人教版高中物理选修3-1 第2章 恒定电流 (课件+学案 20份打包)

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名称 人教版高中物理选修3-1 第2章 恒定电流 (课件+学案 20份打包)
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文件大小 6.6MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2015-07-30 12:33:03

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课件12张PPT。第一节 导体中的电场和电流第二章 恒定电流 上一章我们学习了电荷在没有定向移动时产生的现象、规律及应用,从这一章开始我们就要进一步来学习电荷在有定向移动时产生的现象、规律及应用,以进一步加深对电的认识,因此本章是电学部分的重点章,它不但为后面的学习打下基础,而且还有较大的实用价值,是学习电工学和电子技术的基础,对日常生活和生产实际中正确使用电器也很有用。和上一章一样,本章同样是在初中所学知识基础上加以提高和扩展的,故仍须十分重视才能学好它。 电荷为什么会发生定向移动从而形成电流?要形成电流到底需要什么条件呢?下面我们利用上一章学过的知识来分析、讨论这些问题。A假设在电源正、负极之间连一根导线 导体A、B间存在电场,有电势差。 导线中的自由电子在静电力作用下由B向A移动,最后使A、B成为一个等势体。——有瞬时电流。 要使电路中有持续电流,应怎办? 可在A、B间接一电源P,把电子从A搬运到B。有了电源,电路中产生的电流大小是恒定的还是变化的?MNE0 假设在电源正、负极之间连一根导线A定向移动的电荷不会侧移积聚,使导线内很快形成沿导线方向的恒定电场。附加电场E/和电源电场E0的叠加使得的导线中的电场线方向变得更接近于和导线平行。垂直导线方向达静电平衡时,合场强为零。Ft 使电子沿导线作定向移动形成电流;Fn
使电子侧聚。1、电流:电荷的定向移动形成电流。(2)条件:导体(有自由电子)两端有电压(内部
形成电场)。(3)电源的作用:保持电路两端有电势差,使电路
中存在持续电流。(1)方向:跟正电荷定向移动的方向相同。2、恒定电场:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。电流直流电交流电恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流脉动电流:大小变、方向不变的电流。由恒定电场产生的电流叫恒定电流。3、电流:表示电流强弱的物理量。 电流既有大小又有方向,但电流满足代数运算而不满足矢量运算,故电流是标量。(1)定义式:(2)单位:安培(A)(3)决定式: 如上图所示表示粗细均匀的一段导体,两端加以一定的电压,设导体中的自由电子电荷量为q、定向移动速率为v、导体横截面积为s、导体每单位体积内的自由电子数为n。则t时间内通过导体横截面的电荷量Q=n·vts·q,电流I=Q/t=nvsq例题1、(P42)
分析:因为I=nvse, 而n= ρNA/ M
故v=IM/(ρseNA)
电子定向移动速率、热运动平均速率、电流传导速率是三个不同的概念,它们的数量级依次为:10-5m/s、105m/s和108m/s。电子定向移动速率是很小的。
例题2、(P41“思考与讨论”)
没有矛盾。垂直导线方向达到静电平衡,其合场强为零,任意两点间没有电势差;沿导线方向不会达到静电平衡(有电流),其合场强不为零,导线两端有电势差。小结:1、形成电流的条件是:导体两端有电势差;产生持续电流的条件是:保持导体两端有电势差。若导体两端电压为零,电荷的定向移动就会终止。
2、电源的作用就是要保持导体两端有电势差。它就像一台抽水机一样,没有抽水机,水就会从高处自动流到低处,液面很快就会没有高度差而相平,水也就不会再流动。巩固练习:1、下列关于电流的说法中,正确的是:( )
A.只要导体中有电荷运动,就有电流;
B.导体中没有电流时,导体内的电荷是静止的;
C.导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的;
D.电流可能是由正电荷或负电荷的定向移动形成的。D2、下列说法中错误的是:( )
A.金属导体导电,只是自由电子作定向移动;
B.电解液导电,正负离子都作定向移动;
C. 气体导电,一定只有正离子作定向移动;
D. 气体导电,正、负离子和自由电子都作定向移动。C3、关于电源的作用,下列说法中正确的是( ) A.它能为电路持续地提供自由电荷; B. 它能直接释放出电能; C.它能保持导体两端的电压,使电路中有持续的电流; D.它能使自由电荷运动起来。C4、关于导体中的电场,下列说法中正确的是:( )
A.它是由电源两极在空间直接形成的;
B.它是导线上的堆积电荷所形成的;
C.导线内的电场线最终和导线平行;
D.它的分布随着电荷的移动而随时间变化。C5、有一电解池,如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某一横截面,则通过这个截面的电流是:( ) A. 0 B. 0.8A C. 1.6A D. 3.2AD<点评>:应用电流的定义式进行计算时,若是电子导
电,q为通过导体横截面的电子电量的绝对
值;若为离子导电(如气体或液体导电),q
为通过(气体放电管或电解槽液体)截面
正、负离子电量的绝对值之和。一个电子绕氢原子核以半径为R做匀速圆周运动,其等效电流为多少?(已知电子质量为m,带电量为e)作业:课件18张PPT。第十节 简单的逻辑电路第二章 恒定电流《上海政府工作报告》:到2007年,“数字上海”的基本框架基本形成
广义的“数字城市”概念就是城市信息化。根据规划,上海到2007年初步构筑起“数字城市”的基本框架,信息资源数字化、信息传输网络化、信息技术应用集约化是其主要标志。一、现代信息的传播方式模拟信号数字信号01010举
例唱片磁带CDDVD老式电话数码摄像机程控电话处理数字信号的电路叫做数字电路,数字电路主要研究电路的逻辑功能。模拟信号优点:直观且容易实现 缺点:保密性差、抗干扰能力弱 数字信号优点:保密性好、抗干扰能力强、
可构建综合数字通信网缺点:对线路的要求较高 、技术要求复杂
进行模/数转换时会带来量化误差 二、最基本的逻辑电路—门电路门电路简介门电路是一种有一个或多个输入端,只有一个输出端的开关电路,是数字电路的基本单元。门电路就像一扇门,当具备开门条件时,输出端就有一个信号输出;反之,门关闭,就有另一个信号输出。◆◆2. “与”门(1)表示“与”逻辑关系的开关电路 有两个控制条件作用会产生一个结果,当两个条件都满足时,结果才会成立,这种关系称为“与”的关系(2) “与”门符号(3) “与”门真值表如果规定开关闭合为“1”,断开为“0”,作为输入;灯泡Y亮为“1”,暗为“0”,作为输出,请填好右表0001模 拟 实 验(4) 波形图(5) 晶体管“与”门电路ABYR+—3. “或”门(自主学习,总结归纳)◆逻辑关系◆真 值 表◆符 号4. “非”门(自主学习,总结归纳)◆逻辑关系◆真 值 表◆符 号5. 门电路的组合(师生探究)(1)“与非”门 下图是一个组合门电路,如果两个输入端中有一个输入的是高电平,另一个输入的是低电平,那么它的输出端输出的是高电平还是低电平?你能写出它的真值表吗?1110(2)“或非”门请同学们写出“或非”门的真值表1000例题:下图是一个组合门电路,请你说出它的工作原理。写出它的真值表,并分析它和我们刚学过的什么门实现的功能是一样的。三、集成门电路例题:如图,一个火警报警装置的逻辑电路图。Rt是一个热敏电阻,低温时电阻值很大,高温时电阻值很小,R是一个阻值较小的分压电阻。
(1)要做到低温时电铃不响,火警时产生高温,电铃响起。在图中虚线处应接入怎样的元件?
(2)为什么温度高时电铃会被接通?
(3)为了提高该电路的灵敏度,即报警稳定调的稍底些,R的值应大一些还是小一些?
RXRt+5V电铃0VPD课堂训练1、画出非门的工作波形图AY画出或门的工作波形图ABY4、由某门电路构成的一简单控制电路如图,其中为光敏电阻,光照时电阻很小,R为变阻器,L为小灯泡。其工作情况是:当光敏电阻受到光照时,小灯L不亮,不受光照时,小灯L亮。
①请在电路中虚线框内画出该门电路符号;
②该门电路是 。课件11张PPT。第二节 电动势第二章 恒定电流正极负极电源++1、在导线中,电场方向是怎样的?
2、正电荷在导线中如何移动?电流方向是怎样的?3、在电源内部电场是怎样的?电源内部的电流方向如何?4、电源把正电荷从电源的负极搬到正极,电场力做正功还是负功?5、什么力来克服电场力做功?从能量的角度看,电源的作用是什么? 从能量的角度看电源也是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。一、电源的作用1.定义:非静电力把正电荷从负极移送到
正极所做的功跟被移送的电荷量的比值。二、电动势2.公式:3.物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功。 电动势是1.5V的物理意义是什么?二、电动势伏特 V 1V=1J/C3、单位:5、标量4、特点:电动势由电源中非静电力的特性决定,跟电源的体积、形状无关,与是否接入电路及外电路的情况无关。6、内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻r,叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数电动势与电压的区别电动势:W表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能(或其它形式能), E表示移动单位正电荷消耗化学能(或其它形式能)
反映电源把其它形式能转化为电能的本领。
电压:W表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电势能,电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。
反映把电势能转化为其它形式能的本领。
电动势表征电源的性质,
电势差表征电场的性质。三、生活中的电池 电池放电时能输出的总电荷量,通常
以安培小时(A·h)或毫安小时(mA ·h)
做单位影响电源的参数 电池的容量:内阻电动势容量AC课堂训练电路中每通过1C的电量,电源把2J的
化学能转变为电能
B. 蓄电池未接入电路时两极间的电压为2V
C. 蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能
D. 蓄电池将化学能转变为电能的本领比
一节干电池(电动势为1.5V)强2、铅蓄电池的电动势为2V,这表示( )ABD课堂训练如果E=3V,I=2A,请具体说明EI的含义。
思考与讨论 某个电动势为E的电源工作时,电流为I,
乘积EI的单位是什么?从电动势的意义来考
虑,EI表示什么?课件13张PPT。第三节 欧姆定律第二章 恒定电流 在导体的两端加上电压,导体中就产生电流。
导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢?实验电路分压电路:
可以提供从零开始连续变化的电压演示 数据记录0.4100.30.20.10.550.250.200.150.100.05如何分析这些数据?作U—I图像一、电 阻 导体两端的电压与通过导体的电流大小的比值。3、公式:4、单位:2、物理意义:1、定义:兆欧( MΩ ) 千欧( kΩ)国际单位制中 欧姆(Ω)反映了导体对电流的阻碍作用二、欧姆定律 导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻成反比. 欧姆定律适用条件:金属导电和电解液导电三、导体的伏安特性1.伏安特性曲线:导体中的电流I随导体两端的电压U变化的图线,叫做导体的伏安特性曲线 图线斜率的物理意义是什么?电阻的倒数 2.线性元件和非线性元件 符合欧姆定律的导体的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件;
不符合欧姆定律的导体和器件,电流和电压不成正比,伏安特性曲线不是直线,这种电学元件叫做非线性元件.D. 从 可知,导体两端的电压为零时,
导体的电阻也为零1、对于欧姆定律,理解正确的是( )A. 从 可知,导体中的电流跟加在它
两端的电压成正比,跟它的电阻成反比B. 从 可知,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C. 从 可知,导体两端的电压随电阻
的增大而增大课堂训练A2、右图为两个导体的伏安特性曲线,求
(1)R1:R2
(2)两电阻串联在电路中,导体两端的电压比U1:U2
(3)若并联在电路中,电流之比I1:I2 R1R2课堂训练(1)1:3 (2)1:3 (3) 3:1说一说 下图是某晶体二极管的伏安特性曲线,请你根据这条曲线说出通过二极管的电流和二极管两端的电压的关系课件16张PPT。第四节 串联电路和并联电路 第二章 恒定电流一、认识电路1.什么是电路的串联?把几个导体元件依次首尾相连的方式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2.什么是电路的并联?I0 = I1 = I2 = I3串联电路各处的电流相同2.并联电路:并联电路的总电流等于各支路的电流之和二、电流特点1.串联电路:I0 = I1 + I2 + I3+…U03=U01+U12+U23③结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和三、电压特点1.串联电路:U01=φ0-φ1①各点的电势与各点之间的电势差有什么关系?U12=φ1-φ2U23=φ2-φ3②比较电压关系?U03=φ0-φ3U=U1=U2=U3 并联电路的总电压与各支路的电压相等三、电压特点1.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:①比较0、1、2、3点的电势关系?②比较4、5、6点的电势关系?③比较电压关系?φ0=φ1=φ2=φ3φ4=φ5=φ6串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和三、电阻特点1.串联电路:讨论:多个电阻串联呢?三、电阻特点1.串联电路:2.并联电路:讨论:多个电阻并联呢?并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和三、电阻特点1.串联电路:2.并联电路:讨论:②n个相同电阻(R1)串联或并联,其总电阻R=?③不同阻值的电阻串联,总电阻与其中最大电阻有何关系? ④不同阻值的电阻并联,总电阻与其中最小电阻有何关系? ⑤并联电路中,某一电阻增大,总电阻如何变?⑥混联电路中,某一电阻增大,总电阻如何变?①R1和R2并联后R=?(若R1远大于R2,R=?)三、电阻特点1.串联电路:2.并联电路:讨论:R > RnRn 增大 R增大(2)个相同的电阻R并联R总=R/n(3) R < Rn(4) Rn 增大 R增大(1)R1和R2并联后 R= R1R2/(R1+R2)不管电路连接方式如何,只要有一个电阻增大,总电阻就增大3、混联电路四、串并联电路特点1.串联电路2.并联电路2. 三个主要参数①内阻:电流计内阻Rg②量程:满偏电流 Ig③满偏电压Ug3.电路图符号:五、电流计1、作用:测量微小电流和电压 例1:有一个电流表G,内阻Rg=10Ω,满偏电流Ig=3mA。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?在表头串联一个阻值较大的电阻R串=990 Ω Rv=1000 Ω六、电压表 例2.有一个电流表G,内阻Rg=25 Ω ,满偏电流Ig=3mA。要把把它改装为量程为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?七、电流表在表头上并联一个阻值较小的电阻R并=0.126 Ω RA=0.125 Ω1)若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V,需要串联电阻的阻值为2)若要将电流表G改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A,需要并联的电阻的阻值为小 结1.如图,已知R2=100Ω ,R4=100Ω,UAC=150V,UBD=70V,则UAE= V课堂练习2.如图,AB两端接入100V时,CD两端为20V;当CD两端接入100V时,AB两端为50V,则R1:R2:R3之比为 。3.如图所示,电压表和电流表的读数分别是U=10V和I=0.1A,那么待测电阻RX的测量值(U/I)比真实值 ,真实值为 Ω。(电流表的内阻为0.2Ω)课件15张PPT。第五节 焦耳定律第二章 恒定电流一、电功和电功率如图一段电路两端的电压为U,通过的电流为I,在时间t内通过这段电路任一横截的电荷量   .则电场力做功     即:   1.电功:在一段电路中电场力所做的功,也就是通常所说的电流所做的功,简称为电功.  电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积. 在国际单位制中电功的单位是焦(J),常用单位有千瓦时(kW·h). 1kW·h=3.6×106J2.电功率:单位时间内电流所做的功(1)一段电路上的电功率P等于这段电路两端的电压U和电路中电流I的乘积.(2)电功率表示电流做功的快慢.(3)单位:在国际单位制中是瓦(W),常用单位还有毫瓦(mW),千瓦(kW). 1kW=103W=106mW=10-3MW3.额定功率和实际功率:用电器铭牌上所标称的功率是额定功率,用电器在实际电压下工作的功率是实际功率.
  用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率.几种常见家用电器的额定功率 二、电功率和热功率 1.电流做功的过程,是电能转化为其他形式能量的过程.
  电动机把电能转化为机械能;电解槽把电能转化为化学能;电热器把电能转化为热能.  在真空中,电场力对电荷做正功时,减少的电势能转化为电荷的动能;在金属导体中,在电场力作用下做加速运动的自由电子频繁地与离子碰撞,把定向移动的动能传给离子,使离子热运动加剧,将电能完全转化为内能.2.焦耳定律:电流通过导体时产生的热量Q等于电流I的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积 .焦耳定律适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路.  纯电阻电路:只含有电阻的电路、如电炉、电烙铁等电热器件组成的电路,白炽灯及转子被卡住的电动机也是纯电阻器件.   非纯电阻电路:电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路. 3.热功率:单位时间内导体的发热功率叫做热功率.
  热功率等于通电导体中电流I 的二次方与导体电阻R 的乘积. 纯电阻电路: 电能 → 内能 Q
I2Rt W
UIt=I=U/RM非纯电阻电路:电能 → 内能+其它形式的能WW内 +QQUIt I2RtI<U/R说明:欧姆定律不适用于非纯电阻电路!>指某段电路在某段时间内消耗的全部电能! 指转化为内能的那部分电能!
纯电阻电路: 非纯电阻电路:电能 → 内能电能 → 内能+其它形式的能 Q
I2Rt W
UIt=I=U/R电功 = 电热:W=Q= UIt=I2Rt=U2t/R电功率=热功率:P =P热 = UI = I2R = U2/RMWW 内 +QQUIt> I2RtI<U/R电功:W= UIt电热:Q=I2Rt电功率:P=UI热功率:P热=I2R3.电功率与热功率
 (1)区别:
  电功率是指某段电路的全部电功率,或这段电路上消耗的全部电功率,决定于这段电路两端电压和通过的电流强度的乘积;
  热功率是指在这段电路上因发热而消耗的功率.决定于通过这段电路电流强度的平方和这段电路电阻的乘积.
 (2)联系:
  对纯电阻电路,电功率等于热功率;
  对非纯电阻电路,电功率等于热功率与转化为除热能外其他形式的功率之和.I额=P额/U额
=1000/220A
≈4.5A 例1:规格为“220V,1000W”的电炉,求:
??? 1.电炉正常工作时,通过电阻丝的电流
2. 电炉的电阻 2.电炉的电阻:
R=U额2/P额
=2202/1000Ω解:1.由P=UI知,电炉正常工作时: =48.4Ω 例2:对计算任何用电器的电功率都适用的公式是( ) 解析:电功率计算的普通公式为用电器有的是纯电阻用电器(例电炉、电烙铁等)有的是非纯电阻用电器(例电动机、电解槽等).只有是在纯电阻用电器的前提下,才可由
改写电功率的表达式. 所以,正确选项为C、D. 小结:1.电功 3.电功率 4.热功率 2.焦耳热 课件15张PPT。第六节 电阻定律第二章 恒定电流与长度有关与横截面积有关与材料有关结论:导体的电阻和导体的长度、横截面积、材料有关。一、实验探究:1、明确目的: 探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系。2、实验方法:控制变量法。3、实验控制:(1)电阻、长度、横截面积的测量、测定方法:横截面积:绕制线圈先算直径。
长度:直接测量。
电阻:伏安法。伏安法测电阻的原理图:(2)器材选择:(电源,开关,电表,导线,待测电阻)材料、长度一定:材料、横截面积一定:长度、横截面积一定:(3)实验电路: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。二、逻辑推理探究:1、分析导体电阻与它的长度的关系。2、分析导体电阻与它的横截面积的关系。3、实验探究导体电阻与材料的关系。三、电阻定律:1、表达式:2、适用条件:温度一定,粗细均匀的金属导体,或浓度均匀的电解质溶液。3、电阻率:(1)、物理意义:反映导体导电性能的物理量。(2)计算表达式:几种导体材料在20OC时的电阻率/( ?·m) 银   —— 1.6 ? 10-8
 铜   —— 1.7 ? 10-8
 铝   —— 2.9 ? 10-8
 钨   —— 5.3 ? 10-8
 铁   —— 1.0 ? 10-7
锰铜合金 —— 4.4 ? 10-7
镍铜合金 —— 5.0 ? 10-7
镍铬合金 —— 1.0 ? 10-6(3)电阻率与温度的关系:金属电阻率随温度升高而增大。应用:电阻温度计。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。部分合金如锰铜、镍铜电阻率几乎不受温度的影响。应用:标准电阻。超导体:某些材料当温度降低到一定温度时,电阻率为零。电阻温度计实验探究逻辑推理探究电阻定律表达式电阻率重视:1、探究思想、探究方法。
2、实验的控制。1、金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”,U-I图中可能表示金属铂电阻的U-I图线的是: B练习2、相距40km的A、B两地架两条输电线,电阻共为800Ω,如果在A、B间的某处发生短路,这时接在A处的电压表示数为10V,电流表的示数为40mA,求发生短路处距A处有多远?如图2所示。12.5km课件17张PPT。1第七节 闭合电路欧姆定律第二章 恒定电流2预备知识:1.什么是电源呢?
电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置2.什么是电源的电动势? 计算公式呢?电源非静电力做功与移动电荷量的比值叫电源的电动势,它表示电源转化能的本领大小.公式:3 前边我们知道电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。只有用导线将电源、用电器连成闭合电路,电路中才有电流。那么电路中的电流大小与哪些因素有关?电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢?今天我们就学习这方面的知识。 引入新课: 4新课教学:演示实验外电路(用电器,导线等)1.闭合电路的结构:一.闭合电路欧姆定律外电路内电路内电路(电源内部)52.闭合电路的电流方向电势变化情况:外电路:正电荷受静电力作用,从高电势向低电势运动。沿电流方向电势降低。因为正电荷的移动方向就是电流方向内电路:电源内部,非静电力将正电荷从电势低处移到电势高处,所以沿着电流方向电势升高.6如果电源是一节干电池,在电源的正负极附近存在着化学反应层,反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处,在这两个反应层中,沿电流方向电势升高。在正负极之间,电源的内阻中也有电流,沿电流方向电势降低 73.在t时间内闭合电路能量转化:r外电路内电路外电路消耗电能内电路消耗电能RI8电源中非静电力做的功: 根据能量守恒定律:94.闭合电路的欧姆定律 (1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比,这个结论叫做闭合电路欧姆定律。 (2)公式: (3)适用条件:纯电阻的电路。 10根据欧姆定律 二、路端电压与负载的关系演示实验 现象:滑动变阻器滑动片右移电流增大,电压减小;滑动片左移电流减小,电压增大.11分析:对给定的电源,E、r均为定值 根据:可知, R增大时I减小,内电压减小,外电压增大;R减小时I 增大,内电压增大,外电压减小。结论:1.当外电阻增大时,电流减小,路端电压增大.
2.当外电阻减小时,电流增大,路端电压减小。12例:如图:R1=14Ω,R2=9 Ω.当开关S切换到位置l时,电流表的示数为I1=0.2A;当开关S切换到位置2时,电流表的示数为I2=0.3A,求电源电动势E和内阻r。AR1R2S12Er三.闭合电路欧姆定律的应用 13当 S切换到位置l时:E=I1R1+I1r(1)当 S切换到位置2时:E=I2R2+I2r(2)E=3V r =1Ω由(1)、(2)式代入数据,有:解:分 析… …14巩固练习1.在如图所示的电路中,R1=10 Ω, R2=20 Ω滑动变阻器R的阻值0~50Ω,当滑动触头P由a向b滑动的过程中,灯泡L的亮度变化情况是( ) 
 (B) A.逐渐变亮
 B.逐渐变暗
 C.先变亮后变暗
 D.先变暗后变亮
152.在如图所示的电路中,电源电动势E=1.5V
 内阻r=o.5 Ω ,滑动变阻器连入电路的电阻为4.5 Ω,这时电流表和电压表示数分别为多少;如果电流表示数为0.5A,那么滑动变阻器连入电路的电阻R=?电压表示数分别为多少?①I=0.3A,U=1.35V②R=2.5 Ω,U=1.25V16小结: 通过对闭合电路能量转化的分析得到闭合电路的欧姆定律 ;进而得知电动势,外电压,内电压的关系及外电压随着外电阻的增大而增大的规律.17作业完成问题与练习再见课件14张PPT。第八节 多用电表第二章 恒定电流复习回顾1.如何把电流表改装成电压表?2.如何把电流表改装成量程较大的电流表?3.能否把电流表改装成直接测量电阻的欧姆表?例1.如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻7.5Ω,A、B为接线柱.
(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流
(2)调到满偏后保持R1的值不变,在A、B间接一个150Ω的电阻R2,电流表指针指着多少刻度的位置?
(3)如果把任意电阻R接在A、B间,电流表读数I与R的值有什么关系?导线电阻R2142 Ω5mA一、欧姆表1.内部电路:2.表头:问题:相对于其他电表欧姆表的表头有什么特点?1、零刻度在右边,左边为无限大2、刻度不均匀,左边密、右边稀疏3、刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序相反3.读数:问题1:图示中各次的电阻分别为多少?问题2:实际使用的欧姆表具有多个量程可以选择,有×10档、×100档、×1000档等,如果实验中选择的是×100档,图示中各次的电阻分别为多少?问题3:实际使用中怎样确定欧姆表选择哪一档?怎样才能使测得电阻的阻值更精确?指针指在中间刻度附近问题:电压表、电流表和欧姆表都有一个表头能不能让它们共用一个表头制成一个多用电表呢?二、认识多用电表问题1.开关S调到1、2、3、4、5、6个位置时电表分别测的是什么?2.在测量电流和电压时两个位置中哪个位置的量程比较大?AB1234561、2为电流表
3、4为欧姆表,
5、6为电压表电流:1大
电压:6大用两表笔分别接触灯泡两端的接线柱,注意红表笔接触点的电势应比黑表笔高。根据表盘上相关量程的直流电压标度读数,这就是小灯泡两端的电压。三、实验1.怎样用多用电表测量小灯泡的电压?测量中应注意什么?如图,用直流电源对小灯泡正常供电,将多用电表的选择开关旋至直流电压挡,其量程应决于小灯泡两端电压的估计值。如图,在直流电源对小灯泡正常供电的情况下,断开电路开关,把小灯泡的一个接线柱上的导线卸开。将多用电表的选择开关旋至直流电流挡,其量程应大于通过灯泡电流的估计值。把多用表串联在刚才卸开的电路中,注意电流应从红表笔流入电表闭合开关,根据表盘上相应量程的直流电流刻度读数,这就是通过小灯泡的电流2.怎样用多用电表测量通过小灯泡的电流?测量中应注意什么?先弄清两个问题,然后再进行操作。分析图可以知道,多用电表做欧姆表时,电表内部的电源接通,电流从欧姆表的黑表笔流出.经过被测电阻,从红表笔流入.(1)二极管的单向导电性3.怎样用多用电表测量二极管的正反向电阻?测量中应注意什么?二极管是一种半导体元件,如图,它的特点是电流从正极流入时电阻比较小,而从这端流出时电阻比较大(2)欧姆表中电流的方向测正向电阻:将多用电表的选择开关旋至低倍率的欧姆挡(例如“X10Ω挡),把两表笔直接接触,调节调零旋钮,使指针“0Ω”.将黑表笔接触二极管正极,红表笔接触二极管负极,如图把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率(例如10),即为二极管的正向电阻测反向电阻:实际使用二极管时要辨明它的正负极。如果外壳所印的标识模糊,可以用这个办法判断它的正负极。将多用电表的选择开关旋至高倍率的欧姆挡(例如“X1000Ω”),变换挡位之后,要把两表笔再次直接接触,调节调零旋钮,使指针指着“0Ω”.将黑表笔接触二极管的负极,红表笔接触二极管的正极,如图.把读得的欧姆数乘以欧姆挡的倍率(例如1000),即为二极管反向电阻欧姆表测量电阻的步骤: (1)首先进行机械调零; (2)估测电阻的大小,选择合适的欧姆档,进行欧姆调零;(3)测电阻时,指针必须指在中值电阻附近,否则要重新选择欧姆档;用指针指示的数值乘以倍率,其结果就是被测电阻的阻值。(4)换档后必须重新进行欧姆调零(5)多用电表使用完毕,表笔必须从插孔中拔出,并将选择开关旋至“OFF”或交流电压最大档。小结:在使用多用电表测电阻时,以下说法正确的是( )
A.使用前检查指针是否停在“Ω”的“∞”处
B.每换一次档位,都必须重新进行电阻调零.
C.在外电路中,电流从黑表笔流经被测电阻到红表笔.
D.测量时,若指针偏角较小,应换倍率较小的挡位来测量.练习课件10张PPT。第九节 实验:测定电池的电动势和内阻 第二章 恒定电流一、实验原理闭合电路欧姆定律E=U+IrE=U1+I1rE=U2+I2r求出E、r电压表、电流表测U、I思考:有没有其他方法?U=IR电流表、两个定值电阻I=U/R电压表、两个定值电阻二、实验方案和电路图1、用电压表、电流表测电池的E、r2、用电流表、定值电阻测电池的E、r电阻箱3、用电压表、定值电阻测电池的E、r电阻箱三、实验方法1、水果电池优点:内阻较大缺点:内阻易变化2、测出多组作图求解四、数据处理1、求平均值法2、图象法EI短(1)图象在纵轴上的截距为电源的电动势E(2)图象在横轴上的截距为短路电流I短(3)图象的斜率为电源内阻的负值k=-r=E/I短U0五、注意1、测干电池的电动势和内阻,应选用旧电池旧电池的内阻较大,以使电压表示数变化明显2、用电压表和电流表测电池的电动势和内阻,应选用电流表的外接法3、U=0时的电流为短路电流4、根据图象求E、r误差较小1.用伏安法测电池的电动势和内电阻的实验中,下列注意事项中错误的是( )
A.应选用旧的干电池作为被测电源,以使电压表示数的变化比较明显
B.应选用内阻较小的电压表和电流表
C.移动变阻器的触头时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.根据实验记录的数据作U一I图象时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧练习2.下面给出多种用伏安法测电池电动势和内电阻的数据处理方法,其中既能减小偶然误差,又直观、简便的方法是 ( )
A.测出两组I、U的数据,代人方程组.:E=U1十I1r和E=U2十I2r,求出E和r
B.多测几组I、U的数据,求出几组E、r,最后分别求出其平均值
C.测出多组I、U的数据,画出U-I图象,再根据图象求E、r
D.多测出几组I、U数据,分别求出I和U的平均值,用电压表测出断路时的路端电压即为电动势E,再用闭合电路欧姆定律求出内电阻。3.用伏特表和安培表测定一节电池的电动势和内阻,因蓄电池内阻非常小,为防止调节变阻器时造成短路,电路中用了一个保护电阻R0,除开关、导线外,可供使用的实验器材还有:
A.电流表(量程0.6A,3A) B.电压表(量程3V、15V)
C.定值电阻(阻值1Ω,额定功率为5W)
D.定值电阻(阻值10Ω,额定功率为10W)
E.滑动变阻器(阻值范围0-10Ω,额定电流2A)
F.滑动变阻器(阻值范围0-200Ω,额定电流1A)
⑴电流表和电压表各选哪个量程?
⑵定值电阻选哪个?变阻器选哪个?试说明你选择的理由用上述实验的电路图,调整滑动变阻器共测得5组电流、电压数据,如下表,请作出蓄电池路端电压U随电流I的变化图象,在根据图象求得蓄电池的电动势和内阻的测量值1.88第一节 导体中的电场和电流
教学目标:
(一)知识与技能
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。
(二)过程与方法
在理解恒定电流的基础上,会灵活运用公式计算电流的大小。
(三)情感、态度与价值观
通过本节对电源、电流的学习,培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识,勇于探究与日常生活有关的物理问题。
教学重点:理解电源的形成过程及电流的产生。
教学难点:会灵活运用公式计算电流的大小。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教学用具:投影片,多媒体辅助教学设备
教学过程:
(一)引入新课
教师: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。(板书课题:导体中的电场和电流)
(二)新课教学
教师活动: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,而手电筒中的小灯泡却能持续发光?
通过现象对比,激发学生的求知欲。调动学生的学习积极性。
过渡:要回答这个问题,就要从电源的知识学起。
1.电源
教师:(投影)教材图2.1-1,(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R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?
学生活动:在教师的引导下,分析A、B周围的电场、A、B之间的电势差的变化情况。认识到,最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态。理解导线R中的电流只能是瞬时的。
教师:(投影)教材图2.1-2,(如图所示)
提出问题:如果在AB之间接上一个装置P,它能把经过R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?
引导学生讨论、解释可能会产生的现象。培养、锻炼学生的思维能力。通过学生回答,发表见解,培养学生语言表达能力。
师生互动,建立起电源的概念。
思考:电源P在把电子从A搬运到B的过程中,电子的电势能如何变化?电源发挥了怎样的作用?
过渡:在有电源的电路中,导线内部的电场强度有何特点呢?
2、导线中的电场
教师:(投影)教材图2.1-3,(如图所示)
介绍图中各部分的意义,取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究,如图2.1-4所示。
教师引导学生讨论导线中的电场将如何变化,最终又会达到怎样的状态。要把思维的过程展现给学生。
说明:教师要引导学生运用微元法和矢量叠加的方法,探究导线中电场的变化情况,分析出最终导线两侧积累的电荷将达到平衡状态,垂直于导线方向上电场的分量将减为零,导线内的电场线保持和导线平行。这里一定要强调,这是电源电场和导线两侧的电荷得电场共同叠加的结果。
通过师生分析,建立起恒定电场的概念。引导学生理解电荷的“稳定分布”是一个动态平衡的过程,不是静止不变的。
思考:在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等,在恒定电场中还是否适用呢?
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?
3、恒定电流
教师:恒定电场中的电流是恒定不变的,称为恒定电流(为什么?)。
电流的强弱就用电流这个物理量来描述。
电流的定义: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。电流的定义式是什么?
学生:I=
教师: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?
学生:在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是A。
电流的常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)。
它们之间的关系是: 1 mA=10-3A; 1μA=10-6A
教师:1A的物理意义是什么?
学生:如果在1 s内通过导体横截面的电荷量是1 C,导体中的电流就是1 A。即1A=1 C/s
[投影]教材42页例题,教师引导学生分析题意,构建物理模型,培养学生分析问题解决问题的能力。
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?
点评:通过对结论的讨论,深化对物理概念和规律的理解。
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
关于电流的方向
【例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
解析:正确选项为C
电流是有方向的,电流的方向是人为规定的。物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反。
关于电流的计算
【例2】某电解质溶液,如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过电解质溶液的电流强度是多大?
解析:设在t=1 s内,通过某横截面的二价正离子数为n1,一价离子数为n2,元电荷的电荷量为e,则t时间内通过该横截面的电荷量为q=(2n1+n2)e
电流强度为I===×1.6×10-19A=3.2 A
【例3】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?
解析:取电子运动轨道上任一截面,在电子运动一周的时间T内,通过这个截面的电量q=e,由圆周运动的知识有:
T=
根据电流的定义式得:
I=
作业:书面完成P43“问题与练习”第1、2题;思考并回答第3题。
第十章 简单的逻辑电路
教学目标:
(一)知识与技能
1、知道数字电路和模拟电路的概念,了解数字电路的优点。
2、知道“与”门、“或”门、“非”门电路的特征、逻辑关系及表示法。
3、初步了解“与”门、“或”门、“非”门电路在实际问题中的应用
(二)过程与方法
突出学生自主探究、交流合作为主体的学习方式。
(三)情感、态度与价值观
1、感受数字技术对现代生活的巨大改变;
2、体验物理知识与实践的紧密联系;
教学重点:三种门电路的逻辑关系。
教学难点:数字信号和数字电路的意义。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教学用具:声光控感应灯、投影仪、多媒体教学设备、三种门电路演示示教板、电压表等
教学过程:
(一)引入新课
(1)演示:一盏神奇的灯
接通电源,灯不亮;
有声,灯不亮;
挡住光线,全场安静,灯不亮;
挡住光线,拍手,灯亮。
点评:通过演示声光控感应灯,引发学生好奇心理和探究欲望。
(2)教师简介:
身边的“数字”话题:数码产品、数字电视、DIS实验、家电等。
这些电器中都包含了“智能”化逻辑关系,今天我们就来学习简单的逻辑电路。
(二)新课教学
教师介绍:
A、数字信号与模拟信号
(1)数字信号在变化中只有两个对立的状态:“有”,或者“没有”。而模拟信号变化则是连续的。
(2)调节收音机的音量,声音连续变化,声音信号是“模拟”量。
(3)图示数字信号和模拟信息:
点评:引导学生了解数字信号和模拟信号的不同特征。
B、数字电路 逻辑电路 门电路
数学信号的0和1好比是事物的“是”与“非”,而处理数字信号的电路称数字电路,因此,数字电路就有了判别“是”与“非”的逻辑功能。下面我们将学习数字电路中最基本的逻辑电路---门电路。
1、“与”门
教师介绍:所谓“门”,就是一种开关,在一定条件下它允许信号通过,如果条件不满足,信号就被阻挡在“门”外。
教师:(投影)教材图2.10-2
引导学生分析开关A、B对电路的控制作用。体会“与”逻辑关系。
思考与讨论:谈谈生活中哪些事例体现了“与”逻辑关系。
教师指出:具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路,简称“与”门。
符号:。
(1)“与”逻辑关系的数学表达,寻找“与”电路的真值表
把开关接通定义为1,断开定义为0,灯泡亮为1,熄为0,图2.10-2的情况可以用表2的数学语言来描述。这种表格称为真值表。
投影:
(2)总结“与”逻辑关系:有两个控制条件作用会产生一个结果,当两个条件都满足时,结果才会成立,这种关系称为“与”逻辑关系。
点评:让学生理解数字信号“与”逻辑关系间的联系,对“与”逻辑关系的仔细分析,理解记住“与”逻辑的真值表。
(3)演示“与”门电路实验,如图2.10-5。
通过示范性的操作演示讲解,理解“与”门电路实现“与”关系处理的电路原理,为下阶段探究“或”关系及“或”电路作准备。
(4)声、光控感应灯的再讨论:
2、“或”门
锁门方式的讨论,引入“或”门:家中的门锁能用“与”的关系吗?
学生讨论:不能用“与”的关系。
教师:(投影)教材图2.10-6
引导学生分析开关A、B对电路的控制作用。体会“或”逻辑关系。
教师指出:具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路,简称“或”门。
符号:。
(1)“或”逻辑关系的数学表达,寻找“或”电路的真值表
把开关接通定义为1,断开定义为0,灯泡亮为1,熄为0,将表3制成表4。表4就是反映“或”门输入输出关系的真值表。
投影:
(2)总结“或”逻辑关系:在几个控制条件中,只要有一个条件得到满足,结果就会发生。这种关系称为“或”逻辑关系。
点评:让学生理解数字信号“或”逻辑关系间的联系,对“或”逻辑关系的仔细分析,理解记住“或”逻辑的真值表。
(3)演示“或”门电路实验,如图2.10-8。
点评:通过示范性的操作演示讲解,理解 “或”门电路实现“或”关系处理的电路原理,为下阶段探究“非”关系及“非”电路作准备。
3、“非”门
教师:(投影)教材图2.10-9
引导学生分析开关A对电路的控制作用。体会“非”逻辑关系。
教师:仍然把开关接通定义为1,断开定义为0,灯泡亮为1,熄为0,请同学们自己探究输入与输出间的关系。说明什么是“非”逻辑。
学生:讨论,得出结论:输出状态和输入状态成相反的逻辑关系,叫做“非”逻辑。
教师指出:具有“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路,简称“非”门。
符号:。
教师:请同学们自己画出“非”门的真值表。如下表。
教师:介绍集成电路的优点。让学生了解几个“或”门的集成电路和几个“非”门的集成电路的外引线图。
投影:
演示“非”门电路实验,结果如图2.10-13。
(三)实例探究
投影:
教师引导学生完成对例题的分析和求解,通过实例分析加深对所学知识的理解。
作业:
1、思考并回答P81“问题与练习”中的题目。
2、课下阅读课本80页“科学漫步”中的文章《集成电路》。
第二节 电动势
教学目标:
(一)知识与技能
理解电动势的概念,掌握电动势的定义式。
(二)过程与方法
通过本节课教学,使学生了解电池内部能量的转化过程,加强对学生科学素质的培养,。
(三)情感、态度与价值观
了解生活中的电池,感受现代科技的不断进步。
教学重点:电动势的概念,对电动势的定义式的应用。
教学难点:电池内部能量的转化;电动势概念的理解。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教学用具:各种型号的电池,手摇发电机,多媒体辅助教学设备
教学过程:
(一)引入新课
教师:引导学生回顾上节课学习的“电源”的概念。
在教材图2.1-2中电源的作用是什么?
教师:(投影)(如图所示)
学生思考,选出代表回答:电源能够不断地将电子从A搬运到B,从而使A、B之间保持一定的电势差;电源能够使电路中保持持续电流。
教师:电源P在把电子从A搬运到B的过程中,电子的电势能如何变化?从另一个角度看,电源又发挥了怎样的作用?
学生思考,选出代表回答:电子的电势能增加了。电源为电路提供了电能。
教师:自然界中的能量是守恒的,电源为电路提供了电能,必然会有其他形式的能量减少,从能量转化和守恒的角度,你认为电源是个怎样的装置呢?
学生思考,选出代表回答:电源是把其他形式能转化为电能的装置。
过度:电源又是如何把其他形式能转化为电能的呢?不同的电源把其他形式的能转化为电能的本领一样吗?这个本领用什么来描述呢?
(二)新课教学
1、电源
教师:(投影)教材图2.2-1(如图所示)
教师:(1)用导线将电源连成最简单的电路,电路由哪几部分组成?
(2)导线中的电场是什么电场?电流是怎样形成的?特点如何?为什么?
学生思考,选出代表回答:(1)电路由两部分组成,电源外部能看得见的部分,称为外电路;电源内部看不见的部分,称为内电路。
(2)导线中的电场是恒定电场。导线中的自由电子在电场力的作用下从电源正极向负极定向运动,形成电流。导线中的电流是恒定电流,因为导线中的电场是恒定电场,所以电子定向运动的速率是不变的,电流大小恒定。
教师:自由电子在导线中定向运动,电场力做什么功?电子的电势能如何变化?
学生:正功;减少。
教师:自由电子定向运动的速率是不变的,能量还守恒吗?该怎样理解?
学生:守恒。自由电子与带正电的离子相互碰撞,在定向运动过程中受到阻力作用,电子要不断克服阻力做功,其动能向热能转化。
教师总结:大家说的对,概括地说,在电源外部,电场力对自由电子做正功,是电能转化为其他形式能,这个过程中消耗了电能。这些电能又是哪里来的呢?
学生:电源把其他形式能转化为电能。
教师:根据前面的分析,大家讨论一下,电源是如何把其他形式能转化为电能的呢?
学生思考,分组讨论,选出代表回答。
点评:给学生创造思考、探究的空间,培养学生的探究精神和学习热情,培养学生交流合作的品质。通过学生的回答,培养表达能力。
学生代表回答:在电源内部也存在电场,电场方向也是从正极指向负极。根据电荷守恒定律,电源必须把自由电子不断地从正极搬运到负极,自由电子必须克服电场力做功,这就需要有“非静电力”作用于电子。这个“非静电力”是电源提供的。也就是说,电源通过非静电力做功,使电荷的电势能增加了。
教师点评、总结,引导学生建立起电源的概念:电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
教师:出示干电池、手摇发电机,提出问题:干电池、手摇发电机都可以做电源,这些电源中的非静电力相同吗?所起的作用相同吗?谈谈你的看法。
学生思考,分组讨论,选出代表回答。
干电池中的非静电力是化学作用,手摇发电机的非静电力是电磁作用,前者把化学能转化为电能,后者把机械能转化为电能。非静电力虽然不同,但从能量转化的角度看,他们所起的作用是相同的,都是把其他形式能转化为电能。
点评:再次加深学生对概念的理解。
教师:电源有好多种,他们在把其他形式能转化为电能的本领相同吗?举例说明。
学生举例:手电筒、家用照明电灯、汽车上的照明电灯等,亮度不同。
教师:在物理学上,该如何描述电源的这种本领呢?(承上启下,过渡到下一问题)
2、电动势
教师:引导学生从静电力对电荷做功,电荷电势能增加的角度建立起电动势的概念。
思考问题:是不是静电力对电荷做的功越多,静电力做功的本领越大?该如何描述静电力做功的本领?
学生思考,分组讨论,选出代表回答。
静电力对电荷做功的多少与电荷的数量有关,不能用做功多少来反映做功的本领。
静电力把相同数量的电荷从电源的一个极搬运到另一极,做功越多,电荷获得的电势能就越多,可以用静电力做功与电荷量的比值来反映静电力做功的本领。
教师:电动势也是用比值定义的物理量,请把电动势的定义完整地说出来。并写出电动势的定义式。说明给物理量符号的意义和单位。
学生思考,得出电动势的定义,并写出电动势的定义式。
如果电源移送电荷q时非静电力所做的功为W,那么W与q的比值,叫做电源的电动势。用E表示电动势,则:
式中W,q的单位分别是焦耳(J)、库仑(C);电动势E的单位与电势、电势差的单位相同,是伏特(V)。
电动势由电源中非静电力的特性决定,跟电源的体积无关,也跟外电路无关。
教师:电动势E的单位与电势、电势差的单位相同,电动势和电势差的物理意义有何不同呢?
学生思考,分组讨论,选出代表回答。
电动势:。W表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能(或其它形式能), E表示移动单位正电荷消耗化学能(或其它形式能),反映电源把其它形式能转化为电能的本领)。
电压:。W表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电势能,电压表示移动单位正电荷消耗的电势能。反映把电势能转化为其它形式能的本领。
电动势表征电源的性质,电势差表征电场的性质。
教师指出:电源内部也是由导体组成的,也存在电阻。这个电阻叫做电源的内阻,大小由电源自身特点决定。内阻和电动势都是反映电源特性的物理量。
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
对电源电动势的理解
【例1】下列关于电源的说法,正确的是( )
A.电源向外提供的电能越多,表示电动势越大。
B.电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时,非静电力所做的功
C.电源的电动势与外电路有关,外电路电阻越大,电动势就越大
D.电动势越大的电源,将其他形式的能转化为电能的本领越大
分析 电源向外提供的电能除与电动势有关外,还与输出的电流、通电的时间有关。所以电源向外提供的电能多,并不意味着电源的电动势一定大。譬如,一个电动势较小的电源,如果长时间向外供电,照样可以提供较多的电能;一个电动势较大的电源,如果没有工作,即没对外供电,则它根本不向外提供电能。故选项A的说法错误。
选项B的说法是正确的。在此应注意“单位正电荷”和“非静电力”这两个关键词。“移送单位正电荷所做的功”即意味着表征的是电源的转化“本领”,“移送电荷所做的功”意味着电源的“贡献”。从这里可以看出“本领’与“贡献”的区别。我们说电动势表征的是电源把其他形式的能转化为电能的“本领”,而并未说电动势表征电源对外提供电能的“贡献”。“非静电力”顾名思义就是静电力之外的力,如化学作用的力、电磁作用的力等,电源正是通过“非静电力”做功,实现了将其他形式的能转化为电能。
电源的电动势决定于电源自身的性质,与有无外电路及外电路的情况无关。选项C错误。
电动势反映电源把其他能转化为电能本领的大小,电动势越大,移动同样电量的电荷非静电力做功越多,转化成的电能越多。D正确。
答案BD
对电动势定义式的应用
【例2】铅蓄电池的电动势为2 V,一节干电池的电动势为1.5V,将铅蓄电池和干电池分别接入电路,两个电路中的电流分别为0.1A和0.2A。试求两个电路都工作20 s时间,电源所消耗的化学能分别为多少?哪一个电源把化学能转化为电能的本领更大?
解析:对于铅蓄电池的电路,20 s时间内通过的电荷量为q1=I1t=2 C,
对于干电池的电路,20 s时间内通过的电荷量为q2=I2t=4C,
由电动势的定义式得电源消耗的化学能分别为
J
J
电动势反映电源把其他能转化为电能本领的大小,电动势越大,电源本领越大。故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大。
作业:1、课下阅读课本第44页阅读材料《生活中的电池》
2、课下阅读课本第45页“做一做”,各学习小组对常用可充电电池进行调查,形成书面材料,同学之间进行交流。
3、完成P46“问题与练习”第1、2、3题。
第三节 欧姆定律
教学目标:
(一)知识与技能
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。
(二)过程与方法
1、通过演示实验探究电流大小的决定因素,培养学生的实验观察能力。
2、运用数学图象法处理物理问题,培养学生运用数学进行逻辑推理的能力。
(三)情感、态度与价值观
通过介绍欧姆的研究过程和“欧姆定律”的建立,激发学生的创新意识,培养学生在逆境中战胜困难的坚强性格。
教学重点: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。
教学难点:伏安特性曲线的物理意义。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教学用具:电源、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导体A、B(参考教材图2.3-1)、晶体二极管、投影片、多媒体辅助教学设备
教学过程:
(一)引入新课
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。
(二)进行新课
1、欧姆定律
教师:既然在导体的两端加上电压,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?下面我们通过实验来探究这个问题。
演示实验:投影教材图2.3-1(如图所示)
教师:请一位同学简述如何利用如图所示的实验电路来研究导体A中的电流跟导体两端的电压的关系?
学生:合上电键S,改变滑动变阻器上滑片P的位置,使导体两端的电压分别为0、2.0 V、4.0 V、6.0 V、8.0 V,记下不同电压下电流表的读数,然后通过分析实验数据,得出导体中的电流跟导体两端电压的关系。
教师:选出学生代表,到讲台上读取实验数据。将得到的实验数据填写在表格中。
换用另一导体B,重复实验。
[投影]实验数据如下
U/V
0
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
I/A
导体A
I/A
导体B
教师:同学们如何分析在这次实验中得到的数据?
学生:用图象法。在直角坐标系中,用纵轴表示电压U,用横轴表示电流I,根据实验数据在坐标纸上描出相应的点。根据这些点是否在一条直线上,来研究导体中的电流跟它两端的电压的关系。
教师:请一位同学上黑板作U-I图线。其他学生在练习本上作。
学生:作图,如图所示。
教师:这种描点作图的方法,是处理实验数据的一种基本方法,同学们一定要掌握。
分析图象,我们可以得到哪些信息?
学生:对于同一导体,U-I图象是过原点的直线,电压和电流的比值等于一个常数。这个比值可以写成:
R=
对于不同的导体,这个比值不同,说明这个比值只与导体自身的性质有关。这个比值反映了导体的属性。
师生互动,得出电阻的概念:电压和电流的比值R=,反映了导体对电流的阻碍作用,叫做导体的电阻。
教师:将上式变形得
I=
上式表明:I是U和R的函数,即导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,这就是我们初中学过的欧姆定律。
教师:介绍德国物理学家欧姆和欧姆定律的建立,从而对学生进行思想品德教育。
讨论:根据欧姆定律I=得R=,有人说导体的电阻R跟加在导体两端的电压U成正比,跟导体中的电流I成反比,这种说法对吗?为什么?
学生:这种说法不对,因为电阻是导体本身的一种特性,所以导体的电阻与导体两端的电压及导体中的电流没有关系。
教师:电阻的单位有哪些?
学生:在国际单位制中,电阻的单位是欧姆,简称欧,符号是 Ω。
常用的电阻单位还有千欧(kΩ)和兆欧(MΩ):
1 kΩ=103 Ω
1 MΩ=106 Ω
教师: 1 Ω的物理意义是什么?
学生:如果在某段导体的两端加上1 V的电压,通过导体的电流是1 A,这段导体的电阻就是1 Ω。所以1 Ω=1 V/A
教师:要注意欧姆定律的适用条件:纯电阻电路,如金属导体和电解液。对于含有电动机等的非纯电阻电路不适用。
[投影]例题
例:某电阻两端电压为16 V,在30 s内通过电阻横截面的电量为48 C,此电阻为多大?30 s内有多少个电子通过它的横截面?
解析:由题意知U=16 V,t=30 s,q=48 C,
电阻中的电流I==1.6 A
据欧姆定律I=得,R==10 Ω
n==3.0×1020个
故此电阻为10Ω,30 s内有3.0×1020个电子通过它的横截面。
[说明]使用欧姆定律计算时,要注意I、U、R的同一性(对同一个导体)。
2、导体的伏安特性
教师:用纵轴表示电流I,用横轴表示电压U,画出的I—U图线叫做导体的伏安特性曲线。如图所示,是金属导体的伏安特性曲线。
学生讨论:在I—U曲线中,图线的斜率表示的物理意义是什么?
总结:在I—U图中,图线的斜率表示导体电阻的倒数。即k=。图线的斜率越大,电阻越小。
教师: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。
师生活动:用晶体二极管、电压表、电流表、滑动变阻器、电键连成如左下图所示的电路,改变电压和电流,画出晶体二极管的伏安特性曲线,右下图所示,可以看出图线不是直线。
教师:伏安特性曲线不是直线,这样的元件叫非线性元件。
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
欧姆定律的应用
【例1】两电阻R1、R2的伏安特性曲线如右图所示,由图可知:
(1)这两电阻的大小之比R1∶R2为_______
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D.∶1
(2)当这两个电阻上分别加上相同电压时,通过的电流之比为_______
A.1∶3 B.3∶1 C.1∶ D.∶1
解析:(1)由欧姆定律I=可知,在I—U图线中,图线的斜率k==,即电阻的大小等于伏安特性曲线斜率的倒数。
R1∶R2=tan30°∶tan60°=1∶3
所以A选项正确。
(2)由欧姆定律I=可知,给R1、R2分别加上相同的电压时,通过的电流与电阻成反比
I1∶I2=R2∶R1=3∶1,故B选项正确
【例2】若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时,导体中的电流减小了0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍,则导体中的电流多大?
解析:对欧姆定律理解的角度不同,求解的方法也不相同.本题可以有三种解法:
解答一:依题意和欧姆定律得:,所以I0=1.0 A
又因为,所以 A
解答二:
由 得 A
又,所以 A
解答三:画出导体的I—U图像,如图所示,设原来导体两端的电压为U0时,导体中的电流强度为I0.
当时,I=I0-0.4 A
当U′=2U0时,电流为I2.
由图知
所以I0=1.0 A I2=2I0=2.0 A
说明:(1)用I—U图像结合比例式解题,显得更直观、简捷。物理意义更鲜明。
(2)导体的电阻是导体自身的一种属性,与U、I无关,因而,用此式讨论问题更简单明了。
作业:书面完成P48“问题与练习”第2、34、题;思考并回答第1、5题。
第四节 串联电路和并联电路
教学目标:
(一)知识与技能
1、理解串联电路、并联电路,会连接简单的串联和并联电路,
会画简单的串联和并联电路图;
2、通过学生动手实验,培养学生初步的实验操作技能,会使用简单的仪器,进行实验探究;
3、通过学生自主的合作、探究,得出串联、并联电路的概念和特点 。
(二)过程与方法
通过实验探究过程的体验,使学生对科学探究的方法有初步的认识和感受,并为观察、提出问题、设计实验方案、分析概括能力的初步形成打下基础。
(三)情感与价值观
1、通过学生的观察、探究体验,使学生保持对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中物理道理;体验战胜困难、解决物理问题时的喜悦;
2、通过探究学习中交流与合作的体验,使学生认识交流与合作的重要性,敢于提出与别人不同的见解,也勇于修正自己的错误观点。
教学重点:理解串联电路、并联电路,电表的改装
教学难点:并联电路的识别及连接、电表的改装
教学方法:复习、讲授、实验、讨论
教学用具:电压表、电流表,开关,导线、电阻
教学过程:
(一)新课引入:电阻的串、并联问题在初中就已经有了系统的讲解,但是在高中依然有较多的应用,下面就系统地罗列了电阻串、并联时所满足的规律和特点,并在初中的基础上有了进一步的提高。
(二)新课教学:
一、电阻串联时的规律和特点(师生共同回顾)
1.电流关系:
2.电压关系:
3.电阻关系:
4.电压分配关系(和电阻成正比):或
5.功率分配关系(和电阻成正比):或
6.当个相同的电阻串联时,总电阻为:
二、电阻并联时的规律和特点(师生共同回顾)
1.电流关系:
2.电压关系:
3.电阻关系:
4.电流分配关系(和电阻成反比):;当只有两个电阻并联时,有、,但仅适用于两个电阻并联的情况
5.功率分配关系(和电阻成反比):;当只有两个电阻并联时,有、,但仅适用于两个电阻并联的情况
6.当个电阻并联时,总电阻为:
当时,;
当时,;
当时,、且略小于
7.当个相同的电阻并联时,总电阻为:
8.支路电阻对并联电路总电阻的影响:增加某个支路的电阻,总电阻增加;增加支路的条数,总电阻减小。
师:常规的电阻的串并联大家都很熟悉了,现在看你能否对非常规的电路进行处理。
例1.如图1所示,P为一块均匀的半圆形电阻合金薄片,先将它按照图甲的方式接在电极A、B之间,测量它的电阻为,然后再将它按照图乙的方式接在电极C、D之间,求此时P的阻值。
生一:补缺法。在图甲中,假设把半圆合金片补上半圆,使它成为一个整圆片,其总电阻为两半圆合金片阻值的串联值,即。在图乙中也假设把半圆合金片补成一个整圆片,其总电阻也,但是图乙补后的电阻为两半圆合金片阻值的并联值,即,则有。
生二:分割法。将图甲中的半圆合金片看成是两个圆片并联,将图乙中的半圆合金片看成是两个圆片串联,同样可以得到。
教师给予点评和肯定
师:本节的难点是利用串并联电路的特点对电表进行改装,下面看两个问题。

三、将电流计改装为伏特表
电流计本身能测量的电压Vg是很低的。为了能测量较高的电压,可在电流计上串联一个扩程电阻Rp,如图2所示,这时电流计不能承受的那部分电压将降落在扩程电阻上,而电流计上仍降落原来的量值Vg。
设电流计的量程为Ig,内阻为Rg,改装成伏特表的量程为V,由欧姆定律得到


式中V/Vg表示改装后电压表扩大量程的倍数,可用m表示,则有

可见,要将表头测量的电压扩大m倍时,只要在该表头上串联阻值为扩程电阻Rp。
在电流计上串联不同阻值的扩程电阻,便可制成多量程的电压表,如图3所示。同理可得

四、将电流计改装为电流表
电流计的指针偏转到满刻度时所需要的电流Ig称为表头量程。这个电流越小,表头灵敏度越高。表头线圈的电阻Rg称为表头内阻。表头能通过的电流很小,要将它改装成能测量大电流的电表,必须扩大它的量程,方法是在表头两端并联一分流电阻RS,如图4。这样就能使表头不能承受的那部分电流流经分流电阻RS,而表头的电流仍在原来许可的范围之内。
设表头改装后的量程为I,由欧姆定律得


式中I/Ig表示改装后电流表扩大量程的倍数,可用n表示,则有

可见,将表头的量程扩大n倍,只要在该表头上并联一个阻值为Rg/(n-1)的分流电阻RS即可。
在电流计上并联不同阻值的分流电阻,便可制成多量程的安培表,如图5所示。
同理可得

小结:电表的改装难度比较大,特别是多量程电表的改装,所用的知识就是串联分压和并联分流,大家课后画出改装的电路图再体会一下。
作业:课本P52 4、5题
第五节 焦耳定律
教学目标
(一)知识与技能
1、理解电功的概念,知道电功是指电场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。
(二)过程与方法
通过推导电功的计算公式和焦耳定律,培养学生的分析、推理能力。
(三)情感、态度与价值观
通过电能与其他形式能量的转化和守恒,进一步渗透辩证唯物主义观点的教育。
教学重点:电功、电功率的概念、公式;焦耳定律、电热功率的概念、公式。
教学难点:电功率和热功率的区别和联系。
教学方法:等效法、类比法、比较法、实验法
教学用具:灯泡(36 V,18 W)、电压表、电流表、电源、滑动变阻器、电键、导线若干、投影仪、投影片、玩具小电机
教学过程:
(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;
(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。
(二)进行新课
1、电功和电功率
教师:请同学们思考下列问题
(1)电场力的功的定义式是什么?
(2)电流的定义式是什么?
学生:(1)电场力的功的定义式W=qU
(2)电流的定义式I=
教师:投影教材图2.5-1(如图所示)
如图所示,一段电路两端的电压为U,由于这段电路两端有电势差,电路中就有电场存在,电路中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动,形成电流I,在时间t内通过这段电路上任一横截面的电荷量q是多少?
学生:在时间t内,通过这段电路上任一横截面的电荷量q=It。
教师:这相当于在时间t内将这些电荷q由这段电路的一端移到另一端。在这个过程中,电场力做了多少功?
学生:在这一过程中,电场力做的功W=qU=IUt
教师:在这段电路中电场力所做的功,也就是通常所说的电流所做的功,简称电功。
电功:
(1)定义:在一段电路中电场力所做的功,就是电流所做的功,简称电功.
(2)定义式:W=UIT
教师:电功的定义式用语言如何表述?
学生:电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U,电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。
教师:请同学们说出电功的单位有哪些?
学生:(1)在国际单位制中,电功的单位是焦耳,简称焦,符号是J.
(2)电功的常用单位有:千瓦时,俗称“度”,符号是kW·h.
教师:1 kW·h的物理意义是什么?1 kW·h等于多少焦?
学生:1 kW·h表示功率为1 kW的用电器正常工作1 h所消耗的电能。
1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J
说明:使用电功的定义式计算时,要注意电压U的单位用V,电流I的单位用A,通电时间t的单位用s,求出的电功W的单位就是J。
教师:在相同的时间里,电流通过不同用电器所做的功一般不同。例如,在相同时间里,电流通过电力机车的电动机所做的功要显著大于通过电风扇的电动机所做的功。电流做功不仅有多少,而且还有快慢,为了描述电流做功的快慢,引入电功率的概念。
(1)定义:单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率。
(2)定义式:P==IU
(3)单位:瓦(W)、千瓦(kW)
[说明]电流做功的“快慢”与电流做功的 “多少”不同。电流做功快,但做功不一定多;电流做功慢,但做功不一定少。
教师:在力学中我们讲功率时有平均功率和瞬时功率之分,电功率有无平均功率和瞬时功率之分呢?
学生分组讨论。
师生共同总结:
(1)利用P=计算出的功率是时间t内的平均功率。
(2)利用P=IU计算时,若U是某一时刻的电压,I是这一时刻的电流,则P=IU就是该时刻的瞬时功率。
教师:为什么课本没提这一点呢?
学生讨论,教师启发、引导:
这一章我们研究的是恒定电流,用电器的构造一定,通过的电流为恒定电流,则用电器两端的电压必是定值,所以U和I的乘积P不随时间变化,也就是说瞬时功率与平均功率总是相等的,故没有必要分什么平均功率和瞬时功率了。
[说明]利用电功率的公式P=IU计算时,电压U的单位用V,电流I的单位用A,电功率P的单位就是W。
2、焦耳定律
教师:电流做功,消耗的是电能。电能转化为什么形式的能与电路中的电学元件有关。在纯电阻元件中电能完全转化成内能,于是导体发热。
设在一段电路中只有纯电阻元件,其电阻为R,通过的电流为I,试计算在时间t内电流通过此电阻产生的热量Q。
学生:求解产生的热量Q。
解:据欧姆定律加在电阻元件两端的电压U=IR
在时间t内电场力对电阻元件所做的功为W=IUt=I2Rt
由于电路中只有纯电阻元件,故电流所做的功W等于电热Q。
产生的热量为
Q=I2Rt
教师指出:这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的,叫焦耳定律,同学们在初中已经学过了。
学生活动:总结热功率的定义、定义式及单位。
热功率:
(1)定义:单位时间内发热的功率叫做热功率。
(2)定义式:P热==I2R
(3)单位:瓦(W)
[演示实验]研究电功率与热功率的区别和联系。
(投影)实验电路图和实验内容:
取一个玩具小电机,其内阻R=1.0 Ω,把它接在如图所示的电路中。
(1)先夹住电动机轴,闭合电键,电机不转。调整滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为0.50 V,记下电流表的示数,算出小电机消耗的电功率和热功率,并加以比较。
(2)再松开夹子,使小电机转动,调整滑动变阻器的阻值,使电压表的示数为2.0 V(此电压为小电机的额定电压),记下电流表的示数,算出小电机消耗的电功率和热功率,并加以比较。
[实验结果]
(1)电机不转时,U=0.50 V,I=0.50 A,
P电=UI=0.50×0.50 W=0.25 W
P热=I2R=0.502×1.0 W=0.25 W
P电=P热
(2)电机转动时,U=2.0 V,I=0.40 A,
P电=UI=2.0×0.40 W=0.80 W
P热=I2R=0.402×1.0 W=0.16 W
P电>P热
学生:分组讨论上述实验结果,总结电功率与热功率的区别和联系。
师生共同活动:总结:
(1)电功率与热功率的区别
电功率是指输入某段电路的全部功率或在这段电路上消耗的全部电功率,决定于这段电路两端电压U和通过的电流I的乘积。
热功率是在某段电路上因发热而消耗的功率,决定于通过这段电路的电流的平方I2和电阻R的乘积。
(2)电功率与热功率的联系
若在电路中只有电阻元件时,电功率与热功率数值相等。即P热=P电
教师指出:上述实验中,电机不转时,小电机就相当于纯电阻。
若电路中有电动机或电解槽时,电路消耗的电功率绝大部分转化为机械能或化学能,只有一少部分转化为内能,这时电功率大于热功率,即P电>P热。
教师指出:上述实验中,电机转动时,电机消耗的电功率,其中有一部分转化为机械能,有一部分转化为内能,故P电>P热。
(投影)教材56页
教师引导学生完成对例题的分析、求解。
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
求两点间的电势差
【例1】不考虑温度对电阻的影响,对一个“220V,40W”的灯泡,下列说法正确的是
A.接在110 V的电路上时的功率为20 W B.接在110 V的电路上时的功率为10 W
C.接在440 V的电路上时的功率为160W D.接在220 V的电路上时的功率为40 W
解析:正确选项为BD。
(法一)由得灯泡的电阻Ω=1210Ω
∴电压为110V时, W=10 W
电压为440V时,超过灯炮的额定电压一倍,故灯泡烧坏,P=0.
(法二)由。可知R一定时,P∝U2,
∴当U=110V=,P=P额/4=10 W
说明:灯泡是我们常用的用电器,解题时一般不考虑温度对其电阻的影响。用电器的标称值,指其额定值,即用电器在正常工作时的电压、功率以及电流值,由P额=U额·I额可知,P、U、I有同时达到、同时超过、同时不满足的特点。
【例2】一直流电动机线圈内阻一定,用手握住转轴使其不能转动,在线圈两端加电压为0.3V,电流为0.3A。松开转轴,在线圈两端加电压为2 V时,电流为0.8 A,电动机正常工作。求该电动机正常工作时,输入的电功率是多少?电动机的机械功率是多少?
解析:电动机不转动时,其消耗的电功全部转化为内能,故可视为纯电阻电路,由欧姆定律得电动机线圈内阻:
电动机转动时,消耗的电能转化为内能和机械能,其输入的电功率为
P入=I1U1=0.8×2W=1.6 W
电动机的机械功率
P机=P入-I12r=1.6-0.82×1 W=0.96W
说明:在非纯电阻电路里,要注意区别电功和电热,注意应用能量守恒定律。①电热Q=I2Rt。②电动机消耗的电能也就是电流的功W=Iut。③由能量守恒得W=Q+E,E为其他形式的能,这里是机械能;④对电动机来说,输入的功率P入=IU;发热的功率P热=I2R;输出的功率,即机械功率P机=P入-P热=UI-I2R。
【例3】潮汐发电是利用涨落潮的水位差来工作的,潮差越大,海水流量越大,发电功率也越大。我国潮汐能的可供开发的总装机量为3.6×107 kW。1980年8月,在浙江江厦建成第一座潮汐电站,装机量为3×103 kW,平均年发电量为1.7×107 kW·h,其规模居世界第二位。
(1)试根据上文中给出的数据,计算我国建造的江厦潮汐电站平均每天满负荷工作几小时?
(2)设江厦潮汐电站涨潮和落潮时的平均潮差为6 m,计算每次涨潮时流量是多大?(设潮汐电站的总能量转换效率为50%)
解析:(1)江厦潮汐电站功率为3×103 kW,年发电量为1.07×107 kW·h,由公式W=Pt可算出每天满负荷工作的时间为
s=9.8 h
(2)由文中给出数据及每天涨、落潮的次数可知,平均每次的发电量为
J
因为
所以每次涨潮的平均流量为
m3/次
说明:本题涉及到潮汐这种自然现象,涨潮和落潮时均有水流的机械能转化为电能。
【例4】如图所示,有一提升重物用的直流电动机,内阻r=0.6Ω,R=10Ω,U=160 V,电压表的读数为110 V,求
(1)通过电动机的电流是多少?
(2)输入到电动机的电功率是多少?
(3)在电动机中发热的功率是多少?
(4)电动机工作1 h所产生的热量是多少?
解析:
(1)设电动机两端的电压为U1,电阻R两端的电压为U2,则
U1=110 V,U2=U-U1=(160-110)V=50 V
通过电动机的电流为I,则I== A=5 A
(2)输入到电功机的电功率P电,P电=U1I=110×5 W=550 W
(3)在电动机中发热的功率P热,P热=I2r=52×0.6 W=15 W
(4)电动机工作1 h所产生的热量Q,Q=I2rt=52×0.6×3600 J=54000 J
说明:电动机是非线性元件,欧姆定律对电动机不适用了,所以计算通过电动机的电流时,不能用电动机两端的电压除以电动机的内阻。
通过计算发现,电动机消耗的电功率远大于电动机的热功率。
作业:书面完成P57“问题与练习”第4、5题;思考并回答其他小题。
第六节 电阻定律
教学目标:
(一)知识与技能
1、理解电阻定律和电阻率,能利用电阻定律进行有关的分析和计算。
2、了解电阻率与温度的关系。
(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:电阻定律及利用电阻定律分析、解决有关的实际问题。
教学难点:利用实验,抽象概括出电阻定律是本节课教学的难点。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习
教学用具:实物投影仪、电流表、电压表、滑动变阻器、学生电源、电键、导线若干、实验所需合金导线、日光灯灯丝、欧姆表、酒精灯、热敏电阻、光敏电阻、手电筒
教学过程:
(一)引入新课
教师:同学们在初中学过,电阻是导体本身的一种性质,导体电阻的大小决定于哪些因素?其定性关系是什么?
学生:导体电阻的大小决定于导体的长度、横截面积和材料。同种材料制成的导体,长度越长,横截面积越小,电阻越大。
教师:同学们在初中已经知道了导体的电阻与材料、长度、横截面积的定性关系,这节课让我们用实验定量地研究这个问题。
(二)进行新课
1、电阻定律
教师:(多媒体展示)介绍固定在胶木板上的四根合金导线L1、L2、L3、L4的特点.
(1)L1、L2为横截面积相同、材料相同而长度不同的合金导线(镍铬丝)
(2)L2、L3为长度相同,材料相同但横截面积不同的合金导线(镍铬丝)
(3)L3、L4为长度相同、横截面积相同但材料不同的合金导线(L3为镍铬丝,L4为铜丝)
演示实验:按下图连接成电路。
(1)研究导体电阻与导体长度的关系
教师:将与A、B连接的导线分别接在L1、L2两端,调节变阻器R,保持导线两端的电压相同,并测出电流.比较通过L1、L2电流的不同,得出导线电阻与导线长度的关系。
学生:从实验知道,电流与导线的长度成反比,表明导线的电阻与导线的长度成正比。
(2)研究导体电阻与导体横截面积的关系
教师:将与A、B连接的导线分别接在L2、L3两端,调节变阻器R,保持导线两端的电压相同,并测出电流.比较通过L2、L3电流的不同,得出导线电阻与导体横截面积的关系。
学生:从实验知道,电流与导线的横截面积成正比,表明导线的电阻与导线的横截面积成反比。
(3)研究导体的电阻与导体材料的关系
教师:将与A、B连接的导线分别接在L3、L4两端,重做以上实验。
学生:从实验知道,电流与导体的材料有关,表明导线的电阻与材料的性质有关。
师生共同活动:小结实验结论,得出电阻定律。
电阻定律:
(1)内容:同种材料的导体的电阻R跟它的长度L成正比,跟它的横截面积S成反比;导体电组与构成它的材料有关。这就是电阻定律。
(2)公式:R=ρ
教师指出:式中ρ是比例常数,它与导体的材料有关,是一个反映材料导电性能的物理量,称为材料的电阻率。
电阻率ρ:
(1)电阻率是反映材料导电性能的物理量。
(2)单位:欧·米(Ω·m)
[投影]几种导体材料在20℃时的电阻率
材料
ρ/Ω·m
材料
ρ/Ω·m

1.6×10-8

1.0×10-7

1.7×10-8
锰铜合金
4.4×10-7

2.9×10-8
镍铜合金
5.0×10-7

5.3×10-8
镍铬合金
1.0×10-6
锰铜合金:85%铜,3%镍,12%锰。
镍铜合金:54%铜,46%镍。.
镍铬合金:67.5%镍,15%铬,16%铁,1.5%锰。
学生思考:
(1)金属与合金哪种材料的电阻率大?
(2)制造输电电缆和线绕电阻时,怎样选择材料的电阻率?
[参考解答]
(1)从表中可以看出,合金的电阻率大。
(2)制造输电电缆时应选用电阻率小的铝或铜来做.制造线绕电阻时应选用电阻率大的合金来制作。
2、电阻率与温度的关系
演示实验:将日光灯灯丝(额定功率为8 W)与演示用欧姆表调零后连接成下图电路,观察用酒精灯加热灯丝前后,欧姆表示数的变化情况。
学生总结:当温度升高时,欧姆表的示数变大,表明金属灯丝的电阻增大,从而可以得出:金属的电阻率随着温度的升高而增大。
教师:介绍电阻温度计的主要构造、工作原理。如图2.6-5所示。
学生思考:锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小,怎样利用它们的这种性质?
参考解答:利用它们的这种性质,常用来制作标准电阻。
(三)课堂总结、点评
通过本节课的学习,主要学习了以下几个问题:
1、电阻定律R=ρ
2、电阻率是反映材料导电性能的物理量.材料的电阻率随温度的变化而改变;某些材料的电阻率会随温度的升高而变大(如金属材料);某些材料的电阻率会随温度的升高而减小(如半导体材料、绝缘体等);而某些材料的电阻率随温度变化极小(如康铜合金材料)
(四)实例探究
电阻定律的应用
【例1】一段均匀导线对折两次后并联在一起,测得其电阻为0.5 Ω,导线原来的电阻多大?若把这根导线的一半均匀拉长为三倍,另一半不变,其电阻是原来的多少倍?
答案:8 Ω;5倍
解析:一段导线对折两次后,变成四段相同的导线,并联后的总电阻为0.5 Ω,设每段导线的电阻为R,则=0.5 Ω, R=2 Ω,所以导线原来的电阻为4R=8 Ω。
若把这根导线的一半均匀拉长为原来的3倍,则这一半的电阻变为4Ω×9=36 Ω,另一半的电阻为4 Ω,所以拉长后的总电阻为40 Ω,是原来的5倍。
综合应用
【例2】在相距40 km的A、B两地架两条输电线,电阻共为800 Ω,如果在A、B间的某处发生短路,这时接在A处的电压表示数为10 V,电流表的示数为40 mA,求发生短路处距A处有多远?如下图所示.
解析:设发生短路处距离A处有x米,据题意知,A、B两地间的距离l=40 km,电压表的示数U=10 V,电流表的示数I=40 mA=40×10-3A,R总=800Ω。
根据欧姆定律I=可得:A端到短路处的两根输电线的电阻Rx
Rx=Ω=250Ω ①
根据电阻定律可知:
Rx=ρ ②
A、B两地输电线的电阻为R总,R总=ρ ③
由②/③得 ④
解得x=×40 km=12.5 km
作业:书面完成P61“问题与练习”第2、3题;思考并回答第1、4题。
第七节 闭合电路欧姆定律
教学目标:
(一)知识与技能
1、掌握闭合电路的欧姆定律,理解各物理量及公式的物理意义
2、会用定律分析外电压随外电阻变化的规律
(二)过程与方法
  1、通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学,使学生学会运用实验探
索物理规律的方法.
  2、从能量和能量转化的角度理解电动势的物理意义.
  3、通过用公式分析外电压随外电阻以及电流的改变规律,培养学生用多种
方式分析物理问题的方法。
(三)情感态度价值观
1、通过外电阻改变引起电流、电压的变化,树立学生普遍联系的观点。
2、通过分析外电压变化原因,了解内因与外因的关系。
3、通过对闭合电路的分析计算,培养学生能量守恒思想的观点。
教学重点:闭合电路欧姆定律的理解和应用
教学难点:外电压等随外电阻变化规律
教学方法:探究、讲授、实验
教学用具:小电珠(2.5V)  6节旧电池串联(内阻大)  2节新电池串联
教学过程:
(一)引入新课
复习提问,引入新课
教师:(出示两个电源)如何测两电源的电动势?外电路要不要联接?为什么?
学生:用电压表直接测量。不要,电动势等于电源未接入电路时两端电压,接入电路时电源两端电压不等于电动势。
教师:测量得  ε1=3V  ε2=9V(可能小一些)
按图连接电路,开关扳到1时,发现灯泡正常发光。
开关扳到2结果会如何?
学生:灯泡烧毁
S扳到2,发现灯泡照常发光
为什么会这样?闭合电路的电压,由什么决定?——引入新课
(二)新课教学
(1)闭合电路欧姆定律
闭合电路中电动势ε与内外电压U、U′有何关系?
ε=U+U′
问题设计①如图所示电路中电源电动势为ε,内阻为r外电阻为R,
试求电路中的电流I
引导学生推导
∵ε=U+U′
而U=IR  U′=Ir
∴ε=IR+Ir
I=ε/R+r
R+r表示了什么意思?
整个电路电阻
公式反映了什么?
闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比,这就是闭合电路欧姆定律。
这里R应为外电路总电阻,I为闭合电路总电流。
试用闭合电路欧姆定律解释引课中的现象。
这里ε2>ε1,但由于r2>r1,I1=ε1/(R+r1),I2=ε2/(R+r2),所以I2与I1相差无几,灯泡亮暗相近。
(2)路端电压
①变化规律
由上面的学习可知,外电阻R改变时,路端电压U也随之改变,它的变化有何规律呢?学生分析推导
由ε=U+U′得  U=ε-U′=ε-Ir
一般情况下,ε、r可认为不变,当R变化将导致I、U的变化变化规律可归纳为
R↑→I↓→U′↓→U↑
R→∞  I=0    U′=0    U=ε(开路)
R↓→I↑→U′↑→U↓
R→0  I=ε/r    U′=ε  U=0(短路)
U随R增大而增大,随R减小而减小。
为何可以用电压表直接测量开路时两端电压而得电动势值?
开路时  R→∞  U=ε
②路端电压随电流变化的图象是怎样的?
引导学生作出U-I图线
试分析横轴截距,纵轴截距及斜率的意义。
表示内阻
(三)课堂总结、扩展
闭合电路的总电流跟电源电动势成正比跟电路总电阻成反比。路端电压随外电阻的增大而增大。
扩展(1)闭合电路欧姆定律运用范围是什么?
(2)测ε、r有哪几种方法,各需要什么器材?
(四)实例探究
例题1:关于电动势,下面的说法正确的是:( CD )
A、电源的电动势等于电源没有接入电路时,两极间的电压,所以当电源接入电路时,电动势将发生改变。
B、闭合电路时,并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势
C、电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量
在闭合电路中,电源的电动势等于内、外电路上电压之和。
例题2:在图中,,当开关S切换到位置1时,电流表的读数为;当开关S切换到位置2时,电流表的读数为I2=0.3A,求电源的电动势E和内阻r。
解:根据闭合电路欧姆定律列出方程
E=I1R+I1r
E=I2R+I2r
消去E,解出r,得r=(I1R-I2R)/(I2-I1)
代入数据,得r=1
将r代入
得E=3V
作业:问题与练习1,2,3,5
第八节 多用电表
教学目标:
(一)知识与技能
理解并掌握欧姆表和多用电表的制作原理。
(二)过程与方法
动手操作,学会用多用电表测量小灯泡的电压、电流、及二极管的正、反向电阻。
(三)情感、态度与价值观
培养学生探索、发现、勇于创新的精神。
教学重点:欧姆表和多用电表的制作原理。
教学难点:理解欧姆表和多用电表的制作原理。
教学方法:探究、讲授、讨论、练习。
教学用具:投影仪、多用电表(指针式、数字式)、小灯泡、电池、开关、导线(若干)、二极管。
教学过程:
(一)引入新课
教师:我们已经学习过把电流表改装成电压表和量程较大的电流表的原理,下面请同学们画出改装的原理图。
学生:在练习本上画出改装的原理图。学生代表到黑板上画。
师生互动:对学生画的改装原理图进行点评。
教师:能否将电流表改装成测量电阻的欧姆表呢?下面我们就来探究这方面的问题。
(二)进行新课
1、欧姆表
教师活动:(投影)教材例题1:
教师引导学生分析、求解,对求解结果进行总结、点评。

教师:通过以上计算同学们有何启发?如何将电流表转换成直接测量电阻的仪表?谈谈你的设想。
学生讨论,代表发言:将电流表的“10mA”刻度线标为“0Ω”,“5mA”刻度线标为“150Ω”,其它电流刻度按的规律转为电阻的标度,这样,电流表就改装成了直接测电阻的仪器。
教师(总结):(投影)教材图2.8-2(如图所示)。这就是一个最简单的欧姆表的电路原理图。实际的欧姆表就是在这个原理的基础上制成的。
2、多用电表
教师:将电压表、电流表、欧姆表组合在一起就成了多用电表。
(投影)教材图2.8-3和2.8-4(如图所示)。
图2.8-3分别表示电流表、欧姆表、电压表的电路示意图。把它们组合在一起,在图2.8-4的基础上画出最简单得多用电表的电路,并说明转换测量功能。
学生讨论,画电路图。
教师:(投影)教材图2.8-5(如图所示)。
说出那些位置是电流挡、那些位置是电压挡、那些位置是欧姆挡?哪些位置的量程比较大?
学生讨论、代表发言。
师生互动、点评。
教师:教师:(投影)教材图2.8-6和2.8-7(如图所示)。向学生介绍指针式多用电表和数字式多用电表的外形和各部分结构。
[实验] 练习使用多用电表
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;
测电压
(4)将选择开关置于直流电压2.5V挡,测1.5V干电池的电压;
(5)将选择开关置于交流电压250V挡,测220V的交流电压;
测电流
(6)将选择开关置于直流电流10mA挡,测量1.5V干电池与200Ω电阻串联回路的电流;
测电阻
(7)将选择开关置于欧姆表的“×1”挡,短接红、黑表笔,转动调整欧姆零点的旋钮,使指针指向欧姆表刻度的零位置。
(8)将两表笔分别接触几欧、几十欧的定值电阻两端,读出欧姆表指示的电阻数值,并与标准值比较,然后断开表笔。
(9)将选择开关置于欧姆挡的“100”挡,重新调整欧姆零点,然后测定几百欧、几千欧的电阻,并将测定值与标准值进行比较。
测二极管的正、反向电阻
(10)首先弄清两个问题:
①二极管的单向导电性。如图2.8-10:电流从正极流入电阻较小,从正极流出时电阻较大。
②欧姆表中电流的方向。从黑表笔流出,经过待测电阻,从红表笔流入。
(11)测正向电阻:将选择开关置于欧姆表的“×10”挡,短接红、黑表笔,转动调整欧姆零点的旋钮,使指针指向欧姆表刻度的零位置。黑表笔接二极管正极、红表笔接二极管负极,(如图2.8-11)读出欧姆表指示的电阻数值。乘以倍率,记下正向阻值。

(12)测反向电阻:将选择开关置于欧姆表的“×1K”挡,短接红、黑表笔,转动调整欧姆零点的旋钮,使指针指向欧姆表刻度的零位置。黑表笔接二极管负极、红表笔接二极管正极(如图2.8-12),读出欧姆表指示的电阻数值。乘以倍率,记下反向阻值。
(13)实验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
【注意事项】
(1)多用电表在使用前,一定要观察指针是否指向电流的零刻度。若有偏差,应调整机械零点;
(2)合理选择电流、电压挡的量程,使指针尽可能指在表盘中央附近;
(3)测电阻时,待测电阻要与别的元件断开,切不要用手接触表笔;
(4)合理选择欧姆挡的量程,使指针尽可能指在表盘中央附近;
(5)换用欧姆档的量程时,一定要重新调整欧姆零点;
(6)要用欧姆档读数时,注意乘以选择开关所指的倍数;
(7)实验完毕,将表笔从插孔中拔出,并将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。长期不用,应将多用电表中的电池取出。
思考与讨论:(投影)教材图2.8-13。两位同学在多用电表用完后,把选择开关放在图示的位置,你认为谁的习惯比较好?
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。
点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。
教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。
(四)实例探究
欧姆表的使用
【例1】某人用多用电表按正确步骤测量一电阻的阻值,当选择欧姆挡“×1”挡测量时,指针指示位置如下图所示,则其电阻值是__________。如果要用这只多用电表测量一个约200欧的电阻,为了使测量比较精确,选择开关应选的欧姆挡是_________。改变挡位调整倍率后,要特别注意重新____________________。
答案:12Ω,“×10挡”,调整欧姆零点
【例2】调整欧姆零点后,用“×10”挡测量一个电阻的阻值,发现表针偏转角度极小,那么正确的判断和做法是
A.这个电阻值很小
B.这个电阻值很大
C.为了把电阻值测得更准确些,应换用“×1”挡,重新调整欧姆零点后测量。
D.为了把电阻值测得更准确些,应换用“×100”挡,重新调整欧姆零点后测量。
答案:BD
欧姆表的测量原理
【例3】如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图。其中,电流表的满偏电流为300μA,内阻rg=100Ω,调零电阻最大值R=50kΩ,串联的定值电阻R0=50Ω,电池电动势E=1.5V。用它测量电阻Rx,能准确测量的阻值范围是
A.30~80 kΩ B.3~8 kΩ C. 300~800 Ω D.30~80Ω
解析:用欧姆当测量电阻时,指针指在表盘中央附近时测量结果比较准确。当电流最大时,由
,其中为欧姆表的内阻。

用它测量电阻Rx时,当指针指在表盘中央时

故能准确测量的阻值范围是5kΩ附近。选项B正确。
用多用电表测电流
【例4】用多用电表测量如图所示的电路中通过灯泡的电流时,首先把选择开关拨到_______挡,然后把多用电表 联在电路中,则电流应从 表笔流入,从 表笔流出。
答案:直流电流,串,红,黑
作业:完成P70“问题与练习”。
第九节 实验:测定电池的电动势和内阻教案
教学目标:
(一)知识与技能
1、了解并掌握测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。
2、学习用图象法处理实验数据。
(二)过程与方法
通过设计电路和选择仪器,开阔思路,激发兴趣。养成规范操作实验并能科学、合理地处理数据的习惯。
(三)情感、态度与价值观
使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能,具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断探索的精神,培养学生观察能力、思维能力和操作能力,提高学生对物理学习的动机和兴趣。
教学重点:掌握实验原理和方法,学会处理实验数据。
教学难点:用图象法处理实验数据。
教学方法:分组实验
教学用具:测定电池的电动势和内阻的有关实验器材
教学过程:
(一)引入新课
教师:我们已经学习了闭合电路的欧姆定律,请大家写出有关的公式。
学生:回忆并写出闭合电路欧姆定律公式。
教师:这节课我们就根据闭合电路的欧姆定律,来测量电池的电动势和内阻。
(二)新课教学
1、实验原理
提出问题:现在有一个干电池,要想测出其电动势和内电阻,你需要什么仪器,采用什么样的电路图,原理是什么?
学生讨论后,可以得到多种实验方案。
(1)用电压表、电流表、可变电阻(如滑动变阻器)测量。如图2.9-1所示:
原理公式:
(2)用电流表、电阻箱测量。如图2.9-2所示:
原理公式:
(3)用电压表、电阻箱测量。如图2.9-3所示:
原理公式:
这几种方法均可测量,今天我们这节课选择第一种测量方案。
2、实验方法
教师:引导学生阅读教材72页有关内容,回答问题。
(1)用水果电池的优点是什么?电源的正负极如何鉴别?其内阻与哪些因素有关?实验过程中会有何变化?实验中要注意什么?
(2)简要写出实验步骤。
学生:阅读教材,解决以上问题。在教师指导下完成实验,要记录至少六组实验数据。
3、数据处理
原则上,利用两组数据便可得到结果,但这样做误差会比较大,为此,我们可以多测几组求平均,也可以将数据描在图上,利用图线解决问题。
明确:
(1)图线的纵坐标是路端电压,它反映的是:当电流强度I增大时,路端电压U将随之减小,U与I成线性关系,U=E-Ir。也就是说它所反映的是电源的性质,所以也叫电源的外特性曲线。
(2)电阻的伏安特性曲线中,U与I成正比,前提是R保持一定,而这里的U-I图线中,E、r不变,外电阻R改变,正是R的变化,才有I和U的变化。
实验中至少得到5组以上实验数据,画在图上拟合出一条直线。要求:使多数点落在直线上,并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等,这样,可使偶然误差得到部分抵消,从而提高精确度。
讨论:将图线延长,与横纵轴的交点各代表什么情况?
归纳:将图线两侧延长,纵轴截距点意味着断路情况,它的数值就是电源电动势E。横轴截距点(路端电压U=0)意味着短路情况,它的数值就是短路电流。
说明:①两个截距点均是无法用实验实际测到的,是利用得到的图线向两侧合理外推得到的。
②由于r一般很小,得到的图线斜率的绝对值就较小。为了使测量结果准确,可以将纵轴的坐标不从零开始,计算r时选取直线上相距较远的两点求得。
(三)课后小结
这节课我们学习了测定电池的电动势和内阻的原理和实验方法。并学习了用图象法处理实验数据。
作业:
1、书面完成P74“问题与练习”第2、3题;思考并回答第1题。
2、课下阅读课本,完成实验报告。