2019-2020年高中物理《恒定电流》教案2 新人教版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理恒定电流教案2 新人教版选修3-1【教学结构】 一、欧姆定律：，必须注意：U为加在电阻两端的电压。I为流过电阻中的电流强度。电压：就是导体两端的电势差，在导体中存在电场，在电场作用下电荷定向移动形成电流。电压单位：伏特（V）U=10V，表示导体中通过1库仓电量电场力要做10焦的功，即电流要做10焦的功。电流强度：表示电流强弱的物理量。定义为，即单位时间通过导体横截面电量单位：安培A，毫安mA，微安。电阻：导体对电流阻碍作用，单位 欧姆，千欧，兆欧，1=106二、电阻定律：，在温度不变时，导线电阻跟它的长度成正比，跟它的横截面积成反比。电阻率：表示材料导电性能的物理量。单位m，实用单位(mm)2/m，金属材料电阻率随温度计高而增大。温度降低到绝对零度材料电阻率降低到零，这种现象称超导现象。一般情况下，不考虑温度对电阻影响，一定要认真审题按题意处理温度对电阻影响。三、电功，电功率W=UIt，电流通过用电器做功，把电能化为其它形式的能，对于纯电阻电路，W=I2Rt，电流通过导产生的热量Q=I2Rt，称为焦耳定律。电路中包含电动机，电解槽等用电器时，即非纯电阻电路，WI2Rt，。电路中电功不等于电热，电能还转化为其它形式能。四、串、并联电路1. 串联电路的基本特点，如图2所示，(1)I=I1=I2，(2)R=R1+R2，(3)U=U1+U2，(4)，(5)2.并联电路的基本特点：如图3所示，(1)I=I1+I2，(2)，(3)U=U1=U2，(4)，(5)，应注意：并联电阻的总值小于任意一个电阻，并联电阻越多总电阻越小，但不是并联电阻越大总电阻越小，两个电阻并联，其中一个电阻增大，并联总电阻应是增大而不是减小。五、闭合电路欧姆定律1.电源：把其它形式能转化为电能的装置。电动势：等于电源没有接入电路时两极间的电压。用表示，电动势就表示电源把其它形式能转化为电能的本领。从物理意义讲不同于电压。电压表示静电力做功，而电动势表示非静电力做功。一般情况下，电动势可认为是不变的。电源内阻：电路接通电路中有电流，电源内部也有等大电流，电源内部也有电阻即内电阻用r表示。在一般情况下，电源内电阻是不变的。路端电压：如图4所示电路，电键K闭合时，A，B两点间电压，即为路端电压U，在K断开时U=。2.闭合电路欧姆定律。=U+Ir，或I=，Ir为电源内电压U内。在外电阻R增大时，电路电流I减小；R减小时，I增大。根据=U+Ir当R增大时，U内减小，U增大；R减小时，U内增大，U减小。当R时即断路：U=，R=0时，即短路，I短=，I短不是无穷大。电源输出功率：当R=r，电源输出功率最大，当Rr时，随R输出功率减小。A3.相同电池的串联电池组：一个电池的电动势。内阻r。几个电池串联电池组电动势=n。内阻r=nr。AA六、用伏安法测电阻：用图5所示电路测Rx阻值时，V 示数为Rx两端电压，示数为通过Rx的电流。Rx=，实际 示数IR+IV。测得Rx值。比真值小。当Rv值越大Iv越小 示数越接近IR，RVRx的Rx值。用图6所示电路，测Rx值时，当RxRA时测定值比较准确。内接法。【解题点要】 例一、如图7所示，R1=R2=R3=R=4，U=8V，求，(1)安培计示数。(2)用导线连接A D，安培计示数。(3)用导线同时连接A D，B C，导线A D，B C不连接，安培计的示数。解析：(1)电路连接是R2，R3，R4串联，然后与R1并联。R1+R2+R3=12，总电阻R=3，(2)用导线连接A D，导线A D与R2、R3并联，导线把R2，R3短路，电路便为R4与R1并联，电阻R=2，安培计示数(3)同时导线连接A D，B C，电路如图8所示，导线A D把4个电阻的一端连在一起。导线C B把4个电阻的另一端连接在一起，四个电阻的两端电势相等，四个电阻并联，电路总电阻为R=1，安培计示数I=8A，千万不能认为A D导线使R2、R3短路，最后只有R1一个电阻。例二、如图9所示，电阻R1，R2，R3，的电压，电流，消耗电功率分别为U1，U2，U3，I1，I2，I3，P1，P2，P3，把此电路与电源接通后，求，(1)U1/U2，(2)I1/I2，(3)P1/P2解析：从图可知电阻R1与电阻R2，R3的并联值串联，R1与R2分压，U2等R2分压，U2等R2两端电压，根据串联电路分压原理 。流经R1电流I1=I2+I3，根据并联电路分流原理，。电阻消耗电功率P=UI，所以从以上两个例题可以看出，解决电学问题时，电路一定要清，搞清楚电路是如何连接的是解题的关键。串联电路分压，并联电路分流是经常使用的电学规律，必须熟练掌握。例三、如图10所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动头P向b移动时，（ ）A.伏特表V1，V2都增大，安培表A1减小，A2增大。B.伏特表V1，V2都减小，安培表A1增大，A2减小。C.伏特表V1增大，V2减小，安培表A1，A2都减小。D.伏特表V1减小，V2增大，安培表A1，A2都增大。解析：当滑动头P向b移动时，电阻R3增大，全电路总电阻R增大，根据闭合电路欧姆定律。I=，电路电流减小，安培计A1的示数减小，又=U路+Ir，不变，r不变，I减小，所以U路增大，伏特计V1的示数增大，电阻R1两端电压UR1=IR1，I减小，UR1减小，伏特计V2示数减小，电阻R2两端电压UR2，U路=UR1+UR2，U路增大，UR1减小，UR2增大，流过R2的电流IR2=，UR2增大，R2不变，IR2增大，I=IR2+IR3，I减小，IR2增大，所以IR3减小，安培计A2示数减小，选项C正确。例四、一辆电车上的电动机的额定电压是110伏，内阻是4欧，在正常行驶时，通过电动机的电流强度是5安培，若不计电车内部的磨擦引起的能量损失，则电动机产生的牵引力的功率是（ ）A.3.025KW B.0.55KW C.0.45KW D.0.10KW解析：电动机不是纯电阻，含有电动机的电路不是纯电阻电路。电动机产生的牵引力的功率不是电功率，而是电动机的输出机械功率。电动机消耗电路中的电功率，把其中一部分转化为内阻上的发热功率，另一部分转化为机械功率输出去。电路输给电动机的电功率P=UI=1105=550W，在电阻上的发热功率P焦=I2R=524=100W，转化机械功率P机=PP焦=550W100W=450W=0.45KW。选项C正确。电动机不是纯电阻，欧姆定律不适用，电压，电阻，电流强度的关系不是I=。从能量转化方面看，电动机不是把消耗的全部电能转化为机械能，还有一部分转化为内能。例五、如图11所示，=12V，r=1，导线电阻不计，R=22(a)K闭合时，滑键c逐渐向右滑动时，干路电流将_，路端电压将_A C间电压将_，电源消耗总功率_，电源内部消耗的功率_(b)K闭合时，滑键c放在R中间，干路电流为_，路端电压为_，A C间电压为_，B C间电压为_，电源内电压为_，电源消耗总功率为_电源内部消耗功率为_，输出功率为_，电源效率为_。解析：(a)：电键K闭合时，滑键c向右滑动时，电路电阻逐渐减小，根据闭合电路欧姆定律，干路电流将逐渐增大，路端电压：=U路+Ir，U路逐渐减小。A C间电压UAC=IRAC，因RAC=0，不随C移动而变化。电源消耗总功率：P总=I，因为I增大，而增大，电源内部消耗功率P内=I2r，r不变，P内增大，(b)K闭合，C放在R中间则外电路电阻R外=11，干路电流I=，路端电压U路=IR外=111=11V，UAC=0V，UBC=U路=11V，电源内电压U内=Ir=1V，电路消耗总功率P总=I=121=12W输出功率P出=U路I=111=11W，电源内部消耗电功率。P内=I2r=P总P出=1W，电源效率=，本题是对闭合电路的基本规律全面的检测，是对闭合电路的基本概念，基本规律的综合练习使用，熟练掌握非常必要。例题六，如图12所示，两个电源电动势皆为60V，内电阻皆为2，左边电阻8，右边电阻2，虚线框内是一个6和1个8电阻组成的电路，当只接通K1，K2时，回路电流为6A，当只接通K2，K3时，回路电流为5A，求只接通K1和K3时，回路电流强度是多大？解析：电路只接通K1，K2时，电路电动势=120V，设框内电阻为R1，则I=则R1=R左R右2r=6，R1与R左，R右串联。当电路只接K2，K3时，R2=8，则R2与R右串联。在虚线框内R1，R2组成电路应为图13所示，当电路中只接通K1，K3时，电路应是R左、R1、R2串联【课余思考】 1.比较部分电路欧姆定律与闭合电路欧姆定律的联系和区别。纯电阻电路和非纯电阻电路在使用定律时应注意些什么？ 2.闭合电路中的能量转化关系是什么？串，并联电路的特点是什么？【同步练习】 1.一条粗细均匀的电阻丝电阻为R，其横截面直径为d，若将它拉制成直径为d/10的均匀细电阻丝，其电阻变为（ ） A.10000R B.1000R C.100R D.R/100 2.导线A电阻为R，A中电流强度为I，通电时间为t，导线B的电阻为R/2，B中电流强度为I/4，通电时间为2t，那么 (1)相同的时间通过导线A与B横截面的电量之比为（ ） A.2:1 B.1:2 C.4:1 D.1:4 (2)时间t内电流通过A做功与时间2t内电流通过B做功之比为（ ） A.32:1 B.16:1 C.8:1 D.1:4 3.A，B，C，D四个相同的灯泡按图14所示电路连接，M，N两端电压恒定，这四个灯泡中（ ） A. C灯比D为亮 B. A灯比C灯亮 C. A灯和B灯一样亮 D. A灯和C灯一样亮 4.甲、乙两个定值电阻分别接入电路中，通过电阻的电流强度与电阻两端电压的关系如图15所示，根据图线可知（ ） A.甲的两端电压总比乙两端电压大 B.甲电阻比乙的电阻小 C.加相同电压时，甲的电流强度比乙的小 D.只有甲两端电压大于乙两端电压时，才能使甲、乙中电流强度相等 5.某输电线总电阻为2.0，若输送电功率保持10KW不变，在用250V电压输送时，线路上损失功率为_KW，若改用5000V电压输送时，线路上损失电功率为_KW。 6.如图16所示，电路两端电压恒定，电阻R1=R2=R3，R3=，电键闭合前，后电阻R2消耗电功率之比_，电容器C所带电量之比_。 7.如图17所示电路，电池内阻为1，电动势为6V，R2=40，灯泡为“4V，3.2W”，调整变阻器R1使灯泡正常发光，安培计示数为1A，求R1的阻值和在灯泡正常发光时，R1消耗消耗的电功率。【参考答案】 1. A 2. (1)C, (2)B 3. C 4. C, D 5. 3.2, 810-3 6. 16:9, 2:1 7.41P1=1.4w