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48测定电源的电动势和内阻【最新精选】,测定电源电动势和内阻,测定电池电动势和内阻,测电源电动势和内阻,测量电源电动势和内阻,测电源的电动势和内阻,电源电动势和内阻,电源电动势e 2v 内阻r,电源的电动势和内阻,电源电动势为6v 内阻
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48测定电源的电动势和内阻【最新精选】
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3秒自动关闭窗口第2章-恒定电流-选修3-1-人教版-物理_甜梦文库
第2章-恒定电流-选修3-1-人教版-物理
高中物理人教版?选修3-1本课件为基于精确校对的word书稿制作的“逐字编辑”课件，如需要修改课件，请双击对应内容，进入可编辑状态。 如果有的公式双击后无法进入可编辑状态，请单击选中此公式，点击右键、“切换域代码”，即可进入编辑状态。修改后再点击右键、“切换域代码”，即可退出编辑状态。第二章恒定电流1 2电源和电流 电动势34 5 6 7 8 9 10 11欧姆定律串联电路和并联电路 焦耳定律 导体的电阻 闭合电路的欧姆定律 多用电表的原理 实验：练习使用多用电表? 实验： 测定电池的电动势和内阻 简单的逻辑电路专题电学实验本章总结提升第二章恒定电流1电源和电流1电源和电流2电动势?2电动势?2电动势│ 三维目标 三维目标1．知识与技能 (1)了解电源的形成过程． (2)掌握恒定电场和恒定电流的形成过程． (3)知道电源的电动势和内阻． 2．过程与方法 (1)在理解恒定电流的基础上，会灵活运用公式计算电流 的大小． (2)通过类比法，了解电源内部的非静电力及非静电力做 功．2电动势│ 三维目标 (3)通过实验探究的方法，了解电动势是反映电源将其他 形式的能转化为电能本领的物理量，了解电源内部存在内阻． 3．情感、态度与价值观 (1)通过本节对电源、电流的学习，培养将物理知识应用 于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问 题． (2)通过对物理学史的了解，使学生感受到人文情怀． (3)通过对电池种类的了解，使物理贴近学生生活、联系 社会实际． (4)通过实验和探索，促进学生积极参与、勤于思考，提 高学生的科学素养．2电动势│ 重点难点 重点难点[重点] 1．理解电源的形成过程及电流的产生． 2．了解电源电动势和内阻． [难点] 1．会灵活运用公式计算电流的大小． 2．电动势和非静电力这两个概念的引入． 3．如何了解电源内部还有内阻．2电动势│ 教学建议 教学建议恒定电流是研究电场的又一跨越，学生具备静电场的基础 知识是学习恒定电流的基础和保证，学生参与了静电场的学习， 对电场研究有了重要性的一定认识，但是静电场的电势能、电 场力做功，又让学生觉得知识有些凌乱。因此，建议课堂教学 中，可以采用教师引导学生分析，学生主动思考，师生共同总 结(最好是教师先听学生的总结，再加以点评)的方法．这样 既能发散学生的思维，调动学生的积极性，活跃课堂气氛，又 能减少学生学习物理的恐惧感．2电动势│ 教学建议通过复习静电力概念，明确静电力的作用效果，建议通过 类比，分层次提出相应问题，通过师生互动式的分析讨论，逐 步明确电路中形成持续电流的原因．利用多媒体动画形象地将 形成电流和水流条件进行类比，通过非重力对水的作用和非静 电力对电荷的作用进行类比中得出非静电力的概念．通过讨论 不同电源把其他形式的能转化为电能的本领不同逐步建立电动 势的概念，并通过对电动势和电压的本质区别的讨论，加强对 电动势概念的理解．2电动势│ 新课导入 新课导入[导入一] 引入新课 教师：人类通过对静电场的研究不但获得了许多有关电 现象的知识，而且形成了若干重要的电学概念和研究方法，成 为电学理论的重要基础． 但是，无论在自然界还是生产和生活领域，更广泛存在 着的是电荷流动所引起的效应．那么，电荷为什么会流动？电 荷流动服从什么规律，产生哪些效应？这些效应对人类的生产、 生活方式和社会进步又起着怎样的作用呢？2电动势│ 新课导入过渡：这节课就来学习有关电流的知识．(板书课题：导 体中的电场和电流) [导入二] 一辆从台州温岭开往江苏徐州的双层大客车在经过上三高 速时，突然雷鸣电闪，瞬间大客车变成了“火”车．我们知道 雷鸣电闪时，产生的强大的电流使天空发出耀眼的闪光，可是 为什么闪电只存在于一瞬间呢？而手电筒的小灯泡却能持续发 光，又是为什么呢？通过这节的学习你就会知道了．2电动势│ 温故知新 温故知新电容器放电时两极板上的电荷量也随之减少，极板间的 电压也很快降低，而我们日常生活中常见的干电池、碱性电池、 铅蓄电池、纽扣式氧化银电池等却能够连续放电很长时间，那 么电池为什么能长时间放电而两端的电压却能保持不变？电池 上的那些铭牌又有什么含义呢？2电动势│ 温故知新[答案] 电池在放电过程中通过非静电力做功将其他形式 的能转化为电势能，从而维持电池两端的电压不变却能长时间 持续放电．电池上的铭牌标有电池的工作要求和注意事项，其 中电动势、内阻和容量是最重要的三个参数．2电动势│ 自主探究 自主探究? 知识点一 电源和电动势1．电源：电源是通过 非静电力做功把其他形式的能转化 为 电势能 的装置． [注意] ①在不同的电源中，把不同形式的能量转化为电 能． ②非静电力：非静电力是指电源把正电荷(负电荷)从负极 (正极)搬运到正极(负极)的过程中做功的力．这个力一定不是 静电力，因此称为非静电力．这种非静电力做功使电荷的电势 能增加．2电动势│ 自主探究2．电动势 (1)定义：在电源内部， 非静电力 所做的功W与被移送 的电荷q的比值叫电源的电动势． W E＝ q . (2)定义式： (3)单位：伏(V)． (4)物理意义：表示电源把其他形式的能转化为电能的本 领强弱．电动势越大，电路中每通过1 C电荷量时，电源将其 越多 他形式的能转化成电能的数值就 . [注意] ①电动势的大小由电源中非静电力的特性(电源本 身)决定，跟电源的体积、外电路无关．2电动势│ 自主探究[注意] ①电动势的大小由电源中非静电力的特性(电源本 身)决定，跟电源的体积、外电路无关． ②电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电 势差． ③电动势在数值上等于非静电力把1 C电荷量的正电荷在 电源内从负极移送到正极所做的功． 3．电源(池)的几个重要参数 (1)电动势：它取决于电池的正负极材料及电解液的化学 性质，与电池的大小 无关 . (2)内阻(r)：电源内部的电阻． (3)容量：电池放电时能输出的 总电荷量 .其单位有： A?h和mA?h.2电动势│ 自主探究? 知识点二 电流1．电流的形成：电荷的 定向移动 形成电流． 2．产生电流的条件 ①导体中有能 自由移动的 电荷；②导体两端 有电压 (在 导体内部建立电场)．两者缺一不可． 3．电流的方向：规定为正电荷 定向移动 的方向．[注意] ①若电流是因为负电荷流动形成的，则负电荷定向 移动的反方向为电流的方向．②在电源外部，电流从正极流向负极，在电源内部，电流 从负极流向正极．2电动势│ 自主探究4．电流的意义：表示电流的强弱程度． 5．电流的定义：通过导体横截面的 电荷量 跟通过这些电 荷量所用 时间 的比值． 6．电流的定义式：q I＝ t.7．电流的单位：在国际单位制中，电流的单位是安培，符 号是A.常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μ A)． 1 A＝103 mA＝106μ A2电动势│ 典例类析 典例类析? 类型一 电流的计算 q I＝ 是电流的定义式．对它要注意以下几点： t(1)横截面方面：电流定义中的横截面指的是某一个横截面，而 与横截面积的大小无关，更不是指单位横截面积．q (2)公式方面：电流定义式 I＝ 不能理解为 I 与 q 成正比，与 t t成反比．例如，某电路的电流 I＝1 A，表示每秒通过电路横截面的 电荷量 q＝1 C，通过电路横截面的电荷量若为 2 C 时，电流并没有 变，仍是 1 A，只是通电时间为 2 s 罢了．2电动势│ 典例类析(3)电流形成方面： 导体中的电流既可以是正电荷的移动， 也可以是负电荷的移动，还可以是正、负电荷沿相反方向的移 动．我们在计算电解液导电的电流时，可把负电荷的移动看作 正电荷沿相反方向的移动来处理．q (4)q 数值方面：I＝ 既适用于金属导体导电，也适用于电 t解液导电．但电解液导电时，q 应为正、负离子在同一时间 t 内通过同一截面时所带电荷量的绝对值之和． (5)电流尽管有方向，但是它是标量．它的运算不遵循平行 四边形定则．2电动势│ 典例类析例1 某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子 和2.0×1019 个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的 电流是( D ) A．0 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A2电动势│ 典例类析[解析]电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电量应是两者绝对值的 和．故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在 2 s 内通过截面的总电量应为：q ＝ 1.6×1019－19×2×1.0×1019C ＋ 1.6×10－×1×2.0×1019 C＝6.4 C.q 6.4 根据电流的定义式得：I＝ ＝ A＝3.2 A. t 22电动势│ 典例类析[点评] 电解液导电与金属导体导电不同，金属导体中的 自由电荷只有自由电子， 而电解液中的自由电荷是正、 负离子，q 应用 I＝ 计算时，q 应是同一时间内正、负两种离子通过某横 t q 截面积的电量的绝对值之和．这是应用 I＝ 的关键． t2电动势│ 典例类析变式 在金属导体中，若10 s内通过横截面的电荷量为 10 C，则导体中的电流为 A.[答案] 1q 10 [解析] 根据电流的定义式得：通过的电流为 I＝ ＝ A t 10＝1 A.2电动势│ 典例类析? 类型二 对电动势的理解和掌握由于电源两极间有电势差，在外电路中，正电荷在静电力的作用下由 电源的正极向负极做定向移动， 从而形成了电流(在金属导体中是 电子由负极向正极移动)． 在电源内部，要使正电荷从负极移至正极，靠静电力不可能实现，因 此只有依靠非静电力对电荷做功来增加电荷的电势能． 可见，电源是把其他形式的能转化为电能的装置．W 公式 E＝ 表明电动势 E 就是电源内部非静电力移送单位电荷所做的 q功．2电动势│ 典例类析例2干电池的电动势为1.5 V，这表示( AC )A．电路中每通过1 C的电荷量，电源就把1.5 J的化学能 转化为电能 B．干电池在1 s内将1.5 J的化学能转化为电能 C．干电池与外电路断开时，两极间的电势差为1.5 V D．干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2 V的 蓄电池强2电动势│ 典例类析[解析] 根据电动势的定义可知，A正确，B错误．电动势 在数值上还等于电源没有接入电路时，电源两极间的电势差， 故C正确．由电动势的物理意义可知，电动势越大，电源把其 他形式的能转化为电能的本领越强，故D错误． [点评] 理解电动势，要从概念入手．电动势是一个表征 电源特征的物理量．电源的电动势表示电源将其他形式的能 转化为电能的本领强弱，在数值上，等于非静电力将单位正 电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功．它 能够起到克服导体电阻对电流的阻力，使电荷在闭合的导体 回路中流动的作用．2电动势│ 典例类析变式关于电动势，下列说法中正确的是( AC )A．在电源内部把正电荷从负极移送到正极，非静电力做 功，电势能增加 B．对于给定的电源，移送正电荷的非静电力做的功越多， 电动势就越大C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷 从负极向正极移送过程中做的功越多D．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极 移送的正电荷的电荷量越多2电动势│ 典例类析[解析] 电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，在 电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能 增加，因此选项A正确．电源的电动势是反映电源将其他形式 的能转化为电势能的本领强弱的物理量，电动势在数值上等 于移送单位电荷量所做的功，不能说电动势越大，非静电力 做功越多，也不能说电动势越大，被移送的电荷量越多，所 以选项C正确，BD错误．2电动势│ 典例类析? 类型三 电流的微观表达式导体中电流的微观表达式及其推导 如图 2－1－1 所示，AB 表示粗细均匀的一段长为 L 的导体，两 端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为 v，设 导体的横截面积为 S，导体中单位体积内的自由电荷数为 n，每个自 由电荷的电荷量为 q. 导体中的自由电荷总数：N＝nLS 总电荷量：Q＝Nq＝nLSqL 所有这些电荷都通过左端横截面 S 所需的时间：t＝ v2电动势│ 典例类析Q nLSq 可得导体中的电流：I＝ ＝ ＝nqSv t L/v由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积的自由电荷 数 n、每个自由电荷的电荷量 q、定向移动的速率 v、导体的横截面积S.图2－1－12电动势│ 典例类析例3在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为 I 的电子束．已知电子的电荷量为 e，质量为 m，则在刚射出加速电场时，一小段长为 Δ l 的电子束内的电子个数是(B)IΔ l A. eS I C. eSm IΔ l B. 2eU e m ISΔ l D. 2eU em 2eU m 2eU2电动势│ 典例类析[解析]1 2 根据动能定理有： mv ＝eU，得 v＝ 22eUm；根据电流的微观表达式 I＝nqSv，可得该电子束单位体积内的电子个I 数 n＝ ， 则一小段长为 Δl 的电子束内的电子个数为 N＝nΔlS evS I Δl I Δ l ＝ ＝ ev e m ，故 B 正确． 2eU2电动势│ 典例类析[点评] 电流微观表达式是常用的一个公式，特别是在与 电场、磁场综合的问题中．分析相关问题时，要建立一个柱 体模型，即建立一个以单位时间内电荷流过的距离为高度的 一个圆柱，分析该柱体内的电荷．2电动势│ 典例类析变式有一横截面积为 S 的铜导线， 流经其中的电流为 I，设每单位体积导线有 n 个自由电子，电子的电荷量为 q，此时 电子定向移动的速度为 v，在 Δt 时间里，通过导线横截面的 自由电子数目可表示为( AC )IΔt IΔt A．nvSΔt B．nvΔt C. D. q Sq2电动势│ 典例类析q [解析] 此题考查对电流公式 I＝ 及电流的微观表达式 I＝ t nqvS 的理解．在 Δ t 时间内，以速度 v 移动的电子在铜导线中经过的长度为 vΔ t， 由于铜导线的横截面积为 S， 则在 Δ t 时间内， 对应的导线体积为 vΔ tS.又由于单位体积的导线中有 n 个自由 电子，在 Δ t 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为nvSΔ t，故 A 正确．由于流经导线的电流为 I，则在 Δ t 时间内，流经导线的电荷量为 IΔ t，而电子的电荷量为 q，则 Δ t 时间内IΔ t 通过导线横截面的自由电子数目可表示为 ，故 C 也正确． q3欧姆定律3欧姆定律 ?3欧姆定律│ 三维目标 三维目标1．知识与技能 (1)知道什么是电阻及电阻的单位． (2)理解欧姆定律，并能用来解决有关电路的问题． (3)知道导体的伏安特性，知道什么是线性元件和非线性 元件． 2．过程与方法 (1)通过演示实验探究电流大小的决定因素，培养学生的 实验观察能力．3欧姆定律│ 三维目标(2)运用数学图象法处理物理问题，培养学生运用数学进 行逻辑推理的能力． 3．情感、态度与价值观 通过介绍欧姆的研究过程和“欧姆定律”的建立，激发学 生的创新意识，培养学生在逆境中战胜困难的坚强性格．3欧姆定律│ 重点难点 重点难点[重点] 欧姆定律的内容、表达式、适用条件及利用欧姆定律分 析、解决实际问题． [难点] 伏安特性曲线的物理意义．3欧姆定律│ 教学建议 教学建议欧姆定律是电学中的基本定律，是进一步学习电学知识和分析电 路的基础，是本章的重点．本次课的逻辑性、理论性很强，重点是学 生要通过自己的实验得出欧姆定律，最关键的是两个方面：一个是实 验方法，另一个就是欧姆定律．欧姆定律要求学生在实验的过程中逐 渐理解，形式很简单，所以是重点而不是难点．学生对实验方法的掌 握既是重点也是难点，这个实验难度比较大，主要在实验的设计、数 据的记录以及数据的分析方面．由于实验的难度比较大，学生出现错 误的可能性也比较大，所以实验的评估和交流也比较重要．这些方面 都需要教师的引导和协助，所以建议这节课采用启发式综合教学法．3欧姆定律│ 新课导入 新课导入[导入一] [情境导入] 在日常生活中，我们家庭中的用电器如日光灯、电磁炉、电 视机等的额定电压是一样的吗？都是多少？ 答：都是220 V. 日常生活中，家中用于照明的灯泡，为什么总是在刚点亮的 时候容易烧坏？ 引入新课 同学们在初中已经学过了欧姆定律的一些基础知识，今天我 们要在初中学习的基础上，进一步学习欧姆定律的有关知识．3欧姆定律│ 新课导入[导入二] 漏电保护器俗称触电保安器．它的作用是用于低压电路中， 防止人身触电和由于漏电引起的火灾、电气设备烧损以及爆炸 事故发生．当有人触电或上述情况发生时，电网就会出现漏电 电流，漏电电流达到保护器的规定值，开关跳开、切断电源， 实现漏电保护．避免人身触电和其他事故的发生．漏电保护器 是如何工作的？ 原来漏电保护器利用检测被保护电网内所发生的相线对地 漏电或触电电流的大小，从而作为发出动作跳闸信号，并完成 动作跳闸任务．3欧姆定律│ 温故知新 温故知新电源(池)的几个重要参数有电动势、内阻和容量．电荷 的定向移动形成电流．要想形成电流则导体两端必须有电压， 而不同的导体对电流的阻碍作用不同．那么电流与电压究竟有 什么关系？是不是都成线性关系？如何更直观地表示出它们之 间的关系呢？3欧姆定律│ 温故知新[答案] 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．对气态导体和半导体元件来说，电流与电压之 间不成线性关系．可以作出导体的伏安特性曲线更直观地表示 它们之间的关系．3欧姆定律│ 自主探究 自主探究? 知识点一 电阻1．定义：导体对电流的 阻碍 作用，叫做导体的电 阻． U R＝ I 2．定义式： . 3．电阻的单位：电阻的单位是 欧姆 ，简称欧，符号 是 Ω . 常用的电阻单位还有千欧(kΩ )和兆欧(MΩ )． 1 kΩ ＝103 Ω ；1 MΩ ＝106 Ω .3欧姆定律│ 自主探究4．电阻的物理意义：电阻是导体本身的一种特性，其大 小由 导体本身 决定．3欧姆定律│ 自主探究? 知识点二 欧姆定律1．内容：导体中的电流I跟导体 两端的电压U 成正比，跟导体的 成反比． 电阻R 2．表达式： I＝U . R3欧姆定律│ 自主探究[想一想] “导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导 体中的电流成反比”这一说法对吗？[答案] 导体的电阻是导体本身的一种特性，其大小是由 导体本身决定的．欧姆定律表述的是导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系，其中对应的导体是可以变化 的，而电阻定义式表述的是给定导体的电压与电流的关系．3欧姆定律│ 自主探究3．适用条件：除金属外，欧姆定律对电解质溶 气态导体 液 ，但对 和半导体元件并 适用 不适用．3欧姆定律│ 自主探究? 知识点三 导体的伏安特性1．伏安特性曲线用纵坐标表示电流 I ，用横坐标表示电压 U ，画出的 I － U 图线叫做导体的伏安特性曲线． 2．线性元件和非线性元件 (1)线性元件 伏安特性曲线是过坐标原点的 直线 ，这样的元件叫 线性元件． (2)非线性元件3欧姆定律│ 自主探究伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫非线性元件．(如图2－3－1所示) 不适用欧姆定律的导体和器件，其电流和电压不成正比， 非线性元件 伏安特性曲线不是直线，这些元件都是 .3欧姆定律│ 自主探究图2－3－13欧姆定律│ 典例类析 典例类析? 类型一 欧姆定律的应用(1)欧姆定律中I、U、R三者应具有“同体性”．I、U、R 为同一研究对象的相应的三个物理量，绝不允许张冠李 戴．当导体的电阻率随温度变化显著时，R应是测量时的实际 电阻，这时欧姆定律仍可应用． (2)欧姆定律中U与I应具有“同时性”．U与I必须是导体 上同时刻的电压、电流值．3欧姆定律│ 典例类析例1 某用电器两端加7 V的电压时，通过它的电流为0.2 A．现由于用电器两端的电压增大而使通过的电流变为0.5 A， 能否用量程为15 V的电压表测量此时用电器两端的电压？[答案] 不能3欧姆定律│ 典例类析U 7 V [解析] R＝ ＝ ＝35 Ω， I 0.2 A U ＝I R＝0.5 A×35 Ω＝17.5 V＞15 V.′所以不能用量程为 15 V 的电压表测量这时用电器两端的电 压．[点评] 因为用电器的电阻是不变的，所以先求出用电器 的电阻，再由U＝IR可求出用电器两端的电压，然后再与电压 表的量程比较，看是否超过电压表的量程即可．此题的另一 种解法是直接根据电流与电压成正比的规律求解，即：当电 流变为原来的2.5倍时，意味着电压也是原来的2.5倍．′3欧姆定律│ 典例类析? 类型二 电阻的特性U R＝ 是电阻的计算式，不是欧姆定律，电阻 R 由导体本身 I的性质决定，与 U 和 I 无关．3欧姆定律│ 典例类析例2 电路中有一段导体，如果给它加上3 V的电压，则 通过它的电流为2 mA，可知这段导体的电阻为 Ω ；如 果给它加上2 V的电压，则通过它的电流为 mA；如 果在它两端不加电压，则它的电阻为 Ω.[答案] 15001.3315003欧姆定律│ 典例类析[解析] 导体中的电流随电压的变化而变化，但对于一确定 的电阻而言，其电阻不随电压的变化而变化，也与导体中有无电 流无关． U 3 由电阻的定义式得：R＝ ＝ －3 Ω＝1500 Ω. I 2×10 导体的电阻不随所加的电压变化而变化，并与是否通电无 U 2 关，所以当 U＝2 V 时，I＝ ＝ A＝1.33×10－3 A＝1.33 mA. R 1500 当不加电压时，电阻仍为 1500 Ω.3欧姆定律│ 典例类析U [点评] 对于欧姆定律 I＝ ，我们可以说：电流与电压成正 R U 比，与电阻成反比；但根据欧姆定律的公式变形 R＝ ，我们就不 I能说：电阻与电压成正比，与电流成反比．因为电阻是描述导体 阻碍电流本领大小的物理量，与导体中有无电流无关．3欧姆定律│ 典例类析3 例 3 当加在某导体两端的电压变为原来的 时，导体中的电 5 流减小了 0.4 A，如果所加电压变为原来的 2 倍，则导体中的电流 为多大？[解析] A3 U0 5 U0 由电阻的定义式得： ＝ ＝ R ， 解得 I0＝1 A， I0 I0－0.4U0 2U0 又 R＝ ＝ ，所以 I2＝2I0＝2 A. I0 I23欧姆定律│ 典例类析? 类型三 伏安特性的应用如图2－3－2所示，在I－U图中，图线的斜率表示导体电 阻的倒数．图2－3－23欧姆定律│ 典例类析例 4 两个电阻 R1 和 R2 的伏安特性曲线如图 2－3－3 所示， 已知 R1＝1Ω，则 R2 的阻值为( A ) 1 3 A．3Ω B. 3 Ω C. Ω D. Ω 3 3图2－3－33欧姆定律│ 典例类析[解析] 过水平轴上一点作平行于纵轴的直线，交 R1、R2 的伏安特性曲线分别于 I1、I2，表明电阻 R1、R2 两端加上相同电压 U0 时， 流过 R1、R2 的电流不同，如图 2－3－4 所示．U0 U R1 I1 I2 U0tan30° 1 由 R＝ ，故再结合数学知识可得 ＝ ＝ ＝ ＝ ， I R2 U0 I1 U0tan60° 3 I2又 R1＝1Ω，故 R2＝3Ω.选项 A 正确．图2－3－43欧姆定律│ 典例类析[点评] (1)在 I－U 图线上，直线的斜率在数值上等于导体电阻的 倒数．但是，切忌运用直线倾角的正切来求物理图线的斜率．因为物 理图象中，坐标轴单位长是可以表示不同大小的．因而，不同人在用 I － U 图线表示同一电阻的伏安特性曲线时，所得直线的倾角可能不ΔU 同．(2)在 I－U 图线上求电阻时，一定要用 R＝ 计算． ΔI3欧姆定律│ 典例类析变式 某导体中的电流随其两端的电压变化，如图2－3 －5中实线所示，则下列说法中正确的是( ABD ) A．加5 V电压时，导体的电阻是5 Ω B．加12 V电压时，导体的电阻是8 Ω C．由图可知，随着电压增大， 导体的电阻不断减小 D．由图可知，随着 电压减小，导体的 电阻不断减小图2-3-53欧姆定律│ 典例类析U [解析] 当 U＝5 V 时，I＝1.0 A，R＝ ＝5 Ω，当 U＝12 V I时，R＝8 Ω，由图线可知随着电压的增大，电阻不断增大，随 电压的减小，电阻不断减小，A、B、D 对，C 错．4串联电路和并联电路?4串联电路和并联电路?4电势能和电势│ 三维目标 三维目标1．知识与技能 (1)了解串联和并联电路的连接方式，掌握串、并联电路 的电流和电压特点． (2)掌握电阻的串、并联的计算． (3)知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表 G(表头)改装而成的． (4)了解电流表(表头)的原理，知道什么是满偏电流和满 偏电压．4电势能和电势│ 三维目标(5)理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分 压电阻和分流电阻的阻值． 2．过程与方法 学习运用实验方法获得有关知识、规律，并运用比较总结 的方法，整理本节知识的一些规律，从而培养实验技能，培养 学生用实验方法探索物理规律的能力． 3．情感、态度与价值观 通过本节课的教学活动，树立学生的等效思想，培养学生 的应用意识，引导学生关心实际问题，树立辩证唯物主义价值 观．4串联电路和并联电路│ 重点难点 重点难点[重点] 熟练掌握串并联电路的特点，电阻的串并联的计算． [难点] 表头G改装成大量程电压表V和电流表A的原理，并会计算 分压电阻和分流电阻．4电势能和电势│ 教学建议 教学建议这节课在本章及整个电学部分都具有重要地位，它是进 一步学习电学其他物理概念的基础，是掌握电学中的物理规律、 认识电学中的物理现象必不可少的知识；本节课在初中已有的 串并联电路的基础上进一步归纳总结出串联电路和并联电路的 电流特点、电压特点，并进一步推出串联电路和并联电路中电 阻的计算方法．建议教学中采用分析、观察、总结的方法．4电势能和电势│ 新课导入 新课导入[导入一] [情境导入] 导语一：节日用的彩灯，一串串一簇簇，或挂在街道两 旁的树上，或挂在装饰物品上，煞是好看．你知道它们用什么 作电源吗？又是怎样和电源连接的呢？ 续问：若其中一串有一个小灯泡灯丝烧毁，这一串是否 都不亮了？ 答：这些装饰用彩灯大多数所使用的电源都是220 V．每 串小灯泡先串联连接，大约有几十个串在一起，然后把这些串 联好的每一串再并联，接在220 V的电源上．4电势能和电势│ 新课导入不是的．当其中一个灯泡烧毁后，只是坏的不亮，其余的 照常发光．原因是，当这个小灯泡烧坏的瞬间，220 V的电压 就加在这个坏灯泡的两端，而灯泡内的一个特殊装置将会被击 穿导通变成导体，电路重新被接通． 导语二：传统的家用电器，如收录机、电视机等，都有音 量控制旋钮，你知道该旋钮连接的是什么电器元件吗？ 答：元件名称叫电位器，也就是本节课中的滑动变阻器． 导语三：汽车驾驶室的面板上有很多仪表，如速度表、油 表、机油表等，其他运输工具驾驶舱或自动化控制室也都有各 种仪表，你知道这些仪表的共同部分是什么吗？4电势能和电势│ 新课导入答：共同部分就是电流表表头，这些仪器都是通过传感装 置将其他信号转变成电信号经电流表显示的，都是用电流表表 头改装而成的． [导入二] 当夜幕降临的时候，天安门广场景观灯开启，华灯异彩， 煞是好看．这些装饰用的彩灯大多数所使用的电源都是220 V 市电．每串小灯泡先串联，大约有几十个串在一起，然后把这 些串联好的每一串再并联，接在220 V的电源上．若其中一串 有一个小灯泡因灯丝烧毁而不亮，其余的照常发光，你知道这 是为什么吗？4电势能和电势│ 温故知新 温故知新夜幕降临，马路边的路灯亮起，有时一个路灯熄灭了， 其余的路灯仍然亮着，你是否考虑这些路灯是按照什么方式连 接的呢？测量大的电压或者电流时对电表有什么要求？它们是 如何改装的？本节我们将从初中学习的串、并联电路进行研究， 深入讨论电表的改装．4电势能和电势│ 自主探究 自主探究? 知识点一 串联电路体 联．连接特点：各元件逐个顺次接入电路；电流特点：电流无 分支．1．串联电路：如图2－4－1所示，把几个导 依次首尾相连 ，接入电路，这样的连接方式叫串图2－4－14电势能和电势│ 自主探究2．串联电路的特点 (1)电流：串联电路中，各处的电流相等． 写成表达式为 I＝I1＝I2＝I3＝?＝In 写成表达式为 U＝U1＋U2＋U3＋?＋Un 写成表达式为 成 正比 . 写成表达式为R＝R1＋R2＋R3＋?＋Rn. . .(2)电压：串联电路中，总电压等于各部分电路电压 之和 (3)电阻：串联电路中，总电阻等于各部分电路电阻 .之和 .(4)电压分配：串联电路中，各部分电路的电压跟它的阻值U1 U2 U3 ＝ ＝ ＝ R 1 R2 R 3 Un ＝R n.…4电势能和电势│ 自主探究? 知识点二 并联电路，然后把这两端接入电路，这样的连接方式 连在一起1．并联电路：如图2－4－2所示，把几个导体一端连在一起， 另一端也叫并联．连接特点：元件并列在电流分支处；电流特点：电流有分支，干路电流分成几部分分别流经各元件． 2．并联电路的特点(1)电压：并联电路中，各支路两端电压 相等写成表达式为U＝U1＝U2＝?＝Un..(2)电流：并联电路中，总电流等于 各支路电流之和 .写成表达式为I＝I1＋I2＋?＋In.(3)电阻：并联电路中，总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和 .4电势能和电势│ 自主探究图2－4－24电势能和电势│ 自主探究…写成表达式为 ＝ ＋ ＋ 1 1 1 ＋ . 1R R1 R2RnR1R2 [注意] 使用此关系式时应明确，式子可变形为 R＝ ，说明： R1＋R2 R＜R1，R＜R2，并联电阻越多则总电阻越小，但不是 R1 或 R2 越大则总电阻越小．例如两个 2 Ω 电阻并联的总电阻为 1 Ω，两个 4 Ω 电阻并 联的总电阻为 2 Ω；又如 R1 与 R2 并联，R1 不变，R2 增大，并联总电阻 应是增大而不是减小． (4) 电 流 分 配 ： 并 联 电 路 中 通 过 各 支 路 的 电 流 跟 它 的 电 阻 成 反比 . 写成表达式为 I1R1＝I2R2＝?＝InRn .4电势能和电势│ 自主探究? 知识点三 电压表和电流表1．表头的主要参数表头的主要参数：常用的电压表和电流表都是由小量程电流表G(表头)改装而成的，(1)内阻Rg：电流表线圈的电阻．(2)满偏电流Ig：指针偏转到最大刻度时的电流． (3)满偏电压 Ug ：电流表通过的电流为满偏电流时加在电流表两端的电压．2．表头改装成电压表的原理分压 特点制成的．如图2－4－3 所示，电压表是由一个 灵敏电流表 和一个分压 电阻 制成的．电压表是利用串联电路的4电势能和电势│ 自主探究图2－4－34电势能和电势│ 自主探究若改装后电压表的量程为 U，则电流表满偏时，电流表 G 两 端的电压为 Ug，串联电阻两端的电压为 U－Ug，串联电阻的阻值：U－Ug R＝ . Ig n－1???IgRg ? nUg－Ug ? 若量程扩大 n 倍，则 R＝ ＝ ＝??n－1??Rg. Ig Ig3．表头改装成电流表的原理 电流表是利用并联电路的 分流 特点制成的． 如图 2－4 －4 所示，电流表是由一个 灵敏电流表 和一个分流 电阻 制成的．? ? ?4电势能和电势│ 自主探究图2－4－44电势能和电势│ 自主探究若改装后电流表的量程为 I，则电流表满偏时，流过电流 表 G 的电流是 Ig，流过分流电阻 R 的电流是 I－Ig，并联电阻Ug 的阻值：R＝ . I－Ig IgRg Rg 若量程扩大 n 倍，则 R＝ ＝ . nIg－Ig n－14电势能和电势│ 典例类析 典例类析? 类型一 串、并联电路…U1 U2 Un (1)串联电路中，I1＝ ，I2＝ ， ，In＝ . R1 R2 Rn U1 U2 U3 Un ∵I1＝I2 ＝ ＝In，∴ ＝ ＝ ＝ ＝ . R1 R2 R3 Rn…即阻值越大则分得的电压越大．所以串联电路又称为分压电路． ∵U＝U1＝U2＝ ＝Un，∴I1R1＝I2R2＝ ＝InRn.… …(2)并联电路中，U1＝I1R1，U2＝I2R2， ，Un＝InRn.……4电势能和电势│ 典例类析即阻值越小则通过的电流越大．所以并联电路又称为分流电 路．4电势能和电势│ 典例类析例1 如图2－4－5所示，设R1＝R2＝R3＝R4＝R，求开关 S闭合和断开时，A、B两端的电阻之比． [答案] 5∶6图2－4－54电势能和电势│ 典例类析[解析] 用分支法简化电路，由 A 经 R1 到 B 为第一支路；由 A 经 R2 到 C 再到 B 为第二支路；由 A 经 R3 到 D 再经 R4 到 B 为第三支路；C、 D 间接 S，如图 2－4－6 所示． 1 S 闭合，R4 被短路，R1、R2、R3 并联，故 RAB＝ R， 3 S 断开，R3 与 R4 串联后再与 R1、R2 并联， 1 1 1 1 ＝ ＋ ＋ R AB R1 R2 R3＋R4 2 解得 R AB＝ R， 5 所以 RAB∶R AB＝5∶6.′′′图2－4－64电势能和电势│ 典例类析例2 如图2－4－7所示，开关S闭合后，电压表V1的示数 为6 V，电压表V2的示数为3.6 V，灯泡L2的电阻为6 Ω .求： (1)灯泡L1两端的电压； (2)通过灯泡L2中的电流； (3)灯泡L1的电阻．图2－4－7 [答案] (1)2.4 V (2)0.6 A (3)4 Ω4电势能和电势│ 典例类析[解析] 图中 L1、L2 串联(为了分析电路的方便，可把电路简化成 如图 2－4－8 所示的电路)， 电压表 V1 测得的是 L1、 2 两端的总电压 U， L 电压表 V2 测得的是 L2 两端的电压 U2，根据串联电路电压的特点，U＝U1＋U2，所以 U1＝U－U2＝6 V－3.6 V＝2.4 V.根据欧姆定律得 I2＝ ＝U2 3.6 V ＝0.6 A； R2 6 Ω U1 2.4 V ＝4 Ω. I1 0.6 A根据串联电路的电流特点得 I1＝I2＝0.6 A， 灯泡 L1 的电阻为 R1＝ ＝图2－4－84电势能和电势│ 典例类析[点评] 有时从一些题目的电路图中不能直接判断电路连 接方式或不能看出各物理量间的关系，这时需要画出等效电 路图．4电势能和电势│ 典例类析变式 有 R1 、 R2 和 R3 三个电阻，当把 R1 与 R2 串联接在电源 两端时，测得电流为0.5 A，而R1两端的电压为2.5 V；当把R2 与 R3 串联接在同一电源两端时，测得电流为0.3 A， R3 两端的 电压为4.5 V．求R2的阻值．(电源电压不变)4电势能和电势│ 典例类析[解析] 当把 R1 与 R2 串联接在电源两端时，有U＝U1＋U2＝U1＋IR2当把 R2 与 R3 串联接在电源两端时，有U＝U2＋U3＝I R2＋U3′而由题意有电源电压 U 不变，则U1＋IR2＝I R2＋U3即(I－I )R2＝U3－U1U3－U1 4.5 V－2.5 V 所以 R2＝ ＝ ＝10 Ω. 0.5 A－0.3 A I－I′′′′4电势能和电势│ 典例类析? 类型二 电表的改装电压表和电流表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成 的，其中，电压表是通过串联一个分压电阻来扩大量程的， 电流表是通过并联一个分流电阻来扩大量程的．4电势能和电势│ 典例类析例3 有甲、乙两个不同的电流表(内阻均可忽略)，每个 表的指针偏转与电流成正比且刻度均匀．把阻值为R1的电阻与 甲表串联，阻值未知的另一电阻与乙表串联，把改装后的甲、 乙两个电流表串联，接到电路 A 、 B 的两端，如图2－4－9A所 示，发现甲、乙两表的指针偏转格数分别是n1、n2，然后将这 两个表并联，再接到电路 A 、 B 的两端，如图2－4－9B所示， 发现甲、乙两表的指针偏转格数分别是n3、n4，试求电阻R2的 阻值．图2－4－94电势能和电势│ 典例类析n2n3R1 [答案] n1n4[解析] 第一种情况中，由于两表串联，因此它们的读数相等， 即有 I1＝I2.设甲、 乙两表指针每偏转一格表示的电流分别为 I01、 02， I 则有：I1＝n1I01＝I2＝n2I02 在第二种情况下，甲、乙两表的读数分别为 I3、I4，则有：I3 ＝n3I01，I4＝n4I02，n3I01R1＝n4I02R2n3R1 n4R2 n2n3R1 联立可得： ＝ ，解得：R2＝ n1 n2 n1n44电势能和电势│ 典例类析? 类型三 串、并联电路的实际应用根据串联电路和并联电路的特点，可以将实际电路改造 成串联电路或并联电路，从而解决实际生活中的电路问题．4电势能和电势│ 典例类析例4 A 、 B 两地间铺有通讯电缆，长为 L ，它是由两条并 在一起彼此绝缘的均匀导线组成的，通常称为双线电缆．在 一次事故中经检查断定是电缆上某处的绝缘保护层损坏，导 致两导线之间漏电，相当于该处电缆的两导线之间接了一个 电阻．检查人员经过下面的测量可以确定损坏处的位置： ①令B端的双线断开，在A处测出双线两端间的电阻RA； ②令A端的双线断开，在B处测出双线两端间的电阻RB； ③在A端的双线间加一已知电压UA，在B端用内阻很大的电 压表测出两线间的电压UB. 试由以上测量结果确定损坏处的位置．4电势能和电势│ 典例类析RAL? UA－UB? [答案] 与 A 端距离为 处 ? RA＋RB? UA－2RAUB[解析] 设双线电缆每单位长度的电阻为 r，漏电处的电阻为 R， 漏电处与 A 端的距离为 x， 题设测量过程可用如图 2－4－10 所示的电 路表示．图 2－4－10A 端双线断开时，BB 间电阻 RB＝r(L－x)＋R′ ′B 端双线断开时，AA 间电阻 RA＝rx＋R4电势能和电势│ 典例类析在 AA 间加电压 UA 时，在 BB 间用内阻很大的电压表测出两线′间的电压 UA 等于 R 两端的电压(在 R 的右边部分的双线看作无电流通UA UB 过，也无电势降落)，根据串联电路分压原理有： ＝ rx＋R R RAL? UA－UB? 联立解得：x＝ . ? RA＋RB? UA－2RAUB RAL? UA－UB? 即漏电处距 A 端距离为 x＝ . ? RA＋RB? UA－2RAUB′4电势能和电势│ 典例类析[点评] 解决本题的关键在于根据题意建立正确的电路模 型，绘出正确的电路图．4电势能和电势│ 典例类析变式 有一个电铃，它的电阻 R ＝10 Ω ，在正常工作时， 两端的电压是6 V，现有电压为1.5 V、4 V、9 V的电源，要 使电铃正常工作，应该怎么办？ [答案] 应该选用9 V的电源，并串联一个阻值为5 Ω 的 电阻4电势能和电势│ 典例类析[解析] 要使电铃正常工作，必须给电铃加 6 V 的电压，则题中 的 1.5 V 和 4 V 的电源不能满足要求，所以应选择 9 V 的电源，但 9 V 大于 6 V，根据串联电阻的分压作用， 通过串联一个电阻 Rx(如图 2－4－11 所示)分掉一部分电压，可 使电铃正常工作．U 6 V 由欧姆定律得 I＝ ＝ ＝0.6 A R 10 Ω在串联电路中 Ix＝IR＝0.6 AUx＝U－UR＝9 V－6 V＝3 V Ux 3 V 所以 Rx＝ ＝ ＝5 Ω. Ix 0.6 A图2－4－115焦耳定律5焦耳定律5焦耳定律│ 三维目标 三维目标1．知识与技能 (1)理解电功的概念，知道电功是指电场力对自由电荷所 做的功，理解电功的公式，能进行有关的计算． (2)理解电功率的概念和公式，能进行有关的计算． (3)知道电功率和热功率的区别和联系． 2．过程与方法 通过推导电功的计算公式和焦耳定律，培养学生的分析、 推理能力．5焦耳定律│ 三维目标3．情感、态度与价值观 通过电能与其他形式能量的转化和守恒，进一步渗透辩证 唯物主义观点的教育．5焦耳定律│ 重点难点 重点难点[重点] 电功、电功率的概念、公式，焦耳定律、电热功率的概 念、公式． [难点] 电功率和热功率的区别和联系．5焦耳定律│ 教学建议 教学建议学生学好这节知识是非常必要的，建议教师帮助学生认 识电流做功和电流通过导体产生热量之间的区别和联系，防止 学生乱套用公式．本节的教学关键是做好通电导体放出的热量 与哪些因素有关的实验．在得出了焦耳定律以后介绍焦耳定律 及其在生活、生产上的应用．5焦耳定律│ 新课导入 新课导入[导入一] 引入新课 教师：用电器通电后，可以将电能转化成其他形式的能量， 请同学们列举生活中常用的用电器，并说明其能量的转化情 况． 学生：(1)电灯把电能转化成内能和光能； (2)电炉把电能转化成内能； (3)电动机把电能转化成机械能； (4)电解槽把电能转化成化学能．5焦耳定律│ 新课导入教师：用电器把电能转化成其他形式能的过程，就是电流 做功的过程．电流做功的多少及电流做功的快慢与哪些因素有 关呢？本节课我们学习关于电功和电功率的知识． [导入二] 随着空调、电热器等大功率用电器的增多，全国各地引发 的火灾事故也不断增多，每年我国因为用电原因导致火灾的案 件占火灾总数的30%以上．我们知道一些大功率用电器所用的 插座、导线都会因为通电时间长而变得很热，当温度高到一定 程度就会引发火灾．那么用电器放热与什么因素有关呢？5焦耳定律│ 温故知新 温故知新通过前面的学习，可知导体内自由电荷在静电力作用下 发生定向移动．静电力对定向移动的电荷做功吗？静电力做功 将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟 悉的例子：电能→机械能，如电动机；电能→内能，如电热器； 电能→化学能，如电解槽．本节课将重点研究电路中的能量问 题．5焦耳定律│ 自主探究 自主探究? 知识点一 电功1．定义：电流流过一段电路，自由电荷在 静电力 的作 用下发生定向移动，静电力对自由电荷做了功，简称为电功． 2．表达式： W＝IUt . 3．单位： 焦耳 ，符号为J.5焦耳定律│ 自主探究? 知识点二 电功率1．定义：电流所做的功与完成这部分功所用 时间 的 比值，即单位时间内电流所做的功，叫做电功率． IU 2．表达式：P＝ W ＝ .这表示电流在 t 一段电路上做功的功率P等于电流I与这段电路两端电压U的乘 积． 3．单位： 瓦特 ，符号W. 4．物理意义：表示电流做功的 快慢 . 5．额定功率和实际功率 额定电压：用电器正常工作时的电压．5焦耳定律│ 自主探究额定功率是用电器正常工作时的输出功率，也就是用电 器两端的电压为 额定电压 时的功率；在实际使用过程中，用 电器两端的电压通常不会刚好是额定电压，此时的功率叫做实 际功率．5焦耳定律│ 自主探究? 知识点三 焦耳定律1．焦耳定律 (1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正 比，跟 导体电阻 和通电时间成正比． (2)表达式：Q＝I2Rt . 2．电热 (1)定义：电流通过有电阻的导体(或用电器)时，导体 (或用电器)总要发热，这就是电流的热效应．产生的热量通 常叫做电热．5焦耳定律│ 自主探究(2)计算公式： Q＝I2Rt 算．.即用焦耳定律的表达式来计(3)单位：焦耳，符号J. (4)实质：电能通过电流做功转化为内能．5焦耳定律│ 自主探究[想一想] 电功与电热是一回事吗？ [答案] 电流通过导体时，电能将转化为其他形式能，电 功就是用来量度电能转化为其他形式能的物理量．电能可以转 化为导体的内能，使导体发热，即产生电热，但电能还可以转 化为机械能、化学能等其他形式的能．只有当电能完全转化为 导体的内能时，导体产生的电热才与电功的数值相同．5焦耳定律│ 自主探究? 知识点四 热功率用1．定义：电流流过导体时释放的热量与释放这些热量所 时间 的比值，称为(电)热功率． Q P＝ t ＝I2R 2．表达式： . 3．单位： 瓦特 ，符号W.5焦耳定律│ 典例类析 典例类析? 类型一 电功与电功率的计算(1)电流做功的过程是电能转化为其他形式能的过程，电 流做了多少功，表明有多少电能转化为其他形式能．电功反 映了电能转化为其他形式能的多少． (2)静电力做功W＝Uq，U为电场中两点间的电势差，在 电路中即为导体两端电压，q为电荷量，在电路中为流过导体 截面的电荷量．导体两端加上电压，导体内建立恒定电场， 在静电力作用下自由电子定向移动，形成电流，静电力做功， 所以有电功W＝Uq＝UIt.5焦耳定律│ 典例类析例1 L1 、L2 是额定值分别为“220 V,40 W”和“220 V,100 W”的两只白炽灯，下列说法中正确的是( BC )A．L1的额定电流大，正常工作时电阻小 B．L2的额定电流大，正常工作时电阻小 C．L1的额定电流小，正常工作时电阻大 D．L2的额定电流小，正常工作时电阻大5焦耳定律│ 典例类析U2 额 [解析] 白炽灯工作时，有 P 额＝U 额 I 额＝ ，因两灯的额定电 R压 U 额相同，故额定功率大的白炽灯的额定电流大，电阻阻值小；额 定功率小的白炽灯的额定电流小，电阻阻值大．BC 正确．U 2 [点评] 白炽灯为纯电阻元件， 欧姆定律 I＝ 适用， ＝UI＝I R P R U2 ＝ .白炽灯正常工作时的电阻要比不工作时的电阻大，原因是灯丝 R温度升高时电阻会变大．5焦耳定律│ 典例类析变式 标有“10 V,10 W”的三个电阻按如图2－5－1方式 连成电路，此电路允许加的电压的最大值UAB与电路允许消耗 的最大功率是( D)图2－5－1A．20 VC．15 V30 W B．20 V20 W D．15 V15 W15 W5焦耳定律│ 典例类析[解析] 三个电阻额定电压、额定功率相同，三个电阻阻值相 等．电阻 R2、R3 并联后与电阻 R1 串联，当电路所加电压为 20 V 时，U1 2 ＝ ×20 V＞10 V，电阻 R1 被烧毁，电阻 R2、R3 也不能正常工作，选项 3 A、B 均错误．当电路最大电压为 15 V 时，U1＝10 V，U2＝U3＝5 V，电 阻 R1 加额定电压时的电功率为额定功率 P1＝10 W，电阻 R2、R3 的电压 1 小于额定电压，实际消耗的功率为额定功率的 ，电阻 R2、R3 实际消耗 4 的总功率为 5 W，故电路所加电压的最大值为 15 V，电路允许消耗的 最大电功率为 15 W，选项 C 错误，选项 D 正确．5焦耳定律│ 典例类析? 类型二 非纯电阻电路电功是电能转化为其他形式的量度， 即电功表示电流通过导体时 电能转化为其他形式能的多少．计算电功时用公式 W＝IUt. 电热是电能转化为内能的量度， 即电热表示电流通过导体时转化 为内能的多少．计算电热时用公式 Q＝I Rt. 电功与电热是两个不同的物理量， 不能混淆． 从能量转化角度看， 电功与电热间的数量关系是 W≥Q，即 UIt≥I Rt.具体说： (1)在纯电阻电路中，电流做功时电能全部转化为内能(电热)， 即电功率和热功率相等．2 2U2 U2 2 2 此时有：W＝Q＝Pt＝I Rt＝ t，P＝P 热＝UI＝I R＝ . R R5焦耳定律│ 典例类析(2)在非纯电阻电路中，电流做功时电能除转化为内能 (电热)外，还要转化为其他形式能，如机械能、化学能 等．因而，在非纯电阻电路中，电功大于电热，电功率大于 热功率，在计算电功和电热时要用各自的定义式计算．即W＝ UIt，P＝UI，Q＝I2Rt，P热＝I2R.5焦耳定律│ 典例类析例2 有一个直流电动机，把它接入电压为0.2 V的电路 时，电动机不转，测得流过电动机的电流是0.4 A；若把电动 机接入电压为2.0 V的电路中，电动机正常工作，工作电流是 1.0 A. (1)电动机正常工作时的输出功率是多大？(2)如果在电动机正常工作时，转子突然卡住，电动机的 发热功率是多大？5焦耳定律│ 典例类析答案] (1)1.5 W (2)8 W[解析] (1)电动机在接入电压为 0.2 V 的电路时，电动机不转， 测得电流是 0.4 A，可知此时的电功等于电热，根据欧姆定律，可求U 得线圈内阻 r＝ ＝0.5 Ω. I当接入电压为 2.0 V 的电路时，电流为 1.0 A，电动机正常工作， 2 可知此时电功率为 P＝U I ＝2.0 W，线圈发热功率为 P 热＝I r＝ 0.5 W，即电功不等于电热，功率的差值 P－P 热＝1.5 W 以机械能的形 式输出． (2)如果在正常工作时电动机转子被卡住，则电流做的功全部转′ ′U 化为电热，这时 I ＝ ＝4 A，P 热 ＝I r′ ″ ′″2r＝8 W.′5焦耳定律│ 典例类析[点评] 不能认为含有电动机的电路一定是非纯电阻电路， 当电动机转子不转时，可看成纯电阻电路；只有当电动机的 转子转动时，才可看成非纯电阻电路．5焦耳定律│ 典例类析? 类型三 额定值与实际值的区别用电器两端的电压在短时间内略大于额定电压是允许的， 但不可以在长时间内超出额定电压的情况下工作．因此在现 实生活中，比较常见的情况是用电器在低于或等于额定电压 的情况下工作．5焦耳定律│ 典例类析例3 一只电炉的规格为“220 V,2000 W”，求其正常工 作时的电阻；若电网电压为200 V，求电路的实际功率；在电 压为220 V的情况下，如果平均每天使用电炉2 h，求此电炉 一个月要消耗多少千瓦时的电． [答案] 24.2 Ω 1653 W 120 kW?h5焦耳定律│ 典例类析U2 [解析] 电炉为纯电阻元件．设电炉电阻为 R，由 P＝ 得 R U2 2202 R＝ ＝ Ω＝24.2 Ω. P 2000当电压为 U ＝200 V 时， 电炉的实际功率为： P 200 ＝ ＝ W R 24.2′＝1653 W. 在 220 V 电压下，一月消耗的电能(按 30 天计)：W＝Pt＝2×2×30 kW?h＝120 kW?h.′U′225焦耳定律│ 典例类析[点评] 当用电器电压达不到额定电压时，其实际功率会 小于额定功率．电能的单位在生活中通常用“度”表示，1度 ＝1 kW?h.电费也是按“度”计算的．6导体的电阻6导体的电阻?6导体的电阻│ 三维目标 三维目标1．知识与技能 (1)进一步深化对电阻的认识． (2)理解和掌握电阻定律及电阻率的物理意义，并了解电 阻率与温度有关． (3)通过实验探究，培养学生的实验能力；通过理论探究， 培养学生的逻辑推理能力． (4)通过探究过程，培养学生获取知识、发展思维的能 力．6导体的电阻│ 三维目标2．过程与方法 通过猜想→研究方法→实验操作等一系列探究过程，使学 生经历探究过程，了解科学研究的一般程序，体验“通过控制 变量和对比、分析解决三个变量之间关系和数据处理等的科学 研究方法”． 3．情感、态度与价值观 (1)通过实验，领悟实事求是的理念，并在探究活动中培 养合作精神． (2)通过动手合作调动学生的学习主动性，培养他们的探 究意识，激发学生学习的热情，体会研究的乐趣．6导体的电阻 │ 重点难点 重点难点[重点] 电阻定律及利用电阻定律分析、解决有关的实际问题． [难点] 利用实验，抽象概括出电阻定律是本节课教学的难点．6导体的电阻│ 教学建议 教学建议在本节课中，我们知道导体的电阻与导体的材料、长度 和横截面积有关，怎样研究一个物理量与多个物理量之间的关 系呢？研究的方法是控制变量法，这一点应该让学生深刻体 会．在通过实验得到定律之后，还要强调，电阻率是表征导体 本身材料性质的物理量，但并不是不变的，它和温度有关．建 议本节教学中要突出实验，强调方法，采用实验法和讲授法相 结合的教学方法，让学生参与从提出问题、分析问题到解决问 题的全过程，逐步培养学生解决实际问题的能力．6导体的电阻│ 新课导入 新课导入[导入一] 收音机音量小了，旋一下音量旋钮，声音就大了；台灯 光线暗了，旋一下开关旋钮，灯就变亮了??这些是用什么调 节的呢？用的是滑动变阻器，滑动变阻器的制作原理是电阻定 律． [导入二] 复习提问： 1．导体的电阻与哪些因素有关？6导体的电阻│ 新课导入2．我们有没有听说过半导体和超导体？你们知道它们有 什么重要用途吗？ 导入新课： 在初中我们已学过导体的电阻与导体的材料、长度、横截 面积有关，到底是个什么关系呢？先通过实验来研究这个问 题．6导体的电阻│ 温故知新 温故知新电阻是导体的一种性质，导体电阻的大小决定于哪些因 素？我们在初中已经知道导体的电阻与材料、长度、横截面积 有关，怎样研究一个物理量与多个物理量之间的关系呢？研究 的方法是采用控制变量法．电阻率是表征导体本身材料性质的 物理量，但并不是不变的，它和温度有关．本节让我们用实验 定量地研究这个问题．6导体的电阻│ 自主探究 自主探究? 知识点一 电阻U 公式 R＝ I 是电阻的定义式，反映了导体对电流阻碍作用的大 小．该式提供了计算电阻的一种方法，但电阻与 电压 和 电流 的大小无关，因为电阻是导体本身的一种性质，其大小 取决于 导体本身 . [注意] 可以这样理解电阻： 金属导体中的电流是自由电子的定向移动形成的．自由电子在定 向移动中要跟金属离子频繁碰撞，这种碰撞阻碍了电子的定向移动， 从而不断地把定向移动的动能传给离子，使离子的热运动加剧，电能 转化为内能， 导体的温度升高， 电阻就是表示这种阻碍作用的物理量．6导体的电阻│ 自主探究? 知识点二 电阻定律内容：同种材料的导体，其电阻与它的 长度 成正比，与 它的 横截面积 成反比；导体电阻还与构成它的材料有关．即 R l ＝ρ .式中 l 为导体长度，S 是导体横截面积，ρ 是材料的电阻率， S 单位为 Ω?m，它与导体的材料有关，是反映材料导电性能的物理 量．6导体的电阻│ 自主探究? 知识点三 电阻率1．物理意义：电阻率反映了材料导电性能的好坏．电阻 率越 小 ，导电性能越好．电阻率在数值上等于用该材料制 成的长为 的导体的电阻大 1 m 、横截面积为 1 m2 小．6导体的电阻│ 自主探究[想一想] 若导体的电阻率越大，则导体的电阻也越大吗？[答案] 电阻率是材料的性质，而电阻则是导体的属性，导 体的电阻除了与组成导体的材料有关之外，还与导体的长度、导 体的横截面积有关，所以电阻率大的导体其电阻不一定大．A6导体的电阻│ 自主探究RS 2．计算公式：ρ＝ . l6导体的电阻│ 典例类析 典例类析? 类型一 电阻定律的应用l R＝ρ 为导体电阻大小的决定式， 表明导体电阻由导体本身因 S 素(电阻率 ρ、长度 l、横截面积 S)决定，与其他因素无关．由此 U 可更加明确电阻的定义式 R＝ 中 R 与 U、I 无关这一点． I 电阻定律是一个实验定律，是通过实验总结出来的，使用时 应注意以下几点： ①这个公式只适用于金属导体；6导体的电阻│ 典例类析②计算出来的电阻是某一特定温度下的电阻，因为电阻率 ρ 随温度而变； U ③注意该公式与电阻的定义式 R＝ 的区别． 其主要区别列表 I 如下：6导体的电阻│ 典例类析l R＝ρS 电阻定律的表达式 区别 说明了电阻由导 体的哪些因素决定 只适用于金属导体U R＝ I 电阻的定义式 提供了测定电阻 的手段，并不说明电 阻与 U 和 I 有关系 适用于任何导体6导体的电阻│ 典例类析例1 A、B是两根完全相同的金属导线，如果把其中的一 根导线A均匀拉长到原来的4倍，把另一根导线 B对折后绞合起 来，则它们的电阻之比为[答案] 64∶16导体的电阻│ 典例类析[解析] A 均匀拉长时体积不变，B 对折后体积也不变，但它们的长 度、横截面积都发生了变化，故可由电阻定律进行分析． l 金属导线原来的电阻为 R＝ρS. A 拉长后 l1＝4l，因为总体积 V＝lS 保持不变，所以横截面积 S1＝ S . 4 l1 4l ∴R1＝ρ ＝ρ S ＝16R. S1 4 l B 对折后 l2＝ ，横截面积 S2＝2S. 2 l 2 R l2 ∴R2＝ρ ＝ρ ＝ . S2 2S 4 则后来两导线的电阻之比 R1∶R2＝64∶1.6导体的电阻│ 典例类析[点评] 某一导体形状改变后，讨论其电阻变化要抓住两点： ①电阻率不变；②总体积不变．由 V＝lS 可知 l 和 S 成反比．在 l ρ、l、S 都确定后，应用电阻定律 R＝ρ 判断． S6导体的电阻│ 典例类析变式 相距40 km的A、B两地架两条输电线，电阻共为 800 Ω，如果在A、B间的某处发生短路，这时接在A处的电压 表示数为10 V，电流表示数为40 mA，则发生短路处距A地有 多远？[答案] 12.5 km6导体的电阻│ 典例类析[解析] A 与短路处间的距离可以认为等于 A 与短路处间的单根导 线的长度，而如果能够求得 A 与短路处间的单根导线的电阻，就可以 由电阻定律求出导线的长度，也就求出了短路处到 A 的距离． 如图 2－6－1 所示，A、B 间的距离 l＝40 km，两根导线总长为 2l，总电阻 R＝800 Ω. 设 A 与短路处间的距离为 x，导线长为 2x，电阻为 Rx. U 由电阻的定义式：Rx＝ I ＝ 10 Ω＝250 Ω. － 40×10 32l 2x 由电阻定律：R＝ρ S ，Rx＝ρ S ， Rx 250 解得：x＝ R l＝ ×40 km＝12.5 km. 800 即短路处距 A 地为 12.5 km.图2－6－16导体的电阻│ 典例类析[点评] 输电线路一般由火线和零线两根导线构成，所以解 题时要注意两点： ①输电线总长度是输电距离的两倍； 输电线总电阻为两根导 线电阻之和． ②对同一根输电线，电阻率和横截面积相同，由电阻定律 R l ＝ρS可知，R 与 l 成正比．6导体的电阻│ 典例类析? 类型二 电阻率的变化影响电阻率的因素：导体的电阻率由材料的种类和温度决 定，与材料的长短、粗细无关．电阻率随温度变化而变化，金 属的电阻率随温度升高而增大，可制成电阻温度计，但有些合 金的电阻率几乎不受温度的影响，常用来制作标准电阻．6导体的电阻│ 典例类析例2 下列关于电阻率的说法中正确的是( B )A．把一根长导体截成等长的3段，则每段的电阻率都是原 来的1/3 B．电阻率表征了导体材料的导电能力的强弱，由导体的材 料决定，且与温度有关C．电阻率是反映材料导电能力强弱的物理量，电阻率越 大的导体，对电流的阻碍作用越大D．有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来 制成电阻温度计6导体的电阻│ 典例类析[解析] 电阻率是导体材料本身的属性，与导体的形状、大 小无关，但各种材料的电阻率都与温度有关，A错误，B正 确．金属的电阻率随温度升高而增大，利用这一特性可用来制 成电阻温度计，D错误．电阻率大表明材料的导电性能差，但不 能表明对电流的阻碍作用一定大，C错误．6导体的电阻│ 典例类析变式 关于导体的电阻及电阻率的说法中，正确的是( D ) A．导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，因此，只有导体 中有电流通过时，才具有电阻 U B．由 R＝ 可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导 I 体中的电流成反比 C．将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原 来的二分之一 D．某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小 为零，这种现象叫做超导现象．发生超导现象时，温度不为绝对 零度6导体的电阻│ 典例类析[解析] 导体的电阻率由材料本身性质决定，并随温度而变 化，导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端的电压及 导体中的电流大小无关，A、B、C错，电阻率反映材料的导电性 能，电阻率常与温度有关，存在超导现象，D对．7闭合电路的欧姆定律?7闭合电路的欧姆定律?7闭合电路的欧姆定律│ 三维目标 三维目标1．知识与技能 (1)知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的 电压． (2)知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和． (3)理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解 决有关的电路问题． (4)理解路端电压与电流(或外电阻)的关系，知道这种关 系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题．7闭合电路的欧姆定律│ 三维目标(5)理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的 转化． 2．过程与方法 (1)通过演示路端电压与外电阻的关系实验，培养学生利 用实验研究得出结论的科学思路． (2)通过研究路端电压与电流的关系，培养学生运用数学 工具解决物理问题的能力． (3)通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题， 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力． 3．情感、态度与价值观 通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究 物理规律培养学生的创新精神和实践能力．7闭合电路的欧姆定律 │ 重点难点 重点难点[重点] 1．闭合电路的欧姆定律． 2．路端电压与电流(外电阻)关系的公式表示及图线表 示．[难点] 1．电动势的概念． 2．路端电压与电流(或外电阻)的关系．7闭合电路的欧姆定律│ 教学建议 教学建议本节内容包括闭合电路欧姆定律、路端电压与负载的关系．闭合 电路欧姆定律是本节也是本章的重点知识．应用闭合电路欧姆定律讨 论路端电压与负载的关系是本节的难点，要注意提高学生运用闭合电 路欧姆定律分析解决问题的能力．物理科学作为培养未来公民科学素 养的一个核心课程，仅仅重视知识的传授是不够的，授人以鱼，不如 授人以渔．因此，在教学中应该转变观念，从单纯的要求学生掌握知 识点，过渡到培养学生的能力．而科学探究能力正是其中重要的组成 部分．本节课按照历史上当年欧姆发现欧姆定律的思路，引导学生通 过探究实验利用数学知道描述物理规律．7闭合电路的欧姆定律│ 新课导入 新课导入[导入一] 家里的手电筒不亮了，小明拿出里面的电池一看，有一节 已经软得不能用了，另一节还很硬．小明对妈妈说：“给我一 元钱，我去买电池．”妈妈说：“一元去买电池够吗？上一次 我买时，花了两元．”小明说：“买一节就够了，另一节还能 用．”小明的做法对吗？ [导入二] 复习提问：7闭合电路的欧姆定律│ 新课导入当电源不接外电路时(开路时)，非静电力与电场力有什么 关系？当电源接上外电路时，电源内部的非静电力与电场力是 什么关系？在电源内部非静电力做的功与在外电路中电场力做 的功是什么关系？ 归纳总结学生的回答：当电源不接外电路时，在电源内部 非静电力与电场力平衡，电荷不移动，正、负极间保持一定的 电势差．静电场中的电势差等于电场力将电量为 q 的正电荷从 高电势处(正极)移到低电势处(负极)电场力做的功 W 电 与电荷 电量q的比值，7闭合电路的欧姆定律│ 新课导入W电 即 U＝ .电源的电动势等于非静电力将电量为 q 的正电荷 q从电源负极移向电源正极的过程中非静电力所做的功 W 非与电荷W非 量 q 的比值，即 E＝ .既然此时非静电力与电场力平衡，则电 q源的电动势等于电源不接外电路时(开路时)正、负极间的电势 差，即 E＝U 断．7闭合电路的欧姆定律│ 新课导入当电源接上外电路时，在外电路正电荷从电源正极向负极 移动，电场力做正功；在电源内部正电荷从电源负极移向正极， 正电荷所受的非静电力大于电场力，合力的方向是从负极指向 正极．此时在电源内部非静电力反抗电场力所做的功，大于在 外电路中电场力所做的功．从能量转化的角度看，在电源内部 非静电力反抗电场力所做的功是其他形式的能转化为电能的量 度；在外电路中电场力所做的功是电能转化或其他形式的能的 量度．也就是说在电源内部“产生”的电能，大于在外电路中 “消耗”的电能．多余的能量哪里去了呢？7闭合电路的欧姆定律│ 温故知新 温故知新在前面我们学习了电源的电动势的概念，知道它是表示 电源特性的物理量，电动势在数值上等于电源未接入电路时电 源两极间的电压．一般电源的电动势和内阻在短时间内可认为 是定值．当电源接上外电路时，电源内部的非静电力做的功与 外电路中电流做的功是什么关系？7闭合电路的欧姆定律│ 温故知新[答案] 当电源接上外电路时，电源内部非静电力对电荷 做功除了克服电源的内阻转化为热量之外，其余的均转化为外 电路中电流做的力．7闭合电路的欧姆定律│ 自主探究 自主探究? 知识点一 闭合电路的组成1．闭合电路是指由电源和 用电器 及导线组成的完整的 电路． 2．内电路：如图2－7－1所示，虚线方框内为电源内部， 内部的电路叫内电路， 的电阻叫内电阻． 电源 内电路 3．外电路：图2－7－1中虚线框外的其余部分为电源外 部，电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻．7闭合电路的欧姆定律│ 自主探究图2－7－17闭合电路的欧姆定律│ 自主探究? 知识点二 闭合电路的欧姆定律1．内容：闭合电路的电流跟电源的 电动势 成正比，跟 成反比． 内、外电路的电阻之和 2．表达式： . 3．适用条件：外电路为 纯电阻 电路．I＝ E R＋r7闭合电路的欧姆定律│ 自主探究? 知识点三 路端电压及其变化规律1．路端电压：外电路上总的电势降落，也就是 外电路 两端的电压，叫做路端电压． 2．路端电压随外电阻的变化规律 路端电压表达式U外＝ E－Ir . 通常，电源电动势E和 内阻r 可认为不变，因此路端电 压将随着电路中外电阻R的变化而变化．7闭合电路的欧姆定律│ 自主探究E ①当外电阻 R 增大时， 根据 I＝ 可知， 电流 I 减小(E R＋r 和 r 为定值)，内电压 U 内减小，根据 U 外＝E－U 内可知，路端 电压增大． E ②当外电阻 R 减小时，根据 I＝ 可知，电流 I 增大， R＋r 内电压 U 内增大，根据 U 外＝E－U 内可知，路端电压减小． 3．路端电压与电流的关系图线 为了形象地表示它们之间的关系，以路端电压 U 为纵坐 标轴，电流 I 为横坐标轴，作出 U－I 的关系图如图 2－7－2 所示．从图象可知：7闭合电路的欧姆定律│ 自主探究图2－7－27闭合电路的欧姆定律│ 自主探究①当外电路开路时，R 变为无穷大，I 为零，可见 U＝E，即断路时 的路端电压等于电源的电动势．这就是用直接测量法测电动势的依据． ②当 R 减小时，I 增大，路端电压减小；当外电路短路时，R 趋近于 E 零，此时电路中的电流值最大，I＝ r ，路端电压趋近于零．在图线中横 轴上截距的值即短路电流值．由于通常的电源内阻很小，短路时会形成 很大的电流．这就是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因． ③路端电压 U 和电路中电流 I 图象的斜率的意义：由 U＝E－Ir＝－ Ir＋E，以 U 为纵轴，I 为横轴，对照方程 y＝kx＋b 知，该图象为一直 线，斜率 k＝－r 或 r＝|k|.7闭合电路的欧姆定律│ 自主探究? 知识点四 闭合电路中的功率1．电源的总功率 P 总＝EI2．电源的内部损耗功率 P 内＝. I2 r ..3．电源的输出功率 P 出＝P 总－P 内＝ IUP出 U R 4．电源的效率 η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%(纯 E P总 R＋r 电阻电路)． 5．电源的最大输出功率：当外电阻等于内电阻，即 R＝r 时， E2 P 出有最大值 Pmax＝ . 4r7闭合电路的欧姆定律│ 自主探究[想一想] 当外电路的电阻变化时，电源的输出功率如何 变化呢？[答案] 当外电路的电阻小于内电阻时，随着外电路的电 阻增大，电源的输出功率增大；当外电路的电阻大于内电阻时， 随着外电路的电阻增大，电源的输出功率减小；当外电路的电 阻等于内电阻时，电源的输出功率最大．7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析 典例类析? 类型一 闭合电路的欧姆定律的应用例1 如图2－7－3所示，电源的电动势E＝1.5 V，内阻r ＝0.5 Ω，电阻R1＝R2，当合上开关S1时，通过电源的电流为1 A．当开关S1、S2都合上时，求通过电源的电流和路端电压． [答案] 1.5 A 0.75 V 图2－7－37闭合电路的欧姆定律│ 典例类析[解析] 要求通过电源的电流，还需要知道外电路的总电阻． 当 S1 合上时，根据闭合电路的欧姆定律有： E I1＝ R1＋r E 得：R1＝ －r＝1 Ω. I1 当 S1、S2 都合上时，根据闭合电路的欧姆定律有： E E I＝ ＝ ＝1.5 A R总＋r R1R2 ＋r R1＋R2 路端电压 U＝E－Ir＝0.75 V7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析变式 如图2－7－4所示，电流表的读数为0.75 A，电压表 的读数为2 V，R3＝4 Ω，若某一电阻发生断路，则两电表的读 数分别变为0.8 A和3.2 V. (1)发生断路的是哪个电阻？ (2)电池的电动势和内阻分别为多大？ 图2－7－4[答案] (1)R2(2)4 V1Ω 图2－7－47闭合电路的欧姆定律│ 典例类析[解析] (1)假设 R1 发生断路，那么电流表的读数应变为零而不应 该为 0.8 A；假设 R3 发生断路，那么电压表的读数应变为零而不应该 为 3.2 V．所以，发生断路的是 R2. (2)R2 断路前，R2 与 R3 串联、然后与 R1 并联；R2 断路后，电池 只对 R1 供电，于是有 2 ×4＋2＝0.75R1 R2 3．2＝0.8R1， 解得 R1＝4 Ω，R2＝8 Ω. 再根据闭合电路的欧姆定律，得7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析E 0.75R1 ＝0.75＋ R2＋R3 R1?R2＋R3? ＋r R1＋R2＋R3 E ＝0.8， R1＋r 可得出 E＝4 V，r＝1 Ω.7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析?类型二电路的动态分析例2 如图2－7－5所示的电路中，当滑动变阻器的滑片 向b端移动时( A )A．电压表V的读数变大，电流表A的读数变小B．电压表V和电流表A的读数都变大C．电压表V和电流表A的读数都变小D．电压表V的读数变小，电流表A的读数变大7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析图2－7－57闭合电路的欧姆定律│ 典例类析[解析] 滑动变阻器的滑片向b端移动时，接入电路的电 阻增大，电路的总电阻增大，总电流I减小，路端电压U＝E－ Ir增大，R2、R3两端电压U′＝E－I(r＋R1)增大，R2支路电流I2 增大，则R3支路电流I3＝I－I1减小．7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析[点评] 关于闭合电路中局部负载变化引起电路上电压分 配、电流分配、功率分配变化的问题，应抓住总电阻的变化 情况，分析总电流的变化情况及电源功率的变化情况，结合 闭合电路的欧姆定律及串、并联电路的特点，这样的问题就 容易解决了．判断这类问题，可以先从局部的变化推出总电 流、路端电压的变化，再根据串、并联电路的特点以及部分 电路的欧姆定律作出相应的判断．7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析变式 如图2－7－6所示的电路，闭合开关S，滑动变阻 器的滑片P向左移动，下列结论正确的是( A ) A．电流表的读数变小，电压表的读数变大 B．小灯泡L变亮 C．电容器C上的电荷量减少 D．以上说法都不对7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析[解析】 当滑片向左移动时，电路中的总电阻变大，总 电流变小，路端电压变大，所以电流表的示数变小，电压表 的示数变大．小灯泡的电流是干路电流，所以灯泡变暗．电 容器上的电压是滑动变阻器两端的电压，因路端电压变大， 灯泡两端电压变小，则滑动变阻器两端的电压变大，所以电 容器上所带的电荷量增加．7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析? 类型三 电源功率的有关计算例3 如图2－7－7所示，电源的电动势是6 V，内阻是0.5 Ω，小电动机M的线圈电阻为0.5 Ω，限流电阻R0＝3 Ω，理想 电压表的示数为3 V，试求： (1)电源的功率和输出功率； (2)电动机消耗的功率和 输出的机械功率． 图2－7－77闭合电路的欧姆定律│ 典例类析[答案] (1)6 W 5.5 W (2)2.5 W 2 WU0 [解析] (1)对 R0 由欧姆定律得 I＝ ＝1 A，故 P 总＝EI＝6 R0 W；P 出＝UI＝(E－Ir)I＝5.5 W. (2)电动机消耗的功率 P1＝(U－U0)I＝2.5 W；电动机输出 的机械功率 P2＝P1－I2R＝2.5 W－0.5 W＝2 W.7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析[点评] 对外电路含有电动机的非纯电阻电路，使用闭合 电路的欧姆定律时，必须注意路端电压和电流的计算，对某 个电阻，可由欧姆定律求得电流 I，对电动机，只能由功率关 系求电流I.7闭合电路的欧姆定律│ 典例类析变式 如图2－7－8所示的电路中，电源的电动势E＝9.0 V，内阻r＝2.0 Ω ，固定电阻R1＝1.0 Ω ，R2为可变电阻，其 阻值在0～10 Ω 范围内调节．当R2＝ 时，R1消耗的电 功率最大；当R2＝ 时，R2消耗的电功率最大．图2－7－87闭合电路的欧姆定律│ 典例类析[答案] 03.0 Ω图2－7－9图2－7－97闭合电路的欧姆定律│ 典例类析[解析] 电源的输出功率? E ? E2R 2 P＝?R＋r? R＝ ， 当 ?R－r?2＋4Rr ? ?R＝r 时，输出功率最大．电源的输出功率随外电阻变化的图线如图 2－7－9 所 E 示．在本题中，因 R1 是定值电阻，据 P＝I R，当电流 I＝ 最 r＋R1＋R22大，即 R2＝0 时，R1 消耗的电功率最大．欲使 R2 消耗的电功率最大， 可将 R1＋r 看作电源的等效内阻，应用上面的结论，当 R2＝R1＋r＝ 3.0 Ω 时，R2 消耗的电功率最大．8多用电表的原理8多用电表的原理?9实验：练习使用多用电表?9实验：练习使用多用电表?9实验：练习使用多用电表│ 三维目标 三维目标1．知识与技能 (1)了解多用电表的性能，知道多用电表的原理． (2)掌握电阻挡(欧姆表)的原理，即利用闭合电路欧姆定 律方法测量电阻的阻值． (3)学会应用多用电表测量电压、电流和电阻． 2．过程与方法 (1)通过对欧姆表原理的分析，提高学生综合应用知识解 决问题的能力．9实验：练习使用多用电表│ 三维目标(2)通过应用多用电表测量电阻和电压，培养学生的动手 实践能力． 3．情感、态度与价值观 运用多用电表进行一定的探究活动，提高学生应用物理 知识解决实际问题的能力．9实验：练习使用多用电表 │ 重点难点 重点难点[重点] 欧姆表和多用电表的制作原理． [难点] 理解欧姆表和多用电表的制作原理．9实验：练习使用多用电表│ 教学建议 教学建议“多用电表”是人教版高中物理选修3－1第二章第八节的内容， 它是继电流表、电压表的改装后，欧姆表的改装问题，也是闭合电 路欧姆定律的深化和实际应用，通过本节课的学习，既能巩固学生 电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，又能激发 学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的 实际意义．建议实验法教学． 在整个教学过程中，还将有一些细节学生掌握得不够理想，例 如：(1)机械调零和欧姆调零有什么区别？(2)为什么在利用欧姆表测 电阻时，每次的换挡都要进行欧姆调零？对于这些问题，还有待下 节课解决．9实验：练习使用多用电表│ 新课导入 新课导入[导入一] 引入新课 教师：我们已经学习过把电流表改装成电压表和量程较大 的电流表的原理，下面请同学们画出改装的原理图． 学生：在练习本上画出改装的原理图．学生代表到黑板上 画． 师生互动：对学生画的改装原理图进行点评． 教师：能否将电流表改装成测量电阻的欧姆表呢？下面我 们就来探究这方面的问题．9实验：练习使用多用电表│ 新课导入[导入二] 预习检查、总结疑惑 情景引入、展示目标 我们已经学习过把电流表表头改装成电压表和量程较大的 电流表的原理，能利用表头测电阻吗？ 课件：动画展示多用电表是电流表、电压表、欧姆表功能 的三合一． 这节课我们将一起认识一种可以测量电流、电压以及电阻 等电学量的仪表――万用电表．9实验：练习使用多用电表│ 温故知新 温故知新电压表和电流表都是通过表头改装而成的，那么能否将 表头改装成为一个测量电阻的仪器呢？如果将这些表组装在一 起就成了一个“万用表”．就是本节要研究的“多用电表”， 搞家电维修的师傅利用一块多用电表便能查出家用电器出现的 各种故障，如电视无光、无声，收音机收不到信号，洗衣机不 转等等．你知道多用电表有哪些用途吗？9实验：练习使用多用电表│ 温故知新[答案] 多用电表可以用来测量电流、电压、电阻，用于 检查电路故障和探测电路组成等方面．9实验：练习使用多用电表│ 自主探究 自主探究? 知识点一 欧姆表1．欧姆表的结构及原理 欧姆表是根据 闭合电路的欧姆定律 制成的．它主 要由表头、电源、可调电阻、导线和红黑两表笔组成(如图2－ 9－1所示)．电流表(G表头)的内阻为Rg，满偏电流为Ig.电池的 电动势为E，内阻为r. 当红、黑表笔相接时(如图2－9－1甲所示)，相当于被测 电阻Rx＝0，调节R的阻值，使电流9实验：练习使用多用电表│ 自主探究E 表的电流达到满偏电流，即 Ig＝ ，则表头的指针指到满 R＋r＋Rg 刻度，所以刻度盘上指针在满偏处定为欧姆表的 零刻度 . 当红、黑表笔不接触时(如图 2－9－1 乙所示)，相当于被测电阻 Rx＝∞，电流表里没有电流，表头的指针不偏转，此时指针所指的位 置是刻度的 “∞” 点． 当红、黑表笔间接入被测电阻 Rx 时(如图 2－9－1 丙所示)，通过 表头的电流为：I＝ E ，改变 Rx 的阻值，电流 I 随之改变， R＋r＋Rg＋Rx每个 Rx 值都对应一个电流 I 值．在刻度盘上直接标出与 I 值对应的 Rx 值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值．9实验：练习使用多用电表│ 自主探究图2－9－19实验：练习使用多用电表│ 自主探究2．欧姆表的使用步骤及注意事项 (1)用螺丝刀进行 机械调零(左侧0)． (2)选挡：测电阻时选择合适的倍率，以使指针尽可能地 指在中间位置，可用比估计值低1个数量级的倍率，如估计为 200 Ω，就应该选 ×10 的倍率． (3) 将 红 黑 笔 直 接 短 接 ， 用 调 零 旋 钮 ( 电 阻 ) 进 行 欧 姆 表 调零 . (4)将红黑笔接被测电阻两端进行测量． (5)将指针示数乘以倍率得到测量值． (6)将选择开关扳到 OFF 挡．9实验：练习使用多用电表│ 自主探究? 知识点二 多用表的原理与使用1．原理 多用电表是使电流表、电压表、欧姆表共用一个表头组 合在一起的多功能仪表，有直流电流挡、直流电压挡、交流电 压挡、欧姆挡等． 2．使用 (1)机械调零 使用多用电表前应调整“指针定位螺丝”，使指针指到 零刻度． (2)选挡9实验：练习使用多用电表│ 自主探究测量电流、电压时要选择合适的量程，一般使指针偏转 角度在满偏值的 三分之一 到 三分之二 之间比较合适．测量电 阻时，一般来说，应该使指针位于刻度盘的 中央区域 附近， 这样误差较小． 3．表笔的正确使用 表的盘面上“＋”、“－”插孔表示直流电流挡、直流 电压挡的 正、负 接线柱，因此，不管测什么项目，首先将 红表笔 插入“＋”插孔，将 黑表笔 插入“－”插孔， 那么用直流电流挡、直流电压挡时，电流从红表笔流入，从黑 表笔流出．9实验：练习使用多用电表│ 自主探究4．二极管 二极管是一种半导体电子元件，有两根引线，一根叫正 极，一根叫负极，电路元件符号如图2－9－2所示．当给二极 管加上一定的正向电压时，它的电阻值 很小 ，就像一个接 通的开关一样；当给二极管加上反向电压时，它的电阻值变 得 很大 ，就像断开的开关一样，二极管只允许电流沿一种 方向通过，这就是二极管的 单向导电性 .图中符号上箭头的 指向表示允许电流通过的方向，用多用电表测量它的电阻时， 正向电阻很小，反向电阻很大．9实验：练习使用多用电表│ 自主探究图2－9－29实验：练习使用多用电表│ 自主探究[想一想] 多用表使用常见问题答疑： (1)为什么多用电表在使用完毕后，要将选择开关置于 “OFF”挡或交流电压最高挡？ (2)为什么测量电阻时不要用两手同时接触表笔的金属杆？ (3)如何分析用多用表测电阻时产生的误差？9实验：练习使用多用电表│ 自主探究[答案] (1)其原因有两个：第一是为了断开表内电源电路， 以防电源放电而损坏电源；第二是为了在使用时保护电表． (2)人体本身具有一定的电阻(大约100 kΩ ～300 kΩ )，如 果两手同时接触表笔的金属杆，就会将人体的电阻并联到被测 电阻上，若被测电阻的阻值较大，则测量结果会出现很大的误 差． (3)用多用电表测电阻时，造成测量值偏大的主要原因是： 表笔与被测电阻两端接触不良而使接触电阻增大，或者因连续 测量很长时间而使多用电表内电池的电动势下降，内阻增加； 造成测量值偏小的主要原因是将人体电阻并联到了被测电阻 上．9实验：练习使用多用电表│ 典例类析 典例类析? 类型一 欧姆表的使用与读数欧姆表的刻度不均匀，且由右向左刻度越来越密集． (1)要分清内部电源的正负极．(2)要记住调零有机械调零和欧姆调零两种．在使用多用表前，应该用小螺丝刀轻轻转动表盘下中间 部位的调零螺丝，使表针指零，这叫机械调零．9实验：练习使用多用电表│ 典例类析在使用欧姆挡时还要进行欧姆调零．特别需注意的是， 每换一次挡必须重新进行欧姆调零，但机械调零只需在最初 进行一次即可． (3)会选用不同的挡位．测量大电阻选用倍率高的挡位，测量小电阻选用倍率低 的挡位．测量时尽可能使指针在中间刻度附近． (4)被测电阻要跟电源及其他元件断开． (5)用欧姆表测电阻时，注意不要用手碰表笔的金属杆， 以保证测量的准确．9实验：练习使用多用电表│ 典例类析(6)使用后，要把表笔从插孔里拔出，并且不要把选择开 关置于欧姆挡，以防电池漏电．在长期不使用多用表时，应 把电池取出．9实验：练习使用多用电表│ 典例类析例1 欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成， 有关欧姆表的使用和连接，下面的叙述正确的是( C )A．测电阻前要使红、黑表笔相接，调节调零电阻，使表 头指示电流为零 B．红表笔与表内电池正极相连，黑表笔与表内电池负极相连C．红表笔与表内电池负极相连，黑表笔与表内电池正极 相连 D．测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻阻值越大9实验：练习使用多用电表│ 典例类析图2－9－39实验：练习使用多用电表│ 典例类析[解析] 欧姆表的原理电路如图 2－9－3 所示，由图可知 B 错，C 正确．当两表笔间接入待测电阻 Rx 时，通过表头的电 E 流 I＝ ，测量前，使红、黑表笔短接调零时，通 Rg＋r＋R0＋Rx 过表头的电流最大(满偏)，对应的电阻刻度值为 0，A 错误．待 测电阻越大，表针偏转角度越小，D 错误．9实验：练习使用多用电表│ 典例类析变式 用多用电表的欧姆挡测某一电阻的阻值时，分别 用×1、×10、×100三个电阻挡测了三次，指针所指的位置 如图2－9－4所示．图2－9－49实验：练习使用多用电表│ 典例类析其中①是用 挡，②是用 挡，③是用挡；为了提高测量的精确度，应该用 挡，被测电阻的阻值约为 .[答案] ×1×10×100×10300 Ω9实验：练习使用多用电表│ 典例类析[解析] 乘的倍率越大，示数越小，故①是“×1”挡，② 是“×10”挡，③是“×100”挡．为了提高测量的精确度， 指针应在表盘的中央附近，故应选“×10”挡测量．被测电 阻的阻值约为30×10 Ω＝300 Ω.9实验：练习使用多用电表│ 典例类析?类型二电学黑盒问题用多用电表判断“电学黑盒”问题的分析方法 一般的“电学黑盒”有四种：一是纯电阻黑盒，二是纯电源 黑盒，三是由电阻和电源组成的闭合电路黑盒，四是含电容器、 二极管的黑盒． 要根据对黑盒外部接线柱的测试结果判定黑盒内部元件的种 类和电路的连接方式，除了应熟悉电路的基本规律之外，还必须 善于利用电压表和多用电表欧姆挡进行测试(注意：若要用欧姆 表测试，必须先用电压表判定盒内无电源后才能进行)．9实验：练习使用多用电表│ 典例类析例2 如图2－9－5所示，一暗盒外有A、B、C、D四个接线 柱，盒内有四个阻值都是6 Ω的电阻分别通过导线接在接线柱 上．用多用电表的欧姆挡测得各接线柱间的电阻值如下：RAB＝6 Ω，RAC＝RAD＝10 Ω，RCD＝RBC＝RBD＝4 Ω.试画出暗盒内电阻 的连接图．图2－9－59实验：练习使用多用电表│ 典例类析[答案] 如图2－9－6所示图2－9－69实验：练习使用多用电表│ 典例类析[解析] 这是一道解答黑盒问题的试题，由测量数据判断盒内 电阻的连接情况． RAB＝6 Ω，说明A、B之间只有一个6 Ω的电阻与A、B两个 接线柱连接；RAC＝RAD＝10 Ω，说明在A、C及A、D两组接线柱 间除掉上面分析的一只6 Ω的电阻外，还接有其他电阻．其他电 阻的总阻值为10 Ω－6 Ω＝4 Ω，要用6 Ω的电阻组合成4 Ω的总 阻值，只有用剩下的三只电阻来串并联了，三个串联或三个并联 都不行，只有两只串联再与另外一只并联后才可得到4 Ω的阻 值．这种连接又要顾及到RCD＝RBC＝RBD＝4 Ω，不能造成任何 两个接线柱间出现短路现象．故B、D之间与B、C之间和C、D之 间都接了一只6 Ω的电阻，盒内电路如图2－9－6所示．9实验：练习使用多用电表│ 典例类析变式 把一只电阻和一只半导体二极管分别与接线柱A、B、 C连接，元件放在盒子里，盒外只露出接线柱(如图2－9－7所示)， 现用多用电表的欧姆挡进行测量，结果是： ①A、C间：将红、黑表笔调换，前后读数相同； ②B、C间：红表笔接B、黑表笔接C时的读数很小，调换红、 黑表笔，读数很大； ③A、B间：红表笔接A、黑表笔接B时的读数很大，调换红、 黑表笔，测得读数与A、C间读数很接近． 根据这一结果，请在虚线框中画出盒内的电路图．9实验：练习使用多用电表│ 典例类析图2－9－79实验：练习使用多用电表│ 典例类析[答案] 如图2－9－8所示图2－9－89实验：练习使用多用电表│ 典例类析[解析] 根据①，AC间显然为电阻．根据②中BC间的情况及 二极管的单向导电性可知，BC间为二极管，且B接负极、C接正 极．根据③，进一步说明上面的判断，故实验电路如图2－9－8 所示．10实验： 测定电池的电动势和内阻10实验： 测定电池的电动势和 内阻 ?10实验：测定电池的电动势和内阻│ 三维目标 三维目标1．知识与技能 (1)进一步理解闭合电路欧姆定律． (2)了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方 法．2．过程与方法 (1)通过分析设计电路和选择仪器． (2)学会利用图象处理数据的方法． 3．情感、态度与价值观10实验：测定电池的电动势和内阻│ 三维目标(1)通过设计电路和选择仪器，开阔思路，培养学生观察 能力、思维能力和操作能力，提高学生学习物理的动机，同时 激发学生的学习兴趣． (2)养成规范操作实验并能科学、合理地处理数据的习 惯． (3)使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本 程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨