教學設計 完整版：典型案例分析

典型案例分析教學設計【學習目標定位】1.了解歐姆表內部結構，會用閉合電路歐姆定律分析歐姆表的工作原理。2.會運用閉合電路歐姆定律分析動態(tài)電路問題?！局R儲備】多用電表電阻擋測電阻原理圖1如圖1所示，當紅、黑表筆間接入被測電阻Rx時，通過表頭的電流I＝eq\f(E,r＋Rg＋RP＋Rx).改變Rx，電流I隨著改變，每個Rx值都對應一個電流值，在刻度盤上直接標出與I值對應的Rx值，就可以從刻度盤上直接讀出被測電阻的阻值．【學習探究】一、多用電表電阻擋測電阻的原理[問題設計]1．電壓表、大量程電流表都是由電流表改裝的，試畫出把電流表改裝成測量電阻的歐姆表的原理圖。答案2．當黑、紅表筆短接時(如圖2甲所示)，調節(jié)RP的阻值，使指針指到滿刻度，則Ig＝eq\f(E,RP＋Rg＋r)，此時表示的黑、紅表筆間電阻為多大？圖2答案為零．3．當黑、紅表筆不接觸時(如圖乙所示)，電路中無電流，指針不偏轉，即指向電流表的零點．此時，黑、紅表筆之間電阻為多大？答案無窮大．4．當將電阻Rx接在黑、紅表筆間時(如圖丙所示)，則通過電流表的電流I與Rx的關系是怎樣的？答案I＝eq\f(E,Rg＋r＋RP＋Rx).[延伸思考]1.歐姆表的刻度均勻嗎？為什么？答案不均勻．因Rx與I是非線性關系，所以歐姆表的刻度是不均勻的，零刻度在刻度盤最右端，越向左刻度越密集．2．當I＝eq\f(1,2)Ig，即指針半偏時，待測電阻Rx與歐姆表內阻有什么關系？答案當I＝eq\f(1,2)Ig(指針半偏)時，Rx＝r＋Rg＋RP，即歐姆表表盤的中值電阻等于歐姆表內阻。[要點提煉]1．歐姆表內部結構：表頭、電源、可變電阻。2．歐姆表原理：閉合電路歐姆定律．如圖1所示，由I＝eq\f(E,Rg＋r＋RP＋Rx)知，每個Rx值都對應一個電流值，在刻度盤上直接標出與I值對應的Rx值，就可以從刻度盤上直接讀出被測電阻的阻值。3．I與Rx不成比例，歐姆表的刻度不均勻。歐姆表的電阻零刻度是電流最大刻度處，而歐姆表電阻“∞”刻度是電流零刻度處，所以歐姆表偏角越大，表明被測電阻越小。4．當歐姆表指針指向表盤中央時，有eq\f(1,2)Ig＝eq\f(E,Rx＋Rg＋r＋R)，解得Rx＝Rg＋r＋R＝R內，即當指針半偏時，表盤的中值電阻R中＝R內．二、閉合電路的動態(tài)問題分析[問題設計]如圖3所示電路，電源內阻不可忽略．開關S閉合后，在滑動變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中。圖3(1)電路中的總電阻如何變化？(2)通過電源的電流如何變化？(3)內電壓如何變化？外電壓(即電壓表的示數(shù))如何變化？(4)R1兩端電壓(即電壓表示數(shù))如何變化？(5)R2和R0并聯(lián)部分電壓(即電壓表的示數(shù))如何變化？(6)R2上的電流(即的示數(shù))如何變化？答案(1)R0滑動端向下滑動，使R0減小，電路中的總電阻R總減小(2)由I＝eq\f(U,R總＋r)知，R總減小，I增大(3)由U內＝Ir，知U內增大由U外＝E－Ir知，U外減小，示數(shù)減小(4)R1兩端電壓U1＝IR1，U1增大，示數(shù)增大(5)R2和R0并聯(lián)電壓U并＝U外－U1，所以U并減小，示數(shù)減小(6)R2上的電流I2＝eq\f(U并,R2)，因U并減小，故I2減小，示數(shù)減小[要點提煉]閉合電路動態(tài)問題分析的具體步驟：（1）由題目給出的條件判斷動態(tài)的變化，進而判斷閉合電路總電阻的變化情況；（2）依據(jù)I＝eq\f(E,R＋r)，判斷閉合電路干路電流的變化情況；（3）依據(jù)U＝E－Ir，判斷外電路電壓(路端電壓)的變化情況；（4）依據(jù)分壓、分流原理判斷電路其他部分電流、電壓的變化情況?！镜湫屠}】一、歐姆表的原理例1如圖4所示為一簡單歐姆表原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig＝300μA，內阻Rg＝100Ω，可變電阻R的最大阻值為10kΩ，電池的電動勢E＝V，內阻r＝Ω，圖中與接線柱A相連的表筆顏色應是________色．按正確使用方法測量電阻Rx阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx＝________kΩ，若該歐姆表使用一段時間后，電池電動勢變小、內阻變大，但此表仍能調零，按正確使用方法再測上述Rx，其測量結果與原結果相比將________(填“變大”、“變小”或“不變”)．圖4解析由I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx)及Ig＝eq\f(E,Rg＋R＋r)知，指針指中央，I＝eq\f(1,2)Ig＝150μA，Rx＝5kΩ；因歐姆表的內阻變大，同樣的電阻值，電流變小，讀數(shù)變大．答案紅5變大二、閉合電路的路端電壓例2如圖5所示，電源的電動勢為3V，內阻為1Ω，兩個相同的小燈泡H1和H2的額定電壓均為V，額定電流均為0.3A.圖5(1)當開關S1閉合，S2斷開時，試計算H1中的電流和加在H1上的電壓；(2)當開關S1、S2都閉合時，試計算H2中的電流和加在H2上的電壓．有同學做了如下解答：(1)小燈泡H1和H2的電阻均為R＝eq\f,Ω＝Ω干路中電流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(3,＋1)A＝0.32A小燈泡H1上的電壓即為路端電壓U＝E－Ir＝(3－×1)V＝V(2)因小燈泡H2與小燈泡H1并聯(lián)，小燈泡H2上的電壓U＝V，小燈泡H2中的電流I2＝eq\f(U,R2)＝eq\f,A＝0.32A.你認為這位同學的解答正確嗎？為什么？請把你的想法說出來，并與同學進行交流．再把你的解答過程寫出來．解析問題(1)的解答正確，對于問題(2)，這位同學的解答不正確．當開關S1、S2都閉合時，H1和H2并聯(lián)的總電阻R總＝Ω，路端電壓發(fā)生變化，不再是V.電路中的總電流I＝eq\f(E,R總＋r)＝eq\f(3,A＝0.58AH2中的電流I2＝eq\f(1,2)I＝0.29AH2兩端的電壓U2＝I2R＝V.答案見解析三、閉合電路的動態(tài)問題分析例3在如圖6所示電路中，當滑動變阻器滑片P向下移動時，則()圖6A．A燈變亮、B燈變亮、C燈變亮B．A燈變亮、B燈變亮、C燈變暗C．A燈變亮、B燈變暗、C燈變暗D．A燈變亮、B燈變暗、C燈變亮解析滑片P向下移動，變阻器電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)I＝eq\f(E,R＋r)知，電路電流增大，燈A兩端電壓UA增大而變亮，根據(jù)U＝E－Ir，路端電壓變小，U＝UA＋UB，所以UB減小，燈B電阻不變，所以燈B電流IB減小，燈B變暗．干路電流I＝IB＋IC，因為I增大、IB減小，所以IC增大，燈C應變亮，選項D是正確的．答案D【課堂小結】【自我檢測】1．(歐姆表測電阻的原理)如圖7為多用電表電阻擋的原理示意圖，其中電流表的滿偏電流為300μA，內阻Rg＝100Ω，調零電阻最大阻值R＝50kΩ，串聯(lián)的固定電阻R0＝50Ω，電池電動勢E＝V，內阻不計，用它測量電阻Rx，能準確測量的阻值范圍是()圖7A．30kΩ～80kΩB．3kΩ～8kΩC．300kΩ～800kΩD．3000kΩ～8000kΩ答案B解析當紅、黑表筆短接調零時，Ig＝eq\f(E,R＋Rg＋R0)，R＋Rg＋R0＝eq\f(E,Ig)＝eq\f,300×10－6)Ω＝5000Ω使用歐姆表讀數(shù)時在中值電阻5kΩ左右讀數(shù)最為準確，所以能準確測量的阻值范圍為3kΩ～8kΩ.2．(閉合電路的動態(tài)問題分析)如圖8所示的電路中，當變阻器R3的滑動觸頭P向a端移動時()圖8A．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小答案B3．(閉合電路歐姆定律的應用)如圖9所示，R1＝14Ω，R2＝9Ω，