2019-2020年高中物理電流和電源教案5 新人教版選修3-1知 識 結(jié) 構(gòu)重點和難點一、部分電路歐姆定律1部分電路歐姆定律的內(nèi)容導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體的電阻成反比公式表示為：2歐姆定律是實驗定律本定律通過探索性實驗得到電流I和電壓U之間的關(guān)系，其關(guān)系也可以用I-U圖像表示出來（如圖1）對于給定的金屬導(dǎo)體，比值為一恒定值，對于不同的導(dǎo)體，比值反映對電流的阻礙作用，所以把比值定義為導(dǎo)體的電阻R3幾個公式的含義公式是歐姆定律，公式習(xí)慣上也稱為歐姆定律而公式是電阻的定義式，它表明了一種量度電阻的方法，絕不可以錯誤地認為“電阻跟電壓成正比，跟電流成反比”，或認為“既然電阻是表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用的物理量，所以導(dǎo)體中沒有電流時導(dǎo)體就不存在電阻”一定要明確公式的物理意義，不能不講條件地說量與量之間的關(guān)系4會應(yīng)用歐姆定律分析和解決問題歐姆定律是解決電路問題的基礎(chǔ)用部分電路歐姆定律解決問題無非牽涉U、I、R三個量之間的關(guān)系，解決問題時，第一要注意三個量之間的對應(yīng)關(guān)系，這三個量一定屬于同一段純電阻電路，且這段電路中一定不含有電動勢；第二要注意研究問題的過程中哪個量不變，另外兩個量誰隨誰變，怎么變，找不到不變量，就無法確定電路中各量如何變化5知道歐姆定律的適用范圍歐姆定律是在金屬導(dǎo)電的實驗基礎(chǔ)上總結(jié)出來的，對于電解液導(dǎo)電也適用，但對于氣體導(dǎo)電和半導(dǎo)體導(dǎo)電就不適用了二、電阻定律導(dǎo)體的電阻是由它本身的性質(zhì)決定的金屬導(dǎo)體的電阻由它本身的長度l、橫截面積S、所用材料和溫度決定在溫度一定時，金屬導(dǎo)體的電阻跟它的長度l成正比，跟它的橫截面積S成反比，用公式表示為：這就是電阻定律，式中叫做導(dǎo)體的電阻率，由導(dǎo)體的材料決定注意：1物質(zhì)的電阻率與溫度有關(guān)，實驗表明，溫度越高，金屬的電阻率就越大，因此，金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度的升高而增大例如，白熾燈泡點亮?xí)r的燈絲電阻比不通電時要大很多倍，因為燈泡點亮后，燈絲溫度升高，電阻率增大，電阻也隨之增大2導(dǎo)體的電阻由式定義，也可以利用其測量，但并不是由U和I決定的，而是由電阻定律決定的，即導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定的三、電功、電熱、電功率1為了更清楚地看出各概念之間區(qū)別與聯(lián)系，列表如下：2電功和電熱不相等的原因由前面的表格，我們看到，只有在純電阻電路中才有電功等于電熱，而一般情況電路中電功和電熱不相等這是因為，我們使用用電器，相當多的情況是需要其提供其它形式的能量如電動機，消耗電能是需要讓其提供機械能，如果電功等于電熱，即消耗的電能全部轉(zhuǎn)化為電動機線圈電阻的內(nèi)能，電動機就不可能轉(zhuǎn)起來，就無從提供機械能了因而一般的電路中電功一定大于電熱，從而為電路提供除內(nèi)能之外的其它能量但無論什么電路，原則上一定要有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因為任何電路原則上都存在電阻所以電路中的能量關(guān)系為：，只有在純電阻電路中W = Q3額定電壓與實際電壓、額定功率與實際功率額定電壓指用電器正常工作時的電壓，這時用電器消耗的功率為額定功率但有時加在用電器上的電壓不等于額定電壓，這時用電器不能正常工作，這時加在用電器上的電壓就稱之為實際電壓，這時用電器消耗的功率為實際功率要注意，在一些問題中“額定”和“實際”往往不相等四、閉合電路歐姆定律1意義：描述了包括電源在內(nèi)的全電路中，電流強度I與電動勢E、全電路中內(nèi)電阻r與外電阻R之間的關(guān)系公式為：常用的表達式還有：E=IR+Ir=U+UU=E-Ir2電動勢與路端電壓的比較：3路端電壓U隨外電阻R變化的討論電源的電動勢和內(nèi)電阻是由電源本身的性質(zhì)決定的，不隨外電路電阻的變化而變化，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而變化的 U=E-Ir 當外電路斷路時，當外電路短路時，路端電壓隨電流變化的圖線（U-I圖線）如圖2所示由U=E-Ir可知，圖線縱軸截距等于電源電動勢E，若坐標原點為（0，0），則橫軸截距為短路電流，圖線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)電阻，即在解決路端電壓隨外電阻的變化問題時，由于E、r不變，先由式判斷外電阻R變化時電流I如何變化，再由式判斷I變化時路端電壓U如何變化，因為在、式中除E和r都還分別有兩個變量，式中是外電阻R和電流I，式中是電流I和路端電壓U，這樣可以討論一個量隨另外一個量的變化有的同學(xué)試圖用公式來討論路端電壓隨外電阻的變化問題，但由于當外電阻R發(fā)生變化時電流I也發(fā)生變化，因此無法討論路端電壓U的變化情況如外電阻R增大時，電流I減小，其乘積的變化無從判斷4 閉合電路中的幾種電功率由于在閉合電路中內(nèi)、外電路中的電流都相等，因此由E=U+U可以得到IE=IU+IU 或 式中IEt是電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成的電能，IUt是電源輸出的電能，即外電路消耗的電能，是電源內(nèi)電阻上消耗的電能，等于，即內(nèi)電阻上產(chǎn)生的熱與之相對應(yīng)，IE是電源的總功率，IU是電源輸出的電功率， 是內(nèi)電阻上的焦耳熱功率一定要從能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點理解這幾個功率的意義五、伏安法測電阻伏安法測電阻的原理是部分電路的歐姆定律（），測量電路可以有電流表外接和電流表內(nèi)接兩種方法，如圖3甲、乙兩圖由于電壓表和電流表內(nèi)阻的存在，兩種測量電路都存在著系統(tǒng)誤差甲圖中電流I甲的測量值大于通過電阻Rx上的電流，因此計算出的電阻值R甲小于電阻Rx的值乙圖中電壓U乙的測量值大于加在電阻Rx上的電壓，因此計算出的電阻值R乙大于電阻Rx的值為了減小測量誤差，可先將待測電阻Rx的粗略值與電壓表和電流表的內(nèi)阻值加以比較，當Rx<< RV時，宜采用電流表外接法測量當Rx>> RA 時，宜采用電流表內(nèi)接法測量例 題 精 選【例1】實驗室用的小燈泡燈絲的I-U特性曲線可用以下哪個圖象來表示（考慮燈絲的電阻隨溫度的變化而變化）：分析：隨著電壓的升高，電流增大，燈絲的電功率將會增大，于是溫度升高，電阻率也將隨之增大，所以電阻增大，I-U曲線的斜率減小，選A?！纠?】某一電動機，當電壓U1=10V時帶不動負載，因此不轉(zhuǎn)動，這時電流為I1=2A。當電壓為U2=36V時能帶動負載正常運轉(zhuǎn)，這時電流為I2=1A。求這時電動機的機械功率是多大？分析：電動機不轉(zhuǎn)時為純電阻由歐姆定律得，這個電阻是不變的。電動機正常轉(zhuǎn)動時，輸入的電功率為P電=U2I2=36W，內(nèi)部消耗的熱功率P熱=5W，所以機械功率P=31W 由這道例題可知：電動機在啟動時電流較大，容易被燒壞，正常運轉(zhuǎn)時電流反而較小?！纠?】已知如圖，R1=6，R2=3，R3=4，則接入電路后這三只電阻的實際功率之比為_。分析：利用電流之比：I1I2I3=123 利用電壓之比：U1U2U3=112 在此基礎(chǔ)上利用P=UI，得P1P2P3=126【例4】如圖所示電路中，電阻R1=8。當電鍵K斷開時，電壓表的示數(shù)為5.7V，電流表的示數(shù)為0.75A，電源總功率是9W；當電鍵K閉合時，電壓表的示數(shù)為4V。若電鍵斷開和閉合時電源內(nèi)部損耗的電功率之比是9：16。求電源的電動勢和電阻R2、R3。解析：K斷開時，電流表示數(shù)是通過電源的電流值，設(shè)為I10.75A，則電源電動勢=P總/I112V電壓表V1示數(shù)是R3、R4兩端總電壓，有R3R4U1/I1=7.6電源內(nèi)阻r=/I1(R1R3R4)=0.4K斷開和閉合時，電路總電流之比I1：I2=34K閉合時電路總電流為I2=4I1/3=1A R4=U2/I2=4 R3=3.6根據(jù)=I2rI2R3R4R1R2/(R1R2) 解得R2=8。