恒定电流教材通研

1、第二章第二章 恒定电流教材通研恒定电流教材通研 淄博四中高二备课组淄博四中高二备课组2010年年9月月考纲要求考纲要求 (基本内容部分）基本内容部分）选修选修3 31 1（第二章）（第二章） 1 1、测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）、测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器） 2 2、描绘小电珠的伏安特性曲线、描绘小电珠的伏安特性曲线 3 3、测定电源的电动势和内阻、测定电源的电动势和内阻 4 4、练习练习使用多用电表使用多用电表第第1部分部分 电流部分电路欧姆定律电流部分电路欧姆定律 串并联电路串并联电路 电功和电功率、电阻定律电功和电功率、电阻定律第第2部分部分电源电源 闭合电路

2、的欧姆定律闭合电路的欧姆定律第第3部分电学实验（部分电学实验（4个）个） 对教材的处理：对教材的处理：适当调整授课的顺序，将第适当调整授课的顺序，将第二节电动势调至第七节闭合电路欧姆定律前面讲。二节电动势调至第七节闭合电路欧姆定律前面讲。整章内容分为三部分。（约整章内容分为三部分。（约18课时）课时） 第一部分第一部分一、电流一、电流让学生推导并掌握电流的微观表达式让学生推导并掌握电流的微观表达式!二、部分电路欧姆定律（教材处理）二、部分电路欧姆定律（教材处理）演示实验：对实验电路不作演示实验：对实验电路不作解释解释分组实验：描小灯泡的伏安分组实验：描小灯泡的伏安特性曲线放后面特性曲线放后面重

3、点掌握：重点掌握：【例【例3】图】图10-1-1所示的图像所对应所示的图像所对应的两个导体：的两个导体：(1)电阻关系电阻关系R1 R2为为 ；(2)若两个导体中的电流相等若两个导体中的电流相等(不为不为0)时，电压之比时，电压之比U1 U2为为 ；(3)若两个导体的电压相等若两个导体的电压相等(不为不为0)时，时，电流之比电流之比I1 I2为为 .3:13:11:3点拨点拨: :应用图像的斜率对应的物理量，这是图像法讨论问题应用图像的斜率对应的物理量，这是图像法讨论问题的方法之一的方法之一. .但要注意坐标轴，但要注意坐标轴，若在若在U-IU-I图像中点与原点连图像中点与原点连线的斜率的物理

4、意义就是电阻了线的斜率的物理意义就是电阻了. . 三、串、并联电路的特点和性质三、串、并联电路的特点和性质 结合课本结合课本P51例题讲清电表的改装原理，使例题讲清电表的改装原理，使学生知道电压表及电流表的特点学生知道电压表及电流表的特点电压表的电压表的内阻很大内阻很大，电流表的内阻很小电流表的内阻很小，并结合，并结合P52课课后练习后练习2分析伏安法测电阻的两种电路、误差分析伏安法测电阻的两种电路、误差分析、及选择原则。分析、及选择原则。RAVARV对本节课的教材处理：对本节课的教材处理：第一课时：第一课时：限流与分压限流与分压电路特点电路特点分分 压压电路图滑动头从a滑向bR0上电压变化范

5、围UR0R0U+ RUo接通电键时滑动头初始位置应处于 a 端 a 端限限 流流R0Rab 第二课时：第二课时： 结合结合P52练习练习1分析分压电路的特点，并与限流电路对比，搞清两分析分压电路的特点，并与限流电路对比，搞清两种电路的不同。种电路的不同。R0RabUUkRabRXAVkRabAVRXkRabAVRXkRabAVRX甲甲限流内接限流内接乙乙限流外接限流外接分压内接分压内接分压外接分压外接丙丙丁丁结合上述分析归纳伏安法测电阻的四种电路结合上述分析归纳伏安法测电阻的四种电路。在这可以穿插学生实验：描小灯泡的伏安特性曲线在这可以穿插学生实验：描小灯泡的伏安特性曲线四、电功四、电功 电功

6、率焦耳定律电功率焦耳定律电功、电功率、焦耳定律电功、电功率、焦耳定律五、电阻定律五、电阻定律例例7、两根完全相同的金属裸导线，若把其、两根完全相同的金属裸导线，若把其中一根均匀拉长到原来的中一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们加上相同的电折后绞合起来，然后给它们加上相同的电压，则在同一时间内通过它们的电量之比压，则在同一时间内通过它们的电量之比是是 。 解析：解析：R1=L1/S1，R2=L2/S2，R1/R2=L1/L2S2/S1=4/14/1=16/1由由I=U/R I1/I2=R2/R1=1/16 t一定，一定，q1/q2=I1/I2=1/16 点拨

7、：电阻定律已降为点拨：电阻定律已降为级要求，练级要求，练习时注意定义，公式即可。应侧重于习时注意定义，公式即可。应侧重于欧姆定律的练习。欧姆定律的练习。第二部分第二部分电源电源 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律一、电动势一、电动势二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律四、路端电压四、路端电压五、电源的功率与效率五、电源的功率与效率三、闭合电路的三、闭合电路的U-IU-I图线图线一、电动势一、电动势（课本第二节）（课本第二节）数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压在闭合电路中：在闭合电路中： 外外 内内二、闭合电路的欧姆定律二、闭合电路的欧姆定律E

8、 = U外外+U内内 rREI U = E - IrErRRU纯电阻纯电阻三、路端电压：三、路端电压：r讨论：rREI从上式可以看出：从上式可以看出：RI，U外外、U内内，当当R时，时，I=0、U内内=0 ，U外外= E （也称为外电路断路时）（也称为外电路断路时） RI，U外外、U内内，当，当R=0时，时，I=E/r（短路电流强度）（短路电流强度）U外外=0、U内内=E E 学生很容易受初中电压恒定的影响而导致出错，因此学生很容易受初中电压恒定的影响而导致出错，因此对外电压随外电阻变化的关系必须分析清楚、到位。对外电压随外电阻变化的关系必须分析清楚、到位。OI/AU/VI短短四、闭合电路的四

9、、闭合电路的U-I图线图线右图为电源的右图为电源的U-I图象；图象；图线图线与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；图线图线的斜率的绝对值表示电源内阻大小；的斜率的绝对值表示电源内阻大小；OI/AU/VI短短五五.电源的功率和效率电源的功率和效率O RP出出PmrrEPm42讨论：电源的输出功率讨论：电源的输出功率可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为电源的输出功率最大为功率：功率：电源的输出功率电源的输出功率P出出=UI电源内部消耗的功率电源内部消耗的功

10、率Pr=I 2r电源的总功率电源的总功率 PE=EI电源的效率：电源的效率：rRREUPPE（最后一个等号只适用于纯电阻电路）（最后一个等号只适用于纯电阻电路）例例1、 在图中，在图中，R114，R29当开关当开关S切换到位置切换到位置1时，电流表时，电流表的示数为的示数为I10.2A；当开关；当开关S扳到位扳到位置置2时，电流表的示数为时，电流表的示数为I20.3A求电源的电动势求电源的电动势E和内阻和内阻r解解: 根据闭合电路欧姆定律可列出方程：根据闭合电路欧姆定律可列出方程：EI1R1I1r，EI2R2I2r消去消去E，解出，解出r，得，得122211IIRIRIr代入数值，得代入数值，

11、得 r1将将r值代入值代入EI1R1I1r中，可得中，可得 E3V例例2、在图、在图2所示的电路中，电源的内阻不能忽所示的电路中，电源的内阻不能忽略。已知定值电阻略。已知定值电阻R110，R28。当单刀。当单刀双掷开关双掷开关S置于位置置于位置1时，电压表读数为时，电压表读数为2V。则。则当当S置于位置置于位置2时，电压表读数的可能值为时，电压表读数的可能值为 A2.2V B1.9V C1.6V D1.3V解解: E=U1+I 1r =2+2/10 rE=U2+I 2r =U2+U2/8 rr=(U2 -2) / (0.2- U2 /8) 01.6V U2 2V选选B点拨：通过以上两题，不但练

12、习闭合电路欧姆定点拨：通过以上两题，不但练习闭合电路欧姆定律，更应让学生学会测电源电动势和内阻的两种律，更应让学生学会测电源电动势和内阻的两种方法方法例例3、如图所示直线如图所示直线A为电源的为电源的U-I图线图线,直线直线B为电阻为电阻的的U-I图线图线,用该电源和该电阻组成闭合电路用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的则电源的输出功率和电源的效率分别是输出功率和电源的效率分别是: （ ）A. 4W, 33% B. 2W, 33.3%C. 2W, 67% D. 4W, 67%解解:由图线可知由图线可知R =1 , E=3V r=0.5虚线和坐标轴所包围的面积等虚线和坐标轴所包围的面积等于输出

13、功率于输出功率,P出出=4WP总总=EI=6W= P出出 / P总总=4/6=67%例例4 、 在图示电路中在图示电路中,电池的电动势电池的电动势E=5V,r=10 ,固定固定电阻电阻R=90 ,R0是可变电阻是可变电阻,在在R0由由0增加到增加到400 的过的过程中程中,求求:1.可变电阻可变电阻的消耗热功率最大的条件和最大热功率的消耗热功率最大的条件和最大热功率2.电池的电池的内阻和固定电阻内阻和固定电阻R上消耗的最小热功率之和上消耗的最小热功率之和解解:1.将将R看作内电阻的一部分看作内电阻的一部分,则则r1=r+R=100 ,可变电阻的消耗热功率最大为可变电阻的消耗热功率最大为P=E2

14、/4r1=25/400=1/16 w2. R上消耗的热功率最小上消耗的热功率最小,则则电流最小电流最小,总电阻最大总电阻最大, P=E/(R0+R+r)2 (R+r)=0.01w例例5. 在图在图3的电路中，当滑动变阻器的滑动头的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为两灯亮度的变化情况为 AA灯和灯和B灯都变亮灯都变亮BA灯、灯、B灯都变暗灯都变暗CA灯变亮，灯变亮，B灯变暗灯变暗DA灯变暗，灯变暗，B灯变亮灯变亮RR1解解: R减小减小, R总总减小减小,I 增大增大, U 减小减小,P A=U 2/RA减小减小, A灯变暗灯变暗IA=U/RA减小减小

15、, I 1=I- IA增大增大,U 1=I 1R1增大增大, UB=U-U1减小减小, P B=UB 2/RB减小减小, B灯变暗灯变暗.例例6、如图示：、如图示：E=10V，内阻不计，内阻不计，C1=C2=30F，R1=4，R2=6，先闭合开关，先闭合开关S，待电路稳定后，再将，待电路稳定后，再将开关断开，则断开开关断开，则断开S后流过后流过R1的电量为多少？的电量为多少？解解：闭合：闭合S后，后，I=1A， UR1=4V UR2=6VUC1=6V UC2=0VQ1= C1UC1 = 1.810-4 C断开断开S后，两电容器的电压均升高为后，两电容器的电压均升高为10V，带电量带电量Q1=

16、Q2= 310-4 C 流过流过R1的电量为的电量为Q = Q1+ Q1- Q1 = 4.210-4C第三部分电学实验第三部分电学实验2 2、测定金属的电阻率（同时练习使用、测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）螺旋测微器）3 3、描绘小电珠的伏安特性曲线、描绘小电珠的伏安特性曲线4 4、测定电源的电动势和内阻、测定电源的电动势和内阻5 5、练习使用多用电表、练习使用多用电表1 1、电学实验基础知识、电学实验基础知识一、电路的选择一、电路的选择1 1、电学实验基础知识、电学实验基础知识1、伏安法内接、外接选择、伏安法内接、外接选择2、滑动变阻器限流、分压选择、滑动变阻器限流、分压选择 比值

17、法（临界值法）比值法（临界值法）选择方法：令 R0= RARV当 RR0 即 时用 RVRRAR当 RR0 即 时用 RARRVR 试触法（可不讲）试触法（可不讲）选择方法：将电压表分别接a、b两点1、内接法与外接法的选择、内接法与外接法的选择内接法内接法外接法外接法R测 R真R测 R真 内接法外接法RabAVARVRAV条件：已给出R的估计阻值条件：未给出R的估计阻值2、限流与分压的选择、限流与分压的选择电路特点电路特点分分 压压电路图滑动头从a滑向bR0上电压变化范围( 设 r = 0 ) R0R0+ Ro接通电键时滑动头初始位置应处于 a 端 a 端限限 流流R0kRabR0kRab、选

18、择原则、选择原则 限流接法：限流接法： 分压接法：分压接法： （ 通常情况 ） 电流、电压能达到要求的调节范围；不超过测量仪表的量程，不超过各元件允许的最大电流。（三种特殊条件）（三种特殊条件） a 、要求某部分电路的电压或电流从零开始连续可调从零开始连续可调。c、采用限流接法时无论怎样调节滑动变阻器，电路中 的电流（电压）都会超过电表量程或元件允许的最大电流。b、用电器电阻远大于滑动变阻器电阻用电器电阻远大于滑动变阻器电阻，不利于测量获得多组数据。 二、实物连接二、实物连接1 1、电学实验基础知识、电学实验基础知识二、实物连接二、实物连接 1、根据题给条件确定滑动变阻器连接方式。、根据题给条

19、件确定滑动变阻器连接方式。 2、按先串后并顺序连接电路。、按先串后并顺序连接电路。 3、对照电路图检查，特别注意下述连接是否正确：、对照电路图检查，特别注意下述连接是否正确： 电键位置。电键位置。 滑动变阻器滑动头位置。滑动变阻器滑动头位置。 接线上柱，连线不交叉。接线上柱，连线不交叉。 仪表量程及正负极（电流必须从正极流入，仪表量程及正负极（电流必须从正极流入，负极流出负极流出 ）。）。接线上柱，不能接在腿上！接线上柱，不能接在滑动头上！+_分 压 外 接 +_分 压 外 接 连线不能交叉！连线不能交叉！+_分 压 外 接 分 压 内 接限 流 外 接限 流 内 接第第3部分电学实验部分电学

20、实验测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测测定金属的电阻率（同时练习使用螺旋测微器）微器）描绘小电珠的伏安特性曲线描绘小电珠的伏安特性曲线描小灯泡的伏安线实验电路图：描小灯泡的伏安线实验电路图：让学生明白为什么选择分压外接电路让学生明白为什么选择分压外接电路 ？本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法，滑动变阻器限流即可（节能）。须采用电流表外接法，滑动变阻器限流即可（节能）。实验器材：被测金属导线，直流电源（实验器材：被测金属导线，直流电源（4V）, 电流电流表表 (0-0.6A)，电压表（，电压表（0-3V），滑动变阻

21、器（），滑动变阻器（50）,电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。 例例1(10分分)如图，甲图为一段粗细均匀的新型导电如图，甲图为一段粗细均匀的新型导电材料棒，现测量该材料的电阻率材料棒，现测量该材料的电阻率.（1）首先用多用电表的欧姆档（倍率为）首先用多用电表的欧姆档（倍率为10）粗测）粗测其电阻，指针位置如图乙所示，其读数其电阻，指针位置如图乙所示，其读数R= .（2）然后用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其然后用以下器材用伏安法尽可能精确地测量其电阻：电阻：A. 电流表电流表: 量程为量程为0.6A，内阻约为，内阻约为0.1B. 电压表电压表: 量程为量程

22、为3V，内阻约为，内阻约为3kC. 滑动变阻器：最大阻值为滑动变阻器：最大阻值为20，额定电流，额定电流1AD. 低压直流电源：电压低压直流电源：电压6V，内阻忽略，内阻忽略F. 电键电键K，导线若干，导线若干在方框中画出实验电路图在方框中画出实验电路图.200（3）如果实验中电流表示数为如果实验中电流表示数为I，电压表示数为，电压表示数为U，并测出该棒的长度为并测出该棒的长度为L、直径为、直径为d，则该材料的电阻率，则该材料的电阻率= （用测出的物理量的符号表示）（用测出的物理量的符号表示）解：解： (2)电阻较大，所以电流表采用内接法。电阻较大，所以电流表采用内接法。滑动变阻器最大阻值滑动

23、变阻器最大阻值20，为了多测几组数据，变，为了多测几组数据，变阻器采用分压器接法，电路图如下图示：阻器采用分压器接法，电路图如下图示：（3）该材料的电阻率该材料的电阻率（1）在左下框中画出实验电路图）在左下框中画出实验电路图. 可用的器材有：电压表、可用的器材有：电压表、电流表、滑线变阻器（变化范围电流表、滑线变阻器（变化范围010电源、小灯泡、电电源、小灯泡、电键、导线若干键、导线若干.（2）在右图中画出小灯泡的）在右图中画出小灯泡的UI曲线曲线.（3）如果某一电池的电动势是）如果某一电池的电动势是1.5V,内阻是内阻是2.0.问问:将本题将本题中的灯泡接在该电池两端中的灯泡接在该电池两端,

24、小灯泡的实际功率是多少小灯泡的实际功率是多少?（简要（简要写出求解过程写出求解过程;若需作图若需作图,可直接画在第（可直接画在第（2）小题的方格图）小题的方格图中）中） 例例3、的、的UI图线及图线及U =EIr图线图线例例4、使用如图、使用如图1所示的器材所示的器材测定小灯泡在不同电压下的测定小灯泡在不同电压下的电功率，并且作出小灯泡的电功率，并且作出小灯泡的电功率与它两端电压的平方电功率与它两端电压的平方的关系曲线已知小灯泡上的关系曲线已知小灯泡上标有标有“6V，3W”字样，电源字样，电源是是3个铅蓄电池串联组成的个铅蓄电池串联组成的电池组电池组,滑动变阻器的规格是滑动变阻器的规格是“5

25、2A”.要求：要求： 把图把图1中实物连成实验中实物连成实验电路；电路； 图图2的的4个图象中哪个可能是正确的？简单说明理个图象中哪个可能是正确的？简单说明理由由图线斜率为图线斜率为1/R ，随，随P增大，增大，R增大，斜率减小，因此增大，斜率减小，因此D图可能正确，而图可能正确，而B图对应斜率不变、即图对应斜率不变、即R不变的情况，不变的情况，与本题实际不符。与本题实际不符。实验器材实验器材:待测电池，电压表待测电池，电压表( 0-3V ),电流表（电流表（0-0.6A），），滑动变阻器（滑动变阻器（10），），电键，导线。电键，导线。4 4、测定电源的电动势和内阻、测定电源的电动势和内阻安

26、培表内接在并联电路之内的电路安培表内接在并联电路之内的电路: 解：作解：作 U=E-Ir 图线如图实线示：图线如图实线示：UIE测测UIA式中的式中的U是路端电压是路端电压, I 应是通过电源的电流，应是通过电源的电流， I实实= IA + IV = (IA +U/RV)可见可见U越大，差值越大，差值(I实实- IA )就越大，就越大， U=0时，差值时，差值(I实实- IA )也为也为0，实际的实际的U-I图线如图蓝虚线示图线如图蓝虚线示:斜率增大斜率增大E真真I实实 E测测 E真真 r测测 r真真该电路适用于滑动变阻器阻值较小该电路适用于滑动变阻器阻值较小 (电源内阻很小电源内阻很小)的情

27、况的情况.例例5、用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻。、用电流表和电压表测电源的电动势和内电阻。 (1)在下面方框中完成所需电路。在下面方框中完成所需电路。 (2)右图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线右图所示是根据两个电源的测量数据绘制的图线.由由图可知：图线与电压图可知：图线与电压U轴的交点表示轴的交点表示 ；电；电源源的内电阻的内电阻 电源电源的内电阻（填的内电阻（填“大于、小于或大于、小于或等于等于”）。）。(3)图中两直线图中两直线 、的交点表示的交点表示两个电路中两个电路中 相等相等解：解： (1)电路图如图示：电路图如图示：电源的电动势电源的电动势小于小于（3）交点表示外

28、电压、电路中电流强度、）交点表示外电压、电路中电流强度、外电路消耗外电路消耗电功率和外电路电阻相等电功率和外电路电阻相等 例例6、（、（10分）利用如图所示的一只电压表、一个电阻分）利用如图所示的一只电压表、一个电阻箱和一个电键，研究设计测量一个电池组的电动势和箱和一个电键，研究设计测量一个电池组的电动势和内阻。根据上面实验器材：内阻。根据上面实验器材：（1）简略写出实验方案；）简略写出实验方案；（2）画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材）画出实验电路图，并用笔画线作导线将所给器材连接成实验电路。连接成实验电路。（3）用记录的实验数据（用符号）用记录的实验数据（用符号代替数据）代替数据）

29、, ,写出电动势和内阻的写出电动势和内阻的表达式。表达式。 17654328901765432890176543289017654328901765432890176543289011001010K100K1K17654328901765432890176543289017654328901765432890176543289011001010K100K1K解解: （1）用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，）用电阻箱代替了电流表。由于电压可测，由电压、电阻就可以算出电流。实验方法：改变电阻由电压、电阻就可以算出电流。实验方法：改变电阻箱阻值，读出两组外电阻和对应的路端电压值箱阻值，读出两组外电

30、阻和对应的路端电压值R1、U1、R2、U2，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的，根据闭合电路欧姆定律列出两种情况下的方程，解这个方程组可得方程，解这个方程组可得E和和r。rRUUE, rRUUE222111 （2）电路图见右图所示；）电路图见右图所示； 21122121211221213RURURRUUr,RURUUURRE)( 用多用电表测电流、电压、电阻用多用电表测电流、电压、电阻选择开关选择开关-档位的选择档位的选择-连接方式连接方式-读数读数练习使用练习使用多用电表多用电表5 5、练习使用多用电表、练习使用多用电表电流表 电压表 欧姆表示意图AABAABR1AABR2EEAB1234

31、561.1.开关开关S S调到调到1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6个位置时电表个位置时电表分别测的是什么分别测的是什么? ?2.2.在测量电流和电压时在测量电流和电压时两个位置中哪个位置的两个位置中哪个位置的量程比较大量程比较大? ?多用电表原理，及内部结构可根据学生情况取舍多用电表原理，及内部结构可根据学生情况取舍例例1 1、(2006重庆理综)(1)用已调零且选择旋钮指向欧姆挡“10”位置的多用电表测某电阻阻值，根据图1所示的表盘，被测电阻阻值为 。若将该表选择旋钮置于1 mA挡测电流，表盘仍如图1所示，则被测电流为 mA。图12200.40例例3（2006天津理综）（2）一多用电表的电阻档有三个倍率，分别是1、10、100。用10档测量某电阻时，操作步骤正确，发现表头指针偏转角度很小，为了较准确地进行测量，应换到_档。如果换档后立即用表笔连接待测电阻进行读数，那么缺少的步骤是