确定滑动变阻器与电路的接法；②根据电流通过滑动变阻器的情况，判断滑动变阻器的哪一段电阻线连入电路；③根据滑片位置的变化，判断通过电流的电阻丝长度的变化；④由电阻线的长度变化，判断接在电路中的滑动变阻器电阻大小的变化．
典型范例
例1．如图2所示，用滑动变阻器控制灯的亮度，若要求滑片P向C端滑动时灯变亮，则变阻器连入电路中正确的接法是（ ）
A．C接M，D接N
B．A接M，B接N
C．C接M，A接N
D．A接M，D接N
精析：
滑动变阻器接入电路时，任何情况下都只有接入“一上一下”两个接线柱才能起变阻的作用，当接下面左端接线柱时滑片向左移电阻减小，当接下面右端接线柱时滑片向左移电阻增大，根据题意要求，滑片P向C（左）移灯要变亮，要求电流变大，电阻变小，则M（N）应与C相接，关于A、B两接线柱连接任何一个都满足要求．
全解：
应选C．
点评：
本题考查同学们对滑动变阻器的使用和原理的掌握情况，要判断滑动变阻器的阻值在滑片滑动过程中的变化情况，弄清楚滑动变阻器的原理是关键．
活动与探究
台灯是我们日常生活中常用的一种照明灯具，请你利用节假日到商场去做一个调查，看看我们常用的台灯有哪些种类？
它们发光时的特点有什么不同？
你能联系我们所学的物理知识说出其中的道理吗？
请教一下营业员或身边的专家，比较他们的解释跟你的想法是否一样。
2．结合上面的调查，应用在课堂上学到的知识，找一些身边的器材制作一个模拟的调光台灯．
思考与练习
一、填空题
1．滑动变阻器是根据改变 来改变电路中的电阻，从而改变电路中的 的原理制成的．
2．某个变阻器上标有“10Ω0.5A”字样，这表示此变阻器的阻值变化范围是 ，允许通过的最大电流是 A，通常在使用前应将电阻值调至 ．
3．图3表示的是滑动变阻器的四种接法，当滑动变阻器的滑片向右移动时，⑴电阻值变大的是 ；⑵电阻值变小的是 ；⑶电阻值不变的是 ；
二、选择题（只有一个选项符合题意）
4．如图4所示，将两个滑动变阻器串联连入电路后，要使电路中的电流最小，则滑片P1和P2的位置应为（ ）
A．P1、P2都移至最左端 B．P1、P2都移至最右端
C．P1移至最左端，P2移至最右端 D．P1移至最右端，P2移至最左端
5．常用的变阻器有滑动变阻器和电阻箱，下列说法中正确的是（ ）
A．电阻箱能逐渐地改变它连入电路的电阻，但不能表示出连入的阻值
B．滑动变阻器能够表示出它连入电路的阻值
C．电阻箱能表示出它连入电路的阻值
D．这两种变阻器规定有最大的阻值，对通过它们的电流没有任何限制
6．如图5所示，闭合开关，滑片P向右移动时，下列判断错误的是（ ）
A．电流表示数变小 B．灯泡变亮
C．灯泡变暗 D．电路中的电阻变大
7．如图6所示，滑动变阻器起改变电路中电流的作用，下列说法中正确的是（ ）
A．不能改变干路中的电流 B．只能改变灯L1的电流
C．不能改变灯L2的电流 D．可以同时改变灯L1和L2的电流
三、实验题
8．如图7所示为利用滑动变阻器改变小灯泡亮度的实物连接图．
⑴在方框内画出相应的电路图．
⑵在开关闭合前，滑动变阻器的滑片P应该放在 端．（选填“A”或“B”）⑶若要使灯泡变亮，滑片P应向 端滑动，这时电流表的示数将 （选填“变大”或“变小”或“不变”）
⑷如果把滑动变阻器的A、D接线柱位置对调，对原电路及其滑动变阻器的调节规律是否有影响？
请说明理由．
9．⑴如图8所示，小明同学想利用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流，应该使用滑动变阻器上的哪两个接线柱？
请你帮他想一想，一共有几种正确的接法．
⑵小明同学按照同学们设计的正确方案，先后进行了四次不同的实验，但他忘记了将实验现象填入表格，请你帮他在下表中填好．
序号
使用的接线柱
滑片移动方向
灯泡亮度的变化
电流表的示数变化
1
向左
向右
2
向左
向右
3
向左
向右
4
向左
向右
⑶从上述实验中你能发现哪些规律？
如果让你辅导下一组同学做同一个实验，你会给他们哪些提醒和辅导？
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超导现象
1911年，荷兰物理学家昂尼斯（1853-1926）发现，水银的电阻率并不象预料的那样随温度降低逐渐减小，而是当温度降到-269℃附近时，水银的电阻突然降到零．人们把这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的物质叫做超导体．超导体由正常态转变为超导态的温度称为这种物质的转变温度（或临界温度）．现已发现大多数金属元素以及数以千计的合金、化合物在不同条件下都能显示出超导性．如钨的转变温度为-273.14℃，锌为-272.4℃，铝为-271.957℃，铅为-265.96℃．
我们知道，在大的电磁铁或电动机中，通过线圈的电流很强，为了避免产生过多的热量，线圈就必须用较粗的导线绕或采取冷却措施．如果用超导体做线圈，就可以避免这种缺点．现在用超导体制造电机方面的研究工作已取得较大的进展．超导电缆的研究和应用，也有很大进展．超导电缆埋在地下，损耗小，有利于节约能量，保护环境和节约土地．超导现象在高能物理领域也有重要应用．用超导线圈制成的电磁铁能产生强大的磁场，对于核聚变时约束等离子体和粒子加速器实验装置都有很大用处．
目前阻碍超导现象大规模应用的主要问题是它要求低温．如果能得到在室温下工作的超导材料，可能会使整个工业的发展发生巨大的变化．对新的超导材料的研究工作，我国走在世界的前列．
三、欧姆定律
学习要求
1．经历“探究通过导体的电流与电压、电阻的关系”的实验研究过程，从而能较熟练地运用图像处理实验数据，了解电流与电压、电阻间的正比、反比关系．
2．能说出欧姆定律的内容、公式及其单位．
3．理解欧姆定律，能进行欧姆定律公式的变形，理解应用公式时要注意“同体性”和“同时性”，会在新的问题情境中应用欧姆定律进行解释、推断和计算．
4．学习用数学公式来表达物理规律的方法，体会这样做的优势．
学习指导
1．正确理解“两个关系”的逻辑性．一定要注意哪个物理量是变化的因，哪个物理量是变化的果，前后位置不能颠倒．①在导体的电阻一定时，电阻两端的电压发生变化，才引起导体中的电流的变化．只能说：
导体中的电流跟导体两端的电压成正比．而不能说成：
导体两端的电压跟导体中的电流成正比．②在电路两端的电压一定时，电路的电阻发生变化，才引起导体中的电流的变化．我们只能说：
电路两端的电压一定时，电路中的电流跟电路的电阻成反比，而绝不能说：
导体的电阻与电流成反比．
2．欧姆定律成立的条件：
①欧姆定律中提到的“成正比”、“成反比”两个关系，分别是不同条件下建立的，即当导体的电阻一定时，通过导体的电流跟它两端的电压成正比；当导体两端的电压一定时，通过导体的电流跟它的电阻成反比．将这两个结论合在一起即为欧姆定律。
合成时条件是隐含的，这是物理规律的表述方法之一。
②欧姆定律适用于整个电路或其中一部分电路，并且这部分电路中只能有电阻（如灯泡、电阻线等），不能有类似电动机、电铃等类型的用电器．③在应用欧姆定律时，I、U、R必须具有对应性和同时性．对应性是指三个物理量属于同一导体或同一段电路，三者一一对应；同时性是指三个物理量是同一时间、同一状态下的值．
典型范例
例1．某同学用图9所示的电路来研究通过导体的电流跟导体电阻的关系，其中R为定值电阻，他第一次实验用的定值电阻
的阻值为R1；闭合开关后，
记下电流表的示数为I1；他第二次实验仅将定值电阻的阻值换为
2R1，闭合开关后，记下电流表的示数为I2。
结果发现I2＜I1，但
1
I2≠
，由此，他认为电流跟电阻不成反比，他的结论是
的（选填“正确”或“错误”），其原因是
．他接下来正确的操作应该是 ．
精析：
闭合电路的欧姆定律I＝
的电阻为闭合电路的总电阻．在图示电路中，有定值电阻R和滑动变阻器R′串联共同构成总电阻R总，即R总＝R＋R′，那么，由欧姆定律I应与R总成反比，而不是与R成反比．要使I与R成反比，应保证R两端的电压不变．该同学的没有看到这一点，所以他的结论是错误的．
全解：
错误，电流变为原来
的条件是电阻R两端的电压不变，向左移动滑片使电压表的示数恢复到第一次的数值．
点评：
物理规律的成立一般都有附加的条件，因此我们在应用物理规律解决实际问题时一定要考查是否附合相应的条件．
例2．一导体接在电路中，导体两端的电压如图10所示，
其电压为 V．若通过导体的电流为0.2A，则它的电阻
为 Ω．当该导体两端的电压增大到原来的2倍时，导
体的电阻将 ．（选填“变小”、“变大”或“不变）
精析：
通过对图10的观察可知，电压表的量程为0～15V，
每小格为0.5V，则不难看出电压表的读数为6V．当导体两端电压为6V，通过其电流为0.2A时，则由欧姆定律的变形公式R＝
求得电阻R＝30Ω；导体的电阻只与其材料、长度、粗细及温度有关，而与电压、电流无关，这是导体本身的性质．
全解：
6，30，不变．
点评：
本题考查三个方面的能力：
其一，电压表读数能力；其二，欧姆定律公式的运用能力；其三，判断导体电阻与什么因素有关的能力．
思考与练习
一、填空题
1．在某电阻两端加4V电压时，通过它的电流为2A。
若要使通过它的电流为0.5A，应在这个电阻两端加 V的电压．
2．把一个5Ω的电阻R1接在一个电压保持不变的电源上，用电流表测出电路中的电流为1.2A；当把一个15Ω的电阻R2接在该电源两端时，通过R2的电流是 A．
3．通过学习，我们知道了导体中的电流跟导体两端的电压和导体的电阻有关，因此我们要研究通过导体的电流跟导体两端的电压的关系，就必须保持导体的 不变；研究通过导体的电流跟导体的电阻的关系，就必须保持导体两端的 不变．
4．导体中的电流，跟导体两端的 成正比，跟导体的 成反比，这个结论叫欧姆定律，它的表达式为 ．
5．当导体两端的电压是4V时，通过它的电流是0.8A；若该导体两端的电压增加2V，通过它的电流是 A；如果要使通过它的电流为1A，则应将电阻接在 V的电路中；当电阻两端的电压为0V时，通过它的电流为 A，此时它的电阻为 Ω．
6．在某一电路中，导体两端的电压不变，若将导体的电阻增大8Ω，电流将变为原来的四分之三，原来电路中的电阻为 Ω．
二、选择题（只有一个选项符合题意）
7．关于电压、电流、电阻三个物理量下列说法中正确的是（ ）
A．由U＝IR可知，导体两端的电压跟通过它的电流成正比，跟它的电阻成反比
B．由I＝
可知，通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟它的电阻成反比
C．由R＝
可知，导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比
D．以上说法都不对
8．如图11所示的电路中，当A、B两点接入10Ω电阻时，电流表的示数为0.5A；若A、B间改接20Ω电阻时，则电流表的示数（ ）
A．等于0.25A B．小于0.25A
C．大于0.25A D．无法判断
9．如图12所示，电源电压保持不变，当闭合开关S，滑片P向a端移动时（ ）
A．电流表、电压表示数都变大 B．电流表示数变大，电压表示数变小
C．电流表示数变小，电压表示数变大 D．电流表、电压表示数都变小
10．下列说法中错误的是（ ）
A．当加在导体两端的电压改变时，电压与电流的比值也随着改变
B．用不同的导体研究电流和电压的关系时，得到的结论都一样
C．相同的电压加在电阻不同的导体两端，电流一定不同
D．同一导体，两端电压越大，通过的电流也越大
11．如图13所示是研究电流跟电压、电阻关系的实验电路图，请你在“○”内填上合适的电表．表一、表二记录的是实验数据，分析表一数据可得出结论：
；分析表二数据可得出结论：
．
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液体、气体、真空中的电流是否遵循欧姆定律
欧姆定律研究的对象是导体．导线、灯丝、电阻等都是金属导体，此外，还有液态导体，如酸、碱、盐的水溶液等也是导体，也能导电．实验证明，欧姆定律也适用于导电液体．条件变化时，气体也能导电，通常叫气体放电。
气体导电只在电压很低时才遵循欧姆定律，当电压增高到一定程度时就不遵循了．电子还能在真空中做定向高速运动，形成真空中的电流，如高压下的阴极射线、在较低电压下的热电子发射等．实验表明，真空中的电流是不遵循欧姆定律的．
四、欧姆定律的应用
学习要求
1．学习用伏安法测量定值电阻的阻值，善于根据特定的目的进行相关的实验设计、操作、收集和处理数据．
2．经历测量小灯泡电阻的实验过程，能从实验结果中发现新的探究问题，并能收集相关证据予以解释．
3．经历串联电路总电阻的推导过程，知道串联电路的总电阻等于各部分电阻之和。
学习指导
1．关于伏安法测电阻：
①原理：
R＝
；②根据原理确定主要的测量仪器为：
电压表和电流表；③实验中需多次测量求平均值来减小测量误差，具体可以通过改变电源电压或增加滑动变阻器来实现．
2．串联电路的特点：
①电流特点：
I1＝I2＝I；②电压特点：
U1＋U2＝U；③电阻特点：
R1＋R2＝R．
3．并联电路的特点：
①电流特点：
I1＋I2＝I；②电压特点：
U1＝U2＝U；③电阻特点：
＝
＋
典型范例
例1．在用伏安法测电阻的实验中备有以下规格的器材：
电流表一只（量程0～0.6A，0～3A），电压表一只（量程0～3V，0～15V），干电池两节，滑动变阻器一个（0～20Ω），开关和若干导线．
⑴某同学按图14所示的电路图连好电路，闭合开关，发现两表的指针均不动，下列判断正确的是（）
A．电流表断路或它的接线接触不良
B．电压表断路或它的接线接触不良
C．开关短路
D．滑动变阻器短路
⑵估计待测电阻Rx的阻值约为10Ω，为测量比较准确，则电流表选用的是
量程，电压表选用的是 量程．
⑶实验时，两表读数如图15所示，则通过Rx的电流为 ，Rx两端的电压为 ，实验测出Rx的阻值为 ．
精析：
⑴由题目知闭合开关，两表均无示数，说明该电路某处一定发生了断路，所以首先排除C、D选项．如果B选项正确，则必定有电流通过Rx和电流表，那么电流表应该有示数，所以只有A选项正确．
⑵所给电源为1.5V的两节干电池组成，故电源电压为3V，所以电路中最大的电压为3V，这样电压表的量程选0～3V为好．当滑片P移到阻值为零时，只有Rx起作用，电路中电流最大，由欧姆定律得出最大电流为0.3A，也说是说电流表的量程选0～0.6A为好．
⑶由表读数：
电流表为0.2A，电压表为2V，则Rx＝
＝
＝10Ω．
全解：
⑴A ⑵0～0.6A 0～3V ⑶0.2A 2V 10Ω．
点评：
选择合适的器材、排除电路故障是我们在实验中常遇到的问题，因此在实验课上我们要边实验边思考，将所学的理论与实际结合起来，锻炼我们解决实际问题的能力．
例2．如图16所示，电源电压不变，当滑片P从a端向
b端滑动的过程中，下列判断正确的是（ ）
A．V的示数变大，A的示数变大
B．V的示数变大，A的示数变小
C．V的示数变小，A的示数变大
D．V的示数变小，A的示数变小
精析：
灯L和
升级会员 