学练考高中物理 第二章 恒定电流课件 新人教版选修31.ppt

1 电源和电流2 电动势3 欧姆定律 实验 描述小灯泡的伏安特性曲线4 串联电路和并联电路焦耳定律6 导体的电阻 实验 测定金属的电阻率 第二章恒定电流 7 闭合电路的欧姆定律8 多用电表的原理9 实验 练习使用多用电表10 实验 测定电池的电动势和内阻11 简单的逻辑电路 本章总结提升 第二章恒定电流 第二章恒定电流 1 电源和电流2 电动势 1 电源和电流2 电动势 1 电源和电流2 电动势 教学目标 教学目标 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 1 电源和电流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 1 电源和电流2 电动势 教学建议 教学建议 1 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 对电场研究有了一定认识 但是静电场的电势能 静电力做功 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 1 电源和电流2 电动势 教学建议 2 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的条件进行类比 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 1 电源和电流2 电动势 新课导入 新课导入 导入一 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 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 1 电源和电流2 电动势 新课导入 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 1 电源和电流2 电动势 知识必备 知识必备 知识点一电流1 形成 电荷的 形成电流 2 产生条件 1 导体中有能 电荷 2 导体两端 在导体内部建立电场 3 方向 规定为正电荷 的方向 4 物理意义 表示电流的强弱程度 5 定义式 6 单位 安培 符号为a 1a 103ma 106 a 定向移动 自由移动的 有电压 定向移动 知识点二电源和电动势1 电源 电源是通过 做功把其他形式的能转化为 的装置 2 电动势 1 定义 在电源内部 所做的功w与被移送的电荷q的比值叫电源的电动势 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1c电荷量时 电源将其他形式的能转化成电能的数值就 1 电源和电流2 电动势 知识必备 非静电力 电势能 非静电力 越大 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 2 内阻 r 电源内部的电阻 3 容量 电池放电时能输出的 其单位有 a h和ma h 1 电源和电流2 电动势 知识必备 无关 总电荷量 1 电源和电流2 电动势 学习互动 学习互动 考点一电流的计算 想一想 i q t是电流的定义式 能否说 i与q成正比 与t成反比 它适用于计算所有的材料导电的电流吗 电流是矢量吗 1 电源和电流2 电动势 学习互动 例1某电解池中 若在2s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横截面 那么通过这个横截面的电流是 a 0b 0 8ac 1 6ad 3 2a 1 电源和电流2 电动势 学习互动 1 电源和电流2 电动势 学习互动 考点二对电动势的理解和掌握 想一想 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 电源内部的能量是怎样转化的 1 电源和电流2 电动势 学习互动 1 电源和电流2 电动势 学习互动 1 电源和电流2 电动势 学习互动 ac 解析 根据电动势的定义可知 选项a正确 选项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 选项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 选项d错误 1 电源和电流2 电动势 学习互动 1 电源和电流2 电动势 学习互动 1 电源和电流2 电动势 学习互动 考点三电流的微观表达式 想一想 电流是电荷的定向移动形成的 电流的大小与电荷移动的速率等有何关系呢 1 电源和电流2 电动势 学习互动 要点总结 导体中电流的微观表达式及其推导图2 1 1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 1 电源和电流2 电动势 学习互动 1 电源和电流2 电动势 学习互动 1 电源和电流2 电动势 学习互动 1 电源和电流2 电动势 学习互动 1 电源和电流2 电动势 备用习题 备用习题 1 下列说法中正确的是 a 电源的电动势实质上就是电源两极间的电势差b 电源的电动势在数值上等于电源两极间的电势差c 电源的电动势与电势差的单位相同 但与电势差有本质的区别d 电动势越大 电源两极间的电势差一定越高 1 电源和电流2 电动势 备用习题 解析 c电动势是描述电源把其他形式的能转化为电势能的本领强弱的物理量 而电势差是电场中两点间电势的差值 电动势与电势差有着本质的区别 选项a错误 选项c正确 只有当电源开路时 两极间的电势差在数值上才等于电源的电动势 选项b d错误 1 电源和电流2 电动势 备用习题 2 多选 关于电动势 下列说法正确的是 a 电源两极间的电势差等于电源的电动势b 电动势越大的电源 将其他形式的能转化为电势能的本领越大c 同一电源接入不同的电路 电动势就会发生变化d 电源电动势与外电路的组成无关 1 电源和电流2 电动势 备用习题 解析 bd电源电动势是由电源本身所决定的一个物理量 与是否接入外电路 外电路电阻的大小无关 选项c错误 选项d正确 电动势反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小 电动势越大 非静电力移动同样电荷量的电荷做的功越多 转化成的电势能越多 选项b正确 电动势不是电势差 两者不是一个概念 只有没有接入外电路时 电源两极间的电势差在数值上才等于电动势 选项a错误 1 电源和电流2 电动势 备用习题 3 某电解槽的横截面积为0 5m2 若10s内沿相反方向通过其横截面的正 负离子的电荷量均为10c 则电解液中的电流为 a 1 电源和电流2 电动势 备用习题 答案 2 解析 正 负离子的电荷量均为10c 则10s内通过横截面积的总电荷量为20c 电流为2a 1 电源和电流2 电动势 自我检测 自我检测 1 电流定义 在示波管中 电子枪2s内发射6 1013个电子 一个电子所带的电荷量为 1 60 10 19c 则示波管中的电流大小约为 a 4 8 10 6ab 3 10 13ac 9 6 10 6ad 3 10 6a 1 电源和电流2 电动势 自我检测 2 电动势的理解 多选 关于电源和电动势 下列说法正确的是 a 在电源内部把正电荷从负极移到正极 非静电力做功 电能增加b 对于给定的电源 移动正电荷 非静电力做功越多 电动势就越大c 电动势越大 说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多d 电动势越大 说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多 1 电源和电流2 电动势 自我检测 ac 解析 在电源内部把正电荷从负极移到正极 电动势越大 表明电源把其他形式的能转化为电能的本领越大 选项a c正确 1 电源和电流2 电动势 自我检测 1 电源和电流2 电动势 自我检测 c 解析 电动势的大小表示电源把其他形式的能转化为电能的本领 其大小由电源自身的性质决定 与非静电力做功w 电荷量q均无关 选项c正确 1 电源和电流2 电动势 自我检测 1 电源和电流2 电动势 自我检测 1 电源和电流2 电动势 自我检测 3 欧姆定律 3 欧姆定律 3 欧姆定律 教学目标 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 教学目标 3 欧姆定律 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 重点难点 3 欧姆定律 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 教学建议 3 欧姆定律 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220v 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 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 新课导入 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的信号 并完成动作跳闸任务 3 欧姆定律 知识必备 知识点一电阻1 物理意义 反映导体对电流的 作用 2 定义式 3 电阻的单位 符号是 1k 103 1m 106 4 电阻的决定因素 电阻是导体本身的一种特性 其大小由 决定 知识必备 阻碍 欧姆 导体本身 知识点二欧姆定律1 内容 导体中的电流i跟导体 成正比 跟导体的 成反比 2 表达式 3 适用条件 除金属外 欧姆定律对电解质溶液也适用 但对 和半导体元件并不适用 3 欧姆定律 知识必备 两端的电压u 电阻r 气态导体 3 欧姆定律 学习互动 考点一欧姆定律的理解 想一想 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 学习互动 要点总结 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 学习互动 3 欧姆定律 学习互动 a 解析 由欧姆定律可知 导体中的电流跟它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比 选项a正确 导体的电阻是导体本身的性质 与导体两端的电压 导体中的电流无关 选项b c错误 导体两端的电压是由电源和该导体在电路中的连接情况决定的 选项d错误 3 欧姆定律 学习互动 例2 多选 下列说法中正确的是 a 通过导体的电流越大 则导体的电阻越小b 当加在导体两端的电压变化时 导体中的电流也发生变化 但电压和电流的比值对这段导体来说是恒量c 通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比d 导体的电阻跟它两端的电压成正比 跟通过导体的电流成反比 3 欧姆定律 学习互动 bc 解析 导体的电阻是导体本身的性质 与外加电压和通过的电流无关 选项a d错误 对同一导体 电阻不变 它两端的电压和通过的电流的比值为恒量 当加在导体两端的电压变化时 导体中的电流也发生变化 选项b正确 由欧姆定律可知通过导体的电流跟加在它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比 选项c正确 3 欧姆定律 学习互动 考点二电阻的特性 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 这一说法正确吗 3 欧姆定律 学习互动 3 欧姆定律 学习互动 例3电路中有一段导体 如果给它加上3v的电压 则通过它的电流为2ma 可知这段导体的电阻为 如果给它加上2v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 3 欧姆定律 学习互动 3 欧姆定律 学习互动 考点三伏安特性曲线的应用 想一想 伏安特性曲线一定是直线吗 怎样通过伏安特性曲线分析电阻 3 欧姆定律 学习互动 要点总结 图2 3 11 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图像叫作导体的伏安特性曲线 2 某些元件的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 3 欧姆定律 学习互动 3 某些元件的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 4 不适用欧姆定律的导体和器件 其电流和电压不成正比 伏安特性曲线不是直线 3 欧姆定律 学习互动 3 欧姆定律 学习互动 3 欧姆定律 学习互动 例5 多选 某导体中的电流随其两端电压的变化而变化 如图2 3 3中实线所示 则下列说法中正确的是 图2 3 3a 加5v电压时 导体的电阻是5 b 加12v电压时 导体的电阻是8 c 由图可知 随着电压的增大 导体的电阻不断减小d 由图可知 随着电压的减小 导体的电阻不断减小 3 欧姆定律 学习互动 3 欧姆定律 学习互动 3 欧姆定律 备用习题 备用习题 1 多选 将阻值为r的电阻接在电压为u的电源两端 则图中描述其电压u 电阻r及流过r的电流i间的关系图像中正确的是 3 欧姆定律 备用习题 解析 cd电阻的阻值不随u i的变化而改变 但电流i与电压u成正比 3 欧姆定律 备用习题 2 如图所示 a b两点与一个稳压直流电源相接 当滑动变阻器的滑片从中点o向d端移动一段距离时 图中的电流表读数会变小的是 3 欧姆定律 备用习题 解析 b选项a c d中 滑动变阻器接入电路中的有效部分为滑片右侧部分 当滑动变阻器的滑片从o向d端移动时 滑动变阻器的阻值减小 由欧姆定律i u r可知 电路中的电流将会增大 电流表的读数会变大 而选项b中 滑动变阻器接入电路中的有效部分为滑片左侧部分 当滑动变阻器的滑片从o向d端移动时 滑动变阻器的阻值增大 电路中的电流将会减小 电流表的读数会变小 选项b正确 3 欧姆定律 备用习题 3 如图所示 a b c为三个通电导体的i u关系图线 由图可知 电阻最大的导体是 若在b导体两端加上10v电压 通过导体的电流是 a 3 欧姆定律 备用习题 答案 c2 5 解析 在i u图像中 斜率的倒数等于导体的电阻 3 欧姆定律 备用习题 4 图为两电阻ra rb的伏安特性曲线 由图可知 3 欧姆定律 备用习题 3 欧姆定律 备用习题 3 欧姆定律 备用习题 5 某导体两端的电压是4v时 通过它的电流是0 5a 当该导体两端的电压是6v时 能否用量程为0 6a的电流表来测量通过这个导体的电流 3 欧姆定律 备用习题 3 欧姆定律 备用习题 6 某电路如图所示 r2的电阻为3 开关断开时电流表的读数为开关闭合时的4 5 求r1的电阻 电源电压不变 3 欧姆定律 备用习题 3 欧姆定律 自我检测 自我检测 3 欧姆定律 自我检测 3 欧姆定律 自我检测 3 欧姆定律 自我检测 3 伏安特性曲线分析 小灯泡的伏安特性曲线如图2 3 5中的ab段 曲线 所示 由图可知 灯丝的电阻因温度的影响改变了 图2 3 5a 5 b 10 c 1 d 6 3 欧姆定律 自我检测 3 欧姆定律 自我检测 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 学习互动 学习互动 实验目的 1 描绘小灯泡的伏安特性曲线 分析曲线的变化规律 2 会分析设计实验的电路图 熟练操作 正确进行数据处理 原点 增大 外接法 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 学习互动 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 学习互动 实验器材 小灯泡 电流表 电压表 滑动变阻器 直流电源 开关 导线 实验步骤 1 确定电流表 电压表的量程 采用电流表 法 滑动变阻器采用 接法 按如图s1 1所示的原理图连接好实验电路 图s1 1 外接 分压 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 学习互动 2 把滑动变阻器的滑片调节到图中最 端 闭合开关s 改变滑动变阻器滑片的位置 读出几组相应的电流表的示数i和电压表的示数u 3 以 为纵轴 以 为横轴 建立坐标系 用描点法在坐标纸上描点 用平滑曲线将各点依次连接起来 便得到小灯泡的伏安特性曲线 分析小灯泡伏安特性曲线的变化规律 实验数据的处理及结论 想一想 小灯泡两端的电压和电流的比值是定值吗 为什么 左 电流i 电压u 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 学习互动 小灯泡的i u图线是一条曲线 如图所示 曲线上某一点和坐标原点连线的斜率随电压的增大而减小 说明灯丝的电阻随温度的升高而增大 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 学习互动 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 1 实验原理 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 所用器材有 灯泡l 量程恰当的电流表a和电压表v 直流电源e 滑动变阻器r 开关s等 要求灯泡两端电压从0开始变化 1 实验中滑动变阻器应采用 接法 填 分压 或 限流 2 某同学已连接如图s1 2所示的电路 在连接最后一根导线的c端到直流电源正极之前 请指出其中仅有的两个不当之处 并说明如何改正 自我检测 图s1 2a b 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 1 分压 2 a 开关s不应闭合 应处于断开状态b 滑动变阻器滑动触头位置不当 应将其置于b端 解析 1 因为灯泡两端的电压要从0开始调节 故滑动变阻器只能采用分压接法 2 在电路接好并检查是否正确连线之前 开关应处于断开状态 以免因接线错误而导致仪表损坏 接为分压电路时 滑动变阻器的电阻 和小灯泡并联部分 应从最小值开始调节 故滑片应先处于b端 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 2 实验原理 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 应 a 采用电流表内接法 因为小灯泡的电阻比电压表的内阻小得多b 采用电流表内接法 因为小灯泡的电阻比电流表的内阻大得多c 采用电流表外接法 因为小灯泡的电阻比电压表的内阻小得多d 采用电流表外接法 因为小灯泡的电阻比电流表的内阻大得多 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 c 解析 由于小灯泡的电阻较小 小灯泡的电阻和电流表的内阻差不多 而比电压表的内阻小得多 电压表分流可忽略 故应采用电流表外接法 选项c正确 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 3 实验原理 为了描绘出一只规格为 6 3v2w 的小灯泡的伏安特性曲线 现为同学们准备了下面的器材 电压表v1 量程3v 内阻1k 电压表v2 量程15v 内阻50k 电流表a1 量程0 6a 内阻0 5 电流表a2 量程3a 内阻0 1 滑动变阻器r1 0 20 允许最大电流2a 滑动变阻器r2 0 1000 允许最大电流0 1a 蓄电池组e1 4v 蓄电池组e2 8v 开关和导线若干 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 1 从上述器材中选择最合适的器材 将其表示符号填写在横线上 电源选 电压表选 电流表选 滑动变阻器选 2 在虚线框内画出能达到实验目的的电路图 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 4 综合应用 在 描绘小灯泡的伏安特性曲线 的实验中 可供选择的实验器材如下 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 1 在上述器材中 滑动变阻器应选 2 在图中用笔画线代替导线 把实验仪器连接成完整的实验电路 图s1 3 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 3 利用实验中得到的实验数据在坐标系中描绘出了如图s1 4甲所示的小灯泡的伏安特性曲线 根据此图给出的信息 可以判断出图乙中正确的是 图中p为小灯泡功率 甲乙图s1 4 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 1 r1 2 如图所示 3 bd 解析 1 描绘小灯泡的伏安特性曲线时 应选便于调节的最大阻值较小 额定电流较大的变阻器 因此变阻器应选r1 2 描绘小灯泡的伏安特性曲线实验应采用电流表外接法 电流 电压需多测几组数据 变阻器应采用分压式接法 电路连接如图所示 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 实验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 自我检测 4 串联电路和并联电路 4 串联电路和并联电路 4 串联电路和并联电路 教学目标 教学目标 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 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 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 串联电路和并联电路 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 串联电路和并联电路 新课导入 新课导入 导入一 情境导入 情境一 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220v 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220v的电源上 4 串联电路和并联电路 新课导入 续答 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 220v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 情境二 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 4 串联电路和并联电路 新课导入 情境三 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 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 4 串联电路和并联电路 新课导入 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220v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220v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 串联电路和并联电路 知识必备 知识必备 知识点一串联电路1 串联电路 如图2 4 1所示 把几个导体 接入电路 这样的连接方式叫串联 图2 4 1 依次首尾相连 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 2 电压 串联电路中总电压等于各部分电路电压 写成表达式为 3 电阻 串联电路中的总电阻等于各部分电路电阻 写成表达式为 4 串联电路和并联电路 知识必备 i i1 i2 i3 in 之和 u u1 u2 u3 un 之和 r r1 r2 r3 rn 知识点二并联电路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 然后把这两端接入电路 这样的连接方式叫并联 图2 4 2 4 串联电路和并联电路 知识必备 连在一起 4 串联电路和并联电路 知识必备 相等 各支路电流之和 各支路电阻的倒数之和 知识点三电压表和电流表1 表头的主要参数 内阻rg 满偏电流ig 满偏电压ug 图2 4 32 表头改装成电压表的原理电压表是利用串联电路的 特点制成的 如图2 4 3所示 电压表是由一个 和一个分压 制成的 若量程扩大n倍 则r rg 4 串联电路和并联电路 知识必备 分压 灵敏电流表 电阻 n 1 3 表头改装成电流表的原理电流表是利用并联电路的 特点制成的 如图2 4 4所示 电流表是由一个 和一个分流 制成的 若量程扩大n倍 则r rg 图2 4 4 4 串联电路和并联电路 知识必备 分流 灵敏电流表 电阻 4 串联电路和并联电路 学习互动 考点一串 并联电路 想一想 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 你是否考虑过这些路灯是按照什么方式连接的呢 串 并联电路的电压 电流是怎样分配的呢 学习互动 4 串联电路和并联电路 学习互动 例1 多选 一个t形电路如图2 4 5所示 电路中的电阻r1 10 r2 120 r3 40 另有一测试电源 电动势为100v 则 a 当c d端短路时 a b之间的等效电阻是40 b 当a b端短路时 c d之间的等效电阻是40 c 当a b两端接测试电源时 c d两端的电压为80vd 当c d两端接测试电源时 a b两端的电压为80v 4 串联电路和并联电路 学习互动 4 串联电路和并联电路 学习互动 考点二电表的改装 想一想 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 要点总结 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 串联电路和并联电路 学习互动 例2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 接到电路的a b两端 如图2 4 6 a 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 再接到电路的a b两端 如图 b 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 6 4 串联电路和并联电路 学习互动 4 串联电路和并联电路 学习互动 例3图2 4 7中的甲 乙两个电路都是由一个灵敏电流计g和一个电阻箱r组成的 它们之中一个是测电压的电压表 另一个是测电流的电流表 那么以下结论中正确的是 图2 4 7a 甲图是电流表 r增大时量程增大b 甲图是电流表 r增大时量程减小c 乙图是电压表 r增大时量程减小d 上述说法都不对 4 串联电路和并联电路 学习互动 4 串联电路和并联电路 学习互动 考点三串 并联电路的实际应用 想一想 n个相同的电阻r串联或并联 总电阻等于多少 若干个不同的电阻串联或并联 总电阻与其中阻值最大或最小的电阻的大小关系如何 4 串联电路和并联电路 学习互动 4 串联电路和并联电路 学习互动 4 串联电路和并联电路 学习互动 4 串联电路和并联电路 学习互动 例5a b两地间铺有通讯电缆 它是由两条长为l的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双线间的电压ub 试由以上测量结果确定损坏处的位置 4 串联电路和并联电路 学习互动 4 串联电路和并联电路 学习互动 4 串联电路和并联电路 学习互动 4 串联电路和并联电路 备用习题 备用习题 1 多选 在如图所示的电路中 属于串联电路的是 4 串联电路和并联电路 备用习题 解析 bc由串联电路和并联电路的定义可知 b c电路是各元件逐个顺次连接起来的电路 所以是串联电路 a d电路中各元件是并列地连接在两点之间 所以是并联电路 选项b c正确 4 串联电路和并联电路 备用习题 2 r1 10 r2 20 r1允许通过的最大电流为1 5a r2两端允许加的最大电压为10v 若将它们串联 允许加在电路两端的最大电压是 a 45vb 5vc 25vd 15v 4 串联电路和并联电路 备用习题 4 串联电路和并联电路 备用习题 3 学校每一层楼都有安装一个空气自动开关 允许通过它的最大电流是20a 若一盏日光灯的工作电流约为400ma 则每一层楼最多可安装 盏这样的日光灯 4 串联电路和并联电路 备用习题 4 串联电路和并联电路 备用习题 4 一个电流表的满偏电流ig 0 6a 面板如图所示 那么它每一小格所表示的电流是 ma 指针现在所指的电流示数是 a 如果这个量程为0 6a的电流表内阻rg 60 要把这个电流表的量程扩大成3a 那么应该在rg上 联一个电阻rs rs的阻值应是 并联rs后测某一电流 指针仍指到如图所示位置 则该电流是 a 并联rs后 刻度盘上每一小格所代表的电流值是未并联rs前的 倍 4 串联电路和并联电路 备用习题 解析 当满偏电流为0 6a时 读刻度板上面的刻度 每十个小格是0 2a 所以每一个小格是0 02a 要想扩大电流表的量程 应该并联一个电阻以便分流 所分得的电流为2 4a 所以并联的电阻的阻值是表头内阻的1 4 4 串联电路和并联电路 备用习题 5 电流表g的内阻rg 25 满偏电流ig 3ma 应如何把它改装成量程为0 6a的电流表 4 串联电路和并联电路 备用习题 4 串联电路和并联电路 备用习题 6 一个分压电阻r1串联到电压表上 使电压表的量程扩大为原来的n倍 另一个分压电阻r2串联到同一电压表上 使电压表的量程扩大到原来的m倍 如果把这两个电阻并联之后再串联到同一电压表上 则使电压表的量程扩大到原来的几倍 4 串联电路和并联电路 备用习题 4 串联电路和并联电路 备用习题 4 串联电路和并联电路 备用习题 4 串联电路和并联电路 备用习题 4 串联电路和并联电路 自我检测 自我检测 1 并联电阻 多选 对于一组并联电阻 下列叙述正确的是 a 总电阻值小于每一个分电阻值b 某个分电阻值变小时 总阻值变小c 某个分电阻值变小时 总阻值先增大后减小d 总电阻值大于每一个分电阻值 4 串联电路和并联电路 自我检测 2 电表的改装 一个电流表的满偏电流ig 1ma 内阻为500 要把它改装成一个量程为10v的电压表 则应在电流表上 a 串联一个10k 的电阻b 并联一个10k 的电阻c 串联一个9 5k 的电阻d 并联一个9 5k 的电阻 4 串联电路和并联电路 自我检测 4 串联电路和并联电路 自我检测 3 串 并联电路 如图2 4 8所示 已知电阻r1 3 r2 6 电流表a的示数是0 6a 则电流表a1的示数是 a 0 1ab 0 2ac 0 4ad 0 6a图2 4 8 4 串联电路和并联电路 自我检测 4 串联电路和并联电路 自我检测 4 串 并联电路 多选 如图2 4 9所示 r1 2 r2 10 r3 10 a b两端接在电压恒定的电源上 则 a s断开时 r1与r2的电压之比为1 5b s闭合时 通过r1与r2的电流之比为2 1c s闭合时 r1与r2两端的电压之比为1 5d s断开与闭合两种情况下 电阻r1两端的电压之比为2 1图2 4 9 4 串联电路和并联电路 自我检测 4 串联电路和并联电路 自我检测 5 焦耳定律 5 焦耳定律 5 焦耳定律 教学目标 教学目标 1 理解电功的概念 知道电功是指静电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 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 5 焦耳定律 新课导入 4 电解槽把电能转化成化学能 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 知识必备 知识必备 知识点一电功1 定义 电流流过一段电路 自由电荷在 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 3 单位 符号为j 静电力 w iut 焦耳 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 的比值 即单位时间内电流所做的功 叫作电功率 2 表达式 p 3 单位 符号为w 4 物理意义 表示电流做功的 5 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 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 此时的功率叫作实际功率 5 焦耳定律 知识必备 时间 iu 瓦特 快慢 额定电压 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 和通电时间成正比 2 表达式 2 热功率 1 定义 电流流过导体时释放的热量与释放这些热量所用 的比值 称为 电 热功率 2 表达式 3 单位 符号为w 5 焦耳定律 知识必备 导体的电阻 q i2rt 时间 瓦特 5 焦耳定律 学习互动 考点一纯电阻电路中的功率分配及计算 想一想 像电烙铁 电熨斗等这样的用电器 电流做功转化成了什么形式的能 电功率与热功率有何关系 学习互动 5 焦耳定律 学习互动 例1有分别标有 220v100w 220v60w 的两个灯泡 1 把它们并联接到220v的电源上 实际功率各是多少 哪个灯泡更亮 2 把它们串联接到220v的电源上 实际功率各是多少 哪个灯泡更亮 5 焦耳定律 学习互动 5 焦耳定律 学习互动 考点二非纯电阻电路中的功率分配及计算 想一想 含有电动机的电路 正常工作时电流做的功是否等于电热 它的电功率和热功率有何关系 5 焦耳定律 学习互动 要点总结 1 从能量转化角度看 电功与电热间的数量关系是w q 即uit i2rt 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的能 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 学习互动 例2有一个直流电动机 把它接入电压为0 2v的电路中时 电动机不转 测得流过电动机的电流是0 4a 若把电动机接入电压为2 0v的电路中 电动机正常工作 工作电流是1 0a 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 学习互动 5 焦耳定律 学习互动 例3一台小型电动机在3v的电压下工作 用此电动机提升所受重力为4n的物体时 通过它的电流是0 2a 在30s内可使该物体被匀速提升3m 若不计除电动机线圈生热之外的能量损失 求 1 电动机的输入功率 2 在提升重物的30s内 电动机线圈所产生的热量 3 线圈的电阻 5 焦耳定律 学习互动 5 焦耳定律 学习互动 5 焦耳定律 备用习题 备用习题 5 焦耳定律 备用习题 解析 bc首先要明确 欧姆定律只适用于纯电阻电路 因此三个公式在纯电阻电路中没有区别 但在非纯电阻电路中它们互不相同 其次 p ui表示电功率 而p i2r表示热功率 因此 在纯电阻电路中 ui i2r 消耗的电能全部转化为内能 而在非纯电阻电路中 ui i2r 即消耗的电能只有部分转化为内能 选项b c正确 5 焦耳定律 备用习题 2 如图所示为一电烙铁 电烙铁通电一段时间后 会变的很烫 而连接电烙铁的导线却不怎么热 其主要原因是 a 导线有绝缘皮 隔热效果好b 导线较长 散热比电烙铁快c 导线的电阻远小于电烙铁的电阻d 通过导线的电流小于通过电烙铁的电流 5 焦耳定律 备用习题 解析 c由热功率p i2r可知 电烙铁和导线串联 电流相等 导线的电阻远小于电烙铁的电阻 故电烙铁很烫而导线不怎么热 选项c正确 5 焦耳定律 备用习题 3 多选 在如图所示的电路中 输入电压u恒为8v 灯泡l标有 3v 6w 字样 电动机线圈的电阻rm 1 若灯泡恰能正常发光 下列说法正确的是 a 电动机的输入电压是5vb 流过电动机的电流是2ac 电动机的效率是80 d 整个电路消耗的电功率是10w 5 焦耳定律 备用习题 解析 ab灯泡恰能正常发光 说明灯泡电压为3v 电流为2a 电动机的输入电压是8v 3v 5v 流过电动机的电流是i 2a 选项a b正确 电动机内阻消耗的功率为i2rm 4w 电动机输入功率为ui 5 2w 10w 输出功率为6w 效率为 60 整个电路消耗的电功率是10w 6w 16w 选项c d错误 5 焦耳定律 备用习题 4 a b c三个电阻的u i图像如图所示 若三个电阻上加相同的电压 则 的功率最大 若三个电阻通过相同的电流 则 的功率最大 5 焦耳定律 备用习题 答案 ca 解析 对于纯电阻 在电压一定的情况下 电功率跟电阻成反比 电阻最小的电功率最大 根据图像知 斜率越小的图像所表示的电阻越小 所以ra rb rc 电阻c的电功率最大 三个电阻通过的电流相等时 电功率与电阻成正比 电阻大的电功率大 电阻a的电功率最大 5 焦耳定律 备用习题 5 一台线圈电阻为2 的电动机接在110v的电路中工作时 通过电动机的电流为10a 求这台电动机消耗的电功率 发热功率 转化成的机械功率和电动机的效率 5 焦耳定律 备用习题 答案 1100w200w900w82 解析 电动机消耗的电功率即电路输入给电动机的功率 p iu 10 110w 1100w 发热功率p热 i2r 102 2w 200w 转化成的机械功率p p p热 1100w 200w 900w 机械效率 p p 100 900 1000 100 82 5 焦耳定律 自我检测 自我检测 5 焦耳定律 自我检测 5 焦耳定律 自我检测 c 解析 电动机的电功率p ui 热功率p热 i2r 所以机械功率是p机 p p热 ui i2r 选项c正确 5 焦耳定律 自我检测 3 电功率计算 多选 不考虑温度对电阻的影响 对一个规格为 220v40w 的灯泡 下列说法正确的是 a 接在110v的电路上时的功率为20wb 接在110v的电路上时的功率为10wc 接在440v的电路上时的功率为160wd 接在220v的电路上时的功率为40w 5 焦耳定律 自我检测 5 焦耳定律 自我检测 4 非纯电阻电路电功率 如图2 5 1所示 有一内电阻为4 4 的电解槽和一盏标有 110v60w 的灯泡串联后接在电压为220v的直流电路两端 灯泡正常发光 则 a 电解槽消耗的电功率为120wb 电解槽的发热功率为60wc 电解槽消耗的电功率为60wd 电路消耗的总功率为60w图2 5 1 5 焦耳定律 自我检测 5 焦耳定律 自我检测 6 导体的电阻 6 导体的电阻 6 导体的电阻 教学目标 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 教学目标 6 导体的电阻 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 重点难点 6 导体的电阻 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 教学建议 6 导体的电阻 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 新课导入 6 导体的电阻 新课导入 导入二 复习提问 1 导体的电阻与哪些因素有关 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