第二章恒定電流教材通研淄博四中高二備課組

第二章恒定電流教材通研

淄博四中高二備課組2010年9月考綱要求(基本內(nèi)容部分）1歐姆定律Ⅱ

2電阻定律Ⅰ

3電阻的串，并聯(lián)Ⅰ

4電源的電動勢和內(nèi)電阻Ⅱ

5閉合電路的歐姆定律Ⅱ

6電功率、焦耳定律Ⅰ

考綱要求：（實驗部分）選修3－1（第二章）

1、測定金屬的電阻率（同時練習使用螺旋測微器）

2、描繪小電珠的伏安特性曲線

3、測定電源的電動勢和內(nèi)阻

4、練習使用多用電表第1部分電流部分電路歐姆定律串并聯(lián)電路電功和電功率、電阻定律第2部分電源閉合電路的歐姆定律第3部分電學實驗（4個）

對教材的處理：適當調(diào)整授課的順序，將第二節(jié)電動勢調(diào)至第七節(jié)閉合電路歐姆定律前面講。整章內(nèi)容分為三部分。（約18課時）例1、在10s內(nèi)通過電解槽某一橫截面向右遷移的正離子所帶的電量為2C，向左遷移的負離子所帶電量為3C，那么電解槽中電流強度大小為多少？

．第一部分一、電流例2、有一橫截面為S的銅導線，流經(jīng)其中的電流為I．設每單位體積的導線有n個自由電子，電子電量為e，此時電子的定向移動速度為v．在Δt時間內(nèi)，通過導體橫截面的自由電子數(shù)目可表示為（）(A)nvSΔt(B)nvΔt(C)IΔt/e(D)IΔt/Se讓學生推導并掌握電流的微觀表達式!二、部分電路歐姆定律（教材處理）1、適用條件：金屬導電或電解質導電.不適用氣體導電.2、伏—安特性曲線演示實驗：對實驗電路不作解釋分組實驗：描小燈泡的伏安特性曲線放后面重點掌握：伏—安特性曲線的意義【例3】圖10-1-1所示的圖像所對應的兩個導體：(1)電阻關系R1∶R2為

；(2)若兩個導體中的電流相等(不為0)時，電壓之比U1∶U2為

；(3)若兩個導體的電壓相等(不為0)時，電流之比I1∶I2為

.3:13:11:3點撥:應用圖像的斜率對應的物理量，這是圖像法討論問題的方法之一.但要注意坐標軸，若在U-I圖像中點與原點連線的斜率的物理意義就是電阻了.

三、串、并聯(lián)電路的特點和性質例4、如圖所示，AB和A'B'是長度均為２Km，每千米電阻值為1Ω的兩根輸電線．今發(fā)現(xiàn)在距A和A'等遠的兩點C和C'間發(fā)生漏電，相當于在兩點間連接了一個電阻．現(xiàn)用電動勢為90V、內(nèi)阻不計的電源接在AA'間時，測得BB'間電壓為72V；將此電源接在BB'間，測得AA'間的電壓為45V，由此可知A與C相距

km.

結合課本P51例題講清電表的改裝原理，使學生知道電壓表及電流表的特點——電壓表的內(nèi)阻很大，電流表的內(nèi)阻很小，并結合P52課后練習2分析伏安法測電阻的兩種電路、誤差分析、及選擇原則。RAVARV對本節(jié)課的教材處理：第一課時：限流與分壓⑴電路特點分壓電路圖滑動頭從a滑向bR0上電壓變化范圍UR0R0U+RUo接通電鍵時滑動頭初始位置應處于

a

端

a端限流R0Rab

第二課時：

結合P52練習1分析分壓電路的特點，并與限流電路對比，搞清兩種電路的不同。R0RabUUεkRabRXAVεkRabAVRXεkRabAVRXεkRabAVRX甲限流內(nèi)接乙限流外接分壓內(nèi)接分壓外接丙丁結合上述分析歸納伏安法測電阻的四種電路。在這可以穿插學生實驗：描小燈泡的伏安特性曲線區(qū)分兩種電路：

1、純電阻電路：W＝UIt＝I2RtP＝UI＝I2RQ＝I2Rt＝UIt＝W2、非純電阻電路：含有電動機、電解槽的電路，歐姆定律不再適用電功W＝UIt≠I2Rt電功率P＝UI≠I2R電熱Q＝I2Rt≠UIt四、電功電功率焦耳定律電功、電功率、焦耳定律例5、把兩個相同的電燈分別接成如圖所示的兩種電路，調(diào)節(jié)變阻器，使電燈都正常發(fā)光．若兩電路消耗的總功率分別為P1、P2，兩個變阻器R1、R2消耗的電功率分別為P1'、P2'，則可以判定()(A)P1＝2P2(B)P1＝P2(C)P1'＝2P2' (D)P1'＞2P2'例6、如圖所示的電路中，電源輸出電壓U＝6V，M為一直流玩具電動機，其電樞電阻R1=2Ω，限流電阻R2=3Ω，電壓表示數(shù)為3.6V，求玩具電動機得到的電功率和轉化為機械能的功率．五、電阻定律1、結合教材提供的探究方案，可以讓學生自己設計實驗電路用實驗探究。也可以引導學生共同設計實驗電路和實驗方案，教師演示。（因為學生還要分組實驗：測電阻率）2、電阻率：講清電阻率，知道一般金屬的電阻隨溫度的升高而增大。例7、兩根完全相同的金屬裸導線，若把其中一根均勻拉長到原來的2倍，把另一根對折后絞合起來，然后給它們加上相同的電壓，則在同一時間內(nèi)通過它們的電量之比是

。

解析：R1=ρL1/S1，R2=ρL2/S2，R1/R2=L1/L2·S2/S1=4/1×4/1=16/1由I=U/RI1/I2=R2/R1=1/16t一定，q1/q2=I1/I2=1/16點撥：電阻定律已降為Ⅰ級要求，練習時注意定義，公式即可。應側重于歐姆定律的練習。第二部分電源閉合電路的歐姆定律一、電動勢二、閉合電路歐姆定律四、路端電壓五、電源的功率與效率三、閉合電路的U-I圖線一、電動勢ε（課本第二節(jié)）1、反映電源把其它形式的能轉化為電能的本領大小.數(shù)值上等于電路中每通過1C電量電源所提供電能的數(shù)值.2、數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓3、在閉合電路中：Ｅ＝Ｕ外＋Ｕ內(nèi).可以用內(nèi)外電路總能量守恒推導——由特殊到一般也可通過實驗探究——由一般到特殊二、閉合電路的歐姆定律2、表達式：E=U外+U內(nèi)

U=E-Ir｝純電阻三、路端電壓：Ｕ＝Ｅ－Ｉr討論：從上式可以看出：R↑→I↓，U外↑、U內(nèi)↓，當R→∞時，I=0、U內(nèi)=0，U外=E

（也稱為外電路斷路時）

R↓→I↑，U外↓、U內(nèi)↑，當R=0時，I=E/r（短路電流強度）U外=0、U內(nèi)=E學生很容易受初中電壓恒定的影響而導致出錯，因此對外電壓隨外電阻變化的關系必須分析清楚、到位。OI/AU/VＥI短四、閉合電路的U-I圖線右圖為電源的U-I圖象；圖線與縱軸的交點坐標表示電源的電動勢；圖線的斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻大??；OI/AU/VＥI短五.電源的功率和效率ORP出Pmr討論：電源的輸出功率可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大為⑴功率：②電源的輸出功率P出=UI③電源內(nèi)部消耗的功率Pr=I2r①電源的總功率PE=EI⑵電源的效率：（最后一個等號只適用于純電阻電路）例1、在圖中，R1＝14Ω，R2＝9Ω．當開關S切換到位置1時，電流表的示數(shù)為I1＝0.2A；當開關S扳到位置2時，電流表的示數(shù)為I2＝0.3A．求電源的電動勢E和內(nèi)阻r．解:

根據(jù)閉合電路歐姆定律可列出方程：E＝I1R1＋I1r，E＝I2R2＋I2r．消去E，解出r，得代入數(shù)值，得r＝1Ω．將r值代入E＝I1R1＋I1r中，可得E＝3V．例2、在圖2所示的電路中，電源的內(nèi)阻不能忽略。已知定值電阻R1＝10Ω，R2＝8Ω。當單刀雙擲開關S置于位置1時，電壓表讀數(shù)為2V。則當S置于位置2時，電壓表讀數(shù)的可能值為[]A．2.2V B．1.9VC．1.6V D．1.3V解:E=U1+I1r=2+2/10rE=U2+I2r=U2+U2/8rr=(U2-2)/(0.2-U2/8)>01.6V<U2<2V選B點撥：通過以上兩題，不但練習閉合電路歐姆定律，更應讓學生學會測電源電動勢和內(nèi)阻的兩種方法例3、如圖所示直線A為電源的U--I圖線,直線B為電阻的U--I圖線,用該電源和該電阻組成閉合電路,則電源的輸出功率和電源的效率分別是:（）A.4W,33%B.2W,33.3%C.2W,67%D.4W,67%解:由圖線可知R=1Ω,E=3Vr=0.5虛線和坐標軸所包圍的面積等于輸出功率,P出=4WP總=EI=6W=P出/P總=4/6=67%例4

、

在圖示電路中,電池的電動勢E=5V,r=10Ω,固定電阻R=90Ω,R0是可變電阻,在R0由0增加到400Ω的過程中,求:1.可變電阻的消耗熱功率最大的條件和最大熱功率2.電池的內(nèi)阻和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和解:1.將R看作內(nèi)電阻的一部分,則r1=r+R=100Ω,可變電阻的消耗熱功率最大為P=E2/4r1=25/400=1/16w2.R上消耗的熱功率最小,則電流最小,總電阻最大,P=[E/(R0+R+r)]2(R+r)=0.01w例5.

在圖3的電路中，當滑動變阻器的滑動頭向下滑動時，A、B兩燈亮度的變化情況為[]A．A燈和B燈都變亮B．A燈、B燈都變暗C．A燈變亮，B燈變暗D．A燈變暗，B燈變亮RR1解:R減小,R總減小,I增大,U減小,PA=U2/RA減小,A燈變暗IA=U/RA減小,I1=I-IA增大,U1=I1R1增大,UB=U-U1減小,

PB=UB

2/RB減小,B燈變暗.例6、如圖示：E=10V，內(nèi)阻不計，C1=C2=30μF，R1=4Ω，R2=6Ω，先閉合開關S，待電路穩(wěn)定后，再將開關斷開，則斷開S后流過R1的電量為多少？解：閉合S后，I=1A，UR1=4VUR2=6VUC1=6VUC2=0VQ1=C1UC1=1.8×10-4C斷開S后，兩電容器的電壓均升高為10V，帶電量Q1′=Q2′=3×10-4C流過R1的電量為ΔQ=Q1′+

Q1′-Q1=4.2×10-4C第三部分電學實驗2、測定金屬的電阻率（同時練習使用螺旋測微器）3、描繪小電珠的伏安特性曲線4、測定電源的電動勢和內(nèi)阻5、練習使用多用電表1、電學實驗基礎知識一、電路的選擇1、電學實驗基礎知識1、伏安法內(nèi)接、外接選擇2、滑動變阻器限流、分壓選擇⑴比值法（臨界值法）②選擇方法：令R0=RARV當R＜R0

即時用RVRRAR＞當R＞R0

即時用RARRVR＞⑵試觸法（可不講）②選擇方法：將電壓表分別接a、b兩點1、內(nèi)接法與外接法的選擇內(nèi)接法外接法R測

R真＞R測

R真＜內(nèi)接法外接法RabAVARVRAV①條件：已給出R的估計阻值①條件：未給出R的估計阻值2、限流與分壓的選擇⑴電路特點分壓電路圖滑動頭從a滑向bR0上電壓變化范圍(設r=0)εR0R0ε+Rεo接通電鍵時滑動頭初始位置應處于

a

端

a端限流R0εkRabR0εkRab⑵、選擇原則

①限流接法：②分壓接法：

（通常情況）電流、電壓能達到要求的調(diào)節(jié)范圍；不超過測量儀表的量程，不超過各元件允許的最大電流。（三種特殊條件）

a、要求某部分電路的電壓或電流從零開始連續(xù)可調(diào)。c、采用限流接法時無論怎樣調(diào)節(jié)滑動變阻器，電路中的電流（電壓）都會超過電表量程或元件允許的最大電流。b、用電器電阻遠大于滑動變阻器電阻，不利于測量獲得多組數(shù)據(jù)。二、實物連接1、電學實驗基礎知識二、實物連接

1、根據(jù)題給條件確定滑動變阻器連接方式。

2、按先串后并順序連接電路。

3、對照電路圖檢查，特別注意下述連接是否正確：

⑴電鍵位置。

⑵滑動變阻器滑動頭位置。

⑶接線上柱，連線不交叉。

⑷儀表量程及正負極（電流必須從正極流入，負極流出）?！痢两泳€上柱，不能接在腿上！接線上柱，不能接在滑動頭上！+_分壓外接+_分壓外接連線不能交叉！+_分壓外接分壓內(nèi)接限流外接限流內(nèi)接第3部分電學實驗測定金屬的電阻率（同時練習使用螺旋測微器）描繪小電珠的伏安特性曲線描小燈泡的伏安線實驗電路圖：讓學生明白為什么選擇分壓外接電路？測金屬絲的電阻率實驗電路:本實驗中被測金屬導線的電阻值較小，因此實驗電路必須采用電流表外接法，滑動變阻器限流即可（節(jié)能）。實驗器材：被測金屬導線，直流電源（4V）,電流表(0-0.6A)，電壓表（0-3V），滑動變阻器（50Ω）,電鍵，導線若干，螺旋測微器，米尺。06年12月廣州市X科統(tǒng)考卷

12例1．(10分)如圖，甲圖為一段粗細均勻的新型導電材料棒，現(xiàn)測量該材料的電阻率.（1）首先用多用電表的歐姆檔（倍率為×10）粗測其電阻，指針位置如圖乙所示，其讀數(shù)R=

.（2）然后用以下器材用伏安法盡可能精確地測量其電阻：A.電流表:量程為0.6A，內(nèi)阻約為0.1ΩB.電壓表:量程為3V，內(nèi)阻約為3kΩC.滑動變阻器：最大阻值為20Ω，額定電流1AD.低壓直流電源：電壓6V，內(nèi)阻忽略F.電鍵K，導線若干在方框中畫出實驗電路圖.200Ω（3）如果實驗中電流表示數(shù)為I，電壓表示數(shù)為U，并測出該棒的長度為L、直徑為d，則該材料的電阻率ρ=

（用測出的物理量的符號表示）解：(2)電阻較大，所以電流表采用內(nèi)接法。滑動變阻器最大阻值20Ω，為了多測幾組數(shù)據(jù)，變阻器采用分壓器接法，電路圖如下圖示：（3）該材料的電阻率例2（03上海）、如圖所示中的圖1為某一熱敏電阻（電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感）的I—U關系曲線圖．（1）為了通過測量得到圖1所示I—U關系的完整曲線，在圖2、圖3兩個電路中應選擇的是圖

；簡要說明理由：

．（電源電動勢為9V，內(nèi)阻不計，滑線變阻器的阻值為0－100Ω）（2）在圖4電路中，電源電壓恒為9V，電流表讀數(shù)為70mA，定值電阻R1＝250Ω．由熱敏電阻的I—U關系曲線可知，熱敏電阻兩端的電壓為

V；電阻R2的阻值為

Ω．⑶舉出一個可以應用熱敏電阻的例子：

______________________________________

解：⑴2；理由：從I—U圖象看，電流與電壓均從零值開始，圖2中的電壓可以從0調(diào)到所需的電壓，調(diào)節(jié)范圍較大（或圖3中不能測量0值附近的數(shù)據(jù)）.⑵5.2；111.8（111.6～112.0均可為正確）。分析與計算：R1支路電流為I1=U/R1=36mA,R2支路電流為34mA，在I—U曲線上，34mA對應的電壓大約為5.2V；熱敏電阻Rt=5.2/0.034=152.9,Rt+R2=9/0.034=264.7，所以R2≈111.8.

⑶熱敏溫度計（提出其它實例，只要合理就給分）

例3（04上海）、小燈泡燈絲的電阻會隨溫度的升高而變大.某同學為研究這一現(xiàn)象，用實驗得到如下數(shù)據(jù)（I和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：I/A0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50U/V0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00（1）在左下框中畫出實驗電路圖.可用的器材有：電壓表、電流表、滑線變阻器（變化范圍0—10Ω電源、小燈泡、電鍵、導線若干.（2）在右圖中畫出小燈泡的U—I曲線.（3）如果某一電池的電動勢是1.5V,內(nèi)阻是2.0Ω.問:將本題中的燈泡接在該電池兩端,小燈泡的實際功率是多少?（簡要寫出求解過程;若需作圖,可直接畫在第（2）小題的方格圖中）解：（1）見下圖;（2）見下圖（3）作出U=E—Ir圖線，可得小燈泡工作電流為0.35安，工作電壓為0.80伏，因此小燈泡實際功率為0.28瓦

例3、的U–I圖線及U=E–Ir圖線例4、使用如圖1所示的器材測定小燈泡在不同電壓下的電功率，并且作出小燈泡的電功率與它兩端電壓的平方的關系曲線．已知小燈泡上標有“6V，3W”字樣，電源是3個鉛蓄電池串聯(lián)組成的電池組,滑動變阻器的規(guī)格是“52A”.要求：⑴把圖1中實物連成實驗電路；

⑵圖2的4個圖象中哪個可能是正確的？簡單說明理由．圖線斜率為1/R，隨P增大，R增大，斜率減小，因此D圖可能正確，而B圖對應斜率不變、即R不變的情況，與本題實際不符。實物連線圖實驗器材:待測電池，電壓表(0-3V),電流表（0-0.6A），滑動變阻器（10Ω），電鍵，導線。4、測定電源的電動勢和內(nèi)阻伏安法測電動勢和內(nèi)阻實驗中測量值和真實值的比較：安培表內(nèi)接在并聯(lián)電路之內(nèi)的電路:解：作U=E-Ir

圖線如圖實線示：UIE測UIA式中的U是路端電壓,

I

應是通過電源的電流，I實=IA+IV=(IA+U/RV)可見U越大，差值(I實-IA)就越大，

U=0時，差值(I實-IA)也為0，實際的U-I圖線如圖藍虛線示:斜率增大E真I實∴E測<E真

r測<r真該電路適用于滑動變阻器阻值較小

(電源內(nèi)阻很小)的情況.07年上海虹口區(qū)教學質量檢測三14例5、用電流表和電壓表測電源的電動勢和內(nèi)電阻。

(1)在下面方框中完成所需電路。

(2)右圖所示是根據(jù)兩個電源的測量數(shù)據(jù)繪制的圖線.由圖可知：圖線與電壓U軸的交點表示

；電源Ⅰ的內(nèi)電阻

電源Ⅱ的內(nèi)電阻（填“大于、小于或等于”）。(3)圖中兩直線Ⅰ、Ⅱ的交點表示兩個電路中

相等解：

(1)電路圖如圖示：電源的電動勢小于（3）交點表示外電壓、電路中電流強度、外電路消耗電功率和外電路電阻相等

07年1月廣東省汕尾市調(diào)研測試12例6、（10分）利用如圖所示的一只電壓表、一個電阻箱和一個電鍵，研究設計測量一個電池組的電動勢和內(nèi)阻。根據(jù)上面實驗器材：（1）簡略寫出實驗方案；（2）畫出實驗電路圖，并用筆畫線作導線將所給器材連接成實驗電路。（3）用記錄的實驗數(shù)據(jù)（用符號代替數(shù)據(jù)）,寫出電動勢和內(nèi)阻的表達式。

176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890×1×100×10×10K×100K×1K176543289017654328901765432890176543289017654328901765432890×1×100×10×10K×100K×1K解:（1）用電阻箱代替了電流表。由于電壓可測，由電壓、電阻就可以算出電流。實驗方法：改變電阻箱阻值，讀出兩組外電阻和對應的路端電壓值R1、U1、R2、U2，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出兩種情況下的方程，，解這個方程組可得E和r。（2）電路圖見右圖所示；用多用電表測電流、電壓、電阻

要求選擇開關----檔位的選擇-----連接方式-----讀數(shù)練習使用多用電表5、練習使用多用電表多用表面板電流表電壓表歐姆表示意圖AABAABR1AABR2EEAB1234561.開關S調(diào)到1、2、3、4、5、6個位置時電表分別測的是什么?2.在測量電流和電壓時兩個位置中哪個位置的量程比較大?多用電表原理，及內(nèi)部結構可根據(jù)學生情況取舍題型1.多用表刻度及讀數(shù)問題⑴.多用表面板上的刻度線的特點：①.直流電流(壓)刻度線都是均勻的,可以共用同一刻度線.②.電阻刻度線和交流電壓刻度線都是不均勻的.③.電阻刻度線上的零歐姆刻度與直流電流刻度線上的最大刻度相對應.

(2).多用電表的讀數(shù)原則①.選擇開關撥到電壓、電流檔位時,應再估讀一位；而選擇開關撥到電阻擋位時,不用估讀.②.注意用有效數(shù)字來表示.例1、(2006重慶理綜)(1)用已調(diào)零且選擇旋鈕指向歐姆擋“×10”位置的多用電表測某電阻阻值，根據(jù)圖1所示的表盤，被測電阻阻值為

Ω。若將該表選擇旋鈕置于1mA擋測電流，表盤仍如圖1所示，則被測電流為

mA。圖12200.40題型2：用多用表測電流(電壓)：

多用表可測量交、直流電流,也可測量交、直流電壓,.測電流(電壓)時,應將選擇開關旋轉到相應的電流(電壓)擋,內(nèi)部電路接通.此時應將紅表筆接外電源正極、黑表筆接外電源負極.此時電流方向為：紅表筆流進,黑表筆流出.例2、關于多用電表的下列說法中，正確的是()A、用多用電表測電壓時，電流從紅表筆流進多用電表B、用多用電表測電阻時，電流從紅表筆流出多用電表C、用多用電表測電壓時，電流從黑表筆流進多用電表D、用多用電表測電阻時，電流從黑表筆流出多用電表題型3：用多用表歐姆檔測量電阻

⑴.定機械零點⑵.插紅黑表筆⑶.選歐姆檔位⑷.調(diào)歐姆零點⑸.測電阻讀值⑹.拔表筆脫檔.用多用電表測電阻的注意事項⑴測電