高中物理 第二章 恒定电流章末整合课件 新人教版选修31.ppt

章末整合 网络构建 恒定电流 基本概念基本电路基本规律电表的改装实验多用电表 恒定电场 电源 导线等电路元件所积累的电荷共同形成电流 电荷的定向移动 大小 方向 正电荷移动的方向 微观表达式i nvsq 电动势 电源把其他形式的能转化为电能的本领 电阻 导体对电流的阻碍作用 定义 电功和电功率 w uit p ui电热和电热功率 q i2rt p i2r 基本概念 关系 i i1 i2 u u1 u2 串联电路r r1 r2 p p1 p2 分配规律 分压原理u r p r关系 i i1 i2 u u1 u2并联电路 p p1 p2 分配规律 分流原理i p 纯电阻电路 电功完全转化为电热 w q非纯电阻电路 电功等于电热加其他形式的能 w q e其逻辑电路 与 门 或 门 非 门 基本电路 电阻定律 焦耳定律 q i2rt部分电路 欧姆定律闭合电路 纯电阻 e u外 u内 u外 ir 普遍适用 闭合电路的功率 p总 ie p出 iu p内 i2r 基本规律 电流表的改装 分流原理 表头并联一只小电阻电压表的改装 分压原理 表头串联一只大电阻欧姆表 原理是闭合电路欧姆定律 电表的改装 测绘小灯泡的伏安特性曲线探究导体电阻与其影响因素的定量关系探究导体电阻与材料的关系测量电池的电动势和内电阻 实验 测量小灯泡的电压测量通过小灯泡的电流测量定值电阻测量二极管的正反向电阻 多用电表 专题讲座 电路中局部的变化会引起整个电路电流 电压 电功率的变化 牵一发而动全局 是电路问题的一个特点 1 电路动态分析的基本方法 1 分析电路 弄清电路的连接关系 各电表所测的对象 明确变阻器阻值的变化情况 3 分清变和不变的量及它们之间的关系 先研究不变的量 再研究变化的量的变化情况 2 电路动态分析的一般步骤 1 确定电路的外电阻 外电阻r外总如何变化 3 由u内 i内r确定电源的内电压如何变化 4 由u外 e u内 确定电源的外电压 路端电压 如何变化 5 由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化 6 确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化 3 其他方法 1 极限法 即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题 可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论 2 特殊值法 对于某些双臂环路问题 可以采取代入特殊值去判定 从而找出结论 例1 如图2 1所示 电源电动势为e 内阻为r 平行板电容器两金属板水平放置 开关s是闭合的 两板间一质量为m 电荷量为q的油滴恰好处于静止状态 g为灵敏电流计 则以下说法正确的是 图2 1 a 在将滑动变阻器滑片p向上移动的过程中 油滴向上加速运动 g中有从b到a的电流b 在将滑动变阻器滑片p向下移动的过程中 油滴向下加速运动 g中有从b到a的电流c 在将滑动变阻器滑片p向上移动的过程中 油滴仍然静止 g中有从a到b的电流d 在将s断开后 油滴仍保持静止状态 g中无电流通过 解析 滑片p向上移动 接入电路的电阻增大 总电阻增大 根据闭合电路欧姆定律可知 干路电流减小 因u并 e i r r1 可知电容器极板电压变大 油滴受到的电场力增大 油滴向上运动 极板电压变大 说明电容器充电 g中电流方向从b到a a正确 b c错误 将s断开后 电容器放电 g中有电流 电压减小 电场力减小 油滴向下运动 d错误 答案 a 1 电功与电热比较表 2 如何处理含有电动机的电路对于含有电动机的电路 不能简单地理解成它一定是一个非纯电阻电路 要从纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化的不同上加以区分 直流电动机两端加上电压以后 若电动机转动则有电能转化为机械能 此时的电路为非纯电阻电路 部分电路的欧姆定律不适用 若电动机不转 则没有电能转化为机械能 此时损失的电能全部转化为内能 这时的电路是纯电阻电路 因此 分析电路问题时 要重视从能量的角度出发 这样会感到思路清晰 解题当然就很顺利了 3 电源输出功率与外电阻的关系纯电阻电路中 当电源内外电阻相等时 电源的输出功率最大 当外电阻大于内电阻时 随着外电阻的增大 电源输出功率将减小 当外电阻小于内电阻时 随着外电阻的增大 电源输出功率将增大 4 用电器消耗功率的分析纯电阻电路中 若用电器阻值一定 则随着通过它的电流的增大 其消耗的功率也将增大 依据是p i2r 若用电器阻值变化 比如滑动变阻器 则须根据p i2r p p ui等综合分析 有时也可结合利用等效电源法 比如在某一纯电阻电路中 若除该用电器外其他用电器阻值均一定 则可将其他用电器的电阻等效为电源内阻的一部分 当等效电源内阻与该用电器电阻相等时 此用电器消耗功率最大 例2 汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗 如图2 2所示 在打开车灯的情况下 电动机未启动时电流表读数为10a 电动机启动时电流表读数为58a 若电源电动势为12 5v 内阻为0 05 电流表内阻不计 则因电动机启动 车灯的电功率降低了 图2 2 a 35 8wb 43 2wc 48 2wd 76 8w 答案 b 1 电流表和电压表学生实验中用的直流电流表的量程有0 0 6a和0 3a 内阻一般为几欧 直流电压表的量程有0 3v和0 15v 对电流表 电压表 多用电表的认识及使用 2 使用时的注意事项 1 选择合适的量程 根据被测电流或电压值的大小选择量程 应使指针偏转角度尽可能大 最好超过所选量程的 在不知道被测电流或电压大小的情况下 应选用电表的较大量程 然后再根据指针的偏转情况选取合适的量程 2 一般情况下 电流表应串联在被测电路中 电压表应并联在被测电路两端 电表的 接线柱不能接反 以免损坏电表 3 读数时应使视线垂直于刻度表面 这点与刻度尺的读数相同 3 读数方法电流表 电压表 包括刻度尺 弹簧秤等 最小刻度是10分度的 要求读到最小刻度后再往下估读一位 估读的这位是不可靠数字 但却是有效数字不可缺少的组成部分 所谓10分度 就是将间距10 1或0 1等分别等分成10份 即最小刻度 最小的一个小格的刻度值 分别为1 0 1或0 01等 凡是最小刻度不是10分度的 只要求读到最小刻度所在的这一位 不再往下估读 例如量程为15v的电压表最小刻度为0 5v 不是10分度 只需读到0 1v这一位 4 多用电表 1 欧姆表对电阻的测量是通过测量电流值转换而得到的 因此欧姆表的刻度盘与电流表 电压表不同 左侧 i 0 是电阻无穷大 右侧 电流满偏 是电阻的零刻度 在欧姆表内部 电源与表头串联 使用中为了使电流从红表笔流入从黑表笔流出 红表笔连接内部电源的负极 而黑表笔连接内部电源的正极 这与电流表 电压表红黑表笔的连接相反 当欧姆表改变量程后 电表内阻发生变化 因此每次改变量程后 都必须调节欧姆调零旋钮进行重新调零 使用中合理选择量程 使指针尽量指在表盘中间位置附近 使用欧姆挡操作要点口诀 开关扳到欧姆挡 估计阻值选量程 正负表笔相碰对 转动旋钮调好零 接入待测电阻后 金属测棒手莫碰 从右向左读示数 阻值还需倍率乘 每次换挡都调零 这条牢牢记心中 用完拔出两表笔 选择开关空挡停 2 电表的量程和倍率 多用电表测电压 电流时 选择开关指的是量程 多用电表测电阻时 选择开关指的是倍率 指针指向的刻度乘以相应的倍数 才是欧姆表的读数 所乘的相应倍数即为欧姆表的量程 例3 如图2 3所示为一多用电表 s为选择开关 q为电阻挡调零旋钮 现在要用它检测两个电阻的阻值 图中未画电阻 已知阻值分别为r1 60 r2 470k 下面提出了在测量过程中一系列可能的操作 请你选出尽可能准确地测定各组值和符合多用电表安全使用规则的各项操作 并且将它们按合理的顺序填写在后面的横线上 a 旋动s使其尖端对准电阻挡 1kb 旋动s使其尖端对准电阻挡 100c 旋动s使其尖端对准电阻挡 10d 旋动s使其尖端对准电阻挡 1 图2 3 f 将两表笔分别接到r1的两端 读出r1的阻值 随后立即断开g 将两表笔分别接到r2的两端 读出r2的阻值 随后立即断开h 两表笔短接 调节q使表针对准电阻挡刻度盘上的0 随后立即断开所选操作及其顺序为 用字母代号填写 操作步骤可以重复选用 解析 用多用电表测量电阻时 量程的选择以指针指中央附近时读数较准确 由表盘中值示数约为150可知 测r1 60 的电阻时 只能选 1 挡 测r2 470k 时 应选择 1k 挡 并且在每次选定倍率后 都必须将两表笔短接 进行欧姆调零 所以题目中所给操作h需重复选用 在测量过程中对r1与r2测量的先后没有什么限制 但测量完毕后 功能选择开关必须旋离电阻挡 拨至交流高压挡或 off 处 所以合理的操作顺序为ahgdhfe或dhfahge 答案 ahgdhfe或 dhfahge 1 伏安法 1 伏安法测电阻的原理用电压表测出电阻两端的电压u 用电流表测出通过电阻的电流i 利用部分电路的欧姆定律可以算出电阻的阻值 2 电流表的两种不同接法 ra为电流表内阻 rv为电压表内阻 3 伏安法测电阻的电路选择 定量判定法 试触法如图2 4所示 空出电压表的一个接头s 然后将s分别与a b试触一下 观察电压表和电流表的示数变化情况 若电流表示数有显著变化 说明电压表的分流作用较强 即rx是一个高值电阻 应选用内接法 s应接b测量 若电压表示数有显著变化 说明电流表的分压作用较强 即rx是一个低阻值电阻 应选用外接法 s应接a测量 图2 4 2 替代法将待测电压表或电流表看成是一个电阻 与另一个电流表串联 同时使用一个单刀双掷开关 将开关接到一个电阻箱 使待测电表与电阻箱先后与另一电流表串联 调节电阻箱使两次电流表示数不变 则电阻箱的读数应等于电表的内阻 此法对电流表 电压表均可 电路如图2 5所示 图2 5 3 多用电表法 粗测 选用多用电表的欧姆挡直接测量即可 例4 图2 6为用伏安法测量电阻的原理图 图中为电压表 内阻为4000 为电流表 内阻为50 e为电源 r为电阻箱 rx为待测电阻 s为开关 图2 6 1 当开关闭合后电压表读数u 1 6v 电流表读数i 2 0ma 若将rx 作为测量值 所得结果的百分误差是 2 若将电流表改为内接 开关闭合后 重新测得电压表读数和电流表读数 仍将电压表读数与电流表读数之比作为测量值 这时结果的百分误差是 百分误差 100 答案 1 20 2 5 1 电学实验器材的选择依据有哪些 1 安全性 各电表的读数不能超过量程 电阻类元件的电流不应超过其最大允许电流等 2 精确性 选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对误差 电压表 电流表在使用时 要尽可能使指针偏转到满刻度的到以上 3 操作性 选用滑动变阻器时 应考虑使供电电压的变化范围既能满足实验要求 还应便于调节 滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线 否则不便于操作 4 灵活性 实验时没有量程合适的电表则可变通 已知内阻的电流表可作电压表使用 已知内阻的电压表可作电流表使用 2 如何进行实物图连接 1 画出实验电路图并分析各元件的连接方式 明确电表量程 2 画线连接各元件 一般先从电源正极开始 到开关 再到滑动变阻器等 按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联起来 然后再将要并联的元件并联到电路中 3 电压表应并联 电流表应串联 且电流应由电表正极流入 负极流出 4 变阻器触头的初位置应保证电路中用电器安全 即保证加在用电器两端的电压应尽量小 5 连线过程中不要交叉 而且所有连线必须连接到接线柱上 例5 用一段长为80cm的金属丝做 测定金属的电阻率 的实验 用多用表粗测电阻丝的电阻 结果如图2 7所示 由此可知电阻丝电阻的测量值约为 图2 7 用螺旋测微器测量金属丝的直径 结果如图2 8所示 由此可知金属丝直径的测量结果为 mm 在用电压表和电流表测金属丝的电阻时 提供下列供选择的器材 a 直流电源 电动势约为4 5v 内阻很小 b 电压表 量程0 3v 内阻约3k c 电压表 量程0 15v 内阻约15k d 电流表 量程0 0 6a 内阻约0 125 图2 8 e 电流表 量程0 3a 内阻约0 025 f 滑动变阻器 阻值范围0 15 最大允许电流1a g 滑动变阻器 阻值范围0 200 最大允许电流2a h 开关 导线 要求有较高的测量精度 并能测得多组数据 在供选择的器材中 电流表应选择 电压表应选择 滑动变阻器应选择 填字母代号 根据上面选择器材 完成图2 9中实验电路的连接 图2 9 解析 由题意分析可知 电流表电压表使用中指针指到量程的以上 分压电路中电阻小比大好 待测阻值为小电阻故采用外接法 由于题目要求多测数据 建议采用分压电路 限流分压均可 答案 6 0 933 0 936 dbf 见下图 连成分压电路正确的同样对分 1 游标卡尺的使用 1 10分度的游标卡尺游标上相邻两个刻度间的距离为0 9mm 比主尺上的相邻两个刻度间距离小0 1mm 读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数 然后用游标读出0 1毫米位的数值 游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐 0 1毫米位就读几 其读数准确到0 1mm 2 20分度的游标卡尺游标上相邻两个刻度间的距离为0 95mm 比主尺上相邻两个刻度间距离小0 05mm 读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数 然后用游标读出毫米以下的数值 游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐 毫米以下的读数就是几乘0 05毫米 其读数准确到0 05mm 3 50分度的游标卡尺游标上相邻两个刻度间的距离为0 98mm 比主尺上相邻两个刻度间距离小0 02mm 读数时先从主尺上读出厘米数和毫米数 然后用游标读出毫米以下的数值 游标的第几条刻线跟主尺上某一条刻线对齐 毫米以下的读数就是几乘0 02毫米 其读数准确到0 02mm 如图2 10中被测圆柱体的直径为2 250cm 要注意 游标卡尺都是根据刻线对齐来读数的 所以都不再往下一位估读 图2 10 2 螺旋测微器的构造原理及读数 1 螺旋测微器的构造如图2 11所示是常用的螺旋测微器 它的测砧a和固定刻度s固定在框架f上 旋钮k 微调旋钮k 和可动刻度h 测微螺杆p连在一起 通过精密螺纹套在s上 图2 11 2 螺旋测微器的原理测微螺杆p与固定刻度s之间的精密螺纹的螺距为0 5mm 即旋钮k每旋转一周 p前进或后退0 5mm 而可动刻度h上的刻度为50等分 每转动一小格 p前进或后退0 01mm 即螺旋测微器的精确度为0 01mm 读数时误差出现在毫米的千分位上 因此 螺旋测微器又叫千分尺 3 读数 测量时被测物体长度的整数毫米数由固定刻度读出 小数部分由可动刻度读出 测量值 毫米 固定刻度数 毫米 注意半毫米刻线是否露出 可动刻度数 估读一位 0 01 毫米 例6 1 有一游标卡尺 主尺的最小分度是1mm 游标上有20个小的等分刻度 用它测量一工件的长度 如图2 12所示 图示的读数是 mm 图2 12 2 图2 13中各螺旋测微器的读数为 图2 13 解析 1 该游标卡尺为20分度的游标卡尺 读数时先从主尺上读出104毫米 游标尺的第0条刻线跟主尺上某一条刻线对齐 毫米以下的读数为0乘0 05毫米等于0 两者相加为104 00毫米 2 从左到右读数依次为 9mm 21 2 0 01mm 9 212mm 9 5mm 19 2 0 01mm 9 692mm 6mm 21 0 0 01mm 6 210mm 答案 1 104 00mm 2 9 212mm9 692mm6 210mm 易错点分析 例1 在电源电压不变的情况下 为使