师:起立!同学们好!
生:老师好!
师:这节课我们学习人教版九年级第17章的第二节——欧姆定律。第一节讲了两个实验,两个实验我们一起来复习一下。
首先今天的教学目标:第一,要理解欧姆定律的内容;第二,记住欧姆定律的数学表达式;第三,应用欧姆定律解决简单的电学问题,这类问题一般不超过两个电阻的电路,主要以串联为主。
我们进入第一节的两个实验复习。第一个实验,探究电流与电压的关系。大家看电路图,电源电压3.5伏,电流从电源正极出发以后,经过一个电流表,然后经过一个定值电阻,这个定值电阻就是测量对象,我们要研究的就是这个电阻两端的电压发生改变的时候,通过它的电流如何变化。
那么滑动变阻器在这个实验当中的目的,就是方便我们改变电阻两端的电压。所以第一个问题,滑动变阻器的作用是什么?
生:改变定值电阻R两端的电压、保护电路!
师:保护电路。最后实验结论是?
生:当导体电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比!
师:对,控制变量法的实验,在叙述结论的时候,先要把控制变量的因素说出来。
那么第二个实验,保证电压不变,研究电流与电阻的关系。这是a点,这是b点,我们在a、b这两点之间,不管接入阻值大小不同的电阻,都要控制这两点的什么是一样的?
生:电压!
师:比如说第一次接5欧的电阻,我要控制它两端的电压为5伏。那么当我接进去以后,电压不是5伏,这时我要调节滑动变阻器的阻值,使电压表的读数为几伏?
生:5伏!
师:然后读出此时电流是多少安培。断开开关,将定值电阻取下来,将10欧姆的电阻接进去。此时电压表的示数肯定比5伏大还是小?
生:大!
师:为什么?
生:串联分压,电阻越大分的电压越多!
师:对,串联分压,电阻越大分的越多。上一次5欧的电阻分了5伏,这一次10欧的电阻,分的电压肯定比5伏多。所以这个时候,我们要将滑动变阻器的滑片向阻值大的一端移动,让定值电阻两端的电压降下来,降到5伏,重新读出它的电流。
最后我们在分析数据的时候,仍然采用平面直角坐标系,画出的点对应的是一个什么函数?
生:反比例函数!
师:第一次实验的图像是正比例函数,第二次是反比例函数。那么在这个实验当中,滑动变阻器的作用跟上一个实验恰好相反,上一个是改变电压,这一个是保证定值电阻两端的电压不变。
它的实验结论是?
生:当导体两端电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比!
师:这就是两个实验的结论。欧姆在做了很多次实验的基础上,将这两个结论合二为一,得出了非常伟大的欧姆定律。
大家首先看欧姆定律的内容: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。定律说的是电流跟电压、电阻的关系,所以它的数学表达式是?
生:I等于U除以R!
师:欧姆定律首次准确地描述了电压、电阻和电流三者之间的数学运算关系。在没有欧姆定律之前,我们只能定性描述,说一个电路当中,当电阻增大时,电流减小;电阻减小时,电流增大,这是一种定性关系,不是严格的数学关系。
这个式子出来以后,就可以进行定量计算了。计算的时候要注意单位:电流的国际单位是安培,电压的国际单位是伏特,电阻的单位是欧姆。
叙述结论时有两种说法:第一,电阻一定时,电流跟电压成正比;第二,电压一定时,电流跟电阻成反比。
这个式子变形以后还可以得到R等于U除以I,大家不可以说电阻跟电压成正比、跟电流成反比,其实电阻与电压和电流之间有没有关系啊?
生:没有!
师:对,没有关系。变形公式只是帮助我们计算电阻的大小。还有一个变形公式是U等于IR,可以帮助我们计算电压。
这里要强调几点:第一,公式当中的物理量要使用国际单位;第二,公式中的各个物理量要对应,必须是三个同一——同一时刻、同一电路、同一对象。
刚才强调过,说导体的电阻跟导体两端电压成正比、跟导体的电流成反比,这种说法怎么样?
生:完全错误!
师:原因是电阻跟电流和电压之间满足这样的数学运算关系式,但其实它不是由这两个因素决定的,它是由材料、长度、横截面积和温度决定的。
这样的式子有很多,比如ρ等于m除以V,质量除以体积恰好是密度,但密度与质量和体积无关,密度微观上是分子排列的疏密程度;再比如说c等于Q除以(m△t),我们利用这个式子可以算出比热容,但是比热容与物质的吸热放热、质量、初温末温没有关系;再比如说q等于Q除以m,我们可以用这个式子算出热值,但热值与燃料燃烧放出的热量、是否燃烧、燃烧的质量体积都没有关系。
好了,我们顺便把串并联电路的特征看一下。串联电路,是将各个元件首尾连接起来的电路,最大的特征是这个电路当中有几个通路?
生:一个!
师:所以串联电路当中电流是处处相等的。
再看并联电路,电流从电源的正极出发,想要走到负极的话,可以有若干条路径可供选择,常见的是几条支路?
生:两条!
师:所以在并联电路当中,有干路和支路的说法,干路电流等于各支路电流之和,这是它的电流规律。
