高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第二章 恒定电流1 电源和电流教案及反思

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-1第二章 恒定电流1 电源和电流教案及反思，共7页。教案主要包含了部分电路欧姆定律，电阻定律，电功，闭合电路欧姆定律，伏安法测电阻等内容，欢迎下载使用。
[高二物理复习教案(共2课时)]第十四章    恒定电流知 识 结 构　重点和难点一、部分电路欧姆定律　　1．部分电路欧姆定律的内容　　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．公式表示为：2．欧姆定律是实验定律　　本定律通过探索性实验得到电流I和电压U之间的关系，其关系也可以用I-U图像表示出来（如图1）．对于给定的金属导体，比值为一恒定值，对于不同的导体，比值反映对电流的阻碍作用，所以把比值定义为导体的电阻R．　　3．几个公式的含义　　公式是欧姆定律，公式习惯上也称为欧姆定律．而公式是电阻的定义式，它表明了一种量度电阻的方法，绝不可以错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”，或认为“既然电阻是表示导体对电流的阻碍作用的物理量，所以导体中没有电流时导体就不存在电阻”．一定要明确公式的物理意义，不能不讲条件地说量与量之间的关系．　　4．会应用欧姆定律分析和解决问题　　欧姆定律是解决电路问题的基础．用部分电路欧姆定律解决问题无非牵涉U、I、R三个量之间的关系，解决问题时，第一要注意三个量之间的对应关系，这三个量一定属于同一段纯电阻电路，且这段电路中一定不含有电动势；第二要注意研究问题的过程中哪个量不变，另外两个量谁随谁变，怎么变，找不到不变量，就无法确定电路中各量如何变化．　　5．知道欧姆定律的适用范围　　欧姆定律是在金属导电的实验基础上总结出来的，对于电解液导电也适用，但对于气体导电和半导体导电就不适用了．　　二、电阻定律　　导体的电阻是由它本身的性质决定的．金属导体的电阻由它本身的长度l、横截面积S、所用材料和温度决定．在温度一定时，金属导体的电阻跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比，用公式表示为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　这就是电阻定律，式中ρ叫做导体的电阻率，由导体的材料决定．　　注意：　　1．物质的电阻率与温度有关，实验表明，温度越高，金属的电阻率就越大，因此，金属导体的电阻随温度的升高而增大．例如，白炽灯泡点亮时的灯丝电阻比不通电时要大很多倍，因为灯泡点亮后，灯丝温度升高，电阻率增大，电阻也随之增大．　　2．导体的电阻由式定义，也可以利用其测量，但并不是由U和I决定的，而是由电阻定律决定的，即导体本身的性质决定的．　　三、电功、电热、电功率　　1．为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下：　　　　2．电功和电热不相等的原因　　由前面的表格，我们看到，只有在纯电阻电路中才有电功等于电热，而一般情况电路中电功和电热不相等．这是因为，我们使用用电器，相当多的情况是需要其提供其它形式的能量．如电动机，消耗电能是需要让其提供机械能，如果电功等于电热，即消耗的电能全部转化为电动机线圈电阻的内能，电动机就不可能转起来，就无从提供机械能了．因而一般的电路中电功一定大于电热，从而为电路提供除内能之外的其它能量．但无论什么电路，原则上一定要有一部分电能转化为内能，因为任何电路原则上都存在电阻．　　所以电路中的能量关系为：，只有在纯电阻电路中W = Q．　　3．额定电压与实际电压、额定功率与实际功率　　额定电压指用电器正常工作时的电压，这时用电器消耗的功率为额定功率．但有时加在用电器上的电压不等于额定电压，这时用电器不能正常工作，这时加在用电器上的电压就称之为实际电压，这时用电器消耗的功率为实际功率．要注意，在一些问题中“额定”和“实际”往往不相等．　　四、闭合电路欧姆定律　　1．意义：　　描述了包括电源在内的全电路中，电流强度I与电动势E、全电路中内电阻r与外电阻R之间的关系．公式为：常用的表达式还有：E=IR+Ir=U+U＇U=E-Ir　　　　2．电动势与路端电压的比较：　　　　3．路端电压U随外电阻R变化的讨论　　电源的电动势和内电阻是由电源本身的性质决定的，不随外电路电阻的变化而变化，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而变化的．      ①U=E-Ir          ②　 当外电路断路时，当外电路短路时，路端电压随电流变化的图线（U-I图线）如图2所示．　　由U=E-Ir可知，图线纵轴截距等于电源电动势E，若坐标原点为（0，0），则横轴截距为短路电流，图线斜率的绝对值等于电源的内电阻，即．　　在解决路端电压随外电阻的变化问题时，由于E、r不变，先由①式判断外电阻R变化时电流I如何变化，再由②式判断I变化时路端电压U如何变化，因为在①、②式中除E和r都还分别有两个变量，①式中是外电阻R和电流I，②式中是电流I和路端电压U，这样可以讨论一个量随另外一个量的变化．有的同学试图用公式来讨论路端电压随外电阻的变化问题，但由于当外电阻R发生变化时电流I也发生变化，因此无法讨论路端电压U的变化情况．如外电阻R增大时，电流I减小，其乘积的变化无从判断．　　4． 闭合电路中的几种电功率由于在闭合电路中内、外电路中的电流都相等，因此由E=U+U＇可以得到IE=IU+IU＇  或    式中IEt是电源将其它形式的能转化成的电能，IUt是电源输出的电能，即外电路消耗的电能，是电源内电阻上消耗的电能，等于，即内电阻上产生的热．与之相对应，IE是电源的总功率，IU是电源输出的电功率， 是内电阻上的焦耳热功率．一定要从能量转化和守恒的观点理解这几个功率的意义．　　五、伏安法测电阻　　伏安法测电阻的原理是部分电路的欧姆定律（），测量电路可以有电流表外接和电流表内接两种方法，如图3甲、乙两图．由于电压表和电流表内阻的存在，两种测量电路都存在着系统误差．　　　　　　　　　　　甲图中电流I甲的测量值大于通过电阻Rx上的电流，因此计算出的电阻值R甲小于电阻Rx的值．　　　　乙图中电压U乙的测量值大于加在电阻Rx上的电压，因此计算出的电阻值R乙大于电阻Rx的值．　　　　为了减小测量误差，可先将待测电阻Rx的粗略值与电压表和电流表的内阻值加以比较，当Rx<< RV时，，宜采用电流表外接法测量．当Rx>> RA 时，，宜采用电流表内接法测量．例 题 精 选【例1】实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示（考虑灯丝的电阻随温度的变化而变化）：分析：随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，于是温度升高，电阻率也将随之增大，所以电阻增大，I-U曲线的斜率减小，选A。【例2】某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？分析：电动机不转时为纯电阻由欧姆定律得，，这个电阻是不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为P电=U2I2=36W，内部消耗的热功率P热==5W，所以机械功率P=31W　 由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏，正常运转时电流反而较小。【例3】　已知如图，R1=6Ω，R2=3Ω，R3=4Ω，则接入电路后这三只电阻的实际功率之比为_________。分析：①利用电流之比：I1∶I2∶I3=1∶2∶3　　 ②利用电压之比：U1∶U2∶U3=1∶1∶2　　 ③在此基础上利用P=UI，得P1∶P2∶P3=1∶2∶6【例4】如图所示电路中，电阻R1=8Ω。当电键K断开时，电压表的示数为5.7V，电流表的示数为0.75A，电源总功率是9W；当电键K闭合时，电压表的示数为4V。若电键断开和闭合时电源内部损耗的电功率之比是9：16。求电源的电动势和电阻R2、R3。解析：K断开时，电流表示数是通过电源的电流值，设为I1＝0.75A，则电源电动势ε=P总/I1＝12V电压表V1示数是R3、R4两端总电压，有R3＋R4＝U1/I1=7.6Ω电源内阻r=ε/I1－(R1＋R3＋R4)=0.4ΩK断开和闭合时，电路总电流之比I1：I2=∶=3∶4K闭合时电路总电流为I2=4I1/3=1A  R4=U2/I2=4Ω  R3=3.6Ω根据ε=I2r＋I2[R3＋R4＋R1R2/(R1＋R2)]     解得R2=8Ω。