1、 台 江 教 务 ： 0591-88306836 教 案 纸科目名称 物 理审批意见：课 题 专题十一、恒定电流 学生姓名任课教师 温 健 平 学生年级 高 三授 课 日 期 年 月 日 时至 时 授 课 形 式 AA AB教学目的：1.观察并尝试识别常见的电路之器件，初步了解它们在电路中的应用。2.通过实验，探究决定导体电阻的因素，知道电阻定律。3.知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路欧姆定律。4.测量电源的电动势和内阻。5.知道焦耳定律，了解它在生活和生产中的应用。教学重点：1.对基本概念的理解和基本规律的掌握都在电路的分析与计算中体现出来，因此要熟练掌握串、并联电路的特点，并能正确进行电
2、流、电压、电阻、电功、电功率等物理量的计算。2.以闭合电路欧姆定律为中心，讨论电路某一部分结构的变化，而引起电阻、电流、电压、电功率等电路特征变化的分析和计算，能够熟练地应用欧姆定律等知识进行正确分析。3.对各学生实验的复习，要从实验原理，实验数据的处理，实物图的连接，误差分析等方面逐一把握，对电表的使用，滑动变阻器的接法，电路的设计与选择要重点复习，掌握实验的方法，能够迁移提高。教学难点：电路的动态分析、电学实验设计讲授内容一、夯实基础知识（一）电流的形成、电流强度。1电流的形成：电荷定向移动形成电流(注意它和热运动的区别) 。2形成电流条件：(1)存在自由电荷；(2)存在电势差( 导体两端
3、存在电热差)。3电流强度：I=q/t(如果是正、负离子同时定向移动形成电流，q 应是两种电荷量和)4注意：I 有大小，有方向，但属于标量 (运算法则不符合平行四边形定则 )，电流传导速率就是电场传导速率不等于电荷定向移动的速率(电场传导速率等于光速)。（二）部分电路欧姆定律。1公式 I=U/R,U=IR,R=U/I.2含义：R 一定时，IU,I 一定时，U R ；U 一定时，Il/R。( 注意：R 与 U、I 无关)3适用范围：纯电阻用电器(例如：适用于金属、液体导电，不适用于气体导电) 。4图象表示：在 R 一定的情况下， I 正比于 U，所以 IU 图线、UI 图线是过原点的直线，且R=U
4、/I，所以在 IU 图线中，R=cot=1/k 斜率 ，斜率越大，R 越小；在 UI 图线中，R=tan=k 斜率 ，斜率越大，R 越大。注意：(1)应用公式 I=U/R 时，各量的对应关系，公式中的 I、U、R 是表示同一部分电路的电流强度、电压和电阻，切不可将不同部分的电流强度、电压和电阻代入公式，(2)I、U、R 各物理量的单位均取国际单位，I(A) 、U(A)、R() ；(3)当 R 一定时，IU；I 一定时，UR；U 一定时，I 1/R ，但 R 与 I、U 无关。(三)电阻定律1公式：R=L/S(注意：对某一导体， L 变化时 S 也变化，LS=V 恒定)2电阻率：=RS/L，与物
5、体的长度 L、横截面积 S 无关，和物体的材料、温度有关，有些材料的电阻率随温度的升高而增大，有此材料的电阻率随温度的升高而减小，也有些材料的电阻率几乎不受温度的影响，如锰铜和康铜，常用来做标准电阻，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零，这种现象叫超导现象。（四）电功、电功率、电热。1电功：电流做的总功或输送的总电能为 W=qU=IUt，如果是纯电阻电路还可写成 W=U2t/R=I2Rt；2电热：Q=I 2Rt，如果是纯电阻电路还可写成 Q=IUt=U2t/R3电功和电热关系：(1)纯电阻电路，电功等于电热；(2)非纯电阻电路，电功大于电热，即 UIt=Q+E 其它能 。4
6、电功率：P=W/t=IU，如果是纯电阻电路还可写成 P=I2R=U2/R。5额定功率：即是用电器正常工作时的功率，当用电器两端电压达到额定电压 Um 时，电流达到额定电流 Im，电功率也达到额定功率 Pm，且 Pm=ImUm，如果是纯电阻电器还可写成Pm=U2m/R=I2mR(Pm、U m、I m、R 四个量中只要知两个量，其它两个量一定能计算出)。（五）简单串、并、混联电路及滑线变阻器电路1串联电路(1)两个基本特点：U=U 1=U2=U3=，I=I 1+I2+I3(3)三个重要性质：R=R 1+R2+R3+U/R=U 1/R1=U2/R2=U3/R3；P/R=P 1/R1=P2/R2=Pn
7、/Rn=I2.2并联电路(1)两个基本特点：U=U1=U 2=U3=I=I 1+I2+I3(2)三个重要性质：1/R=1/R 1+1/R2+1/R3+，IR=I 1R1=I2R2=I3R3=InRn=UP/R=P 1/R1=P2/R2=P3/R3=Pn/Rn=U2。其中应熟记：n 个相同电阻 R 并联，总电阻 R 总 R/n；两个电阻 R1、R 2 并联，总电阻 R 总R 1R2/(R1+R2)，并联电路总电阻小于任一支路电阻；某一支路电阻变大(其它支路电阻不变) ，总电阻必变大，反之变小；并联支路增多，总电阻变小，反之增大。(六)闭合电路欧姆定律1三种表达式：(1)I=E/(R+r)；(2)
8、E=U 外 +U 内 ；(3)U 端 EIr2路端电压 U 和外电阻 R 外 关系：R 外 增大，U 端 变大，当 R 外 (断路)时，U 端 E( 最大)；R 外 减小时，U 外 变小，当 R 外 0(短路) 时，U 端 0( 最小)。3总电流 I 和外电阻 R 外 关系：R 外 增大，I 变小，当 R 外 时，I0；R 外 减小时，I 变大，当 R 外0 时，I E/r( 最大) 。( 电源被短路，是不允许的)4几种功率：电源总功率 P 总 E.I(消耗功率) ； 输出功率 P 输出 U 端 I(外电路功率)；电源损耗功率P 内损 I 2r(内电路功率) ；线路损耗功率 P 线损 I 2R
9、 线 。二、解析典型问题问题 1：会对电路进行简化。对一个复杂的电路，画出等效电路图，是一项基本功，也是电路分析和计算的基础。在复杂电路中，当导体间串、并联的组合关系不很规则时，要进行电路的简化，简化电路方法较多，这里介绍两种常用的方法：（1）分支法；（2）等势法。（1）分支法：以图 1(甲)为例：第一支线：以 A 经电阻 R1 到 B(原则上以最简便直观的支路为第一支线)。第二支线：以 A 经由电阻 R2 到 C 到 B。第三支线：以 A 经电阻 R3 到 D 再经 R1 到 B。以上三支线并联，且 C、D 间接有 S，简化图如图 1(乙)所示。（2）等势法：以图 2 为例。设电势 A 高
10、B 低，由 A 点开始，与 A 点等势的点没有，由此向下到 C 点，E 点与 C 点等势，再向下到 D 点，F、B 点与 D 点等势，其关系依次由图 3 所示。（3）注意： 对于复杂电路的简化可交替用分支法和等势法； 理想的电流表可视作短路； 理想的 1 2 3电压表和电容器可视作断路； 两等势点间的电阻可省去或视作短路。 4问题 2：会分析动态电路的有关问题电路中局部的变化会引起整个电路电流、电压、电功率的变化， “牵一发而动全身”是电路问题的一个特点。处理这类问题常规思维过程是：首先对电路进行分析，然后从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断电路总电阻变化情况（若只有有效工作的一个电阻阻值
11、变化，则不管它处于哪一支路，电路总电阻一定跟随该电阻变化规律而变） ，再由全电路欧姆定律判断电路总电流、路端电压变化情况，最后再根据电路特点和电路中电压、电流分配原则判断各部分电流、电压、电功率的变化情况。为了快速而准确求解这类问题，同学们要熟记滑线变阻器常见三种接法的特点：第一种：如图 4 所示的限流式接法. R AB 随 pb 间的电阻增大而增大。第二种：如图 5 所示分压电路.电路总电阻 RAB 等于 AP 段并联电阻 RaP 与 PB 段电阻 RbP 的串联。当 P由 a 滑至 b 时，虽然 Rap 与 Rpb 变化相反，但电路的总电阻 RAB 持续减小；若 P 点反向移动，则 RAB
12、 持续增大。证明如下：R1A图 1 甲BCDR2R3R4SR1A图 1 乙BCDR2R3 R4S图 3R1A与 A 点等势R2R3R4ECR1A与 C 点等势BDR2R3R4ECR1A与 D 点等势FR3R1 R2 R3 R4EA图 2BCDFA Bp b图 4apapapAB RRR1)(221 所以当 Rap 增大时，R AB 减小；当 Rap 减小时，R AB 增大。滑动头 P 在 a 点时，R AB 取最大值 R2；滑动头P 在 b 点时，R AB 取最小值 。21第三种：如图 6 所示并联式电路。由于两并联支路的电阻之和为定值，则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小；随两支路
13、阻值之差的减小而增大，且支路阻值相差最小时有最大值，相差最大时有最小值。证明如下：令两支路的阻值被分为 Ra、R b,且 Ra+Rb=R0,其中 R0 为定值。则0220/ 4)(Rba 可见，R /的确随 Ra 与 Rb 之差的增大而减小，随差的减小而增大，且当相差最小时， R/有最大值，相差最大时，R /有最小值。此外，若两支路阻值相差可小至零，则 R/有最大值 R0/4. A V E r R1 R2 R4 R3 I3 例 1、如图 6 所示，R 1=4，R 2=5，R 3=7，求 P 由 a 至 b 移动过程中，总电阻 RAB 如何变化？分析与解：依据上述并联式电路的特点，则立刻可知：P
14、 调至 RaP=4 时，R ABmax=4, P 调至 a 点时，RABmin=3,且 P 从 a 调至 b 时，R AB 先增大后减小。例 2、如图 7 所示，电灯 A 标有 “10V，10W” ，电灯 B 标有 “8V，20W” ，滑动变阻器的总电阻为6，当滑动触头由 a 端向 b 端滑动的过程中( 不考电灯电阻的变化 )A、 安培表示数一直减小，伏特表示数一直增大；B、 安培表示数一直增大，伏特表示数一直减小；C、 安培表示数先增大后减小，伏特表示数先减小后增大；D、 安培表示数先减小后增大，伏特表示数先增大后减小。分析与解：可以求得电灯 A 的电阻 RA=10，电灯 B 的电阻 RB=
15、3.2,因为 ，所以，当滑abBAR动触头由 a 向 b 端滑动的过程中，总电阻一直减小。即 B 选项正确。例 3、如图 8 所示，由于某一电阻断路，致使电压表和电流表的示数均比该电阻未断时要大，则这个断路的电阻可能是（ ）A. R1 B. R2 C. R3 D. R4分析与解：此类问题的常规解法是逐个分析进行判断。若 R1 断路R 总 变大I 总 变小U 端 变大I 2 变大，即电流表示数变大，U 端 变大，I 4 变大U 4 变大，所以选项 A 正确。若 R2 断路，电流表示数为零，则 B 错若 R3 断路，电压表示数为零，则 C 错若 R4 断路R 总 变大I 总 变小U 端 变大，即电
16、流表和 R2 串联后两端电压变大，则电流表示数变大；R 4 断路后，则电压表的内阻大，所以 R3 所在支路A Ba bPR1R2图 5R1R2 R3A Babp图 6VA图 7ABabRR0b图 9aCE r近似断路，则电压表示数此时也变大，即 D 正确。所以答案 AD。例 4. 如图 9 所示电路，电源的电动势为 E，内阻为 r，R 0 为固定电阻，R 为滑动变阻器。在变阻器的滑片由 a 端移向 b 端的过程中，电容器 C 所带的电量（ ）A. 逐渐增加 B. 逐渐减小C. 先增加后减小 D. 先减少后增加分析与解：由上述结论可知，在滑动变阻器的滑片由 a 端移向 b 端的过程中，图 9 所
17、示电路的外电阻逐渐减小，根据闭合电路的欧姆定律可知：通过电源的电流 I 逐渐增大，路端电压 逐渐减小，IrEU加在电容器 C 上的电压逐渐减小， C 为固定电容器，其所带电量逐渐减少，所以只有选项 B 正确。问题 3：会求解三种功率的有关问题。例 5. 如图 10 所示，电路中电池的电动势 E=5V，内电阻 r=10，固定电阻 R=90，R 0 是可变电阻，在 R0 从零增加到 400 的过程中，求：（1）可变电阻 R0 上消耗功率最大的条件和最大热功率（2）电池的电阻 r 和固定电阻 R 上消耗的最小热功率之和分析与解：（1）可变电阻 R0 上消耗的热功率：4)1(25002IP时，P 0
18、最大，其最大值：0R WP164025大（2）当电流最小时，电阻 r 和 R 消耗的热功率最小，此时 R0 应调到最大 400，内阻 r 和固定电阻 R上消耗的最小热功率之和为WrREP01.)(20小本题关键：写出 P0、P 小 表达式，进行数学变换。一定要养成先写表达式，再求极值的良好解题习惯，否则就容易出错，请同学们做一做例 6.例 6、有四个电源，电动势均相等，内电阻分别为 1 、2 、4 、8 ，现从中选择一个对阻值为2 的电阻供电，欲使电阻获得的电功率最大，则所选电源的内电阻为：1 2 4 8 。正确答案为 A。你做对了吗？例 7、有四盏灯，接入如图 11 中，L 1 和 L2 都
19、标有“220V、100W”字样，L 3 和 L4 都标有“220V、40W ”字样，把电路接通后，最暗的灯将是：AL 1； BL 2；CL 3；DL 4分析与解：正确答案是 C，由它们的额定电压、额定功率可判出：R1=R2R1R23 并 ，P 4P1(P2+P3)(串联电路 PR,而P3I22R2,所以 I21A.所以 电流表的示I1.5A，电路消耗的电功率 P15W,即 BD 正确。例 24、某一用直流电动机提升重物的装置，如图 28 所示，重物的质量 m=50kg，电源电动势 E=110V，不计电源电阻及各处摩擦，当电动机以 V=0.90m/s 的恒定速度向上提升重物时，电路中的电流强度
20、I=5A，由此可知，电动机线圈的电阻 R 是多少?(g=10m/s2)。分析与解：在图 28 的物理过程中，电源工作将其他形式的能转化电能输入电路，电流通过电机将电能转化为机械能输出，由能量守恒定律可得mgVtRtIEt2解得电动机线圈的电阻 R=92.问题 9：会解非线性电阻电路问题由于热敏电阻、二极管的伏安特性曲线是非线性的，很难（几乎是不可能）写出伏安特性曲线的解析式，因此解答这类问题只能用图象相交法。例 25、 “220V、60W”的白炽灯 A 和“220V、100W”的白炽灯 B 的伏安特性曲线如图 29所示，若将两白炽灯串联后接在 220V 的电源上，两灯实际消耗的电功率各是多少？
21、分析与解：如图 30 所示，选（0，220V）为另一坐标系的原点，原 U 轴的相反方向为另一坐标系的电压轴正方向，另一坐标系的电流轴正方向与原坐标系相同。把 B 灯的伏安特性曲线反过来画，得到在另一坐标系中 B 灯的伏安特性曲线 B， 。B ， 与 A 两条伏安特性曲线的交点为 P，由 P 点的坐标可知两灯中的电流强度均为 I=0.25A,两灯的电压分别为：U A=150V,UB=70V.根据电功率的定义式可知两灯实际消耗的电功率为 ： PA=IUA=37.5W, PB=IUB=17.5W.例 26、图 31 中所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，可见两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故。参考这根曲线，回答下列问题（不计电流表和电池的内阻） 。（1）若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为 12V 的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻。（2）如图 32 所示，将两个这样的电灯并联后再与 10 的定值电A图 27R1R2S电动机S图 28图 30U/10V0 50.40.10.20.30.5 I/A10 15 2002200.1图 29U/10V0 50.20.30.40.5 I/A10 15 200U/VI/A0 2 4 6 80.20.40.6图 31
