欧姆定律本质范文

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一、在欧姆定律教学过程当中，学生经常会遇到的问题

物理学科作为一门科学类学科，其教学内容通常比较枯燥，部分学生表示学习比较费劲，如何能让学生彻底明白和消化欧姆定律，是教师需要考虑的问题。教师可制订相关学习计划，针对不同层次的学生制订适合的学习计划。教学中的重点：电流、电压、电阻等相关知识点，一定要重点讲解以便学生掌握，将理论知识与动手实践结合起来，让学生在实践中加强对实验中的仪器和知识点的把握。

二、让学生明白欧姆定律的主要内容即电流、电压、电阻三者之间的关系

欧姆定律作为初中物理电学的基础，在初中教学之中只涉及部分电路，只有充分掌握了欧姆定律才能进一步学习电学部分的相关理论分析和计算。欧姆定律即阐述电流、电压、电阻三者之间相互关联的关系，教师在实验当中引导学生自己推算出电压、电阻、电流三者之间的关系，从而引出欧姆定律，让学生的记忆更加清楚。演示实验完成后要让学生自己动手，加深理解。

掌握基础定律知识后，教师则应当引导学生分析三者之间变化的问题，即电流是随着电阻与电压的变化而改变。在欧姆定律例题分析中比较常见的问题是多个变量的问题分析，教师要引导学生分析，运用一不变二变的方法来进行问题分析。由于初中学生的理解水平有限，且电压、电流、电阻的概念比较抽象，教师可借助多媒体教学工具，利用相关教学短片帮助学生理解。将电阻比喻成“阻碍电流通行的路障，电阻越大路越不好走，电阻越小通过速度则快”，并且引导学生明白电阻是导体自身的特有属性，电阻的大小是受到温度、导体的材料、长度等各方面因素影响的，与其两端的电压跟电流的大小无关，电阻不会随着电流或者电压的大小改变而改变，只是运用电压和通过的电流比例数值表达起来比较方便。

很多学生在学习欧姆定律之后，错误地以为电阻是受电流与电压影响的。相关教师一定要及时纠正学生的错误理解，教师在做演示实验时，需要让学生明白研究方法。运用控制变量法来研究，如电阻不变，研究电流与电压之间的数量关系；电压不变，来分析电阻与电流之间的量变关系，并且要直接将实验方法演示给学生看，从而加深学生的理解。

三、让学生一带一，提高学生掌握程度

不同的学生对欧姆定律的掌握程度不尽相同，教师可将成绩优秀的学生与成绩较差的学生进行分组，形成学习氛围较好的学习小组。采取团体合作的方式来帮助学生学习，有些学生面对老师和面对同学学习效果也不同。学生相互之间的沟通比较方便，理解能力也大体相同，进步速度也相对较快，教师从一旁进行指导。让学生在掌握了基础的相关知识以后，教师再进行分析，让学生充分掌握后再进行巩固提高，能提高举一反三采取多方面思维的能力。学生之间相互讨论，也能形成良性的竞争式学习，另外树立学习的榜样，也能从心理上鼓励学生主动学习，帮助学生产生学习兴趣和学习积极性。并且让学生不定期进行交换学习，以促进学生的整体学习水平。这样既能促进学生相互之间学习进步，又能培养学生团结合作的精神。

总之，欧姆定律作为电学的基础，学生必须真正掌握该定律，教师在实际教学过程当中，应该对物理教学内容进行细化和具体化，让不同层次的学生群体都能充分掌握。此外，还要引导学生在思维方面和动手实践方面进行改进，并且从中归纳出一些行之有效的教学方法，从而让学生更好地掌握欧姆定律的基础理论，为以后的学习做好铺垫，提高相关教学任务的质量，在实际教学过程当中，注重培养学生的动手实践能力、案例分析和其他方面解决问题的能力，让学生能够掌握控制变量法。同时要培养学生积极探索事物本质的科学精神，切实提高学生的物理综合素质。

参考文献：

[1]宣小东.对现行教材中欧姆定律教学设计的一些思考[J].物理教学探讨，2005（3）.

[2]许忠林.初中物理欧姆定律教学中常见的问题及对策研究[J].成才之路，2015（9）.

[3]符东生.关于初中“欧姆定律”教学的思考[J].物理教学，2014（8）.

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1．三种表达式：（1）I = ；（2）E = U外+U内；（3）U端 = EIr.

2．路端电压U和外电阻R外关系：R外增大，U端变大，当R外 = ∞（断路）时，U端 = E（最大）；R外减小时，U外变小，当R外 = 0（短路）时，U端 = 0（最小）.

3．总电流I和外电阻R外关系：R外增大，I变小，当R外 = ∞时，I = 0；R外减小时，I变大，当R外 = 0时，I =（最大）. （电源被短路，是不允许的）

4．几种功率：电源总功率P总 = EI（消耗功率）；输出功率P输出 = U端I（外电路功率）；电源损耗功率P内损 = I2r（内电路功率）；线路损耗功率P线损 = I2R线.

一、在图像问题中的应用

例1利用图1所示电路可以测出电压表的内阻．已知电源的内阻可以忽略不计，R为电阻箱．当R取不同阻值时，电压表对应有不同读数U.多次改变电阻箱的阻值，所得到的R图像应该是 （ ）

解析设电源电动势为E，电压表内阻为RV，电压表的读数为U，则由闭合电路的欧姆定律可得I = ，则U = EIR = E，由此可得R = RV，由此判断A正确．

二、在非纯电阻电路中的应用

例2如图2所示为汽车蓄电池与车灯（电阻不变）、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05 .电流表和电压表均为理想电表，只接通S1时，电流表示数为10 A，电压表示数为12 V；再接通S2，启动电动机工作时，电流表示数变为8 A，则此时通过启动电动机的电流是（ ）

A．2 AB．8 AC．50 AD．58 A

解析只接通S1时，由闭合电路欧姆定律得：E = U+Ir = 12 V+10.05 V = 12.5 V，R灯 == = 1.2 ，再接通S2后，流过电动机的电流为：I电动机 = I′= A8 A = 50 A，故选项C正确．

三、在动态电路中的应用

例3为了儿童安全，布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针，检测时可以先将玩具放置在强磁场中，若其中有断针，则断针被磁化，用磁报警装置即可检测到断针的存在．图3所示是磁报警装置中的一部分电路示意图，其中RB是磁敏传感器，它的电阻随断针的出现而减小，a、b接报警器，当传感器RB所在处出现断针时，电流表的电流I、ab两端的电压U将 （ ）

A．I变大，U变大B．I变小，U变小

C．I变大，U变小D．I变小，U变大

解析由题意知RB的电阻随断针的出现而减小，即外电路的电阻减小，由闭合电路欧姆定律有I总 = ，可知I总必增大，再由U外 = EI总r可知，外电压U减小．而由U1 = I总R1可知，U1增大，U2必减小，由电流表的电流I = I总I2可知，电流表的电流必变大．故选项C正确．

四、在含容电路中的应用

例3如图4所示，电源电动势E = 12 V，内阻r = 1 ，电阻R1 = 3 ，R2 = 2 ，R3 = 5 ，电容器的电容C1 = 4 F，C2 = 1 F，求C1、C2所带电荷量．

解析根据闭合电路欧姆定律，

I == A = 2 A，

U1 = IR1 = 6 V，U2 = IR2 = 4 V，

UC1 = U2 = 4 V，UC2 = U1+U2 = 10 V.

根据电容器的电容的表达式Q = CU可得：

Q1 = C1UC1 = 406 C = 1.605 C

Q2 = C2UC2 = 1060 C = 105 C.

五、在综合类问题中的应用

例6图5甲所示为某电阻R随摄氏温度t变化的关系图像，图中R0表示0℃时的电阻值，k表示图线的斜率．若用该电阻与电池（电动势为E，内阻为r）、电流表（满偏电流为Ig、内阻为Rg）、滑动变阻器R′串联起来，连接成如图5乙所示的电路，用该电阻做测温探头，把电流表的电流刻度改为相应的温度刻度，于是就得到了一个简单的“电阻温度计”.

（1）使用“电阻温度计”前，先要把电流表的刻度改为相应的温度值，若温度t1< t2，其对应的电流分别为I1、I2，则I1、I2谁大？

（2）若该“电阻温度计”的最低适用温度为0℃，即当温度为0℃时，电流表恰好达到满偏电流Ig，则变阻器R′的阻值为多大？

（3）若保持（2）中电阻R′的值不变，将电流表刻度盘换为温度刻度盘，刻度均匀吗？

解析（1）由图5甲可知温度越高，电阻R越大，对应电路中的电流越小，故I1>I2.

（2）由闭合电路欧姆定律得：Ig = ，

得：R′=R0Rgr.

（3）由图（a）得R = R0+kt.

再由闭合电路欧姆定律得：

I = ，解之得：t = （），由t = （）可知，t与I不是一次线性关系，故刻度不均匀.

例7受动画片《四驱兄弟》的影响，越来越多的小朋友喜欢上了玩具赛车．某玩具赛车充电电池的输出功率P随电流I变化的图像如图6所示.

（1）求该电池的电动势E和内阻r；

（2）求该电池的输出功率最大时对应的外电阻R（纯电阻）；

（3）由图像可以看出，同一输出功率P可对应两个不同的电流I1、I2，即对应两个不同的外电阻（纯电阻）R1、R2，试确定r、R1、R2三者间的关系．

解析（1）由图像可知I1 = 2 A时，有Pm == 2 W.

I2 = 4A时，输出功率为P=0，此时电源被短路，即：I2 = ，联立解得：E = 2 V，r = 0.5 .

（2） 电池的输出功率最大时有R = r，故 r = R = 0.5 .

（3）由题知：（）2R1 = （）2R2，整理得r2 = R1R2.

例8如图7所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d = 40 cm.电源电动势E = 24 V，内电阻r = 1 ，电阻R = 15 .闭合开关S，待电路稳定后将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0 = 4 m/s竖直向上射入板间．若小球带电荷量为q = 102 C，质量为m = 202 kg，不考虑空气阻力．那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？（取g = 10 m/s2）

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引言

高中阶段，学生接触测电阻最多也最熟悉的莫过于伏安法测电阻了。原因在于伏安法测电阻的理论基础是欧姆定律。而欧姆定律是高中电路部分的重点。但是，局限于高中生的知识储备有限，对电路略知一二，但对电路的变换和由此引起的新的计算不是很了解。由电路和器件引起的误差不可避免，我们总是在避免或者减小电路器件引起的误差。一个新的方法-桥式伏安法，便进入人们的视线。电桥法与伏安法结合起来，即桥式伏安法。传统的伏安法和较新颖的桥式伏安法的区别在哪里？桥式伏安法的理论基础可靠成立么？和伏安法相比，它的优点是什么？这些都是我们关系的问题。桥式伏安法是在伏安法的基础上建立的，对伏安法需要重新认识。我们先对伏安法和桥式伏安法进行详细说明。

一、伏安法概述

1.1伏安法测电阻

测量电阻的方法很多，如伏安法、电桥法、欧姆表法等。其中伏安法是一种用途比较广泛的方法。它不仅能测量电阻值，也能用来验证欧姆定律。因为其基础便是欧姆定律。伏安法测电阻是用电压表和电流表分别测出待测电阻两端的电压和流过电阻的电流，然后用欧姆定律公式计算出待测电阻的值。

1.2传统接法

伏安法测电阻的传统接法分为电流表内接法或外接法（图1）。当K连接A时为内接法，当K连接B时为外接法）。

伏安法测电阻是用电压表和电流表分别测出待测电阻两端的电压和流过电阻的电流，然后用欧姆定律公式计算出待测电阻的值。但电表内阻阻值对测量有影响，这种影响使内接法和外接法都无法从电压表和电流表同时直接准确读出待测电阻的电压和电流。[1][2]由缺陷和局限性得到的结果在高中阶段也是可以理解的。

然而，由于电表内阻不能忽略的存在，这种近似计算必然存在一定程度的方法误差。只有对电表内阻值进行相应修正后，才能完全消除电表内阻对测量的影响。如此，能避免方法误差便是很必要的。而侧阻值实验的精度在不断提高，桥式电桥法便是在这种情况下出现。

二、桥式伏安法测电阻

由于内接法和外接法都存在实验理想化下的局限性，近年人们寻找伏安法测电阻的新接法，现在已经发明了四种新接法。它们分别是电压补偿法、电流补偿法 、电压电流双补偿法和等值电流法。[2]这四种新接法都从本身线路中完全消除了电表内阻的影响，都能从电压表和电流表上直接读出待测电阻两端的电压 和流过的电流。这种不需要理想化并且直接避开器件局限性的电路很好。但由于需要增加补偿线路，因此这四种新接法都比较复杂。高中生在他们的水平上不是很容易接受。本文将对一个新颖简便的新接法—-桥式伏安法，进行讲述。并探讨这种方法的优点和可行性，更关键的是在不同测量环境下该方法的误差与伏安法误差进行比较，更加深入全面了解桥式伏安法的特性。此方法非常巧妙地以电桥平衡原理为基础，不需补偿线路即能完全消除电表内阻的影响。

2.1电路接法

连接方式如图2。其精髓便是将伏安法中提到的流过电压表的电流非常有依据的消除，而不是伏安法中采取理想化忽略近似计算。这样便首先消除了由器件而引起的方法误差。这主要是电桥法的功劳。[3]（如图三）我们知道，在这个电路中，只要想办法使电流表（检流计）两端电势相等，则通过电表的电流就可以为零。这种情况就称为“电桥平衡”。根据电桥平衡所需满足的关系，我们就可精确地测量电阻了。

首先调节可变滑动电阻R动。R动的阻值大小不需准确调定，只需根据待测阻值R的大小估值，将R动调到与R 的数量级相差不多即可。可见操作比较简单。然后

接通开关K，调节R动使检流计指针指零。记下此时电压表的读数和电流表的读数。所测得的电压V和电流A，然后代入公式，即可求得待测电阻R的值。

2.2测量原理

当CD支路无电流时，显然可见，电压表的读数刚好就是待测电阻R两端的电压，电流表的读数就是完全流过电测电阻R的电流。单独看待测电阻周围的电线，CD可以看成直导线，刚好形成一个标准的外接伏安法测电阻。因此，将其带入欧姆定律公式是可行的。将测得的电压和电流代入公式求得的R阻值是准确的，没有方法误差，这里已完全消除了电表内阻的影响。

三、比较分析讨论

用电桥法测电阻是将待测电阻与已知电阻进行间接比较，因此电桥法需要有已知的标准电阻。电桥法是利用电桥平衡公式求待测阻值。而桥式伏安法不需标准电阻，是利用电压表和电流表测阻值的电压和电流，再由欧姆定律公式求阻值。同时，由于是通过欧姆定律计算，通过桥式伏安法很巧妙的避开了伏安法测量时的误差，则有效地消除了由伏安法测电阻时的理论局限，消除了由其带来的误差，改善和提高了实验的准确性。由此可见，桥式伏安法是伏安法的一种接法，它与电桥法又有本质区别。通过数据我们可以看到，桥式伏安法测量阻值也是中值阻值较好。小阻值或大阻值都不理想，误差很大。在用桥式伏安法时，要注意以上几个误差来源的事项。

参考文献：

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1 建构模型，提出问题

（1）在实验室里测定电源的电动势与内阻的电路如图1所示.

提出问题：在不考虑系统误差时，依据什么原理测定电源的电动势和内阻？

教师引导学生从闭合电路欧姆定律的基本表达式出发，总结出测量原理.

本质是采用伏安法原理，测出电流I和电压U.I、U应满足的函数表达式.

过利用电压表测得的电压U和电流表测出的电流I作为已知数，在闭合电路欧姆定律的基础上建立相应的函数表达式，利用计算法和图象法这两种方法中的其中一种都可以得到需要测量的值.

设计意图 探究始于问题，作为复习课，学生已经有了一定的基础，选择典型的问题作为切入后，构建模型，通过解决问题的过程复习所学知识点，将学生从抽象的概念中引入到具体的实践中，是一种直观的，既能够调动学生学习积极性的做法，避免干巴巴的重复，又能使学生在实际中得到锻炼.

解决问题都有自己的规律，要通过典型试题找到解决问题的基本思路，避免就题论题，无法提高学生的能力.

2 变换仪器，总结规律

2.1 教师对学生进行启发式引导

通过上述试题，学生能够解决当电路中有电压表和电流表的前提下，测定电源电动势和内阻的问题，那么如果在实验器材中缺少电压表或电流表，或者所给的电压表或电流表不符合题意需要时，我们能不能用其他的仪器等效代替呢？

为了回答这个问题，我们先来看如下试题：

某班举行了一次物理实验操作技能比赛，其中一项比赛为用规定的电学元件设计合理的电路图，并能较准确地测量一电池组的电动势及其内阻.

设计意图 上述试题的求解过程从本质上来看，仍旧是伏安法，只是其电压表是利用电流表和合适的定值电阻等效代替而已，只要引导学生认清这个本质，试题就变得很简单了.

2.2 教师引导学生总结出解题的思维

（1）遵循本质的思维.电源电动势、内阻的测定实验，在实验室采用的是伏安法，其本质是建立了路端电压与总电流之间的函数关系.

（2）等效替代的思维.缺少电压表时，可以用已知电阻的电流表和合适的定值电阻相串联来代替.同样的，在缺少电流表时，可以用已知电阻的电流表和合适的定值电阻并联来代替.

（3）数学分析的思维.建立起函数表达式与相关图象的对应关系，就通过截距和斜率得到需要测定的物理量.

在以上分析结论的过程中启发我们基本思维：

（1）闭合电路欧姆定律为基础；（2）等效代替法的思维；（3）确立测量值之间的函数关系并画出图象.

设计意图 学生在考虑电学实验试题时，头脑中出现的信息往往是最基本的伏安法测定电阻的模型，只能就题论题，试题稍作变动，就无所适从.在伏安法的基础上，通过等效替代法创设一类问题的情景，帮助学生找到解决问题的基本思维、基本规律.这种解决问题的方法，可以迁移到其他更深层次，综合性更强的问题上面，为后期解决复杂问题奠定基础，明确方向.

3 层层深入，拓宽思维

师：如果在测定电源电动势和内阻的试验中，没有电压表，只有电流表和电阻箱，以上总结的规律还有存在的价值吗？