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欧姆定律教学目标.从功能角度理解电源电动势的含义,学会分析电路各部分电势的升降..掌握部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律的内容,了解它们的使用条件和范围..引导学生学会分析、处理各种电路问题.如复杂电路的简化、含电容的电路问题、考虑电表内阻时的电路分析方法.教学重点、难点分析.对非静电力做功和电动势的理解..对各种电路问题的分析,简化、处理方法.教学过程设计教师活动
一、电动势及电势差这是两个我们学过的物理量.请同学们回忆它们的定义式和单位,比较它们的异同.学生活动U=W/q单位V发现学生对二者如此相似产生疑惑,教师应进一步引导我们知道,在电源外部的电路中,电流由电源的正极流向负极,沿电流方向电势降低;而在电源内部电流由负极流向正极,沿电流电势升高.电流为什么会出现这种流向呢?答电源外部的电路中,是静电力对自由电荷做正功,所以沿电流方向电势降低;而电源内部是电荷受的非静电力克服静电力做功,所以沿电流方向电势升高.U=W/q中的W表示静电力做功W电.教师总结电动势及电势差两个概念表面上很相似,但从做功和能量转化的角度讲它们是正好相反,电动势表征电源中非静电力做功的本领,即其它形式的能向电能转化的本领;而电势差是电路中静电力做功的本领的量度,即电能向其它能转化的情况.我们应注意二者的区别和联系.
二、欧姆定律欧姆定律是解决电路问题的基本依据.它的地位及牛顿定律在力学中的地位相似.针对研究问题的侧重点不同,可以表示为两种形式.部分电路欧姆定律(由学生回答)注意所谓部分电路指不含电源的电路.答通过部分电路的电流跟该部分电路两端的电压成正比,跟该部分电路电阻成反比.表达式为:I=U/R.闭合电路欧姆定律源内部时也会消耗一部分电能,使电源内部发热,即电源部分对电流有阻碍作用,所以电源还有另外一个参量内电阻r.如图3-3-1所示.电势降落U,间的关系并由此导出闭合电路欧姆定律的表达式.因为电源提供的电能由内、外电阻所消耗,所以又因为U因RIT=Ir及闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比,跟内、外电路中的电阻之和成反比..欧姆定律适用条件如图3-3-2所示.电路由电源和电动机组成,电动机绕线电阻为R则此电路中的电(U为电动机两端的电压)回答可能各种各样,应提醒学生注意电动机的特点为非纯电阻用电器,引导学生做出否定回答,及
三、电路分析和计算部分电路欧姆定律的应用在初中时就已比较熟悉,因此没有必要过多的练习.而全电路欧姆定律的不同之处关键在于需要考虑内电阻,也就是某段电路两端的电压不再恒定.只要我们认清这个区别,熟练掌握欧姆定律的应用是并不困难的.下面就电路分析中的几个难点和同学一起讨论一下..电路的结构分析搞清电路各元件之间的连接关系,画出结构清晰的等效电路,是利用欧姆定律解决电路问题的重要前提.我们通常采用节点跨接法来分析电路结构.具体方法为首先标明电路中各节点名称,经过电源和用电器的节点名称应不同,而一段导线两端的节点名称不变.理想的电压表可视为断路.理想的电流表可视为导线.考虑电表内阻时,就应把它们当作用电器对待.接着,定性判断电路中各节点电势高低(没有标明的可假设).最后将各电器填在对应的节点间以判明彼此间的串、并联关系.[例1]如图3-3-3所示设R1=R2=R3=R4=R求:开关S闭合和开启时的AB两端的电阻比.解利用节点法,开关闭合时,电路中各节点标称如图3-3-4所示.其中RI、R
2、R3都接在AB两点间,而R4两端都为B即R4被短路,所以其等效电路如图3-3-5所示易得RAB-R/
3.当开关开启时,电路中各节点标称如图3-3-6所示,其对应等效电路为图3-3-7所示,易得RAB,=2R/
5.所以两次电阻比为5/
6..含电容电路的分析让学生按图3-3-8所示连好电路.观察分别将单刀双掷开关掷于b、C两边时产生的现象并分析原因.学生看到当ab相接时,灯LI、L2都不亮,说明电容阻断了电流;当ac相接时,灯L2闪亮一下,说明电容刚才被充电,现在向L2放电.教师总结电容器是一个储能元件,在直流电路中,它对电流起到阻止作用,相当于断路.同时电容器又可被充电,电量的大小取决及电容和它两端对应的电路的电压.因此,在分析含电容电路时,可先把电容去掉后画出等效电路,求出各用电器的电压、电流,再看电容及哪部分电路并联,而求出它两端的电压和它的电量.电阻R1=3,R2=2QR3=5Q电容器的电容Cl=4uFC2=lmF求Cl、C2所带电量.解Cl、C2看成短路后,外电路相当于RI、R2串联,R3中无电流,可视为短路,即UCD二UCBUAD二UAB由闭合电路欧姆定律知所以Cl、C2所带电量QI、Q2分别为Q1=C1UCB=
1.6X10-5CQ2=C2L-AB=1X1O-5C.电路中电势升降的分析如图所示,让学生按电流方向分析整个回路的电势升降,并找出升降值之间的关系式.答从电源正极出发,沿电流方向经过电阻R时,电势降落IR而到电源负极,在电流流向正极时,在内阻上电势降落Ir.但同时非静电即U升二U降教师总结沿电流方向经过电阻类用电器(含内阻)时,电势降低;[例3]如图3-3-10所示,三个完全一样的电源串联成闭合回路,求A、B两点间的电势差.解电路中电流为逆时针方向,由A出发逆电流向右观察,经电源时电势降低凌,而在内阻上又升高Ir由全电路欧姆定律知:I=3掰3r=r所以Uab=正-..电路中的电表我们接触比较多的电表是电压表和电流表,理想情况下电流表可以看成导线,电压表可以看成无穷大的电阻而忽略它们的内阻对电路的影响,可在某些实际问题中,这种影响很大,根本不可能忽略不计.这时就要把电表看成一个可以读数的特殊电阻,放在电路中,及其它用电器一起分析.[例4]如图3-3-11所示,R1=2kQR2=3kQ电源内阻可忽略.现用一电压表测电路端电压,示数为6V;用这电压表测R1两端,电压示数为2V.则[]A.R1两端实际电压是2VB.电压表内阻为6kQC.R2两端实际电压是
3.6VD.用这电压表测R2两端电压,示数是3V解本题中电阻RI、R2的阻值较大,电压表及之相比不能看成电阻为无穷大的断路.因此要把它当成一个特殊电阻来处理.由于不计电源内阻,电压表测得的电压6V就是电源电动势,所以R1两端实际电压为Ul=6VX2kQ/2kQ+3kQ同理,U2=
3.6V.当电压表测R1两端电压时,显示的是它及R1并联后所分得的电压,即所以RV=6kQ.当电压表测R2两端电压时,易得电压表示数为3V.所以选项B、C、D正确.同步练习
一、选择题.如图3-3-12所示,电路中两节电池电动势相同,而内电阻不同,即rlWr2为使电压表的示数为零,则电阻器R的阻值应为[]A.rl+r2B.rl+r2/2C.rl-R2D.r2-rl
2.如图3-3T3所示电路中,电流表Al和A2均为相同的毫安表,当电路两端接入某一恒定电压的电源时,A1的示数为3mAA2的示数为2mA.现将A2改接在R2所在支路上,如图中虚线所示,再接入原来的恒定电压电源,则,关于A1及A2示数情况,正确的是[]A.电流表A1示数必增大,电流表A2示数必增大B.电流表A1示数必增大,电流表A2示数必减小C.电流表A1示数必增大,电流表A2示数不一定减小D.电流表A1示数不一定增大,电流表A2示数也不一定减小
3.如图3-3-14所示电路,开关SI、S2均处于闭合状态.在分别断开SI、S2后的短暂过程中,关于流过电阻Pl、R2的电流方向,以下判断正确的是[]A.若只断开S1流过R1的电流方向为自左向右B.若只断开S1流过R1的电流方向为自右向左C.若只断开S2流过R2的电流方向为自左向右D.若只断开S2流过R2的电流方向为自右向左
4.如图3-3T5所示,R1=3QR2=2QR=5Q电源电动势=
6.3V内阻r=
0.5Q.当滑动变阻器活动触点在a、b之间活动时,以下判断正确的是[]A.电压表的示数最大为
4.8VB.电压表的示数最小为
4.8VC.电流表的示数最大为3AD.电流表的示数最小为
2.1A
5.如图3-5-16所示电路,开关SI、S2原来都是闭合的,当滑动变阻器RI、R
2、R3的滑片都刚好处于各自中点位置时;悬在平行板电容器中间的带电尘埃恰好处于静止状态,在其它条件不变的情况下,要使尘埃向下运动,可用的方法是[]A.把R1的滑片位置向上移动B.把R2的滑片位置向上移动C.把R3的滑片位置向上移动D.把开关S2打开
二、非选择题每个电池的内阻厂
0.5,两只电阻的阻值分别为R1=3QR2=6QD点接地,则图中A、B、C、D各点的电势分别为UA=VUB=VUc=VUD=V..一复杂的直流电路的局部情况如图3-3-18所示,已知R1=5QR2=lQR3=3Q;Il=lmAI2=2mA则图中电流表的示数为mA流过电流表的电流方向是由到.用字母表示两电容器C1=C2=30uF电阻R1=
4.0QR2=
6.0Q开关S是闭合的,断开S以后,通过R1的电量是C..如图3-3-20所示的直流电路中,当S1断开、S2闭合时,电流表示数为3/5A;当S1闭合,S2断开时,电流表示数为2/15A.若SI、S2都闭合后,电流表的示数是多少?.如图3-3-21所示直流电路中,Al、A2两只电流表完全相同,内阻均为rA2的示数恰好是Al示数的1/n已知A、B两点右侧的总电阻将电路以虚线处断开测量A、B间的电阻恰及电流表内阻r相等,试求RI、R2的阻值.参考答案
1.C
2.B
3.B、D
4.B、C、D
5.A、B、C、D
6.
2.4V
0.6V
1.8V
07.2mAcb
8.
4.2X10-
49.4/15A
10.Rl=n-1r/n、R2=r/n-
1.。