第二章 电路及其应用（第一课时）课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

该高中物理课件聚焦电路基本物理量、核心规律及实验测量，通过章节回顾梳理电流、电压、电阻等概念及欧姆定律、电阻定律的逻辑脉络，以从基础概念到实验应用的学习支架，帮助学生构建知识体系。 其亮点在于实验探究与知识精讲结合，如多用电表操作步骤、电阻率测量的数据处理等，培养科学探究能力，通过控制变量法推导电阻定律体现科学思维，助力学生形成物理观念。教师使用可提升教学效率，学生能深化对电路知识的理解与应用。

教科版（2019）◎必修三 大◎单◎元◎章◎节◎讲◎解◎ 第二章 电路及其应用（第一课时） 目录 PART.1 PART.2 PART.3 PART.4 综合知识体系构建 章节核心知识精讲 重难知识针对探究 学科内容定向拓展 CONTENTS PART.5 综合练习应用拔高 PART-01 综合知识体系构建 章节回顾 本章聚焦于探究电路的基本物理量、核心规律（欧姆定律、电阻定律等）与实验测量方法，理解电路中的能量转化，掌握家庭电路的组成及安全用电知识。 1. 电流 电压 电阻：明确电流、电压、电阻的定义与物理意义，掌握部分电路欧姆定律（I=U/R）及适用条件。 2. 实验：练习使用多用电表：学会多用电表测电流、电压、电阻的操作，掌握表盘读数方法及仪器使用注意事项。 3. 电阻定律 电阻率：理解电阻定律（R=ρL/S），知晓电阻率是材料的固有属性，与材料、温度相关。 4. 实验：测量金属的电阻率：依据电阻定律，用伏安法测电阻并计算电阻率，掌握实验操作与数据处理技巧。 5. 实验：描绘 I-U 特性曲线：以小灯泡为对象，测绘其 I-U 曲线，分析曲线非线性变化与灯丝电阻随温度变化的关系。 章节回顾 6. 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律：理解电动势的物理意义，掌握闭合电路欧姆定律（I=E/(R+r)）及路端电压规律。 7. 实验：测量电池的电动势和内阻：通过 U-I 图像分析，用伏安法等实验方法测量并计算电池的电动势与内阻。 8. 焦耳定律 电路中的能量转化：掌握焦耳定律（Q=I²Rt），区分电功与电热，明确纯电阻与非纯电阻电路的能量转化差异。 9. 家庭电路：了解家庭电路的基本组成，掌握安全用电常识，认识保险丝、漏电保护器的防护作用。 PART-02 章节核心知识精讲 第一节 电流 电压 电阻 1.电路 电路至少由电源、用电器、导线和开关四部分组成。 电路元件由串联和并联两种最基本的连接方式。 通路、断路、短路是电路的三种状态，其中短路是必须避免出现的。 通路：正常接通的电路，即用电器能够工作的电路。 断路：电路中某处被切断，没有电流通过的电路。 特点：电路有持续电流，用电器工作。 特点：电路没有电流，用电器不工作。 短路：直接用导线将电源的正、负极相连的电路——电源被短路。 2.电流 (1)产生：电流是自由电荷的定向移动形成的。 某段时间内通过导体截面的电荷量q与通电时间t的比叫作电流。 (2)表达式： (3)符号及单位：电流用符号I表示，国际单位是安培，符号为A。 (4)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。 3.电压 （1）电压：电路中产生电流的原因，电源在电路中的作用就是提供电压，不同的电源在电路两端提供的电压一般不同，电压通常用U 表示。 （2）国际单位：伏特（简称“伏”） 符号是V 常用单位：千伏（kV） 毫伏（mV） 换算关系：1kV=1000V 1V=1000mV 4.电阻 欧姆定律 （1）在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。 I = U R 电流 电阻 电压 （3）如果用U 表示导体两端的电压，R 表示导体的电阻，I 表示导体中的电流，那么用公式表示就是： U I R （2）单位：欧姆（ohm），简称欧，符号Ω。兆欧（MΩ） 千欧（kΩ） 1 kΩ = 1 000 Ω= 103 Ω 1 MΩ = 1 000 000 Ω=106 Ω 二、恒定电场与恒定电流 - - - + A + + + + + + + _ _ _ B _ _ _ _ _ P - - 1.A、B周围空间的电场是由电源导线等电路元件积累的电荷所形成的，电荷分布处于动态平衡的状态，产生稳定的电场，叫作恒定电场。 （2）特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同; （3）适用情况：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场。 2.恒定电流 (1)概念：大小方向都不随时间变化的电流。 (2)形成：在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷沿电场线方向加速，同时在运动过程中又不断地与导体内不能自由移动的粒子发生碰撞而减速，从宏观上看，这些自由电荷定向移动的速率保持不变。 (4)公式： (3)物理意义:表示电流的强弱程度 (5)单位: 国际单位 安培(A) 1A=1C/s 常用单位：毫安（mA）、微安（μA） 定义式：适用于任何电荷定向移动形成的电流 （1）电流方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。 在电源外部,电流从正极流向负极；在电源的内部,电流从负极流向正极； （2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。 （3）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时： （4）电流虽然有大小和方向，是标量。 I 5.说明: 电流的微观表达式 从微观上看，电流决定与导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关 三、认识多用电表 1.外形构造 如图所示，选择开关周围有不同的测量功能区域及______，选择开关旋到不同的位置，多用电表内对应的仪表电路被接通，就相当于对应的仪表。在不使用时，应把选择开关旋转到________挡或________________。 量程 OFF 交流电压最高档 选择开关旋转到电阻区域的某 量程处，它就是一个测量电 阻的表，称为电阻表（或欧姆 表），这时表内部有电池作为 电路的电源，如图所示 （2）测量时被测电阻要跟电源以及其他元件断开，且不要用手接触表笔的金属杆，读数时要乘以倍率。 2.操作 （1）调零：使用前先把两支表笔短接（直接接触），这时可看到指针偏转到表盘右侧接近满偏处。调整调零旋钮，即调节调零电阻的阻值，使得指针指示电阻档刻度线的零位置。 （3）如果指针偏转的角度过大或过小，应该改变倍率，重新调零，再次测量 （4）测量时指针靠近表盘中间的位置，测量结果比较准确。 3.多用电表中电流的流向： 红表笔接“＋”插孔，黑表笔接“－”插孔 第二节 实验：练习使用多用电表 一、认识和调整指针式多用电表 1.找到中心位置的选择开关，看看它的周围分哪几个区域，各有哪几个量程？ 2.观察多用电表上方的表盘，包括指针和刻度，看它有几条刻度线，分别对应着哪些测量区域。要注意指针是否指零，如果有偏差，可以用螺丝刀旋转“指针定位旋钮”（位于指针的转轴处），将指针旋至左边零位置。 3.把选择开关旋到电阻挡某一量程处，将两支表笔直接接触，观察指针指在何处，再调节“电阻调零旋钮”使指针指到电阻的零刻度线。 ①认识表盘 电阻的刻度线 直流电流、电压的刻度线 交变电压2.5V的刻度线 指针定位螺丝 若指针定位螺丝未指零，需用螺丝刀调节定位螺丝，使得指针指零。 ②认识选择开关 直流电压挡 直流电流挡 电阻挡 交流电压挡 电阻调零旋钮 红、黑表笔插孔 可以顺时针或逆时针旋动 选择开关 4.电流流向 电流总是从红表笔流入,从黑表笔流出。 二、测量电阻 1.基本使用规则 （1）机械调零：使用前，应观察指针是否指电表的左侧零刻度（即电阻的无穷大处），如果有偏差，调节定位螺丝，使指针指到零刻度。 （2）选择开关：使用时，先将选择开关旋转到与被测物理量对应的位置上，并选择合适的量程。 （3）关闭旋钮：使用完毕，把选择开关旋转到OFF或交流电压最高挡，拔出表笔。如果长期不用，将电池取出。 2.测量电阻 (3)测量时被测电阻要跟电源以及其他元件断开，且不要用手接触表笔的金属杆，读数时要乘以倍率。 (2)欧姆调零：两表笔短接，调整“欧姆调零旋钮”，使指针指到“0 Ω”处。 (1)选择挡位：根据估测的电阻值选择合适的挡位，使测量时指针在中间位置，如果不能估计未知阻值的大小，可以先用中等倍率的某个欧姆挡试测，然后根据读数的大小选择合适的挡位再次测量。 (5)测量完成后将开关拨离欧姆挡，一般旋至交流电压最高挡或“OFF”位置上。 (4)如果偏转角度过大或过小，应改变量程（改变量程后必须重新电阻调零)。 三、测量通过小灯泡的电流及它两端的电压 ①测量小灯泡的电流 电流的测量步骤: 使用前应该调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度。 使用时，应将选择开关旋到与被测物理量对应的位置上并选择合适的量程。 （1）把小灯泡、直流电源、开关、导线按连接要求安装好（如图）；多用电表并联在小灯泡的两端 （2）将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔（注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高，才能保证电流从红表笔流入） （3）将多用电表的选择开关旋至直流电压挡，选择合适的挡位（注意选择大于小灯泡两端电压估计值的量程。） 这里选择的是直流10V挡。 （4）改变滑片位置，观察小灯泡的发光情况。 （5）根据相应量程的直流电压刻度进行读数，记录电压值。 读数：U= V。( 10 V挡） 9.4 ②测量小灯泡的电压 使用前应该调整指针定位螺丝，使指针指到零刻度。 使用时，应将选择开关旋到与被测物理量对应的位置上并选择合适的量程。 （1）把小灯泡、直流电源、开关、导线按连接要求安装好（如图）；多用电表与小灯泡串联。 （2）将红、黑表笔分别插入“+”“-”插孔（注意红表笔接触点的电势应该比黑表笔高，才能保证电流从红表笔流入） （3）将多用电表的选择开关旋至直流电流挡，选择合适的挡位（注意选择大于小灯泡电流估计值的量程。） （4）改变滑片位置，观察小灯泡的发光情况。 （5）根据相应量程的直流电流刻度进行读数，记录电流值。 四、判断二极管的正负 正极 负极 P N 1.二极管的单向导电性 2.欧姆表中电流的方向 二极管是一种半导体元件。电流从正极流入时电阻较小，电流从正极流出时电阻较大。 电流从欧姆表的黑表笔流出,经过被测电阻,从红表笔流入。黑表笔应接内部电源的正极。 A B E r R Rx − + G 某种型号的二极管 3.测量二极管的正向电阻 (1)机械调零： (2)选择合适倍率:将选择开关旋至低倍率的欧姆挡(例如“×10Ω挡)。 (3)欧姆调零， (5) 用后旋离:将选择开关调至 off 挡。 (4)测量读数:将黑表笔接触二极管正极, 红表笔接触二极管负极,将指针示数乘以倍率得测量值。 4.测量二极管的反向电阻 (1)机械调零： (2)选择合适倍率:将选择开关旋至高倍率的欧姆挡(例如“×1kΩ挡)。 (3)欧姆调零， (5) 用后旋离:将选择开关调至 off 挡。 (4)测量读数:将黑表笔接触二极管负极, 红表笔接触二极管正极,将指针示数乘以倍率得测量值。 第三节 电阻定律 电阻率 一、电阻定律 1.实验目的：探究电阻与导体的长度、横截面积之间的定量关系 2.猜想：导体的电阻与导体的长度及横截面积的材料有关． 3.研究方法：控制变量法 横截面积S 长度l 材料 4.实验原理 根据串联电路导体两端的电压与它们的电阻成正比，因此，用电压表分别测量 a、b、c、d 两端的电压，就能知道它们的电阻之比。这样就可以得出长度、横截面积和材料这三个因素与导体电阻的关系。 a V V V V b c d a V V V V b c d 同种材料，S一定，改变L，测R 同种材料，L一定，改变S，测R 不同材料，L一定，S一定，测R 控制变量法 a b c d a 和 b ：长度l不同,横截面积S,材料相同 a 和 c ：横截面积S不同，长度、材料相同 a 和 d ：材料不同，长度、横截面积相同 实验结论：导体的电阻R与l/S成正比，即R∝l/S 电阻定律：导体的电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比 理 解：l 导体长度 S 导体横截面积 a b c I1 I2 通电流 I1，导体长度为 a，导体横截面积为 bc， 通电流 I2，导体长度为 c，导体横截面积为 ab。 二、电阻率 1.内容：同种材料的导体，其电阻 R 与它的长度 l 成正比，与它的横截面积 S 成反比；导体电阻还与构成它的材料有关。 2.决定式: 比例系数ρ叫作这种材料的电阻率，不同种材料的导体ρ一般不同； 在长度、横截面积一定的条件下， ρ越大，导体的电阻越大。 3.电阻率与温度的关系 将灯泡的灯丝与小灯泡串联接入电路，使小灯泡发光。用酒精灯给灯丝加热，发现小灯泡变暗。这说明温度升高，灯丝的电阻率变大了。 1.金属的电阻率随温度升高而增大 2.有些半导体的电阻率随温度升高而减小，且温度改变变化较大，常用于制作热敏电阻 3.有些合金（如锰铜合金、镍铜合金）的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用于制作标准电阻 三、限流电路和分压电路 1.滑动变阻器的两种常用用法 滑动变阻器是通过改变连入电路中的电阻丝的长度而改变连入电路中电阻的仪器。在电路中，滑动变阻器有两种常见的用法。   限流式接法 分压式接法 滑动变阻器接入电路的特点 采用“一上一下”的接法 采用“一上两下”的接法 闭合开关前滑片位置 保证滑动变阻器接入电路中的阻值最 的位置 开始时R上得到的电压为 的位置 R两端的电压 范围 _______ 通过R的电流 范围 优点 电路连接简单，耗电少 R的电压调节范围大 大 零 0～U 4.两种接法的适用条件 (1)限流式接法适合测量阻值较小的电阻(与滑动变阻器的总电阻相当)。由于R小，限流式接法中滑动变阻器分得的电压大，移动滑片调节范围大。 (2)分压式接法适合测量阻值较大的电阻(比滑动变阻器的总电阻大)。若R很大，分压式接法中R几乎不影响电压的分配，移动滑片电压变化明显，便于调节。 (3)以下几种情况必须采用分压式接法 ①要求电压表能从零开始读数，要求电压(电流)测量范围尽可能大； ②当待测电阻R≫R0(滑动变阻器的最大阻值)时(限流式接法滑动变阻器几乎不起作用)； ③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。 (4)在两种电路均可使用的情况下，应优先采用限流式接法，因为限流式接法电路简单，能耗低。 第四节 实验：测量金属的电阻率 游标卡尺 结构:由固定的主尺与可动的游标尺组成 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 游标尺 主尺 外测量爪 深度尺 内测量爪 被测球体 紧固螺钉 游标卡尺的读数方法: 读数=主尺读整值（mm） + 与主尺刻线对齐的游标尺 上刻度数×精确度（0.1 mm） 螺旋测微器 固定刻度上下两排错位刻度的最小刻度为0.5 mm，可动刻度每格对应的螺距长度为0.01 mm。 1.构造：固定刻度，可动刻度，框架，旋钮（粗调旋钮），微调旋钮，测微螺杆，小砧。 2.读数原理： 测微螺杆F与固定刻度B之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm，即旋钮D每旋转一周，F前进或后退 mm，而可动刻度E上有50个等分刻度，可动刻度每旋转一格，F前进或后退0.01 mm，即螺旋测微器的精确度为0.01 mm.读数时估读到毫米的千分位上，因此，螺旋测微器又叫千分尺. 0.5 读取主尺整数部分（固定套管刻度） 观察刻度：固定套管上刻有上下两排（或左右两侧）刻度线： 上排（或左侧）：毫米整数位（1mm、2mm、3mm…）； 下排（或右侧）：半毫米位（0.5mm、1.5mm、2.5mm…） 读数要点： 若微分筒边缘未超过下排半毫米刻度线，主尺读数为上排整数刻度值（如 1mm、2mm）； 若微分筒边缘超过下排半毫米刻度线，主尺读数需加上 0.5mm（如 1.5mm、2.5mm） 读取副尺小数部分（微分筒刻度） 观察刻度：微分筒圆周刻有 50 等分刻度，每格对应 0.01mm（因螺杆螺距 0.5mm，50 格细分后每格 0.5÷50=0.01mm）。 ：测量金属丝的横截面积。 ：测量金属丝的长度。 ：测量金属丝的电阻。 测量金属丝接入电路的有效长度 横截面积不可直接测量，转换为测量金属丝的直径d 设置相关电路，测得通过金属丝的电压与电流 综上：直接测得长度为l；电阻为R；由测直径d，可知 ，得横截面积 ，故电阻率最终表达式为： 电流表接在电压表两接线柱外侧，通常叫“外接法” 电流表接在电压表两接线柱内侧，通常叫“内接法” A V R A V R 3.物理量的测量 （1）测量金属丝的长度l 测量工具：毫米刻度尺（电阻丝总长度有几十厘米，可选用毫米刻度尺）；分度值1mm，可读到0.1mm 测量思路：测量接入电路的电阻丝有效长度，多测几次求取平均值。 测量思路：测量金属丝的直径d，间接得出金属丝的横截面积。 测量方法： （1）选刻度尺，利用累积法测直径； （2）选螺旋测微器或游标卡尺直接测量直径，在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值。 （2）测量金属丝的直径 （3）测量金属丝的横截面积 测量思路：测量金属丝的直径d，利用面积公式，间接得出金属丝的横截面积。 测量方法： ①选刻度尺，利用累积法测直径； ②选螺旋测微器或游标卡尺直接测量直径，在电阻丝的不同位置测量3次，求得直径的平均值 为方便测量与减小误差，采用螺旋测微器进行金属丝直径的测量 分度值为0.01mm，可读至0.001mm （4）测量电阻大小R 测量思路：利用电阻的定义式，连接电路，测出金属丝所通过电流和电压的大小 测量方法：伏安法（安安法；伏伏法等皆可） 用电压表测电压 用电流表测电流 　伏安法测电阻 伏安法：用电压表测出电阻两端的电压U，用电流表测出通过电阻的电流I，利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R 1.测量电路： 用电流表测量通过小灯泡的电流，用电压表测量小灯泡两端的电压。由于小灯泡的电阻远小于电压表的内阻，实验时采用电流表外接法。 一、实验设计 2.控制电路： 利用两节干电池作为电源，使用滑动变阻器改变通过小灯泡的电流和它两端的电压。我们希望小灯泡两端的电压在零至额定电压之间变化，因此控制电路中的滑动变阻器采用分压接法。 测量时，为了便于描点和分析，一般让电压表每次读数的变化量相等。电源两极间的电压要稍高于小灯泡的额定电压。 第五节 实验：描绘I-U特性曲线 测量电路 控制电路 (3)实验电路图 1.按电路图连接电路。 2.将滑动变阻器的滑片P置于A端，使小灯泡 两端的电压为零，检查无误后，闭合开关S。 3.将滑片P逐渐向B端移动，让电压表每次读数的变化量相等，直到达到小灯泡的额定电压。读出U和I的数值，记录在表格里。 二、实验步骤 U/V 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.5 I/A (1)在坐标纸上以U为横轴、I 为纵轴建立坐标系。 1.画出伏安特性曲线 (2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点。(坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以使所描图线充分占据整个坐标纸为宜) (3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线。 2.拆除电路，整理仪器。 三、数据处理 四、注意事项 2.本实验要作出U-I图象，要求测出一组包括零在内的电流、电压值，故控制电路必须采用分压接法。 1.本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。 3.为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端。 4.加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压。 5.连图线时曲线要平滑,不在图线上的数据点应均匀分布在图线两侧,绝对不要画成折线。 结论：小灯泡的电阻随着电压的升高而增大。 THANK YOU 感谢观看 0～  U～U ～ $