2022版高中物理人教版必修第三册第11章-电路及其应用-全章ppt课件(共5节)

第十一章第十一章 电路及其应用电路及其应用1.1.电源和电流电源和电流第十一章电路及其应用1问题引入：问题引入：电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，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，这是为什么？能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么？问题引入：电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，2观察并能识别电源，了解其在电路中的作用1.1.了解电源的形成过程，明确电源在直流电路中的作用。（物理观念）2.2.理解导线中恒定电场的建立，掌握恒定电场和恒定电流的形成过程。（科学思维）3.3.知道描述电流强弱程度的物理量电流。（科学思维）观察并能识别电源，了解其在电路中的作用1.了解电源的形成过程3体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，让我们一起吧！进走课堂体会课堂探究的乐趣，进走课堂4【探究一：产生电流的条件】问题1 1：什么是电流？电荷的定向移动形成电流金属导体自由电子，电解液正、负离子。问题2 2：哪里存在自由电荷呢？【探究一：产生电流的条件】问题1：什么是电流？电荷的定向移动5问题3 3：有自由电荷就形成电流吗？无电压时，导体中的自由电荷做无规则运动，在一段时间内向左、向右穿过横截面的自由电荷数相等，从宏观上看，不能形成电流。问题3：有自由电荷就形成电流吗？无电压时，导体中的自由电荷做6-A+_B_导体A A、B B之间有电势差当导体两端存在电势差时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。-A+_B_导体A、B之间有电势差7【探究二：导体中产生持续电流的条件】AB连通器水势水势A水势水势B抽水机水流水流-P-+A+_B_-1.1.能把电子从A A搬运到B B的装置。2.2.作用:保持导体两端的电势差(电压)，使电路有持续的电流。这个装置就是电源。A A、B B就是电源的两个极。正极负极电源【探究二：导体中产生持续电流的条件】AB连通器水势A水势B抽8+-E 有自由移动的电荷 两端有电势差内因内因外因外因 一、电流形成的条件：【探究结论】+-E有自由移动的电荷两端有电势差内因外9问题1 1：导线中电子为什么能从电源的负极沿导线定向移到正极?在有电源的电路中,导线内部的电场又有何特点?【探究三：电路中电场分布规律】-+A+_B_PMNE0FnFtF问题1：导线中电子为什么能从电源的负极沿导线定向移到正极?在10 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，电场的分布也是稳定的。【探究结论】由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为恒定电场。二、恒定电场在静电场中所学的电势、电势差及电场强度的关系，在此同样适用。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11-+A+_B_PMNE0FFnFtMNE0E0EMNE导线内很快形成沿导线方向的电场【探究归纳】导体内的电场线保持和导线平行【探究归纳】导体内的电场线保持和导线平行导线中的电场-+A+_B_PMNE0FFnFt12【理论探究】1.1.由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加。2.2.在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速。3.3.因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化。【探究四：恒定电流的形成】4.4.在这个电路中串联一个电流表,其读数保持恒定。【理论探究】【探究四：恒定电流的形成】4.在这个电路中串联一13恒定电场电场强度不变自由电子在各个位置的定向运动速率不变串联一个电流表,读数不会变恒定电流恒定电场电场强度不变自由电子在各个位置的定向运动速率不变串联14三、恒定电流1.1.大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。2.2.电流(I)(I)：表示电流的强弱程度。定义：通过导体横截面的电荷量q q跟通过这些电荷量所用时间t t的比值叫作电流。公式：单位:国际单位 安培(A)1 A=1 C/s(A)1 A=1 C/s 常用单位：毫安（mAmA）、微安（AA）方向：正电荷定向移动的方向 三、恒定电流1.大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。15（1 1）适用于任何电荷定向移动形成的电流。（2 2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电子）定向移动的方向相反。（3 3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。导电时，是正、负离子向相反方向定向移动形成电流，电荷量q q表示通过横截面的正、负离子电荷量的绝对值之和。注意：（1）适用于任何电荷定向移动形成的电流。注意：16四、电流的微观表达1.1.建立模型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 v，设导体的横截面积为S S，导体每单位体积内的自由电荷数为n n，每个自由电荷量为q q。【互动探究】决定电流大小的微观量四、电流的微观表达【互动探究】决定电流大小的微观量17ABAB导体中的自由电荷数总电荷量所有这些电荷通过横截面所需要的时间故导体ABAB中的电流由此可见，从微观上看，电流取决于导体中自由电荷数、每个自由电荷所带的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关。AB导体中的自由电荷数由此可见，从微观上看，电流取决于导体中18vtvSv【例1 1】有一条横截面积S=1 mmS=1 mm2 2的铜导线,通过的电流I=1 A,I=1 A,已知铜的密度=8.910=8.9103 3 kg/mkg/m3 3,铜的摩尔质量M=6.410M=6.410-2-2 kg/mol,kg/mol,阿伏加德罗常数N NA A=6.0210=6.021023 23 molmol-1-1,电子的电量e=-1.610e=-1.610-19-19 C,C,求铜导线中自由电子定向移动的速率。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。vtvSv【例1】有一条横截面积S=1mm2的铜导线,通过19【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段导线（如图），自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为t，则这段导线的长度为vt，体积为vtS，质量为vtS，则这段导线中的原子数为则这段导线中的自由电子数也为n，t时间内通过导体横截面的电荷量是把这个式子代入 ,得解得vtvv【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段20如果认为电子的定向移动速率就是电流的传导速率，这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为电子定向移动的速率约为1010-5-5 m/sm/s，电子热运动的平均速率约为电子热运动的平均速率约为10105 5 m/sm/s，电场的传播速率为电场的传播速率为3103108 8 m/sm/s。如果认为电子的定向移动速率就是电流的传21恒定电流维持正负极之间存在一维持正负极之间存在一定电势差的装置。定电势差的装置。1.存在自由电荷2.导体两端有电压定义方向和大小都不随时间变化数学表达式：I=标量方向规定：正电荷移动的方向产生电源恒定电流维持正负极之间存在一定电势差的装置。1.存在自由电荷221.1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（）A 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 B在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向不能确定C 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 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C C1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是（）C232 2关于电流，下列说法中正确的是（）A A通过导线横截面的电荷量越多，电流越大B B电子运动的速率越大，电流越大C C单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D D因为电流有方向，所以电流是矢量C C2关于电流，下列说法中正确的是（）C243 3(多选)对于有恒定电流通过的导体，下列说法中正确的是()()A A导体内部的电场强度为零 B B导体是个等势体C C导体两端有恒定的电压存在 D D通过导体某个横截面的电荷量在任何相等的时间内都相等CDCD3(多选)对于有恒定电流通过的导体，下列说法中正确的是(254.4.半径为 R R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，则由环产生的等效电流沿什么方向？电流多大？【解题关键】【解题关键】橡胶圆环上正电荷的定向匀速圆周运动即可形成等效电流，橡胶圆环上正电荷的定向匀速圆周运动即可形成等效电流，依据电流的定义式求得电流大小，选取时间段可为周期依据电流的定义式求得电流大小，选取时间段可为周期T。4.半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环26解析：解析：依据电流的定义式依据电流的定义式 I I ，截取圆环的任一，截取圆环的任一截面截面S S，橡胶圆环运动一周的时间，橡胶圆环运动一周的时间 T T 内，通过这个内，通过这个截面的电荷量为截面的电荷量为Q Q，则：，则：I II I方向与正电荷移动方向相同即沿逆时针方向。方向与正电荷移动方向相同即沿逆时针方向。解析：依据电流的定义式I，截取圆环的任一截面S，橡胶275.5.如果导线中的电流为1 1 mAmA，那么1 1 s s内通过导体横截面的自由电子数是多少？若“220 V“220 V，60 W”60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA273 mA，则20 s 20 s 内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？5.如果导线中的电流为1mA，那么1s内通过导体横截面的28解析：解析：q qItIt1101103 3 1 C 1 C1101103 3 C C，设电子的数目为设电子的数目为 n n ，则：则：n n 6.25106.25101515个。个。当当“220 V 60 W”220 V 60 W”的白炽灯正常发光时，的白炽灯正常发光时，I I273 mA273 mA。q qItIt27310273103 320 C20 C5.46 C5.46 C。设电子的数目为设电子的数目为N N，则，则N N 3.4103.4101919个。个。解析：qIt11031C1103C，29我我们们总总是是梦梦想想着着天天边边的的一一座座奇奇妙妙的的玫玫瑰瑰园园，却不去欣赏今天就开在我们窗口的玫瑰。却不去欣赏今天就开在我们窗口的玫瑰。我们总是梦想着天边的一座奇妙的玫瑰园，却不去欣赏今天就开在我302.2.导体的电阻导体的电阻2.导体的电阻31问题引入：问题引入：为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做得粗一点，这是因为了减小输电线上电能的损耗，人们尽量把输电线做得粗一点，这是因为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。那么，它们之间的定量关系是为导体的电阻与导体的长度、横截面积有关。那么，它们之间的定量关系是怎样的呢？怎样的呢？问题引入：32 如图所示的滑动变阻器，为什么当滑动触头P P滑动时就可以改变电路的电阻呢？2022版高中物理人教版必修第三册第11章-电路及其应用-全章ppt课件(共5节)33这两只灯泡有何不同?其物理原理是什么？2022版高中物理人教版必修第三册第11章-电路及其应用-全章ppt课件(共5节)34通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定 量关系。1.1.知道电阻与哪些因素有关，会探究电阻与各因素的关系。2.2.了解导体的电阻公式，并能进行有关计算。3.3.理解电阻率的物理意义，了解电阻率与温度的关系。通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定35体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，让我们一起吧！进走课堂体会课堂探究的乐趣，进走课堂36导体两端的导体两端的电压电压U与与通过导体的通过导体的电流电流I的的比值比值3、定义式：、定义式：4、单位：、单位：1、物理意义：、物理意义：2、定义：、定义：兆欧（兆欧（M）千欧（千欧（k）国际单位制中国际单位制中 欧姆（欧姆（）反映导体对电流的阻碍作用反映导体对电流的阻碍作用一一.电电阻阻(R只与导体本身性质有关只与导体本身性质有关)导体两端的电压U与通过导体的电流I的比值3、定义式：4、37二二.欧姆定律欧姆定律1.内容：内容：导体中的电流导体中的电流I 跟跟导体两端的导体两端的电压电压U成成正正比比，跟导体的，跟导体的电电阻阻R成成反反比比 2.决定式决定式:3.适用：适用：纯电阻电路，如：金属导电和电解液导电。对含电动机等非纯电阻电路，气体导电等不适用。定义式决定式二.欧姆定律1.内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正38IUOBAIUOBAI-U图线U-I图线k=R在导体的在导体的U-I图像中，斜率反图像中，斜率反映了导体电阻的大小。映了导体电阻的大小。在导体的在导体的I-U图像中，斜率反映了导图像中，斜率反映了导体电阻的大小的倒数。体电阻的大小的倒数。IUOBAIUOBAI-U图线U-I图线k=R39三、探究：影响导体电阻的因素导体的电阻是导体本身的一种性质，由导体自身的因素决定，那么问题1:1:导体的电阻R R到底由哪些因素决定呢?三、探究：影响导体电阻的因素导体的电阻是导体本身的一种性质，401.1.长度越长，R R越大1.长度越长，R越大412.2.跟横截面积S S有关3.3.与材料有关2.跟横截面积S有关3.与材料有关42a a 和 b b：长度l不同,横截面积S,S,材料相同aVVVVbcda a 和 c c：横截面积S S不同，长度、材料相同a a 和 d d：材料不同，长度、横截面积相同探究方案a和b：长度l不同,横截面积S,材料相同aVVVVbc43实验探究电阻的影响因素控制变量法abcd电压表先测a a的电压U Ua a，再测b b的电压U Ub bV实验探究电阻的影响因素控制变量法abcd电压表先测a的电压U44实验探究电阻的影响因素控制变量法电压表先测a a的电压U Ua a，再测c c的电压U Uc cabcdV实验探究电阻的影响因素控制变量法电压表先测a的电压Ua，再测45abcd实验探究电阻的影响因素控制变量法电压表先测a a的电压U Ua a，再测d d的电压U Ud dVabcd实验探究电阻的影响因素控制变量法电压表先测a的电压U46aVVVVbcd结论：导体的电阻R R跟长度l成正比，跟横截面积S S成反比，还跟导体的材料有关。从实验数据比较分析与电压之比，与长度之比、横截面积之比及材料之间的关系。aVVVVbcd结论：导体的电阻R跟长度l成正比，跟横截面积472022版高中物理人教版必修第三册第11章-电路及其应用-全章ppt课件(共5节)48l1、R1l1、R1l1、R1l1、R11.1.理论探究导体的电阻R与长度l的关系【探究方案二-逻辑推理】l1、R1l1、R1l1、R1l1、R11.理论探究导体的电492.2.研究导体电阻与它的横截面积的关系：一条粗导体可看成是由横截面积相同的多条细导体并联而成。2.研究导体电阻与它的横截面积的关系：50k k由导体材料决定，与l、S S无关。3.3.导体电阻与材料的关系：由实验探究得知长度、横截面积相同而材料不同的导体电阻不同结论k由导体材料决定，3.导体电阻与材料的关系：511.1.内容：同种材料的导体,其电阻R R与它的长度l成正比,与它的横截面积S S成反比;导体电阻还与构成它的材料有关。2.2.决定式:是比例系数，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。四、导体的电阻1.内容：同种材料的导体,其电阻R与它的长度l成正比,与它的52(m)020100银银1 1481048108 81 16106108 82 2071007108 8铜铜1 1431043108 81 17107108 82 2071007108 8铝铝2 2671067108 82 29109108 83 3801080108 8钨钨4 4851085108 85 53103108 87 7101010108 8铁铁0 0891089107 71 10100107 71 1441044107 7锰铜合金锰铜合金4 44104107 74 44104107 74 44104107 7镍铜合金镍铜合金5 50100107 75 50100107 75 50100107 73.3.导体材料的电阻率你能从表中看出哪些信息？(m)020100银14810816153纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大。不同材料的导体电阻率不同。金属材料的电阻率随温度的升高而增加。应用:金属电阻温度计纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大。不同材料的导体电阻率不54金属电阻温度计金属电阻温度计552022版高中物理人教版必修第三册第11章-电路及其应用-全章ppt课件(共5节)56R RR R意义意义决定式决定式定义式定义式理解理解说明导体的电阻由说明导体的电阻由、l l、S S决定，即与决定，即与l l成正比，与成正比，与S S成反比成反比提供了一种测电阻的方提供了一种测电阻的方法法伏安法不能认伏安法不能认为为R R与与U U成正比，与成正比，与I I成反成反比比适用适用范围范围任何导体任何导体金属导体、电解质溶液金属导体、电解质溶液RR意义决定式定义式理解说明导体的电阻由、l、S决定57R R1 1=R=R2 2a ah hR1电流方向b bR2h h由此可知导体的电阻与表面积无关由此可知导体的电阻与表面积无关,只与导体的厚度有关。这样在制造电路元只与导体的厚度有关。这样在制造电路元件时件时,可以将其表面积做得很小可以将其表面积做得很小,而不增大电阻而不增大电阻,有利于电路元件的微型化。有利于电路元件的微型化。【互动探究】R R1 1和R R2 2是材料相同、厚度相同、表面为正方形的导体,但R R2 2的尺寸比R R1 1小很多。通过两导体的电流方向如图所示。这两个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?R1=R2ahR1电流方向bR2h由此可知导体的电阻与表58例1.1.如图所示，分别把一个长方体铜柱的abab端、cd cd 端、ef ef 端接入电路时，计算接入电路中的电阻各是多大。(设电阻率为)例1.如图所示，分别把一个长方体铜柱的ab端、cd端、59五.超导体1超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到无法测量的程度，可以认为其电阻率突然变为零，这种现象叫作超导现象。能够发生超导现象的物质称为超导体2转变温度：材料由正常状态转变为超导状态的温度，叫作超导材料的转变温度五.超导体1超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，60奇特的超导现象奇特的超导现象奇特的超导现象61超导应用的障碍：低温的获得和高温超导材料的获得超导材料的应用：超导输电、超导发电机、电动机、超导电磁铁、超级计算机等超导磁悬浮高温超导变压器超导应用的障碍：低温的获得和高温超导材料的获得超导磁悬浮高62单位：欧姆 电阻影响因素：电阻丝横截面积S S长度L L材料(决定式)电阻率的影响因素：1.1.导体的材料2.2.温度伏安特性曲线定义式:物理意义：反映导体对电流的阻碍作用。单位：欧姆电阻影响因素：电阻丝横截面积S长度L材料(决631.1.关于电阻率的正确说法是()A电阻率与导体的长度l和横截面积S有关B电阻率表明了材料的导电能力的强弱，由导体的材料决定，且与温度有关C电阻率大的导体，电阻一定很大D有些合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，可用来制成电阻温度计B1.关于电阻率的正确说法是()B642.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中一根均匀拉长到原来的2倍,把另一根对折后绞和起来,然后给它们分别加上相同的电压,则在同一时间内,通过它们的电量之比为()A.14B.18C.116D.161C2.两根完全相同的金属裸导线,如果把其中一根均匀拉长到原来的653.3.如图所示,均匀的长方形薄片合金电阻板abcd,ababcd,ab边长为L L1 1，adad边长为L L2 2,当端点1 1、2 2或3 3、4 4接入电路时,R,R1212:R:R3434是()()A.L1L2B.L2L1C.11D.L12L22D D1 12 23 34 4a ab bc cd d3.如图所示,均匀的长方形薄片合金电阻板abcd,ab边长为664.4.一白炽灯泡铭牌显示“220V 100W”220V 100W”字样，由计算得出灯泡灯丝电阻R=484R=484，该阻值是工作时的电阻值还是不工作时的电阻值，两者一样吗?为什么?不一样不一样100W100W是额定功率是额定功率,是灯泡正常工作时的功率是灯泡正常工作时的功率,所以所以484484 是工作时的是工作时的电阻电阻;当灯泡不工作时当灯泡不工作时,由于温度低由于温度低,电阻比正常工作时的电阻小，所以电阻比正常工作时的电阻小，所以小于小于484484。4.一白炽灯泡铭牌显示“220V100W”字样，由计算得67我们在上路的时候，一定要带上三件法宝：健壮的身我们在上路的时候，一定要带上三件法宝：健壮的身体、丰富的知识和足够的勇气。体、丰富的知识和足够的勇气。我们在上路的时候，一定要带上三件法宝：健壮的身体、丰富的知识683.3.实验：导体电阻率的测量实验：导体电阻率的测量3.实验：导体电阻率的测量69课堂引入：课堂引入：电阻率是反映材料导电性能的物理量，我们来测量导体的电阻率。如果电阻率是反映材料导电性能的物理量，我们来测量导体的电阻率。如果根据导体的电阻、长度和截面积来求出电阻率，就需要测量电阻和长度等。根据导体的电阻、长度和截面积来求出电阻率，就需要测量电阻和长度等。课堂引入：70会测量金属丝的电阻率 1.1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使用方法。会用伏安法测电阻。（科学探究）2.2.掌握螺旋测微器及游标卡尺的使用方法和读数方法。（科学探究）3.3.掌握测量金属丝的电阻率的方法。（科学探究）会测量金属丝的电阻率1.掌握电流表、电压表和滑动变阻器的使71体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，让我们一起吧！进走课堂体会课堂探究的乐趣，进走课堂72实验一：长度的测量及测量工具的选用 1.游标卡尺游标卡尺(1)构造:主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪),尺身上还有一个紧固螺钉。实验一：长度的测量及测量工具的选用1.游标卡尺73(2)(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1 mm1 mm。常见的游标卡尺的游标尺上小等分刻度有1010格的、2020格的、5050格的，其读数见下表：刻度格数刻度格数(分度分度)刻度总刻度总长度长度每小格与每小格与1mm的差值的差值精确度精确度(可准确到可准确到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mm(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。74（3）游标卡尺分类:规格：1010分度精度：0.1mm0.1mm（3）游标卡尺分类:规格：10分度75 主尺的最小分度是1mm1mm，游标尺上有1010个小的等分刻度它们的总长等于9mm9mm，因此游标尺的每一分度与主尺的最小分度相差0.1mm0.1mm，当左右测脚合在一起，游标的零刻度线与主尺的零刻度线重合时，只有游标的第1010条刻度线与主尺的9mm9mm刻度线重合，其余的刻度线都不重合。游标的第一条刻度线在主尺的1mm1mm刻度左边0.1mm0.1mm处，游标的第二条刻度线在主尺的2mm2mm刻度左边0.2mm0.2mm处，等等。游标的第几条刻度线与主尺的刻度线重合，就是零点几毫米。10分度游标卡尺的原理051001主尺的最小分度是1mm，游标尺上有10个小的等分76规格：2020分度精度：0.05mm0.05mm规格：20分度77主尺的最小分度是1mm1mm，游标尺上有2020个小的等分刻度，它们的总长等于19mm19mm，因此游标尺的每一分度与主尺的最小分度相差0.05mm0.05mm，当左右测脚合在一起，游标的零刻度线与主尺的零刻度线重合时，只有游标的第2020条刻度线与主尺的19mm19mm刻度线重合，其余的刻度线都不重合。游标的第一条刻度线在主尺的1mm1mm刻度左边0.05mm0.05mm处，游标的第二条刻度线在主尺的2mm2mm刻度左边0.1mm0.1mm处。游标的第n n条刻度线与主尺的刻度线重合，就是0.05n0.05n毫米。10012320分度游标卡尺的原理主尺的最小分度是1mm，游标尺上有20个小的等78规格：5050分度精度：0.02mm0.02mm规格：50分度精度：0.02mm7950分度游标卡尺原理主尺的最小分度是1mm，游标尺上有50个小的等分刻度，它们的总长等于49mm，因此游标尺的每一分度与主尺的最小分度相差0.02mm，0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 001234567891050分度游标卡尺原理主尺的最小分度是1mm80首先要弄清该尺的精度。接着从主尺上读出整毫米数。再从游标尺上读出不足1毫米的长度值。最后确定测量结果。（4）游标卡尺的读数读数规则：主尺刻度(整mm值)+游标刻度(小于整mm值)注意：不需估读！读数=主尺整mm值+精确度游标尺的对齐刻度数首先要弄清该尺的精度。（4）游标卡尺的读数读数规则：主尺刻81例例1.以下是游标卡尺以下是游标卡尺,请写出各自的读数。请写出各自的读数。答案答案:11.4mm答案答案:22.6mm例1.以下是游标卡尺,请写出各自的读数。答案:11.4m82答案答案:11.50mm答案答案:50.15mm答案:11.50mm答案:50.15mm832.螺旋测微器的读数原理(1)构造:如图所示,G是锁紧装置,螺旋测微器的测砧A和固定刻度B固定在尺架C上,可动刻度E、旋钮D、微调旋钮D是与测微螺杆F连在一起的,并通过精密螺纹套在B上,精密螺纹的螺距是0.5mm,即旋钮D每转一周,测微螺杆F前进或后退0.5mm,可动刻度分成50等份,每一等份表示0.01mm。2.螺旋测微器的读数原理84螺旋测微器的原理螺旋测微器的原理85螺旋测微器的精度螺旋测微器的精度86（3 3）螺旋测微器的读数：实际测量时，分度线不一定正好与读数基线对齐，这时还必须往下估读0.001mm0.001mm。（3）螺旋测微器的读数：87所测量距离的整毫米数由固定刻度上读出，小数部分则由可动刻度读出。读数=固定刻度(整mmmm含0.5mm)+0.5mm)+可动刻度(不足0.5mm)0.5mm)注意：必须估读！(读到千分之一毫米)所测量距离的整毫米数由固定刻度上读出，小数部分则由可动刻度读88例例2.以下是螺旋测微器以下是螺旋测微器,请写出各自的读数。请写出各自的读数。答案答案:0.482mm答案答案:3.373mm答案答案:0.990mm例2.以下是螺旋测微器,请写出各自的读数。答案:0.48289答案答案:5.665mm答案答案:6.703mm答案答案:7.030mm答案:5.665mm答案:6.703mm答案:7.0901、方法：、方法：用电压表测出电阻两端的电压用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通，用电流表测出通过电阻的电流过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值的阻值R伏安法伏安法 实验二：电阻的测量 1、方法：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电912.两种电路两种电路电流表电流表接在电压表两接线柱接在电压表两接线柱外外侧，通常叫侧，通常叫“外接法外接法”电流表电流表接在电压表两接线柱接在电压表两接线柱内内侧，通常叫侧，通常叫“内接法内接法”AVRAVR注：因为电流表、电压表分别有分压、分流作用注：因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种方法测量电阻因此两种方法测量电阻都有误差都有误差2.两种电路电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法92系统误差：由于实验原理、实验方法、仪器精度问题引起的测量误差由于实验原理、实验方法、仪器精度问题引起的测量误差 偶然误差：偶然误差：由于环境偶然因素、人为偶然因素引起的测量误差由于环境偶然因素、人为偶然因素引起的测量误差 例如：长度测量的读数误差，电流表读数的误差等例如：伏安法测电阻的误差特点：测量值与真实值相比有时偏大有时偏小。多次测量，取平均值多次测量，取平均值特点：测量值与真实值相比总是偏大或总是偏小测量值与真实值相比总是偏大或总是偏小完善实验原理、改进实验方法、提高仪器精度完善实验原理、改进实验方法、提高仪器精度3.误差误差减少偶然误差的方法：减少减少系统系统误差的方法：误差的方法：系统误差：由于实验原理、实验方法、仪器精度问题引起的测量误93电流表示数电流表示数4.4.误差分析误差分析 电流表外接法电流表外接法 电压表示数电压表示数1 1）误差：测量值偏小）误差：测量值偏小 减少误差的方法：减少误差的方法：误差来源于电压表的分流，分流越小，误误差来源于电压表的分流，分流越小，误差越小差越小测量小电阻测量小电阻，即，即 情况下使用情况下使用电流表内接法电压表示数电流表示数1）误差：测量值偏大减少962）内接法的真实值计算 （1）测量值的计算方法：（2）真实值的计算方法：将电流表、电压表看成电阻（将电流表、电压表看成电阻（RA已知时），利用欧已知时），利用欧姆定律计算。姆定律计算。AVR2）内接法的真实值计算975、电路选择 当当时，选用电流表内接法时，选用电流表内接法时，选用电流表外接法时，选用电流表外接法当当直接比较法：直接比较法：当当RxRv时，采用时，采用外接法外接法当当RxRA时，采用时，采用内接法内接法阻值比值法阻值比值法5、电路选择当时，选用电流表内接法时，选用电流表外接法98试探法：试探法：若伏特表示数有明显变化，即若伏特表示数有明显变化，即 用外接用外接若安培表示数有明显变化，即用内接若安培表示数有明显变化，即用内接试探法：若伏特表示数有明显变化，即用外接若安培表99例例3：（多选）（多选）如图所示为用伏安法测电阻的部分电路图，因为不知道待测电阻如图所示为用伏安法测电阻的部分电路图，因为不知道待测电阻Rx的大概值，所以不能确定线路的接法。为了减小误差，可在电路接好后将电压表的的大概值，所以不能确定线路的接法。为了减小误差，可在电路接好后将电压表的一个接线端一个接线端K分别与分别与M、N接触，观察电压表和电流表的计数哪一个有明显的变化。接触，观察电压表和电流表的计数哪一个有明显的变化。下列关于观察到的现象及应选用的接法的叙述中，正确的是：（）下列关于观察到的现象及应选用的接法的叙述中，正确的是：（）A、若电流表读数有明显的变化，则、若电流表读数有明显的变化，则K应接在应接在M点点;B、若电流表读数有明显的变化，则、若电流表读数有明显的变化，则K应接在应接在N点点;C、若电压表读数有明显的变化，则、若电压表读数有明显的变化，则K应接在应接在M点点;D、若电压表读数有明显的变化，则、若电压表读数有明显的变化，则K应接在应接在N点点AVMNBC例3：（多选）如图所示为用伏安法测电阻的部分电路图，因为不知100实验三：滑动变阻器两种接法实验三：滑动变阻器两种接法 实验三：滑动变阻器两种接法1011.1.两种接法的优缺点两种接法的优缺点:限流限流接法接法:优点优点:电路结构简单；操作方便；耗能少。电路结构简单；操作方便；耗能少。缺点：电压或电流不能从缺点：电压或电流不能从0 0变起；调节范围小。变起；调节范围小。分压接法：分压接法：优点优点:电压或电流能从电压或电流能从0 0变起；调节范围大。变起；调节范围大。缺点：电路结构复杂；操作不方便；耗能多。缺点：电路结构复杂；操作不方便；耗能多。2 2、两种两种接接法的选择：法的选择：以下以下3 3种情况下必须用分压接法：种情况下必须用分压接法：1 1）当要求电压或电流从）当要求电压或电流从0 0变起时，变起时，2 2）当待测电阻的阻值远大于滑）当待测电阻的阻值远大于滑动变阻器的总阻值时，动变阻器的总阻值时，3 3）当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时）当采用限流接法，无论怎样调节都不能保证电路的安全时当两种接法均可时，一般采用限流接法。当两种接法均可时，一般采用限流接法。3 3、滑动变阻器、滑动变阻器的选择：的选择：当采用限流接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近的那一个。当采用限流接法时，选择总电阻与待测电阻的阻值相接近的那一个。当采用当采用分压接法分压接法时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。时，选择总电阻小而额定电流大的那一个。1.两种接法的优缺点:102器材选择与电路设计一、器材选择的原则1 1、安全性原则：例如电压表与电流表不能超过量程。2 2、精确性原则：例如电压表与电流表的指针偏角不能过小，应使其指针偏角不小于满偏的1/3.1/3.3 3、方便性原则4 4、经济性原则二、电路设计1 1、电流表的内外接法2 2、滑动变阻器的接法器材选择与电路设计一、器材选择的原则103三、实验器材螺旋测微器或游标卡尺、毫米刻度尺、电压表、电流表、定值电阻、开关及导线、被测金属导线、电池、滑动变阻器。四、实验步骤1.测直径:用螺旋测微器或游标卡尺在被测金属丝上三个不同位置各测一次直径,并记录。2.量长度:用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属丝的有效长度,反复测量3次,并记录。3.连电路:按原理图所示的电路图连接实验电路。4.求电阻:把滑动变阻器的滑片调节到使电压表为零的位置,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.拆除实验电路,整理好实验器材。三、实验器材104五、数据处理 导线的横截面积S=(公式)=(代入数据)=m2。所测金属的电阻率=(公式)=(代入数据)=m。五、数据处理导线的横截面积S=(公式)=105【注意事项】(1)因一般金属丝电阻较小,为了减少实验的系统误差,必须选择电流表外接法。(2)本实验滑动变阻器若用分压式接法,在接通电源之前应将滑动变阻器调到电压表为零的状态。(3)测量l时应测接入电路中的金属丝的有效长度(即两接线柱之间的长度);在金属丝的3个不同位置上用螺旋测微器或游标卡尺测量直径d。(4)电流不宜过大(电流表用00.6A量程),通电时间不宜太长,以免电阻率因温度升高而变化。【实验误差来源及分析】(1)直径测量。(2)长度测量。(3)电路中电流表及电压表内阻对电阻测量的影响。(4)通电电流大小,时间长短,致使电阻丝发热,电阻率随之变化。【注意事项】【实验误差来源及分析】1062022版高中物理人教版必修第三册第11章-电路及其应用-全章ppt课件(共5节)107实例引导一、实验原理与操作例1在做“金属丝电阻率的测量”的实验时,需要对金属丝的电阻进行测量,已知金属丝的电阻值Rx约为20。一位同学用伏安法对这个电阻的阻值进行了比较精确的测量,这位同学想使被测电阻Rx两端的电压变化范围尽可能大。他可选用的器材有:直流电源,电压为8V;电流表A(量程0.6A,内阻约为0.50);电压表V(量程10V,内阻约为10k);滑动变阻器R(最大电阻值为5.0);开关一个,导线若干。(1)根据上述条件,测量时电流表应采用。(填“外接法”或“内接法”)(2)在方框内画出实验电路图。(3)若在上述实验中,电流表的示数为I,电压表的示数为U,且电流表内阻RA与电压表内阻RV均为已知量,用测量物理量和电表内阻计算金属丝电阻的表达式:Rx=。实例引导(1)根据上述条件,测量时电流表应采用。(108解析:(1)待测电阻约为待测电阻约为20,是电流表内阻的是电流表内阻的40倍倍,但电压表内阻是待测电阻的但电压表内阻是待测电阻的500倍倍,故电阻故电阻Rx为小电阻为小电阻,采用外接法。采用外接法。(2)因为要使因为要使Rx两端的电压变化范围尽可能的大两端的电压变化范围尽可能的大,所以滑动变阻器要采用分压式所以滑动变阻器要采用分压式,电电路图如图所示。路图如图所示。解析:(1)待测电阻约为20,是电流表内阻的40倍,但电109二、仪器的读数及数据处理例2在“金属丝电阻率的测量”实验中,所用测量仪器均已校准。待测金属丝接入电路部分的长度约为50cm。(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,其中某一次测量结果如图所示,其读数应为mm(该值接近多次测量的平均值)。二、仪器的读数及数据处理(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,110(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx,实验所用器材为直流电源(电压3V,内阻1,在实物图中用干电池的符号代替),电流表(内阻约0.1),电压表(内阻约3k),滑动变阻器R(020,额定电流2A),开关,导线若干。某小组同学利用以上器材正确连接好电路,进行实验测量,记录数据如下:(2)用伏安法测金属丝的电阻Rx,实验所用器材为直流电源(电111(3)图3是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,滑动变阻器的滑片P置于变阻器的一端。请根据(2)所选的电路图,补充完成图中实物间的连线,并使闭合开关的瞬间,电压表或电流表不至于被烧坏。(4)这个小组的同学在坐标纸上建立U、I坐标系,如图4所示,图中已标出了与测量数据对应的4个坐标点。请在图中标出第2、4、6次测量数据的坐标点,并描绘出U-I图线。由图线得到金属丝的阻值Rx=(保留两位有效数字)。(5)根据以上数据可以估算出金属丝电阻率约为(填选项前的符号)。A.110-2mB.110-3mC.110-6mD.110-8m(3)图3是测量Rx的实验器材实物图,图中已连接了部分导线,112解析解析:(1)螺旋测微器的读数为螺旋测微器的读数为0mm+39.80.01mm=0.398mm。(2)由实验记录的数据可知由实验记录的数据可知Rx的阻值大约为的阻值大约为5。由题知。由题知RxRV,故电流表应外接。若滑动变故电流表应外接。若滑动变阻器接为限流式接法阻器接为限流式接法,则则Rx两端的电压最小值两端的电压最小值Umin0.6V,而从实验数据可知而从实验数据可知Rx两端电压最小值为两端电压最小值为0.10V,因此滑动变阻器应采用分压式接法。因此滑动变阻器应采用分压式接法。选题图中甲图。选题图中甲图。(3)如图甲所示。如图甲所示。(4)选尽可能多的点连成一条直线选尽可能多的点连成一条直线,不在直线上的点均匀分布在直线两侧不在直线上的点均匀分布在直线两侧,如图乙所示。如图乙所示。图线的斜率反映了金属丝的电阻图线的斜率反映了金属丝的电阻,因此金属丝的电阻值因此金属丝的电阻值Rx4.4。答案答案:(1)0.398(0.3950.399均正确均正确)(2)甲甲(3)见解析图甲见解析图甲(4)见解析图乙见解析图乙4.4(4.34.7均正确均正确)(5)C解析:(1)螺旋测微器的读数为0mm+39.80.011131.1.螺旋测微器的原理、使用方法和读数方法。2.2.利用伏安法测电阻，进一步测出金属丝的电阻率，实验原理、实验器材、实验注意事项以及误差的分析。1.螺旋测微器的原理、使用方法和读数方法。1142.2.某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻。分别使用游标卡尺和螺旋测微器测量圆柱体的长度和直径，某次测量的示数如图甲和乙所示，长度为_cm_cm，直径为_mm_mm。5.015.015.3155.3152.某同学测量一个圆柱体的电阻率，需要测量圆柱体的尺寸和电阻115按下图丙连接电路后，实验操作如下：（a a）将滑动变阻器R R1 1的阻值置于最_（选填“大”或“小”）处；将S S2 2拨向接点1 1，闭合S S1 1，调节R R1 1，使电流表示数为I I0 0；（b）将电阻箱R R2 2的阻值调至最_（选填“大”或“小”）；将S S2 2拨向接点2 2；保持R R1 1不变，调节R R2 2，使电流表示数仍为I I0 0，此时R R2 2阻值为1 2801 280；由此可知，圆柱体的电阻为_。大大1 2801 280按下图丙连接电路后，实验操作如下：（a）将滑动变阻器R11161.1.现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安法测量圆柱体两端之间的电阻,用螺旋测微器测量该圆柱体的直径,用游标卡尺测量该圆柱体的长度。螺旋测微器和游标卡尺的示数如图甲和图乙所示。1.现有一合金制成的圆柱体。为测量该合金的电阻率,现用伏安117(1)(1)由图读得圆柱体的直径为由图读得圆柱体的直径为mm,mm,长度为长度为cmcm。(2)(2)若流经圆柱体的电流为若流经圆柱体的电流为I,I,圆柱体两端之间的电压为圆柱体两端之间的电压为U,U,圆柱体的圆柱体的直径和长度分别用直径和长度分别用D D、L L表示表示,则用则用D D、L L、I I、U U表示的电阻率的关系表示的电阻率的关系式为式为=。4.240 4.240 1.8451.845(1)由图读得圆柱体的直径为mm,长度为1182.2.某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3V3V、内阻约为3 k3 k的电压表和量程为0.6 A0.6 A、内阻约为0.10.1的电流表。采用分压电路接线,图甲是实物的部分连线图,待测电阻为图乙中的R R1 1,其阻值约为55。(1)(1)测R R1 1阻值的最优连接方式为导线连接 (选填“a”a”或“b”)b”)、导线连接 (选填“c”c”或“d”)d”)。(2)(2)正确接线测得实验数据如表,用作图法求得R R1 1的阻值为 。U/VU/V0.400.400.800.801.201.201.601.602.002.002.402.40I/AI/A0.090.090.190.190.270.270.350.350.440.440.530.532.某同学用伏安法测量导体的电阻,现有量程为3V、内阻约为3119(3)(3)已知图乙中R R2 2与R R1 1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体,R,R2 2的边长是R R1 1的 ,若测R R2 2的阻值,则最优的连线应选 (填选项)。A.A.连接a,a,连接c c B.B.连接a,a,连接d dC.C.连接b,b,连接c c D.D.连接b,b,连接d d答案答案:(1)a d(2)4.5(3)B:(1)a d(2)4.5(3)B(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形1203.(20193.(2019江苏高考)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率。实验操作如下:(1):(1)螺旋测微器如图1 1所示。在测量电阻丝直径时,先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间,再旋动(选填“A”“B”“A”“B”或“C”),“C”),直到听见“喀喀”的声音,以保证压力适当,同时防止螺旋测微器的损坏。(2)(2)选择电阻丝的(选填“同一”或“不同”)”)位置进行多次测量,取其平均值作为电阻丝的直径。3.(2019江苏高考)某同学测量一段长度已知的电阻丝的电121(3)(3)图2 2甲中RxRx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变阻器接入图2 2乙实物电路中的正确位置。(3)图2甲中Rx为待测电阻丝。请用笔画线代替导线,将滑动变122(4)(4)为测量Rx,Rx,利用图2 2甲所示的电路,调节滑动变阻器测得5 5组电压U U1 1和电流I I1 1的值,作出的U U1 1-I-I1 1关系图象如图3 3所示。接着,将电压表改接在a a、b b两端,测得5 5组电压U U2 2和电流I I2 2的值,数据见表:请根据表中的数据,在方格纸上作出U U2 2-I-I2 2关系图象U2/V0.501.021.542.052.55I2/mA20.040.060.080.0100.0(4)为测量Rx,利用图2甲所示的电路,调节滑动变阻器测得5123(5)(5)由此,可求得电阻丝的Rx=Rx=。根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率。(5)由此,可求得电阻丝的Rx=。根据电阻定律可124答案:(1)C:(1)C(2)(2)不同(3)(3)见解析(4)(4)图见解析(5)23.5(23.0(5)23.5(23.024.024.0都算对)答案:(1)C(2)不同(3)见解析(4)图见解析125人人拥拥有有的的东东西西没没有有比比光光阴阴更更贵贵重重、更更有有价价值值的的了了，所所以以千千万不要把今天该做的事拖到明天去做。万不要把今天该做的事拖到明天去做。人拥有的东西没有比光阴更贵重、更有价值的了，所以千万不要把今1264.4.串联电路和并联电路串联电路和并联电路4.串联电路和并联电路127问题引入：问题引入：如果把两个电阻如果把两个电阻R1.R2串联或并联后看成一个电阻，你认为这个电阻跟串联或并联后看成一个电阻，你认为这个电阻跟R1、R2应该是怎样的关系？应该是怎样的关系？问题引入：128了解串、并联电路电阻的特点。1.1.掌握串、并联电路的电流和电压特点及串、并联电路电阻的计算。（物理观念）2.2.知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电 流表G G（表头）改装而成的。（科学思维）3.3.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。（科学探究）了解串、并联电路电阻的特点。1.掌握串、并联电路的电流和电压129体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，让我们一起吧！进走课堂体会课堂探究的乐趣，进走课堂130(一）电路结构：1.1.串联电路的构成如图，把两只灯泡顺次连接在电路里，一只灯泡亮时另一只灯泡也亮。像这样把元件逐个顺次连接起来，所形成的电路称为串联电路。【探究一：串并联电路的电流特点】(一）电路结构：1.串联电路的构成如图，把两只灯泡顺次连接在131S 如图：把两只灯泡并列地接在电路中。像这样把元件并列地连接起来的电路，称为并联电路。2.2.并联电路的构成S如图：把两只灯泡并列地接在电路中。像这样把元件并列132串并联电路串并联电路133I I0 0=I=I1 1=I=I2 2=I=I3 3 串联电路各处的电流相等2.2.并联电路:并联电路的总电流等于各支路电流之和：（二）串并联电路的电流特点01231.1.串联电路:I I0 0=I=I1 1+I+I2 2+I+I3 30123 讨论：如果有更多的导体串联或并联，结论如何？I0=I1=I2=I3串联电路各处的电流相等2.并联电路:134U03=U01+U12+U23结论:串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和01231.1.串联电路:U01=01各点的电势与各点之间的电势差有什么关系?U12=12U23=23比较电压关系U03=03（三）串并联电路的电压特点U03=U01+U12+U23结论:串联电路两端的总电压等135U=UU=U1414=U=U2525=U=U3636 并联电路的总电压与各支路的电压相等2.2.并联电路:比较0 0、1 1、2 2、3 3点的电势关系比较4 4、5 5、6 6点的电势关系比较电压关系0 0UU=U14=U25=U36并联电路的总电压与各支路的电压136串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和1.1.串联电路:【互动探究】多个电阻串联呢？R1R2UU1U2II I =I I1 1=I=I2 2（四）串并联电路的电阻特点串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和1.串联电路:【互动探1372.2.并联电路:【互动探究】多个电阻并联呢？并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和U=UU=U1 1=U=U2 22.并联电路:【互动探究】多个电阻并联呢？并联电路总电阻的倒138【规律总结】串、并联电路特点1.1.串联电路2.2.并联电路【规律总结】串、并联电路特点1.串联电路2.并联电路139【思考1】串联电路两端的总电压等于各个电阻两端的电压之和，可以认为每个电阻从总电压中分得一部分。因此，串联电路具有分压作用。请你证明：串联电路中，每个电阻分得的电压与其电阻成正比。R1R2R3U1U3U2U四四.串联电路的串联电路的电压的分配电压的分配特点特点串联电路中，每个电阻分得的电压与其电阻成正比。串联电路中，每个电阻分得的电压与其电阻成正比。【思考1】串联电路两端的总电压等于各个电阻两端的电压之和，可140【思考3】n个相同电