统编版高中物理必修第三册第十一章《电路及其应用》全章节教学设计含章末单元测试卷及答案

[2019统编版】

人教版高中物理必修第三册

第十一章《电路及其应用》全章节备课教案教学设计

第十一章《电路及其应用》

11.1《电源和电流》优秀教案

11.2《导体的电阻》优秀教案

11.3《实验：导体电阻率的测量》优秀教案

11.4《串联电路和并联电路》优秀教案

11.5《实验：练习使用多用电表》优秀教案

第十一章单元测试卷及答案

11.1《电源和电流》教学设计

教学目标

1.了解电源使电路形成电流的机制和恒定电场的建立。

2.知道电流方向的规定。

3.掌握电流的定义式，并会用来解决导线中的电流问题以及计算运动电荷

所产生的等效电流。

4.能区分导体中自由电子的定向移动速率和建立电场的速率。

5.尝试利用水泵和电泵的相似性，通过类比的方法理解电源的作用。

教学重点

I.电流概念的建立。

2.电流的定义式。

3.电流的微观表达。

教学难点

1.电流的微观表达。

2.运动电荷的等效电流。

3.定向移动速率、电场传播速率、无规则热运动速率的区分。

教学过程

一、新课导入

人类通过对静电场的研究不仅获得了许多关于电现象的知识，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。

二、新课教学

为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于

一瞬间，而灯泡却能持续发光？

【过渡】要回答这个问题，就要从电源的知识学起。

(-)电源

如图所示分别带正、负电荷的A、B两个导体球，它们的周围存在电场。如

果用一条导线H将它们连接起来，分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差

会发生什么变化?最后，A、B两个导体球会达到什么状态？R中出现了怎样的

电流?

H

++

+A+

+++

如图所示

【提问】如果在AB之间接上一个装置P,它能把经过H流到A的电子取

走，补充给B,使AB始终保持一定数量的正、负电荷，情况会怎样呢？

【师生互动】建立起电源的概念。

1.电源的定义

①定义：能把自由电子从正极搬到负极的装置。

②作用：保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流。

【提问】形成电流的条件？

①存在自由电荷

金属导体——自由电子

电解液----正、负离子

②导体两端存在电压

【过渡】在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用，而发生定向运动，从

而形成电流，恒定电场中的电流有何特点，又如何描述呢？

（二）恒定电流

1.恒定电场

导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管

这些电荷也在运动,但有的流走了，另外的又来补充,所以电荷的分布是稳定的，

电场的分布也稳定。

由稳定分布的电荷产生稳定的电场称为恒定电场。

2.恒定电流

恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流。

【板书】电流的强弱就用电流这个物理量来描述。

定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t

的比值称为电流。用I表示电流。

【总结】电流的定义式是什么？…代

【提问】求电流的三要素

①找截面

②取时间

③计数量

【提问】回忆一下初中学过的知识，电流的单位有哪些？它们之间的关系是

什么？

单位：安培（A）毫安（mA）和微安（gA）o

lmA=103A；l|iA=10-6A

常见电流值

手表液晶显示屏约为0.2jiA；

电视机21英寸，工作电流0.4A；

电视机29英寸，工作电流1A；

人能感受到的电流为1mA；

国际电工委员会规定的安全电流(即摆脱电流)为10mA

【提问】1A的物理意义是什么？

例1：在金属导体中，若10s内通过横截面的电量为10C,则导体中的电流

为Ao

例2：导体中的电流是5mA,那么在3.2s内有C的电荷定向移动通过

导体的横截面，相当于个电子通过该截面。

例3：某电解池，如果在1s中内共有5.0义1()18个一价正离子和10义］019个

一价负电子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流强度是多大？

说明：电解液中正负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形

成的电流方向是相同的，此时q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之

和。

【思考】一段粗细均匀的导体，长为L。两端加一定的电压，自由电荷定向

移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,

每个自由电荷量为e。求：

①导体中自由电荷总数N?

②总电量Q是多少？

③所有电荷通过横截面需要的时间？

【推导】电流的微观表达式

qNenSvte

I=—=——=——-——=neSv

【师生互动】讨论：如果认为电子的定向运动速率就是电流的传导速率，和

我们的生活经验是否相符？怎样解释？

电子定向移动的速率约104m/s；

电子热运动的平均速率ICATI/S；

电场的传播速率3xl08m/So

【点评】通过对结论的讨论，深化对物理概念和规律的理解。

【练习】

1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（)

A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向

B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定

C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向

D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动

的方向相同

答案：C

2.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀

速圆周运动。已知电子的电荷量为e,运动速率为v,求电子绕核运动的等效电

流多大？

.__ev

答案：=了二期

3.在研究长度为/,横截面积为S的均匀导体中的电流时，在导体两端加上

电压U,于是导体中有匀强电场产生，在导体中移动的自由电子受匀强电场的作

用而加速，但又和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复碰撞边向前移动。

可以认为阻碍电子向前运动的阻力大小与电子移动的平均速率V成正比，其大小

可以表示成人（左为恒量）。电场力和碰撞的阻力平衡时，导体中的电子移动的平

均速率u为一定值，这一定值是（）

ekU「eU

A'~TB'~kl

elU

C.D.elkU

答案：B

解析：电场力和碰撞阻力平衡时，有kv=eE=ey,所以电子定向移动的平

均速率u=詈，B正确。

KL

4.有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过横截面

的电荷量乙是甲的2倍，以下说法正确的是（）

A.甲、乙两导体的电流相同

B.乙导体的电流是甲导体的2倍

C.乙导体中自由电荷定向移动的速度是甲导体的2倍

D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速度大小相等

答案：B

解析：由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙

导体的电流是甲的2倍，A错误，B正确；由于/=〃gSv,所以u=卡，由于不

知道甲、乙两导体的性质（〃、q不知道），所以无法判断u的大小，C、D错误。

5.（多选）如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知

粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A,

在粗铜导线上取一个截面8,若在1s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，

通过这两个截面的（）

A.电流相等

B.电流不相等’——----------3

C.自由电子定向移动的速率相等U"

D.自由电子定向移动的速率不相等

答案：AD

解析：由电流定义知/=£=半，故A正确，B错误；由电流的微观表达式/

=〃S伏知，/、〃、q均相等，因为SA<SB，所以%>如故C错误，D正确。

6.（多选）半径为A的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q,现使圆环绕垂

直环所在平面且通过圆心的轴以角速度①匀速转动，则由环产生的等效电流下

列说法正确的是（）

A.若。不变而使电荷量。变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍

B.若电荷量Q不变而使。变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍

C.若使。、。不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大

D.若使。、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小

答案：AB

解析：截取圆环的任一截面S,如图所示，在橡胶圆环运动一周的

时间T内，通过这个截面的电荷量为Q,则有/=^=¥，又T=金，所

以/=空，可知，电流的大小只与。和口有关，A、B正确，C、D错

误。

7.已知电子的电荷量为e,质量为〃?，氢原子的电子在原子核的静电力吸

引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？

2

答案：京师

解析：截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这

个横截面的电荷量q=e,

则有/=/=彳①

kJ47r2

再由库仑力提供向心力，有》=冷•r

解得了=等\怦②

2,—

由①②解得/=2兀e尸加倔彳。

11.2《导体的电阻》教学设计

教学目标

一、知识与技能

1.理解电阻的大小跟那些因素有关，知道电阻定律。

2.了解电阻率的物理意义以及与温度的关系。

二、过程与方法

用控制变量法，探究导体电阻的决定因素，培养学生利用实验抽象概括出物

理规律的能力。

三、情感态度与价值观

通过实验探究，体会学习的快乐。

教学重点

电阻定律的内容及其运用。

教学难点

电阻率的物理意义。

教学过程

一、新课导入

教师：高压输电线为什么做得这么粗？导体中产生电流的条件是什么？既然

导体两端有电压，导体中才有电流，那么导体中的电流跟导体两端的电压有什么

关系呢?

实验探究导体中的电流跟导体两端电压的关系

1.连接电路：

潮砧电路:测量电

M的电流和电於

r1

控制电路：可以提供从

零开始连续变化的心年

2.数据处理:

导体电压（V）0.501.001.502.002.50I/U

A电流（A）0.050.100.150.200.250.1

B电流（A）0.100.200.300.400.500.2

方法（1）直接观察（2）图像法

结论：对同一导体，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。

/=kU

3.确定常数k：

教师提问：

（1）为什么说常数k反映了导体本身的性质？

（2）常数k反映了导体的什么性质？

（3）用常数k反映了导体对电流的阻碍作用方便吗？

（4）怎样改进才能方便地反映导体对电流的阻碍作用？

学生回答：略

【过渡】引出电阻这个物理量。

二、新课教学

（-）电阻

1.引入目的：反映了导体对电流的阻碍作用的大小。

2.度量方式：/?=y

强调：比值法。测量式。R与U、/无关。

3.决定因素：导体本身的性质决定。

4.矢量标量：标量

5.单位换算：Q（SI）

1Q=1V/A

lMQ=103kQ=106Q

6.测量方法：伏安法等。

7.欧姆定律

导体中的电流/跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。

U

I=R

（二）影响导体电阻的因素

教师：电阻就是导体对电流的阻碍作用，那么同学们想导体的电阻和哪些因

素有关呢？你为什么觉得和这些因素有关呢？

学生：和导体长度，横截面积，材料，温度有关。

教师：为什么你猜测和这些因素有关呢？

教师：初中阶段我们定性的知道导体的电阻和这些因素有关，并且知道L

越大，R越大；S越大R越小。

①长度（其他因素一定，长度变长，电阻变大）

②横截面积（其他因素一定，面积变大，电阻变大）

③材料（其他因素一定，材料不同，电阻一般不同）

④温度

今天咱们就来定量的研究导体和这些因素的关系。

教师：研究一个量和几个量的关系我们要用到什么实验方法啊？

学生：控制变量法

1.实验方法：控制变量法

2.实验原理：伏安法测电阻

教师：导体的长度关系和横截面积的关系我们可以通过测量得到，那么我们

用什么方法来测得导体的电阻呢？

学生：用伏安法测电阻。

教师：高中阶段伏安法测电阻有两种电路，一种是分压式电路，另一种是限

流式电路。他们都可以通过改变滑动变阻器的阻值来对导体的电阻进行多次测量。

说明：图甲为分压式，图乙为限流式。

教师：如果每次接一个电阻之后又更换另一个电阻来对其进行多次测量会比

a和b：长度??不同

a和c：横截面积??不同

a和d：材料不同

长度L(mm)横截面积S材料两端电压（V）

R.5002S铜

500S铜

R2

5002S银铭

R3

铜

R42502S

结论：导体的电阻跟长度成正比，跟横截面积成反比，还跟材料有关。

电阻定律：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；导体电阻与构成它的材料有关。

决定式：R=p-

S

适用条件：温度一定，粗细均匀的金属导体，或浓度均匀的电解液。

（三）导体的电阻率

1.意义：反映材料导电性能好坏的物理量。

2.定义式：p=与（??由材料和温度决定，与??、？?无关!!!）

3.单位：欧・米（Qm）

4.电阻率与温度关系：

几种导体的电阻率

0℃(Q•m)20℃(ftm)100℃(ftm)

银1.48X10-81.6x10-82.07x10-8

铜1.43X10-81.7x10-82.07x10-8

铝2.67x10-82.9x10-83.80x10-8

鸨4.85x10-85.3xIO一7.lOxIO一

1.Ox

铁0.89xIO-10-71.44xIO-

镒铜合金4.4xIO-74.4xIO-4.4xIO-

银铜合金5.Ox10-75.Ox10-75.OxIO"

（1）金属电阻率随温度升高而增大。应用：电阻温度计。

（2）部分合金如镒铜、锲铜电阻率几乎不受温度的影响。应用：标准电阻。

（3）半导体的电阻率随温度的升高而减小。应用：热敏电阻，光敏电阻。

（4）超导体：某些材料当温度降低到一定温度时，电阻率为零。

（四）导体的伏安特性曲线

1.什么叫导体的伏安特性曲线？

导体中的电流/随导体两端的电压U变化的图线。U-/图像和/-U图像都叫

做导体的伏安特性曲线。

2.定值电阻和小灯泡的伏安特性曲线。对比两个图像的异同，并确定出在

这两个图像中如何求电阻？图线斜率的物理意义是什么？

导体A的伏安特性曲线为直线，斜率表示导体的电阻，电阻在研究过程中

保持不变；

导体B的伏安特性曲线为曲线，过原点的直线（割线）的斜率表示导体的

电阻，电阻在研究过程中不断变化。

（五）线性元件和非线性元件

1.伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线的电学元件叫做线性元件。

2.伏安特性曲线不是直线的电学元件叫做非线性元件。

（1）线性元件与纯电阻元件是不同的概念。

（2）线性元件一定是纯电阻元件，而纯电阻元件不一定是线性元件（小灯泡

是纯电阻，但它的伏案特性曲线是曲线）。

（六）二极管的伏安特性曲线

加正向电压时，二极管电阻较小，通过二极管的电流较大；加反向电压时，

二极管的电阻较大，通过二极管的电流很小。

反向电压很大时，二极管击穿，反向电流很大。

表明二极管具有单向导电性。

三、思考与讨论

例题1.%和/?2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体，但区2的尺寸

比心小很多。通过两导体的电阻有什么关系？你认为这种关系对电路元件的微型

化有什么意义？

由此可知导体的电阻与表面积无关，只与导体的厚度有关。这样在制造电路

元件时，可以将其表面积做得很小，而不增大电阻，只要保证厚度不变，有利于

电路元件的微型化。

例题2.有人说电阻是导体阻碍电流的性质，电阻率是由导体材料的性质决

定的，所以电阻率越大，则电阻越大，对吗？为什么？

例题3.一段均匀导线对折两次后并联在电路中，测得其电阻为0.5Q,导线

原来的电阻多大？

例题4.甲乙两条铜导线质量之比M『:M乙=4:1,长度之比为L甲:L乙=1:4,

则其电阻之比R甲:R乙为（）

A.1:1B.1:16C.64:1D.1:64

四、巩固练习

1.下列关于电阻率的叙述，错误的是（）

A.当温度极低时，超导材料的电阻率会突然减小到零

B.常用的导线是用电阻率较小的铝、铜材料做成的

C.材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度

D.材料的电阻率随温度变化而变化

2.一条粗细均匀的银铭丝，截面直径为d,电阻为R。把它拉制成直径为

d/10的均匀细丝后，它的电阻变为（）

A.R/1000B.R/100

C.100RD.10000R

3.有长度相同，质量相同，材料不同的金属导线A、B各一根。已知A的

密度比B的大，A的电阻率比B的小。则A、B两根导线的电阻为（）

A.RA>RBB.RA<RBC.RA=RBD.无法判断

4.关于导体和绝缘体的如下说法正确的是（）

A.超导体对电流的阻碍作用等于零

B.自由电子在导体中走向移动时仍受阻碍

C.绝缘体接在电路中仍有极微小电流通过

D.电阻值大的为绝缘体，电阻值小的为导体

5.甲导线长L截面直径为d,两端电压为U。同样材料的乙导线长2L,截

面直径为2d,两端电压为2U,则甲、乙两导线中电流之比为o

6.有一根粗细均匀的电阻丝，当两端加上2V电压时通过其中的电流为4A,

现将电阻丝均匀地拉长，然后两端加上IV电压，这时通过它的电流为0.5A.由

此可知，这根电阻丝已被均匀地拉长为原长的倍。

7.在一根长l=5m,横截面积S=3.5X10"m2的铜质导线两端加2.5Xl(y3v

电压。已知铜的电阻率p=1.75xlO-8Q・m,则该导线中的电流多大？每秒通过导线

某一横截面的电子数为多少？

11.3《实验：导体电阻率的测量》教学设计

教学目标

1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。

2.掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。

3.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。

教学重难点

1.掌握螺旋测微器的使用方法和读数方法。

2.学会利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率。

教学过程

一、复习提问、新课导入

教师：回顾上节课的内容

1.电阻定律/?=。」

S

2.导体的电阻率"与

反映材料导电性能好坏的物理量。

【提问】如何测量导体的电阻率？根据公式，需要测量哪些物理量?

学生回答：

①测量导体的长度。

②测量导体的横截面积。

③测量导体的电阻。

【提问】这写物理量分别用哪些工具测量？怎样测量？

①测量导体的长度。（刻度尺）

②测量导体的横截面积。（刻度尺、游标卡尺、螺旋测微器）

③测量导体的电阻。（伏安法）

二、新课教学

（-）长度的测量及测量工具的选用

1.游标卡尺

（1）游标卡尺结构及使用方法介绍（图片加flash动画）

内测量爪

（2）原理：利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成。不管游

标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分

刻度少1mm。

（3）精度：对应关系为10分度0.1mm,20分度0.05mm,50分度0.02mm。

（4）读数方法：若用??表示由主尺上读出的整毫米数，？?表示从游标尺上

读出与主尺上某一刻线对齐的游标的格数，则记录结果表达为：（??+??x精度）

mm。

2.游标卡尺的使用

读数=主尺整mm值+精确度x游标尺的对齐刻度数

（1）首先要弄清该尺的精度。

（2）接着从主尺上读出整毫米数。

（3）再从游标尺上读出不足1毫米的长度值。

（4）最后确定测量结果。

注意：不需估读！

【练习】

1.游标卡尺的主尺最小分度为,

图1尺的精度是mm,读数是mm；

图2中的精度是mm,读数是mm。

.....................3…；'............................:

123

[0.5...—10.!ij..°1020

图1图2

2.读出以下各游标尺的测量值

3.游标卡尺读数练习

0128910

①川②IlIlliIlliIlliIII!I

IIIIIIIIIIIIIIIIII1I1111111111111111I1I111111111I

05101500510156

101112101112

@lllllll11,1,1IIIIIIIIll(4)

@~|||11|111IIi11II:I9I11I1111111II

051041500510150

789101112

⑤

.O2

⑥

I

O234

（此尺的游标尺上共50个分度）

3.螺旋测微器

（1）螺旋测微器结构及使用方法介绍（图片加flash动画）

（2）原理：测微螺杆??与固定刻度??之间的精密螺纹的螺距为0.5mm,即

旋钮??每旋转一周，？?前进或后退0.5mm,而可动刻度??上的刻度为50等份，每

转动一小格,？?前进或后退0.01mm,即螺旋测微器的精确度为0.01mm。读数时，

估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺。

（3）读数方法：测量值（mm）=固定刻度数（mm）（注意半毫米刻度线

是否露出）+可动刻度数（估读一位）xO.Ol（mm）o

（4）使用方法

①测量时，在测微螺杆快靠近被测物体时应停止使用旋钮,而改用微调旋钮,

避免产生过大的压力，既可使测量结果精确，又能保护螺旋测微器。

②在读数时，要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否已经露出。

③读数时，千分位有一位估读数字，不能随便扔掉，即使固定刻度的零点正

好与可动刻度的某一刻度线对齐，千分位上也应读取为“0”。

④当小砧和测微螺杆并拢时，可动刻度的零点与固定刻度的零点不相重合,

将出现起点误差，应加以修正，即在最后测长度的读数上去掉起点误差的数值。

4.螺旋测微器读数练习

【练习】

1.某同学利用游标卡尺和螺旋测微器分别测量一圆柱体工件的直径和高度,

测量结果如图(a)和(b)所示。该工件的直径为cm,高度为mm。

(b)

(a)

2.某同学测定一金属杆的长度和直径，示数如图甲、乙所示，则该金属杆

的长度和直径分别为cm和mm。

乙

(二)金属丝电阻率的测量

由电阻定律??=????/??,得??=????/??

2.物理量的测量

教师引导：结合前面所学的游标卡尺及螺旋测微器，思考，还有其他方法测

量金属丝的直径吗？

01234

lllllll

(1)总结出需要的实验器材：

被测金属丝、螺旋测微器、毫米刻度尺、电池组、电流表、电压表、滑动变

阻器、开关、导线若干。

(2)实验步骤：

①直径测定

用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均

值d,计算出导线的横截面积$=尤。

4

②电路连接

按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

③长度测量

用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次,

求出其平均值人

④U、I测量

把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检

查确认无误后，闭合开关S,改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电

流表、电压表的示数I和U的值，记入表格内，断开开关S。

⑤拆去实验线路，整理好实验器材。

3.数据处理

(1)在求R,的平均值时可用两种方法

①用&=苫分别算出各次的数值，再取平均值。

②用U-/图线的斜率求出。

(2)计算电阻率

nSnd2U

将记录的数据R.、/、d的值代入电阻率计算式2=

一41/

4.误差分析

（1）金属丝的横截面积是利用直径计算而得，直径的测量是产生误差的主

要来源之一。

（2）采用伏安法测量金属丝的电阻时，由于采用的是电流表外接法，测量

值小于真实值，使电阻率的测量值偏小。

（3）金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。

（4）由于金属丝通电后发热升温，会使金属丝的电阻率变大，造成测量误

差。

5.注意事项

（1）本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路一般采用电流表

外接法。

（2）实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、开关、电流表、

待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路，然后再把电压表并联在待测金属导线

的两端。

（3）测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端

点之间的长度，亦即电压表两端点间的待测导线长度，测量时应将导线拉直，反

复测量三次，求其平均值。

（4）测金属导线直径一定要选三个不同部位进行测量，求其平均值。

（5）闭合开关S之前，一定要使滑动变阻器的滑片处在有效电阻值最大的

位置。

（6）在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I不宜过大（电流表

用0〜0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其

电阻率在实验过程中逐渐增大。

（7）求R、的平均值时可用两种方法：第一种是用R、=UI算出各次的测量

值，再取平均值；第二种是用图象（U-I图线）来求出。若采用图象法，在描点

时，要尽量使各点间的距离拉大一些，连线时要尽可能地让各点均匀分布在直线

的两侧，个别明显偏离较远的点可以不予考虑。

三、课堂练习

1.（多选）在“测定金属的电阻率”的实验中，以下操作中错误的是（）

A.用米尺测量金属丝的全长，且测量三次，算出其平均值，然后再将金属

丝接入电路中

B.用螺旋测微器在金属丝三个不同部位各测量一次直径，算出其平均值

C.用伏安法测电阻时，采用电流表内接法，多次测量后算出平均值

D.实验中应保持金属丝的温度不变

答案：AC

解析：实验中应测量出金属丝接入电路中的有效长度，而不是全长；金属丝

的电阻很小，与电压表内阻相差很大，使金属丝与电压表并联，电压表对它分流

作用很小，应采用电流表外接法。故A.C操作错误。

2.（1）如图甲、乙所示的两把游标卡尺，它们的游标尺分别为9mm长10

等分、19mm长20等分，则读数依次为mm、mm。

/23234

廿4中山汁」“个|叫山甲」由位山丫—

1Qio]01020

甲乙

（2）使用螺旋测微器测量金属丝的直径，示数如图所示，则金属丝

的直径是mm。

答案：（1）17.523.35（2）2.140

解析：题图甲读数：整毫米是17,不足1毫米数是5x0.1mm=0.5mm,最

后结果是17mm+0.5mm=17.5mm。

题图乙读数：整毫米是23,不足1毫米数是7x0.05mm=0.35mm,最后结

果是23mm+0.35mm=23.35mm。

（2）固定刻度示数为2.0mm,不足半毫米的从可动刻度上读，其示数为14.0,

最后的读数：2.0mm+14.0x0.01mm=2.140mm。

3.在“测定金属丝的电阻率”的实验中，某同学进行了如下测量：

（1）用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度。测量3次，

求出其平均值/。其中一次测量结果如图甲所示，金属丝的另一端与刻度尺的零

刻线对齐，图中读数为cm。用螺旋测微器测量金属丝的直径，选不同

的位置测量3次，求出其平均值其中一次测量结果如图乙所示，图中读数为

________mm0

（2）采用如图所示的电路测量金属丝的电阻。电阻的测量值比真实值

（选填“偏大”或“偏小”）。最后由公式〃=计算出金属丝的

电阻率（用直接测量的物理量表示）。

（3）请你根据电路图在实物图中进行实物连线。（电流表选0.6A量程，电

压表选3V量程）

答案：（1）24.12—24.140.515-0.518

（2）偏小驾（3）见解析图

411

解析：（1）金属丝的长度为24.12〜24.14cm

直径读数为0.515〜0.518mm。

（2）采用安培表外接法，由于电压表的内阻不是无穷大，电压表有分流,

从而电流表的测量值大于真实值，由R=彳可知，电阻的测量值小于真实值。

由R=p-,R=-,S=-nd2,可得p="d

S/4411

（3）实物连接如图所示。

4.现在要测量一段电阻丝的电阻率〃，电阻丝的阻值Rx^0.5Q,允许通过

的最大电流为0.5A。现提供如下器材：

电流表A（量程0.6A,内阻约0.6C）电压表V（量程3V,内阻约3kQ）

待测的电阻丝&（阻值约为0.5Q）标准电阻R）（阻值5Q）

滑动变阻器Ri（5Q,2A）滑动变阻器&（200Q,1.5A）

直流电源E（电动势6V）开关S、导线若干

（1）下面四位同学分别设计的“测量部分”的电路，你认为合理的是

（2）实验中滑动变阻器应该选择（选填“a”或“R2”），并采用

________接法。

（3）根据你在（1）、（2）中的选择，在图中完成实验电路的连接。

（4）实验中，如果两电表的读数分别为U和/,测得拉直后电阻丝的长度

为L,直径为D,则待测电阻丝的电阻率"的计算式为p=。

（5）用螺旋测微器测量待测电阻丝的直径时读数如图所示，则该电阻丝的

直径D=mm。

答案：（1）C（2）R分压（3）见解析图

（4）等（j）（5）1.205（±0.002）

解析：（1）电阻丝R两端的最大电压U=/Rr=0.25V,比电压表量程小得多，

需要串联一分压电阻，即串联一标准电阻&，此时硒，电流表采用

外接法，选项C正确。

（2）滑动变阻器若选用&或采用限流接法，调控范围小，应选择R,并采

用分压接法。

（3）根据测量电路图和滑动变阻器的分压式接法，实物连线如图所示。

(4)待测电阻/?.v=y-/?())由电阻定律得Rx=P《R，联立解得。=

穿6-&)。

(5)螺旋测微器的读数为lmm+0.01x20.5mm=1.205mm。

11.4《串联电路和并联电路》教学设计

教学目标

一、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。

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。

二、过程与方法

知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的。通过分压电

阻和分流电阻阻值的计算，培养学生应用所学物理知识解决实际问题的能力。

三、情感、态度与价值观

通过本节课的教学活动，要培养学生的应用意识，引导学生关心实际问题,

有志于把所学物理知识应用到实际中去。

教学重点

1.熟练掌握串并联电路的特点。

2.电阻的串并联的计算。

教学难点

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。

教学过程

一、复习提问、新课导入

教师：什么是电路的串联？

--[=]-----im-------im--------

学生回答：把几个导体元件依次首尾相连的方式。

教师：什么是电路的并联？

学生回答：把几个元件的一端连在一起另一端也连在一起，然后把两端接入

电路的方式。

教师：在初中我们已经学过有关串联和并联的知识，这节课我们要深入研究

串并联电路中各部分的电流、电压及电阻的关系。

二、新课教学

(-)串并联电路中的电流

1.串联电路

0123

*—1=1—*—{=1-*

I。=h=12=，3

串联电路各处的电流相同。

2.并联电路

/()=+，2+，3■1-----

并联电路的总电流等于各支路的电流之和。

(二)串并联电路中的电压

1.串联电路

U=%++4

串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和。

2.并联电路

<=J

U=U]=U2=U3

并联电路的总电压与各支路的电压相等。

（三）串并联电路中的电阻

1.串联电路

根据U=U1+/+U3,Io=h=12=，3，得:

UU1出

7=T+T+T

则：

R=Rr+R2+R3

串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。

2.并联电路

根据U=U1=U2=U3,/0=/1+/2+/3，得：

，_A，2，3

u~u+u+u

则：

1111

-=----1------1----

R/?2/?3

并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。

学生讨论：

①几个相同的电阻并联，总电阻为一个电阻的几分之一。

②若不同的电阻并联，总电阻小于其中最小的电阻。

③若某一支路的电阻增大，则总电阻也随之增大。

④若并联的支路增多时，总电阻将减小。

⑤当一个大电阻与一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻。

例题1：有四盏灯，接入如图的电路中，L|和L2的电阻均为2C,L3和L4

的电阻均为4Q,把电路接通后，四盏灯的电流之比L：l2：l3：L=。

3.怎样判断串联电路和并联电路？

串联电路和并联电路是电路连接的两种基本形式。判断某一电路中的用电器

是串联还是并联，要抓住串联电路和并联电路的基本特征。具体方法是：

（1）定义法：分析电路中用电器的连接方法，逐个顺次连接起来的是串联；

并列连接在电路两点间的是并联。

（2）电流法：凡是同一股电流依次流经几个用电器，就一定是串联。电流

在某点分支，即一股电流（干路电路）分成几股电流（支路电流），再在某点处

汇成一股电流，这几股电流流过的用电器是并联。

（3）开路法：串联的几个用电器中任何一个用电器开路，其他用电器就没

有电流通过，并联的几个用电器中任何一个用电器开路，其他用电器仍有电流通

过，用电器互不影响。

（四）电压表和电流表的电路结构

1.构造（从电路的角度看）：表头就是一个电阻，同样遵从欧姆定律，与其

他电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。

2.原理：磁场对通电导线的作用（为后续知识做准备）

3.描述表头的三个特征量（三个重要参数）

①内阻Rg：表头的内阻。

②满偏电流&电表指针偏转至最大角度时的电流（另介绍半偏电流）

③满偏电压Ug：电表指针偏转至最大角度时的电压，与满偏电流及的关系

Ug=LR„,因而若已知电表的内阻Rg,则根据欧姆定律可把相应各点的电流值改

写成电压值，即电流表也是电压表，本质上并无差别，只是刻度盘的刻度不同而

己。

4.把表头改装成电压表

例1.有一个电流表G,内阻Rg=30Q,满偏电流Ig=lmA。要把它改装为量

程为0〜3V的电压表，要串联多大的电阻？改装后的电压表内阻多大？

引出结论：在表头串联一个阻值较大的电阻。

提问：计算出以下几个值：

（1）改装后的电压表内阻

（2）改装需要串联的电阻值

（3）改装后的电表量程

5.把表头改装成电流表

例2.有一个电流表G,内阻Rg=30Q,满偏电流Ig=lmA。要把它改装为量

程为0〜0.6A的电流表，要并联多大的电阻？改装后的电流表内阻多大？

引出结论：在表头上并联一个阻值较小的电阻。

提问：计算出以下几个值：

（1）改装后的电流表内阻

（2）改装需要并联的电阻值

（3）改装后的电表量程

三、课堂练习

1.在图中，AB间的电压为30V,改变滑动变阻器触头的位置，可以改变

CD间的电压，UCD的变化范围是（）（将电压表看做理想电表）

A.0-10V

B.0-20V

C.10-20V

D.20-30V

答案：C

2.有一满偏电流Ig=5mA,内阻Rg=400Q的电流表G,若把它改装成量程

为10V的电压表，应___________一个Q的分压电阻，该电压表的内

阻为__________Q；若把它改装成量程为3A的电流表，应___________联一个

。的分流电阻，该电流表的内阻为C。

答案：串16000.668并0.6672000

3.如图所示为一双量程电压表的示意图。已知电流表G（R2

的量程为0〜IOORA,内阻为600Q,则图中串联的分压电阻|_®_|=E=T=|_

RI=C,R2=________。，两种电表的总电阻分别是

Q、Q。+5V15V

答案：4.94X1041055X展1.5X106

4.用两只完全相同的电流表，分别改装成一只量程更大的电流表和一只电

压表，将它们串联起来接入电路中，如图所示，此时（）

A.两只电表的指针偏转角相同\®®

B.两只电表的指针都不偏转一'

C.电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角\\^

D.电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角,

答案：C

5.四个电阻Ri、Rz、R3、R4如图所示连接,若R1=R2=R3=R4=2Q,且R,

两端的电压为4V,求：R

（1）电路的总电阻

（2）电阻R2两端的电压

答案：电路的总电阻为1.2Q；电阻Rz两端的电压为6V。

四、课堂小结

（一）串并联电路的特点

1.串联电路

I=11=12=...=ln

u=U1+/+

■■­+un

R=/?i+/?2+…+

Rn

2.并联电路

/=+，2-----1-】n

U=U1=U2=•tt=Un

1111

—...।

RR\R2Rn

（二）电表的改装

1.表头G：Ug=/gRg

2.表头改装成电压表：串联大电阻

3.表头改装成电流表：并联小电阻

-o

AB

R

11.5《实验：练习使用多用电表》教学设计

教学目标

一、知识与技能：

1.了解多用电表的外部结构和欧姆挡的原理。

2.通过在实验探究中学会操作和使用多用电表，知道多用电表的使用规则

及使用的注意事项。

3.学会应用多用电表测量电压、电流和电阻。

二、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。

2.通过应用多用电表测量电阻、电压和电流，培养学生的动手实践能力。

三、情感态度及价值观：

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。

教学重点

多用电表正确使用的方法和读数。

教学难点

多用电表中的欧姆挡的原理和使用。

教学过程

一、复习提问、新课导入

教师：上节课学习了电表的改装，改装成电压表和改装成电流表分别做哪些

操作？改装之后的量程是多少？

学生回答：

电表的改装一一电压表：在表头串联一个阻值较大的电阻R=匕臀

zg

电表的改装一一电流表：在表头上并联一个阻值较小的电阻/g4=(/-/g)R

讨论：如何将电流表改装成直接测量电阻的仪表？

二、新课教学

(一)认识多用电表

1.介绍多用电表的外形以及关键部件

多媒体展示多用电表并引导学生观察欧姆表、交直流电压电流表、交流2.5V

电压表表盘的特点

表

头

指

针

定

辞

欧

姆

丝

调

选

零

择

旋

开

钮

关

（1）观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程；

（2）交流与讨论：欧姆表、交直流电压电流表、交流2.5V电压表表盘各有

什么特点？学生代表发言；

（3）检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则

可用小螺丝刀调整机械调零旋钮使指针指零；

（4）将红、黑表笔分别插入插孔。

2.了解多用电表的原理

学生思考回答：

（1）开关S调到哪两个位置上多用电表测量的是电流？哪个位置量程大？

（2）调到哪两个位置上测量的是电压？

（3）调到哪两位置上测量的是电阻？哪个位置量程大？

（4）测电阻、直流电流、直流电压时，电流流经红、黑表笔有什么共同特

点？

总结并强调特点：

（1）电流均从红表笔流入多用电表！

（2）欧姆表的内部电源正极与黑表笔相连！

（二）使用多用电表

测量前准备：

①观察多用电表的外形，认识选择开关的测量项目及量程；

②检查多用电表的指针是否停在表盘刻度左端的零位置。若不指零，则可用

小螺丝刀调整；机械调零旋钮使指针指零；

③将红、黑表笔分别插入“+插孔。

1.测量小灯泡的电压

（1）将电压表并联在待测电路两端。

（2）量程应大于小灯泡两端电压的估计值。

（3）红表笔接高电势，黑表笔接低电势。

（4）读数时先看量程再看小格,要正视表针。

2