物理选修3-1-知识点总结

1992219922物理选修第一章《静电场一电、荷恒律、两种电荷”用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正荷。、元电荷：所带电荷的最小基元，一个元电荷的电量为．×10

，是一个电(或质子所带的电量。说明：任何带电体的带电量皆为元电荷电量的整数倍。荷质比比)：电荷量q与质量m之，(q/m)叫电荷的比荷、起电方式有三种摩擦起电接触起电注：电荷的变化是子的转移引起的；完全相同的带电金属球相接触，同种电荷总电荷量平均分配，异种电荷先中和后再平分。感应起电——切割B，或磁通量发生变化。光电效应——在光的照射下使物体发射出电子、电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部转移到另一部分，系统的电荷总数是不变的．二库定．内容真空中个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。方向由电性决同性相斥、异性相吸)．公式

Q2

k＝9．×10N·／极大值问题：在r和两带电体电量和一定的情况下，当Q=Q时，有F大值。12．适用条件）真空中；）点电荷．点电荷是一个理想化的模型，在实际中，当带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不时，就可以把带电体视为点电荷一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重分布，不能再用球心距代替r电荷很相似于我们力学中的质点．注意：①两电荷之间的作用力是相互的，遵守牛顿第三定律②使用库仑定律计算时，电量用绝对值代入，作用力的方向根据“同性相排斥，异性相吸引”规律定性判定。计算方法：带正负计算，为正表示斥力；为负表示引力。②一般电荷用绝对值计算，方向由电性异、同判断。三个自由点电荷平衡问题，静电的典型问题，它们均处于平衡状态时的规律。“三点共线，两同夹异，两大夹小”中间电荷靠近另两个中电量较小的。③中点电荷的平衡求间距，两边之一平衡求中间点电荷的电量，关系式为④q、q固时q的平位置具有唯一性，且与的量多少，电性正负无关。三电：第1页共24

qqq

或．．．．．．物理选修、存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质．电荷间的作用总是过电场进行的。电场：只电存在它周围存电场，电场是客观存在的，它具有力和能的特性。电场强)；(磁通量)若电荷不动周围的是静电场，若电荷运动周围不单有电场而且产生磁场，、电场的基本性-------是对放入其中的电荷有力的作用。②能使放入电场中的导体产生静电感应现象、电场可以由存在的电荷产生，也可以由变化的磁场产生。四电强(——述场特的理（量．定义：放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟的电量的值叫做该点的电场强度，表示该处电场的强弱．求E的规律及方(有如下5种：①＝比(下同

(定义普遍用单位是或V/m；“描述身的物理量统统不能×正，反②

E

r

(导出式，真空中的点电荷，其中是生该电场的电荷)③

E

d

(导出式，仅适用于匀强场，其中d沿电场线方向上的距离④电的矢量叠加：当存在几个场源时，某处的合场=各个场源单独存在时在此处产生场强的矢量和⑤利对称性求解。．方向：①该正电荷受力方向相同，与负电荷的受力方向相反；电场线的切线方向是该点场强的方向；场强的方向与该处等势面的方向垂直．平行板电容器边缘除外。．电场中某一点确定了，则该点强的大小与方向就是一个定值，与放入的检验电荷无关，即不放入检验电荷，该处的场强大小方向仍不变。检验电荷充当测工”作用．某点的取决于电场本身(即场源及这点的位,与q的正,电何量q和受到的电场力F无关这一点很相似于重力场中的重力加速度点定则重力加速度定与放该处物体的质量无关,即使放入物体,该处的重力加速度仍为一定值．电场强度是矢量，电场强度的合成按照矢量的合成法则四边形法则和三角形法则）电场强度和电场力是两个概念，电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关，而电场力的大与方向则跟放入的检验电荷有关，五电线定义：在电场中为了形象的描绘电场而人为想象出或假想的曲[述强疏密)方向]电场线实际上并不存．但E又客观存在的，电场线是人为引入的研究工具电场线是为引进的，实际上是不存在的；法拉第首先提出用电场线形生动地描绘电场或磁场。切线方向表示该点场强的方向，也是正电荷的受力方向．静电场电场线有始有终：始于+止于-”或无穷远，从正电荷出发到电荷终止，或从正电荷出发

到无穷远处终止，或者从无穷远处出发到负电荷终止．疏密表示该处电场的强弱，也表示该处场强的大小．越密，则E越强匀强电场的电场平且等间距直线表示(平行板电容器间的电场，边缘除)第2页共24．．．．．．．．．．．AB．．．．．．．．．．．．．．．．AB．．．．．．．．．．物理选修没有画出电场线的地方不一定没有电场．沿着电场线方向，电势越来越低．但E不定减小；沿E方电势降低最快的方向。电场线⊥等势面．电场线由高等势面批向低等势.静电场的电场线不相,不终断不闭合曲线。但变化的电场的电场线是闭合的。电场线不是电荷运动的轨迹．也不能确定电荷的速度方向。除非三个条件同时满足：①电场线为直线，或v方向与E方平行。③仅受电场力作用。0熟记几种典型电场的电场线特点点）①孤立点电荷周围的电场；②等量异种点电荷的电场连线和中垂线上的电场特点)；③等量同种点电荷的电场连线和中垂线上的电特点)；④匀强电场；⑤点电与带电平板；⑥具有某种对称性的电场；⑦均匀辐射状的电场⑧周期性变化的电场。匀强电场

+－－－－点电荷周围场

等量异种点电荷的电场

同种点电荷场

点电荷与带电平板一电差U（是两间）①定义：电场中两点间移动检验电荷q（从A→B），电场力的功W跟其电量的值叫做这两点间的AB电势差U=W于的电势。

是标量U的正负只表示两点电势谁高谁低U为正表示A点的电势高ABAB数值上=单正电荷从AB过程中电场力所做的功。等于、B电势之,即U=AB④在匀强电场中U=Ed表沿电场方向上的距)ABE意义：反映电场本身性质，取决于电场两点，与移动的电荷无关，与零电势的选取无关，电势差应静电力做功，电其形式的能。电动势应非静电力做功电

其它形式的能点评：电势差很类似于重力场中的高度差．物体从重力场中的一点移到另一点，重力做的功跟重量的比值叫做这两点的高度差＝．二电（是某的描电能质物量必须先选一个零势点有相性）相对零势点而言，常选无穷远或大地作为零电势。正点电荷产生的电场中各点的电势为正，负点电荷产生的电场中各点的电势为负。定义：某点相对零电势的电势差叫做该点的电势，是标量．在数值上=位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的特点：⑴标：有正负，无方，只表示相对零势点比较的结果。电场中某点的电势由电场本身因素决定，与检验电荷无关。与零势点的选取有关。沿电场线方向电势降低，逆场强不一定减小E方电势降得最快。当存在几个场源时，某处合电场的电势等于各个场源在此处产生电势代数和的叠加。第3页共24物理选修电势高低的判断方法1根电场线的方向判断2电场力做功判断3电势能变化判断。点评：类似于重力场中的高度．某点相对参考面的高度差为该点的高度．注意：高是对的．与参考面的选取有关，而高度差是绝对的与参考面的选取关．同样电势是相对的与零势的选取有，而电势差是绝对的，与零电势的选取无关．一般选取无限远处或大地的电势为零．当零电势选定以后，电场中各点的电势为定值．电场中AB两的势差等于AB的势差即U=,沿电场方向电势降.AB三电能EP念：由电荷及电荷在电场中的相对位决定的能量，叫电荷的电势能。电势能具有相对性，与零参考点的选取有(通常选地面或∞远为势能零)特别指出：电势能实际应用不大，常实际应用的是电势能的变化。电荷在电场中某点的电势把电荷从此点移到电势能零处场力所做的功E=qφ

A→四电力功电能．电势能：电场中电荷具有的势能称为该电荷的电势能．电势能是电荷与所在电所共有的。．电势能的变化：电场力做正功电势能减少；电场力做负功电势能增加．重力势能变化：重力做正功重力势能减少；重力做负功重力势能增加．电力做功电荷的正负和移动的方向去判(情况)的正负电能的变重点和难点知识）正、负电荷沿电场方向和逆电场方向的种况。（课时一要搞清楚的，否则对以后的学习带来困难）电场力做功过程就是电势能与其它形式能转化的过程（电势差的数值就是能量转化的多少。W=FSCOS

(匀强电场

(d为场强方向上的距)W=qU=—eq\o\ac(△,)，为势差，电量．重力做功：W，高度差，G为量．电场力做功跟路径无关，是由初末位置的电势差与电量决定重力做功跟路径无关，是由初末位置的高度差与重量决定．五等面．电场中电势相等的点所组成的面为等势面．．特点(各电势相等，等势面上任意两点间的电势差为零，在特势面上移动电荷(不论方式如何只要起终点在同一等势面)电场力不做功电场力做功为零，路径不一定沿等势面运动，但起点、终点一定在同一等势面上。画法规定：相领等势面间的电势差相等等等势面的蔬密可表示电场的强弱．处于静电平衡状态的导体：整个导体是一个等势体，其表面为等势面E，两点间越靠近导体表面等势面越密，形状越与导体形状相似，等势面越密电场强度越大，曲率半径越小(尖的地方，等势面(电场线)越密,就可解释尖端放电现象，如避雷针匀强电场，电势差相等的等势面间距离相等，点电荷形成的电场，电势差相等的等势面间距不等，越向外距离越大．等势面上各点的电势相等但电场强度不一定相等．第4页共24ABAB物理选修电场线⊥等势面，且由电势高的面指向电势低的面，没电场线方向电势降低。两个等势面永不相交．规律方法1、组念的理解与应用电势、电势能、电场强度都是用来描述电场性质的物理们之间有十分密切的联系，但也有很大区别，解题中一定注意区分，现列表进行比较（1电势与电势能比较：

电势反映电场能的性质的物理量电场中某一点的电势φ的小，只跟电场本身有关，跟点电荷无关电势差却是指电场中两点间的电势之差，ΔU=φ－，φ=0时ΔU电势沿电场线逐渐降低，取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值．某点的电势低于零者，为负值单位：伏特联系：εφw=ε=qU

电势能ε荷在电场中某点时所具有的电势能电势能的大小是由点电荷q和点电势φ共同决定的电势能差Δε是指点电荷在电场中两点间的电势能之差Δε－=W，取ε=0时ε=Δ正点荷（十势的正负跟电势的负相同负电荷（一势的正负限电势的负相反单位：焦耳（2电场强度与电势的对比电场强度E

电势φ

描述电场的力的性质

描述电场的能的性质

电场中某点的场强等于放在该点的正点电荷所电中某点的电势等于该点跟选定的标准位置受的电场力跟正点电荷电荷量q的比（电势点）间的电差φ=/qφ在值上值·，E在值上等于单位正电荷所受的等于单位正电荷所具有的电势能电场力

矢量单位：N/C;V/m

标量V）

联系①匀强电场中U(d为AB间电场线方向的距离②电势沿着电场强度的方向降落、公理解与应用(1)公式反映了电场强度与电势差间的关系式可知强度的方向就是电势降低最快的方．(2)公式只适用于匀强电场，且示沿电场线方向两点间的距离，或两点所在等势面的范离．(3)对非匀强电场，此公式也可用来定性分析，但非匀强电场中，各相等势面的电势差为一定值时，那么第5页共24物理选修越大处，d小，即等势面越密．、电力做功与能的变化应用电场力做功，可与牛顿第二定律，功和能等相综合，解题的思路和步骤与力学中的完全相同，要注意电场力做功的特点——与路径无关一电中导、静电感应：把金属导体放在外电场中，由于导体内的自由电子受电场力作用定向移动，使得导体两端出现等量的异种电荷，这种由于导体内的自由电子在外电场作用下重新分布的现象叫做静电感在靠近带电体端感应出异种电荷，在远离带电体端感应出同种电荷带电粒子在电场中受力去分析。静电感应可从两个角度来理解：根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引来解释；也可以从电势的角度来解释，导体中的电子总是沿电势高的方向移动．．静电平衡状态：发生静电感应后的导体，两端面出现等量感应电荷，感应电荷产生一个附加电场E，这个E与电场方向相反，当E增与原电场等大时E与场为零，自由电子定向移动停止，这时的导体处于静电平平衡状态。注意：这没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动。．处于静电平衡状态的导体的特点：内部场强处处为零，电场线在导体内部中断。导体内部的电场强度是外加电场和感应电荷产生场这两种电场叠加的结果．表面任一点的场强方向跟该点表面垂直因假若内部场强不为零，则部电荷会做定向运动，那么就不是静电平衡状态了）净电荷分布在导体的外表,部没有净电荷．曲率半径小的地面电荷密度大电强，这一原理的避雷针（因为净电荷之间有斥力，所以彼此间距离尽量大，净电荷都在导体表面）是一个等势体，表面是一个等势面．导体表面上任意两点间电势差为零。因为假若导体中某两电势不相等，这两点则有电势差，那么电荷就会定向运动．静电屏蔽处于静电平衡状态的导体,内部的场强处处为零,导体壳(或金属网罩能把外电场“遮住体内部区域不受外部电场的影响,这种现象就是静电屏二电、容、电防和用电容器：是一种电子元件，构成：作用：容纳电荷；电路中起到隔直通交（高频放电的念。电容：容纳电荷本领，是电容器的基本性质，与是否带电、带电多少无关。．定义：C=QU．．说明：

电容器所带的电量跟它的两极间的电势差的比值叫做电容器的电容C=Q/U(比值定义)①电器定了则电容是定值，跟电容器所带电量及板间电势差无关．单位：法库伏法，fpf电容器所带电量是指一板上的电量．

进制为10

④平板电容器C=为板间的距离．

k

．为介电常数，常取，S为间正对面积，不可简单的理解为板的面积⑤电器被击穿相当于短路，而灯泡坏了相当于断路。第6页共24偏2偏偏1112偏1偏偏偏2偏偏1112偏1偏偏物理选修⑥常电容器：可变容、固电容（纸介电容器与电解电容器⑦C＝ΔQ/U

因为=Q/C．．以＝ΔΔU12⑧电器两极板接入电路中，它两端的电压等于这部分电路两端电压，当电容变化时，电压不；电容器充电后断开电源，一般情况下电容变化，电容器所带电量不变．、平行板电容器问题的分(两种情况分析①始终与电源相连U不变：当d↑

C↓

↓

↓；仅变，不变。当↑↓↑E=u/d=②充电后断电源q不：仅变d时E不；E决于面电荷密度q/s，可以解释尖端电现象。一带物在场的动

q/c4

不变；带电物体（一般要考虑重力）在电场中受到除电场力以外的重力、弹力、摩擦力，由牛顿第二定来确定其运动状态，所以这部分问题将涉及到力学中的动力学和运动学知识。二带粒在场的动带电微粒子在电场中的运动一般不考虑粒子的重力．带电粒子在电场中运动分两种情况：第一种是带电粒子垂直于电场方向进入电场，在沿电场力的方向上初速为零，作类似平抛运动．第二种情况是带电粒子沿电场线进入电场，作直线运动．⑴加速电场加速电压为U带电粒子质量为，带电量为q假设从静止开始加速，则根据动能定理W

加

1mv2

，„„„„„„①

所以离开电场时速度为

v

m

⑵在匀强电场中的偏转运动（记住这些结论）如图所示，板长为L板间距离为d板间电压为U带电粒子沿平行于带电金属板以初速度进入偏转0电场，飞出电场时速度的方向改变α。①两个分运动(类平抛)：垂直电场方向：匀速运动v＝直线运动

平行E方向初速度为零,加速为的加速加速度：

FqUm

„„„„„„②

再加磁场不偏转时：

qBvqE

d

„„„„②水平：L=vt„„„„„„„„„„„在场中运动的时间t1竖直：

y

„„„„„„„„„„④②飞出电场时竖直侧移：y

侧

11Lat2tt22mdv0

ULqdB2L24dU2mU加偏v、来表示；U、U来示U和来示0偏偏加偏飞出偏转电场竖直速度：V=at=y1

L③偏转角的正切值tan

=

VatLULqLdBVVmd2dUmU

(θ为速度方向与水平方向夹)第7页共2436；36；物理选修④不论带电粒子的mq如，在同一电场中由静止加速后，再进入同一偏转电场，它们飞出时的侧移和偏转角是相同的(即它们的运动轨迹相同)所以两粒子的偏转角和侧移都与与q(比荷无关．注意：这里的U与U不约去，因为这是偏转电场的电压与加速电场的电压，二者不一定相等⑤出场速度的反向延长线跟入射速度相交于O点粒子好象从中心点射出一样(

yL2

)⑥粒子在电场中运动，一般不计粒子的重力，个别情况下需要计重力，题目中会说时或者有明的暗示。⑶若再进入无场区：做匀速直线运动。水平：L=vt⑤2竖直：

ytty2

=

L

(简捷)

⑥

y

qULLULL偏dmv

qdBLLmU偏总竖直位移：

yy

L

L)

qULdm

LLLqdBLL)2mU

静电场中的几个重要结论：①匀电场中，相互平行的两线线段的端点的电势差相等。任意一段线段中点的电势等于两端电势的平均值。②三电荷平衡问题有其它力作用）电性：两相夹异；电量：两大夹小。

Q2中

Q左右两个电荷量之和这定值时，当且仅当它们的电荷量相等时，两电荷间的库仑力最大。带电粒子垂直进入匀强电场，它离开电场时，就好象从初速度方向位移的中点沿直线射出来的⑤电器上的电荷量变化，等于通过跟它串联的电器的电荷量。《恒定电一电、阻电定．电流：电荷的定向移动形成电流．形成电流的条件：内因是有自由移动的电荷，外因是导体两端有电势差．电流强度：通过导体横截面的电量与过这些电量所用的时间的值定义)I=Q/t；设导体单位体积内有n个子，电定向移动的速率为，假若导体单位长度有N个电子，则I．表示电流的强弱是标量.但有方向规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．在外电路中正→负，内电路中负→③单是：安、毫安、微安1A=10

mA=10A④区分两种速率：电流传导速率（等于光速）和电荷定向移动速率（机械运动速率I=(义=t)t

=；I=nesv(观

I

UR

；

I

；

I

IUtBL．电阻、电阻定律(1)电阻：加在导体两端的电压与通过导体的电流强度的比值体的电阻是由导体本身的性质决定与U.I无第8页共24

I

(定义)(比值定义)U-I图的斜率，导U2222U2222物理选修(2)电阻定律：温度一定时导体的电阻R与的长度L正比与它的横截面积成比R=

LS

(决定)(3)电阻率：电阻ρ是映材料导电性能物理量，由材料决,受温度的影响．电阻率在数值上等于这种材料制成的长为1m,截面积为1m的柱形导体的电.单位是Ωm.有材ρ随t而金)铂用来做温度计有些材料ρ随而半体)有材ρ几乎不受温度影响(康铜、锰铜。．半导体与超导体特性：光敏特性、热敏特性和掺杂特性。可制作光敏电阻和热敏阻。半导体的导电特性介于导体与绝缘体之,阻率约为0Ω·～10Ω·半导体的应:①热敏电阻能够将温度的变化转成电信,测量这种电信号就可以知道温度的变.②光敏电阻:光敏阻在需要对照有灵敏反应的自动控制设备中起到自动开关的作用晶体二极管、晶体三极管、电容等电子元件可连成集成电.半导体可制成半导体激光器、半导体太阳能电池.（）导体①超导现象：某些物质在温度降到绝对零度附近时,阻率突然降到几乎为零的现象.这现象叫超导现象，处于这种状态下的导体叫超导体。③应超导电磁铁、超导电机等②转变温度T):材料由正常状转变为超导状态的温度我国1989年=130K二部电欧定(1)内容：导体中的电流I跟体两端的电压成正比，跟它的电阻成比。

<>R122(2)公式：

I

U

OUOI适用范围：适用于金属导电体、电解液导体，不适用于空气导体和某些半导体器件．图象：导体的伏安特性曲-导中的电流随随导体两端电压变化图线，叫导体的伏安特性曲线。常画成I～U或～I图对于线性元件伏特性曲线是直对于非线性元件伏特性曲线是非线性注意：我们处理问题时，一般认为电阻为定值，不可由R=U/I认电阻R随压大而大，随电大而小．②、、必须是对应关系（对于同一段电路I过电阻的电流U是阻两端的电压．三电、功．电功：电流做功的实质：电场力移动电荷做功(只有力才能做功；电荷的电势能其它形式的能。电流做功的过程是电能其形式的能的过程.

单位：；kwh电场力做的功＝=IRt=Ut/R(适于纯电阻电路)电功率电流做功的快慢电通过一段电路电能转化成其它形式能对电流做功的总功,P=UI位：w；．焦耳定律：电流通过一段只有电阻元件的电路时，在t时内的热量Q=IRt．纯电阻电路中＝UIt=Ut/R=IRt，P=UI=U；纯阻电路WUIt，．电功率与热功率之间的关系纯电阻电路中，电功率等于热功率，非纯电阻电路中，电功率只有一部分转化成热功率．纯电阻电路：电路中只有电阻元件，如电熨斗、电炉子等．非纯电阻电路：电机、电风扇、电解槽等，其特点是电能只有一部分转化成内能．第9页共24RR物理选修规律方法(1)用电器正常工作的条件：①用电器两端的实际电压等于其额定电.②用电器中的实际电流等于其额定电流③用器的实际电功率等于其额定功率．由于以上三个条件中的任何一个得到满足时，其余两个条件必定满足，因此它是用电器正常工作的等效条件．(2)用电器接入电路时：纯电阻用电器接入电路中，若无特别说明，应认为其电阻不变．用电器实际功率超过其额定功率认它将被烧毁一串电①电路中各处电流相同．I=I=I=I=„„1②串联电路两端的电压等于各电阻两端电压之.U=U+U+U„„12③串联电路的总电阻等于各个导体的电阻之和，即R=R＋＋„

④串联电路中各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比(串联电阻具有分压作用——制电压表)，URR

I

⑤串联电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成正比，即RR

I

注意:⑴允许通过的最大电=串联电阻额定电流的最上值许的最大电=允许通过的最大电流R⑵电路的总功率=各电阻消耗的功率之和.二并电①并电路中各支路两端的电压相同=U=U„„12②并电路总电路的电流等于各支路的电流之和I=I＋＋I=„„123

③

并联电路总电阻的倒数等于各个导体的电阻的倒数之和。11...R相同的电阻并R=；电阻比任一支路电阻小两个支路时=特别注意：在并联电路中增加支条数，总电阻变小三个支路时=增加任一支路电阻，总电阻增大④并电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反(并联电阻具有分流作用——改装电流)即IR＝=„R=U．支路阻越小，通过的电流越大。⑤并电路中各个电阻消耗的功率跟它的阻值成反比，即P=„R=U．注意:⑴几条支路并联，允许加的大电=和支路额定电压的最小值；

流

总

⑵电路的总功率=各电阻消耗的功率之和一电．电源：是将其它形式的能转化成电能的装置．．电动势：单位V。非静电力搬运电荷所做功跟搬运电荷电量的比值。表示电源把其它形式的能电本领的大小，等于电路中通过1C量时电源所提供的电能的数值第10页共页物理选修在数值=电源没有接入电路时两极板间的电压，内外电路上电势降落之和＝U．．电动势是标量．要注意电动势不是电压；电动势与电势差的区别(见表格电动势

电势差物理意义定义式量度式测量决定因素特殊情况

反映电源内部非静电力做功把其它形式的能量转化为电能的情况E=W/qW为电源的非静电力把正电荷从电源由负极移到正极所做的功E=IR+Ir=U动用欧姆定律间接测量与电源的性质有关当电源断开时路端电压电源的电动势

反映电路中电场力做功把电能转化为其它形式能的情况U=W/qW为电场力把正电荷从电源外部由正极移到负极所做的功U=IR用伏特表测量与电源、电路中的用电器有关二、闭合电路的欧姆定律(对给定电源：一般认为E，不，但电池用久后E略小，明显大)(1)内、外电路内电路：电源两(不含两极)以内，如电池内的溶液、发机的线圈等．内电路的电阻叫做内电阻r．内电路分得的电压称为内电压，外电路：电源两极间包括用电器和导线,电路的电阻叫做外电阻R,外路分得的电称为外电压在电闭合电路中两源两极的电压是外电)闭合电路的欧姆定律适用条件：纯电阻电路①内容合路的电流跟电源电动势成正比内电的电阻之和成反比I=E/（）研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、，前两个是常量，后三个是变量。

U

U

②表达形式：

UIr(I关系)I(I关)RrU

RRr

(U关

)③讨论外电路断开(I=0),路电压等于电源的电动(U=E);而这时用电压表测量,其读数略小于电动势(有微弱电流)电路短路(电流最大为一般不允许这种情况会电源烧)(3)路端电压跟负载的关系①路端电压：外电路的电势降落，也就是外电路两端的电压．U＝E－Ir,路端电压随着电路中电流的增大而减小；第11页共页2222物理选修路端电压随外电阻变化的情况R↓→I→↓反之亦然。②电源的外特性曲线——路端电压Ｕ随电流Ｉ变化的图象(U一I关图线)图象的函数表达U＝－当外电路断路时；当外电路短路时图线的斜率的绝对值为电源的内阻．某点纵坐标和横坐标值的乘积该直线上任意一点与原点连线的η＝50％注意：坐标原点是否都从零开始：若纵坐标上的取值不从零开始取，则该截距不表示短路电流(4).闭合电路的输出功率

①电源的总功率P=IE=IU十IUIU＋Ir(闭电路中内、外电路的电流相等，所以由Ｅ＝Ｕ＋Ｕ)②电源的输出功率与电路中电流关Ｐ=Ｕ×ＩＩ时Ｕ↓Ｉ时↑明ＵＩ有极值存大。IEIrI

EEEE)II)](I)r2rr4rrr当I

E

时电的输出功率最大，2r4r③电源的输出功率与外电路电阻关:(等效于如图所示的电)P

PIrIUI(

EERRrRr4Rr

E

r当R＝r时I=E/2r),电源有最大输出功率：

P

E4r结论：当外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功率最大。条件电路中其余部分的总电阻例：电阻的率最大条件是：R=R+r0

要使电路中某电阻R的率最大；(如图所)；由图象可知，I.对应于电源的非最大输出功率可有两个不同的外电阻和R，难证明rR．

II.当R<r时若R增，则P增；III.R>r时，若大，则P减．IV.电源外特性曲线上某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，在图中的那块矩形的面积表示电源的输出功率，当Ｕ＝E2

时，Ｐ最大。应注意对内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小④电源内阻上的热功率：Ｐ＝ＵＩ＝Iｒ。⑤电源的供电效率

IUUIEE

IR当电源的输出功率达最大时η＝50％。I()第12页共页物理选修联系：它们都是电压和电流的关系图线；区别：它们存在的前提不同，遵循的物理规律不同，反映的物理意义不同；U－U

U

0

（IU）0R

β

I0

α

IIm右图中为源的U-I图；为电的U-I图；两者的交点坐表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率斜率的绝对值表示内阻大小；的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半导体的伏安特性曲线-导体中的电流随随导体两端电压变化图线，叫导体的安特性曲线。区分三种图线：电源的外特性曲线——路端电压Ｕ随电流Ｉ变化的图象(一I关图线)规律方法1、路构分析电路的基本结是串联和并联，分析混联电路常用的方法是：节点法：把电势相等的点，看做同一点．回路法：按电流的路径找出几条回路，再根据串联关系画出等效电路图，从而明确其电路结构其普遍规律是：①凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点在外电路，沿着电流方向电势降低。凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。不加声明的情况下，不考虑电表对电路的影响。2、电表的改装:微安表改装成种表，关健在于原理(1)灵敏电流也叫灵敏电流计为G用来测量微弱电流电的有无和方向其主要参数有三个：首先要知：微安表的内阻R、满偏电流I、偏电压U。g满偏电流I即灵敏电流表指针偏转到最大刻度时的电,也叫灵敏电流表的电流量程．g满偏电压U灵电流表过满偏电流时加在表两端的电压．g以上三个参数的关系U=I．中I和均小，所以只能用来测量微弱的电流或电压．gg采用半偏法先测出表的内阻；最后要对改装表进行较对。半值分流法（也叫半偏法）测电流表的内阻，其原理是：第13页共页II)E2G2RgoggoxxgoxxII)E2G2Rgoggoxxgoxxxi物理选修当S闭合S打开时：I(r)E1当S再闭合时：UE,1I2联立以上两式，消去可：IR1R

R

R得：

r

RR

可见：当R>>R时有：r12

R

2

S(3)电流表：符号A，用来测量电路中的电流，并联电阻分流原理．如图所示为电流表的内部电路图，设电流表量程为I,大量程的倍数，由并联电路的特点得：gIR

(I-I)RR

II-I

1n-

为程的扩大倍)内阻r

RRR

Rn

由这两式子可知，电流表程越大越，其内阻也越.g(4)电压表：符号V用来测量电路中两点之间的电压．串联电阻分压原理如图所示是电压表内部电路图．设电压表的量程为U，大量程的倍数为n=U/U，串联电的特点，得：gu

u-u-uu

uu1

(n-1)R

为程的扩大倍)电压表内阻rnR由这两个式子可知，电压表量程越大，分压电阻就越大，其内阻也越大．

(5)改为欧姆表的原理两表笔短接,调节R使电表指针满偏，得I＝+R)接入被测电阻后过电表的电流为I＝E/(r+R+R+R)＝E/(R中R)由于I与R对，因此可指示被测电阻大小非理想电表对电路的影响不能忽略题应把它们看作是能显示出本身电压电流的电阻器电压表表的内阻越大，表的示数越接近于实际电压.电流表内阻越小，表的示数越接近于真实规律方法

或、动态电路的分析计算电动态变化分析高考的热点各灯、

表的变化情况动态电路变化的分析是根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一电阻变化而引的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见方法如下：(1)程序法基思路是“部分→整体→部”部分电路欧姆定律各部分量的变化情况局部变化

R

I

先讨论电路中不变部如:r)

最后讨论变化部分局部变化Ri

总

U再论其它总(2)直观法即接应用“部分电路中、I、的系”中的两个结论。①任一个增引起通过该电阻的电流减其两端电压U增加.局电阻本身电、电)R②任一个增引起与之并联支路电流I增加；与之串联支路电压U减（称串反并同法）局部Riui

之串并联的电阻并U串第14页共页22222222物理选修总结规律如下：总电路上R增大时总电流I小，路端电压U增；变化电阻本身和总电路变化规律相同；和变化电阻有串联关系(通变化电阻的电流也通过该电阻)看电流(总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小；和变化电阻有并联关系的通过变化电阻的流不通过该电)电压(路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大。极限法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。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。当R=r时电源输出功率最大为=E/4r而率只有，、电路故障分析与黑盒子问题闭合电路黑盒。其解答步骤是：将电势差为零的两接线柱短接，如果黑盒内只有电阻，分析时，从阻值最小的两点间开始。在电势差最大的两接线柱间画电源根据题给测试结果，分析计算各接线柱之间的电阻分配，并将电阻接在各接线柱之间。断路点的判定：当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时，用电压表就可以方便判定断路点：凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的；两端电压等于电源电压的用电器或导线发生了断路、电路中的能量关系的处理要搞清以下概念：(1)电源的功率。电源消耗的功率、化学能转变为电能的功率、整个电消耗的功率都是εI或I（＋r）(2)电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指IU或Iε一IrI(3)电源内阻消耗的功率：Ir(4)整个电路中P＝P十、含电容器电路的分析与计算

电容器是一个储存电能的元件．在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大（只考虑电容器是理想的不漏电的情况的元件，在电容器处电路看作是断路电路时可去掉它后若要求电容器所带电荷量时在相应的置补上．分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点：电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过．所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器极间的电压就等于该支路两端的电压．当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等．电路的电流、电压变化时将引起电容器的充(放电如果电容器两端电压升高容器将充电,如果压降低电器将通过与它并联的电路放电容器两根引线上的电流方向是相同的以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向。⑷如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差果变化后极板带电的电性改变么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和。电学实验专题（一）测动和阻第15页共页oggoxxgoxxx表Soggoxxgoxxx表S物理选修直接法：外电路断开时，用电压表测得的电压U为电势E;U=E通用方法：AV法要考虑表本身的电阻,内外接法；单一组数据计算，误差较大应该测出多组，值最后算出平均值作图法处理数据(uI)值表，在u--I图中描点，最由u--I图求出较精确的E和。(3)特殊方法（一）即计算法：画出各种电路图EIr)EI(Rr)

II(R-)EI-I

r

IR-I2I-I1

(一电流表和两个定值电)ErEr

I-IEI-I

-r1I-I

(一个电流表及一个电压表和一个滑动变阻)uERuEuR

(R-R)-1

-uruR

(一电压表和两个定值电)（二）测电源电动势ε和阻r有、乙两种接法，如图法中：所测ε和都比真实值小，测=ε测/真法中：ε测ε真且r=r+r。A（三）电源电动ε也可用两阻值不同的电压表A、B测，单独使用A表，读数是U，独使用B表A时，读数是U，AB两测量时，读数是U，则ε=UU/U－UBABA电阻的测量①法：要考虑表本身的电有外接法；多(uI)值列表由图线求。怎样用作图法处理数据②欧姆表测：测量原理两表笔短接,节R使电表指针满偏，得IE/(r+R+R)接入被测电阻后过电表的电流为I＝E/(r+R+R+R)＝E/(R中R)由于I与R对，因此可指示被测电阻大小使用方法机调零、选择量程大到小)、欧姆调零、测量读数时注挡即倍率、off挡注意测量电阻时，要与原电路断选择量程使指针在中央附,每次换挡要重新短接欧姆调零③电桥法测：

RR13R2R2④半偏法测表电阻：断,使表满偏;闭s调使表半偏则=R；22R

G

S

R

V

R

R

电学实验专题（二）-----电路的测量

S电路设计的基本原则是：安全性好，误差小，仪器少，耗电少，操作方便．实验电路---可分为两部分：测电路和供电电路．第16页共页物理选修一、测量电路两种方法(内、外法记忆决调“内”字里面有一个“大”字类型

电路图

R与R比较

条件

计算比较知R及RvAx大致值时R

A内

A

V

R

R

I

A

=R>RXAX

阻

适于测大电

R>x

RA

vV

RA

外

A

R

R

URRxvIIRRv

v

<R

x

阻

适于测小电

R<X

A

v测量电路内、外接法)有三方法①直接比较法：R与、R粗略比较：当R>>R时内接法，当<<时用外接法．xvAxAxv②临界值计算法(计算比较法：与x

RA

v

(为临界值)比较：当R时、外接法均可．当即R为大电)x

时用内接法；当

RR

时，用电流表内接法．当＜R(即R为小电阻时外接法；当x

RR＜R

时，用电流表外接法；③测试判断法实验判断)：当，R，大约值都不清楚时用此法变大，电阻就与谁近”xAv如图所示，将单刀双掷开关分接触点和，与接(I；)；接时(I；u)122若I有大变化（即若u较大变化（即

uuuu-uu

IIII-II

）说明v有大电流通过分流影响较采内接法）说明A有强的分压作(压影响较)，采用外接法说明：在测定金属电阻率电路中，由于电阻丝电阻较小，所以实验室采用电流表外接法；在测电池的电动势和内电阻，通常只采用电流表内接法(对来说二、供电电路(限流式、调压式)电由测量电路和供电电路两部分组成其组合以减小误,调处理数据两方便电路图

电压变化范围

电流变化范围

优势

选择方法R比较小R比较大，x限流

RRRx

～

R

滑

～

ERx

电路简单附加功耗小

R>n倍Rx通电前调到最大电压变化范围大要求电压连续可调

R比较大R比较小x调压

～E

～

ERx

并从0开变化

R/2x通电前调到最小第17页共页RR物理选修以“供电电路”来控制“测量电路“以小控大、以大控小”的原则R唯一：比较R与

x

控制电路

R

R不唯一要

确定控制电路

Rxx

限流方式

实验要求：①负载两端电压变化范围大。X

滑

分接法x

②负载两端电压要求从开变化。流

R

≈两均，从节能角度选限x

大。

③电表量程较小而电源电动势较有以上3种求都采用调压供电。无特殊要求都采用限流供电特殊问题中还要根据电压表和电流表量程以及电阻允许通过的最大电流值来反复推敲以能减小误差的连接方式为好．电路设计具有培养和检查创造性思维能力、分析综合能力以及实验能力等多方面的能力的特点它包括测量电阻值、电阻ρ,电功率p和源电动势E、内阻r.x二、选实验试材(仪表)选用和电实物图连,(1)仪器的选择一般应考虑三方面因素则：表不超程、电器不超）安全因素，如通过电源和电阻的电流不能超过其允许的最大电流．误差因素,选用电表量程应考虑尽可能减小测量值的相对差；选量程的原则：电压表、电流表尽可能使指针接近满刻度的中间量,其指针应偏转到满刻度的～2/3之间；使用欧姆表测电阻时宜选用指针尽可能在中间刻度附近的倍率挡位．③便于操作，如选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变化范围既能满足实验要求，又便于节，滑动变阻器调节时应用到大部分电阻线，否则不便于操作．方法：估算电路中最大值，初定仪器的规格和接法；再算的变化范围，确定限流还是调压供电和滑动变阻器规格。(2)选择仪器的一般步骤是：根据实验要求设计合理的实验电路；根据电路选择滑动变阻器；选定电源，选择电压表和电流以及所用的量程．(3)连接实物图的基本方法是：按题设实验要求先画电路,能实物组装连接成实验电路。连接各元(按先串再并的连线顺)；精心按排操作步,过程中需要?物理量结果表达式中各符号的含义.画出实验电路图；分析各元件连接方式(先串再并的连线顺序，明确电表量程；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，先画主电极开始按顺序以单线连接方式将主电路元件依次串,后把并联无件并上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；其次将要并联的元件再并联到电路中去)；线连接各元件,铅笔画查实无误后,用钢笔填。连接毕，应进行检查，检查电路也应对照电路图按照连线的方法和顺序进行．(4)注意事项：的量程选对正极不能接错；导线应在接线柱,不能分叉；不能用铅笔画用伏安法测小电珠的伏安特性曲线：测量电路用外接法，供电电路用调压供电。第18页共页//物理选修(5)图连线技术无论是分压接法还是限流接法都应该先把伏安法部分接好；即：先接好主电(供电电路.对限流电路，只需笔画线当作线，从电源正极开始，把电源、电键、滑动变阻器、伏安法四部分依次串联起来即可(注意电表的正接线柱和量,滑动变阻器应调到阻值最大)。对分压电路，应该把电源、电和滑动变阻器的全部电阻丝三部分用导线连接起来，然后在滑动变阻器电阻丝两端之中任选一个接头，比较该接头和滑动触头两点的电势高低，根据伏安法部分电表正负接线柱的情况，将伏安法部分接入该两点间。实物连线的总思路画出电路图→分压(滑动阻器的下两个接线柱一定连在电源和电键的端)电表的正负接线柱连滑动变阻器→限流(一般连上一接线柱和下接线)→连接总回路：总开关一定接在干路中(两种情况合上电键前都要注意片的正确位导线不能交叉补充：滑动变阻器的两种特殊接法（要特别引起重视⑴右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头从端向b的过程中，

P

到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表A的数先减小后增大；可以证明：A的数一直减小，而A的数一直增大。12

AAAr⑵右图电路中设端电压U不当动变阻器的滑动触头P从a滑向的过程中，总电阻逐渐减小；总电流I逐增两端的电压逐渐增大，电流I也XX逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理变阻器r左部的电流I先减小后增大。

IX

X

P

I

/

r三电故问的类析

U常的障现象

I断路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即电压表两端并联在这段电路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落（即电压表不偏转短路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器际功率为零（即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏）检电故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电值的分析，就可以确定故障。在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电值的分析，就可以确定故障。在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。欧姆表检查法路中断开电后利用欧姆表测量各部分电路的电阻对测量电阻值分析，就可以确定故障。在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源。试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查。在用试电笔检电路时，一定要用手接触试电笔的上金属体。四物设性验巧第19页共页物理选修一、实验设计的基本思路：明确目的

选择方案

选定器材

拟定步骤

数据处理

误差分析二、实验设计的基本方法明确目，广泛联系题目或课题要求测定什么物理量，或要求验证、探索什么规律，这是实验的目的，是实验设计的发实验目的明确后，应用所学知识，广泛联系，看看该物理量或物理规律在哪些内容中出现过，哪些物理现象有关，与哪些物理量有直接的联对测量型实验被测量通过什么规律需用哪些物理量来定量地表示；对于验证型实验相的物理象中样的定量关系成立能到验证规律的目的于索型实验，在相应的物理现象中，涉及哪些物理量„„这些都是应首先分析的，以此来确定实验的原选择方，简便精确对于同一个实验目的，都可能存在多种实验原理，进而形成多(可供选择的)设计方案一般说来，依据不同的实验原理选择不同的实验方案主要遵循四条原则：科学性：设计的方案有科学的依据和正确的方式，符合物理学的基本原.可行性：按设计方案实施时，应安全可靠不会对人身、器材造成危害；所需装置和器材要易于置，且成功率高.精确性：在选择方案时，应对各种可能的方案进行初步的误差分析，尽可能选用精确度高的方简便、直观性：设计方案应便于实验操作，读数，便于进行数据处理，便于实验者直观、明显地.依据方，选定器材实验方案选定后，考虑该方案需要哪些装置，被测定量与哪些物理量有直接的定量关系，分别需用什么仪器来测定，以此来确定实验所用器拟定步骤，合理有序实验之前，要做到心中有数：如何组装器材，哪些量先测，哪些量后测，以正确操作和提高效率的角度拟定一个合理而有序的实验步数据处理，误差分析高考对此要求不高，但常用的数据处理方(如：平均法、图象法、描法、比较法等)误差分析方法(如绝对误差、相对误差等还是应该掌握的，在设计实验时也应予以考.传器其作理一、传感器传感器是指这样一类元件：它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等＿＿＿＿＿量，并把它们按照一定的规律转换为电压、电流等＿＿＿＿量，或转换为电路的通断。把非电学量转换为电学以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。传感器是一种采集信息的重要器件传感器一般由敏感元件和输出部分组成，通过敏感元件获取外界信息并转换＿＿＿＿信号，通输出部分输出，然后经控制器分析处理。常见的传感器有：＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿、力传感器、气敏传感器、超声波感器、磁敏传感器等。二、常见传感器元件：光敏电阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，载流子极少，导电性能不好；随着光照增强，载流子增多电能变好敏阻能够把＿＿＿＿＿个光学量转换为电阻这个电学量象的眼睛，可以看到光线的强弱。金属热电阻和热敏电阻：金属热电阻的电阻率随温度的升高而＿＿＿＿，用金属丝可以制作＿＿＿传感器，称为＿＿＿＿＿。它能用把＿＿＿＿这个热学量转换为＿＿＿＿这个电学量。热敏电阻的阻率则可以随温度的升高而＿＿＿＿或＿＿＿＿。与热敏电阻相比，金属热电阻的＿＿＿＿好，测温范围＿＿＿，但＿＿＿＿较差。电容式位移传感器能够把物体的＿＿＿＿这个力学量转换为＿＿＿这个电学量。霍尔元件能够把＿＿＿＿＿＿这个磁学量转换为电压这个电学量第20页共页物理选修2、传感器的应用实例一一力感的用----电秤电子秤理有＿＿＿＿＿＿片、电压放大器、模数转换器微处理器和数字显示器等器件.电阻应变片受到力的作用时,它＿＿＿＿会发生化,应变片放在合适的电路中,他能够把物体＿＿＿＿这个学量转换为＿＿＿＿这个电学,因而电子秤是＿＿＿＿的应.工作原:如图6-2-1所示弹钢制成的梁形元件右端固在梁的上下表面各贴一个应变片在的自由端施力F,梁发生弯,上表面拉伸下表面压,上表应变片的电阻＿＿＿下面应变片的电阻变.F越大弯曲形变＿＿,应片的阻值变化就越大.如果让应变片中通的流保持恒定,末上面应变片两端的电压变大,下面应变片两端的电压变小.传器把这两个