2020屆高三物理一輪教案閉合電路歐姆定律

1、教學(xué)目標(biāo)：2020 屆高三物理一輪教案閉合電路歐姆定律1 把握閉合電路歐姆定律，并能應(yīng)用其解決有關(guān)咨詢題；2把握路端電壓和外電路電阻的關(guān)系，把握討論電路結(jié)構(gòu)變化題的一樣方法3把握閉合電路的U-I 圖象教學(xué)重點(diǎn)：閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：閉合電路歐姆定律的應(yīng)用教學(xué)方法：講練結(jié)合，運(yùn)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過(guò)程：一、閉合電路歐姆定律1 . 要緊物理量。R、 I、 U，前兩個(gè)是常量，后三個(gè)是變量。研究閉合電路，要緊物理量有E、閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有： E=U 外 +U 內(nèi) I I、 R間關(guān)系Rr U=E-Ir U、 I 間關(guān)系R UE U、 R間關(guān)系Rr從式看出：當(dāng)外電路斷開時(shí)I = 0 ，路

2、端電壓等于電動(dòng)勢(shì)。而這時(shí)用電壓表去測(cè)量時(shí)，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動(dòng)勢(shì)有柔弱電流。 當(dāng)外電路短路時(shí) R = 0， 因而 U = 0 電流最大為Im=E/r一樣不承諾顯現(xiàn)這種情形，會(huì)把電源燒壞。2 .電源的功率和效率。功率： 電源的功率電源的總功率PE=EI電源的輸出功率P出 =UI電源內(nèi)部消耗的功率Pr=I 2r電源的效率：P U R 最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路PEE R222P E R4RrEE ，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖22R r 2R r 2 4r4r線如下圖，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，為P E2。m4r010。求：電源的最大輸出【例 1】如圖，E =6V， r =4

3、，R1=2，R2的變化范疇是功率；R1 上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。解：R2=2時(shí)，外電阻等于內(nèi)電阻，電源輸出功率最大為2.25W；R1 是定R2R1植電阻，電流越大功率越大，因此R2=0 時(shí)R1 上消耗的功率最大為2W； 把R1 也看成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為6，因此，當(dāng)R2=6時(shí)，R2上消耗的功率最大為1.5W。3 .變化電路的討論。R1R3R2閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會(huì)阻礙整個(gè)電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)電路的電流關(guān)系。以右圖電路為例： 設(shè) R1 增大，總電阻一

4、定增大；由 I E ， I 一定減小；由U=E-Ir，RrU 一定增大；因此U4、 I4一定增大；由I3= I-I4， I3、 U3一定減?。挥蒛2=U-U3，U2、 I2一定增大；由I1=I3-I2， I 1一定減小。總結(jié)規(guī)律如下：總電路上R 增大時(shí)總電流I 減小， 路端電壓U 增大； 變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系通過(guò)變化電阻的電流也通過(guò)該電阻的看電流即總電流減小時(shí)，該電阻的電流、電壓都減小；和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的通過(guò)變化電阻的電流不 通過(guò)該電阻看電壓即路端電壓增大時(shí)，該電阻的電流、電壓都增大【例2】如圖， 電源的內(nèi)阻不可忽略定值電阻R1=10，R2=8當(dāng)電鍵S接位

5、置1 時(shí)，0.20A那么當(dāng)電鍵S接位置 2 時(shí)，電流表的示數(shù)可能是以下的哪些值A(chǔ).0.28AB.0.25AC.0.22AD.0.19AA1R12R2解：電鍵接2后，電路的總電阻減小，總電流一定增大，因此不可能是 0.19A電源的路端電壓一定減小，原先路端電壓為2V，因此電鍵接2 后路端電壓低于2V，因此電流一定小于0.25A因此只能選C?！纠?】如下圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片P從右端滑到左端時(shí)，發(fā)覺電壓表V1、 V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分不為 U1 和 U2，以下講法中正確的選項(xiàng)是A.小燈泡L1、 L3變暗，L2變亮B.小燈泡L3變暗，L1、 L2變亮C. U1< U2

6、D. U1> U2解：滑動(dòng)變阻器的觸片P 從右端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。與電阻蟬聯(lián)串聯(lián)的燈泡L1、 L2電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡L3電壓降低，變暗。U1 減小，U2增大，而路端電壓U= U1+ U2減小，因此U1 的變化量大于U2的變化量，選BD。4電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的比較：5.閉合電路的U-I 圖象。右圖中 a 為電源的U-I 圖象； b 為外電阻的U-I 圖象；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率；a 的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻大??；b 的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大?。划?dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)即內(nèi)、外電阻相

7、等時(shí)圖中矩形面積最 大，即輸出功率最大能夠看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最大電流的一半【例4】如下圖，圖線a 是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線b是一只某種型號(hào)的定值電阻的伏安特性曲線假設(shè)該蓄電池組的內(nèi)阻為2.0，那么這只定值電阻的阻值為。 現(xiàn)有 4 只這種規(guī)格的定值電阻， 可任意選取其中的假設(shè)干只進(jìn)行組合，作為該蓄電池組的外電路，那么所組成的這些外電路中，輸出功率最大時(shí)是W。解：由圖象可知蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為20V，由斜率關(guān)系知外電阻阻值為 6。用3 只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等于2，因此輸出功率最大為50W。6.滑動(dòng)變阻器的兩種專門接法。在電路圖中，滑動(dòng)變阻器有兩種接法要專門引起

8、重視：右圖電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P 從 a 端滑向 b 端的過(guò)程A 的示數(shù)先減小后增大；能夠證明：A1 的示數(shù)一直減小，而A2 的示數(shù)一直增大。A1右圖電路中，設(shè)路端電壓U 不變。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P 從 a 端滑向 b 端的過(guò)程中，總電阻逐步減小；總電流I 逐步增大；RX兩端的電壓逐步增大，電流也逐步增大這是實(shí)驗(yàn)中常用的分壓電路的原理；滑動(dòng)變阻器r 左半部的電流 I / 先減小后增大。5】 如下圖，電路中ab 是一段長(zhǎng)10 cm，電阻為100的平均電阻絲。兩只定值電阻的阻值分不為R1=80和R2=20。當(dāng)滑動(dòng)觸頭P 從 a 端cm 時(shí)燈緩慢向 b 端移動(dòng)的全過(guò)程中燈泡始終發(fā)光。那

9、么當(dāng)移動(dòng)距離為泡最亮，移動(dòng)距離為解：當(dāng) P 移到右端時(shí)，外電路總電阻最小，燈最亮，這時(shí)aP 間電阻為20時(shí)，外電路總電阻最大，燈最暗，這時(shí)aP 長(zhǎng) 10cm 。aP 長(zhǎng) 2cm 。R1R2cm 時(shí)燈泡最暗。7.黑盒咨詢題。假如黑盒內(nèi)只有電阻，分析時(shí)，從阻值最小的兩點(diǎn)間開始?！纠?】如下圖，黑盒有四個(gè)接線柱，內(nèi)有4 只阻值均為6的電阻，每只電阻都直截了當(dāng)與接線柱相連。測(cè)得Rab=6，Rac=Rad=10。Rbc=Rbd=Rcd=4，試畫出黑盒內(nèi)的電路。解：由于最小電阻是Rbc=Rbd=Rcd=4，只有2 只6串聯(lián)后再與1 只 6并聯(lián)才能顯現(xiàn)4，因此bc、 cd 、 db 間應(yīng)各接1 只電阻。再于

10、ab 間接 1 只電阻，結(jié)論正合適。二、電路故障咨詢題的分類解析1. 常見的故障現(xiàn)象斷路：是指電路兩點(diǎn)間或用電器兩端的電阻無(wú)窮大，現(xiàn)在無(wú)電流通過(guò)，假設(shè)電源正常時(shí)，即用電壓表兩端并聯(lián)在這段電路或用電器上，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，那么該段電路斷路，如電路中只有該一處斷路，整個(gè)電路的電勢(shì)差全部降落在該處，其它各處均無(wú)電壓降落即電壓表不偏轉(zhuǎn)。短路 : 是指電路兩點(diǎn)間或用電器兩端的電阻趨于零，現(xiàn)在電路兩點(diǎn)間無(wú)電壓降落，用電器實(shí)際功率為零即用電器不工作或燈不亮，但電源易被燒壞2.檢查電路故障的常用方法電壓表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，能夠用電壓表測(cè)量各部分電路上的電壓，通過(guò)對(duì)測(cè)量電壓值的分析，就能夠確定故障。在用電

11、壓表檢查時(shí)，一定要注意電壓表的極性正確和量程符合要求。電流表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，能夠用電流表測(cè)量各部分電路上的電流，通過(guò)對(duì) 測(cè)量電流值的分析，就能夠確定故障。在用電流表檢查時(shí)，一定要注意電流表的極性正確和 量程符合要求。歐姆表檢查法：當(dāng)電路中斷開電源后，能夠利用歐姆表測(cè)量各部分電路的電阻，通過(guò)對(duì) 測(cè)量電阻值的分析，就能夠確定故障。在用歐姆表檢查時(shí)，一定要注意切斷電源。試電筆檢查法：關(guān)于家庭用電線路，當(dāng)顯現(xiàn)故障時(shí)，能夠利用試電筆進(jìn)行檢查。在用試3.常見故障電路咨詢題的分類解析 1 給定可能故障現(xiàn)象，確定檢查方法：【例7】 在如下圖電路的三根導(dǎo)線中，有一根是斷的，電源、電阻器R1、 R2及

12、另外兩根導(dǎo)線差不多上好的，為了查出斷導(dǎo)線，某學(xué)生想先將萬(wàn)用表的紅表筆連接在電源的正極a， 再將黑表筆分不105bcR1R2a 6VF連電阻器R1 的 b 端和R2 的c 端，并觀看萬(wàn)用表指針的示數(shù)，在以下選檔中，符合操作規(guī)程的是：A直流10V 擋；B直流0.5A擋；C直流2.5V 擋；D歐姆擋。解析：依照題給條件，第一判定不能選用歐姆擋，因?yàn)槭褂脷W姆擋時(shí)，被測(cè)元件必須與外電路斷開。先考慮電壓擋，將黑表筆接在b 端，假如指針偏轉(zhuǎn)，講明R1 與電源連接的導(dǎo)線斷了，現(xiàn)在所測(cè)的數(shù)據(jù)應(yīng)是電源的電動(dòng)勢(shì)6V?；谶@一點(diǎn)，C 不能選，否那么會(huì)燒毀萬(wàn)用表；假如指針不偏轉(zhuǎn)，講明R1 與電源連接的導(dǎo)線是好的，而R1

13、 與R2 之間導(dǎo)線和R2 與電源間導(dǎo)線其中之一是壞的，再把黑表筆接c點(diǎn)，假如指針偏轉(zhuǎn)，講明R1 與 R2之間導(dǎo)線是斷的，否那么講明R2與電源間導(dǎo)線是斷的，A 項(xiàng)正確。再考慮電流表，假如黑表筆接在b 端，指針偏轉(zhuǎn)有示數(shù)那么講明R1 與電源連接的導(dǎo)線是斷的，現(xiàn)在指示數(shù)I=E/ R1+R2 =0.4A,沒有超過(guò)量程；假如指針不偏轉(zhuǎn)，講明R1 與電源間連接的導(dǎo)線是好的，而 R1 與R2 之間導(dǎo)線和R2與電源間導(dǎo)線其中之一是壞的，再把黑表筆接c點(diǎn)，假如指針偏轉(zhuǎn)，講明R1 與R2 之間導(dǎo)線是斷的，現(xiàn)在示數(shù)I=E/R2=1.2A,超過(guò)電流表量程，故B不能選。8】如圖一電路板的示意圖，a、 b、 c、 d 為

14、接線柱，a、 b 與 220V 的交流電源連接，ab 間、 bc 間、 cd 間分不連接一個(gè)電阻?，F(xiàn)發(fā)覺電路中沒有電流，為檢查電路故障，用一交流電壓表分不測(cè)得b、 d 兩點(diǎn)間以及a、 c兩點(diǎn)間的電壓均為220V。由此可知： A ab 間電路通，cd 間電路不通 B ab 間電路不通，bc 間電路通 C ab 間電路通，bc 間電路不通 D bc 間電路不通，cd 間電路通解析：由于用交流電壓表測(cè)得b、 d 兩點(diǎn)間為220V，這講明ab 間電路是通的，bc 間電路不通或 cd 間電路不通；由于用交流電壓表測(cè)得a、 c 兩點(diǎn)間為220V， 這講明 cd 間電路是通的，ab 間電路不通或bc 間電路

15、不通；綜合分析可知bc 間電路不通，ab 間電路通和cd 間電路通，即選項(xiàng)C、 D 正確。【例9】 某同學(xué)按如下圖電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)將變阻器的觸片P 移到不同位置時(shí)測(cè)得各電表的示數(shù)如下表所示：序號(hào)A1 示數(shù) AA2示數(shù) AV1 示數(shù) VV2 示數(shù) V10.600.302.401.2020.440.322.560.48將電壓表內(nèi)阻看作無(wú)限大，電流表內(nèi)阻看作零。電路中E，r 分不為電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，R1 ，R2 ， R3為定值電阻，在這五個(gè)物理量中，可依照上表中的數(shù)據(jù)求得的物理量是不要求具體運(yùn)算。由于電路發(fā)生故障，發(fā)覺兩電壓表示數(shù)相同了但不為零 ，假設(shè)這種情形的發(fā)生是由用電器引起的，那么

16、可能的故障緣故是。解析：先將電路簡(jiǎn)化，R1 與r 看成一個(gè)等效內(nèi)阻r， =R1+r,那么由V1 和A1 的兩組數(shù)據(jù)可求得電源的電動(dòng)勢(shì)E；由A2 和 V1 的數(shù)據(jù)可求出電阻R3；由V2和 A1、 A2的數(shù)據(jù)可求出R2。當(dāng)發(fā)覺兩電壓表的示數(shù)相同時(shí)，但又不為零，講明V2 的示數(shù)也是路端電壓，即外電路的電壓全降在電阻R2上，由此可推斷Rp兩端電壓為零，如此故障的緣故可能有兩個(gè)，假設(shè)假設(shè)R2 是完好的，那么Rp 一定短路；假設(shè)假設(shè)RP 是完好的，那么R2一定斷路。10 】 如下圖的電路中，閉合電鍵，燈 L1 、 L2 正常發(fā)光，L1 變暗，而路端電壓增大，L1 變亮，而路端電壓減小，L2的電流減小，電流

17、表的讀數(shù)變L1 變亮，而路端電壓減小，L2的電流減小，電流表的讀數(shù)變由于電路顯現(xiàn)故障，突然發(fā)覺燈L1 變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，依照分析，發(fā)生的故障可能是：A R1 斷路 B R2斷路 C R3短路 D R4短路解析：第一應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，如下圖為其標(biāo)準(zhǔn)化后的電路。當(dāng)R1 斷路時(shí)，總電阻增大，因此通過(guò)電源的總電流減小，燈L2 變暗，電流表的讀數(shù)變小，而路端電壓增大，因此 L1 兩端電壓增大，燈L1 變亮，因此A 選項(xiàng)正確。當(dāng)R2 斷路時(shí)，總電阻增大，因此通過(guò)電源的總電流減小，燈L2兩端電壓增大，燈L2變亮，因此B選項(xiàng)不正確。當(dāng)R3 短路時(shí)，總電阻減小，因此通過(guò)電源的總電流增大，燈因

18、此L2兩端電壓減小，燈L2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾樱ㄟ^(guò)大，因此C 選項(xiàng)不正確。當(dāng)R4 短路時(shí)，總電阻減小，因此通過(guò)電源的總電流增大，燈因此L2兩端電壓減小，燈L2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過(guò)大，因此D 選項(xiàng)不正確?！纠?1 】某居民家中的電路如圖6 所示，開始時(shí)各部分工作正常，將電飯煲的插頭插入三孔插座后，正在燒水的電熱壺突然不能工作，但電燈仍正常發(fā)光拔出電飯煲的插頭，把 試電筆分不插入插座的左、右插孔，氖管均能發(fā)光，那么：A僅電熱壺所在的C、 D 兩點(diǎn)間發(fā)生了斷路故障B僅電熱壺所在的C、 D 兩點(diǎn)間發(fā)生了短路故障C僅導(dǎo)線AB 間斷路D因?yàn)椴遄脤?dǎo)線接地，因此發(fā)生了上述故障解析：由于電燈仍正常

19、發(fā)光，講明電源是好的，電熱壺所在的故障。把試電筆分不插入插座的左、右插孔，氖管均能發(fā)光，講明插座的左、右插孔都與火線相通，講明電熱壺所在的C、 D 兩點(diǎn)間沒有發(fā)生斷路故障。綜合分析可知，故障為導(dǎo)線AB間斷路，即C選項(xiàng)正確。 4依照故障，分析推斷可能觀看到的現(xiàn)象【例12】如下圖，燈泡A 和 B 都正常發(fā)光，R2突然斷路 ,U 不變，試分析A、 B 兩燈的亮度如何變化？解析： 當(dāng)R2 突然斷路時(shí)，電路的總電阻變大，A 燈兩端的電壓增大，B 燈兩端的電壓降低，因此將看到燈B 比原先變暗了些，而燈泡A 比原先亮了些?！纠?3】如下圖的電路中，定值電阻R=3 ，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電源內(nèi)、外電路消耗的功率之比為1 3；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，內(nèi)、外電路消耗的功率之比為1 1.求開關(guān)S閉合前和閉合后，燈泡L 上消耗的功率之比不計(jì)燈泡電阻的變化.r1RL3開關(guān)RL=3rUL2PL=RLS閉合時(shí)，3UL=E49E 216RLP內(nèi)P外R并R 并 =r ， U 并 = 1 E21UL =