第二章 电路及其应用 单元复习 课件 -2026-2027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“电路及其应用”单元，系统梳理电流、电压、电阻等基本概念，欧姆定律、电阻定律等核心规律及多用电表使用、电阻率测量等实验。通过“知识辨析”“一语破的”搭建学习支架，衔接概念与规律，引导学生构建电路知识体系。 其亮点在于以科学思维和科学探究为核心，通过典例分析（如电解液电流计算）、实验误差讨论（伏安法测电阻）培养学生模型建构与推理论证能力。采用问题驱动教学，结合“任务型”练习，助力学生深化物理观念，教师可直接用于复习课提升教学效率。

第二章 电路及其应用 单元复习 第1讲　描述运动的基本概念 1.电路 (1)组成及状态:电路至少由电源、用电器、导线和开关四部分组成,通路、断路、短路是电 路的三种状态。 (2)元件连接:电路元件有串联和并联两种最基本的连接方式。 2.电流 (1)形成:电流是自由电荷的定向移动形成的。 (2)电流定义式: 1 电流　电压　电阻 知识点 1 电路　电流　电压和欧姆定律 第1讲　描述运动的基本概念 (3)单位:在国际单位制中,电流的单位是安培,简称安,符号是A。 (4)电流的测量:测量电流使用电流表,它必须串联在被测量的电路中。 3.电压 (1)单位:在国际单位制中,电压的单位是伏特,简称伏,符号是V。 (2)电压的测量:测量电压使用电压表,它必须与被测量电路并联。 4.欧姆定律 (1)定义:通过导体的电流I跟它两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比。 (2)表达式:I= 。 第1讲　描述运动的基本概念 1.恒定电场:由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 2.恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流。 知识点 2 恒定电场与恒定电流 知识点 3 认识多用电表 1.功能区:指针式多用电表分为四个区域,分别是直流电流、直流电压、交流电压和电阻(如图所示),每个区域内又分为若干个量程,把选择开关旋转到电流挡或电压挡的某个量程的位置,它就是电流表或电压表。 第1讲　描述运动的基本概念 2.注意事项 (1)测量直流时需要注意把红表笔接高电势(即电源的正极)一边,黑表笔接低电势(即电源的 负极)一边,使电流从红表笔流入,经表头后从黑表笔流出。 (2)选择开关旋转到电阻区域的某个量程处,它就是个测量电阻的表,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)。表内部电源的正极接黑表笔,负极则通过调 零电阻、表头接到红表笔。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)测电阻时,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。调整电阻挡调零旋钮,使得指针指示电阻挡刻度线的零位置(最右边),再用两支表笔分 别接触待测电阻的两端,待表的指针稳定下来后读取数据,把该数值乘以相应的倍率,即得到 待测电阻的阻值。 (4)测电阻时,如果指针偏转的角度过大或过小,应该旋转选择开关以改变倍率(每次换挡后都 要重新进行电阻调零),把两表笔短接进行电阻调零,然后再进行测量。 (5)如果测量时指针稳定下来后处于靠近表盘中间的位置,则测量结果比较准确。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.某品牌充电宝上标记的20 000 mA·h,反映的物理量是电压还是电荷量? 2.电荷的定向移动形成电流,电子定向移动的方向就是电流的方向吗? 3.电路中的电流越大,表示通过导体横截面的电荷量越多,这种说法正确吗? 4.电流既有大小,又有方向,是矢量,这种说法正确吗? 5.多用电表的直流电流挡和直流电压挡不可能共用一个表盘标度,你同意这个观点吗? 6.多用电表电阻挡的每一挡的测量范围都是0~∞,所以使用过程中可以不换挡,直接测电阻, 这种说法正确吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.电荷量。mA·h是电流与时间的乘积的单位,根据q=It可知,单位mA·h对应的物理量是电荷量。 2.不是。规定电流的方向为正电荷定向移动的方向,电子带负电,其定向移动的方向与电流的 方向相反。 3.不正确。电路中的电流越大,表示单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。 4.不正确。电流虽然既有大小,又有方向,但电流的运算不遵循平行四边形定则,而是遵循代 数运算法则,所以电流为标量。 5.不同意。多用电表的电阻挡有单独的表盘标度,交流电压挡也有单独的表盘标度,直流电 流、电压挡共用一个表盘标度。 6.不正确。使用多用电表电阻挡测电阻时,应使指针指在表盘中间位置附近,否则需更换挡位。 第1讲　描述运动的基本概念 定点1　电流的理解和计算 金属导体 中的电流 金属导体中的自由电荷只有自由电子,运用I= 计算时,q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量 电解液中 的电流 电解液中的自由电荷是正负离子,运用I= 计算时,q应是同一时间内通过横截面的正负两种离子(运动方向相反)电荷量的绝对值之和 环形电流 环形电流的计算采用等效的观点。所谓等效电流,就是把电荷周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷,常取一个周期,利用I= 求等效电流 第1讲　描述运动的基本概念 典例1　一兴趣小组为调查某条河的水质情况,进行了取样调查,计算结果表明,被污染的河里 一分钟时间内有1.875×1019个二价铜离子【1】和5.625×1019个一价硝酸根离子【2】向下游流去, 则取样时这条河流的等效电流大小和方向【3】是 (　    ) A.0.25 A,方向顺流而下 B.0.05 A,方向顺流而下 C.0.25 A,方向逆流而上 D.0.05 A,方向逆流而上 D 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】铜离子带正电,1.875×1019个二价铜离子的电荷量为q1=+(2×1.875×1019× 1.6×10-19)C=+6 C。 【2】硝酸根离子带负电,5.625×1019个一价硝酸根离子的电荷量为q2=-(1×5.625×1019×1.6 ×10-19)C=-9 C。 【3】规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    解答本题要三步走。 第一步:结合元电荷的含义,计算样品中正负离子的总电荷量【4】; 第二步:代入电流定义式【5】,求电流大小; 第三步:根据电流方向的规定,判断河流中等效电流的方向。 解析    河流中的电流是正负离子同时向相同方向定向移动形成的,所以1分钟内通过河流某 一横截面的总电荷量q=q1+q2=-3 C(由【1】【2】【4】得到),电流大小I= =  A=0.05 A (由【5】得到);河流带负电,且向下游运动,所以电流的方向为逆流而上(由【3】得到),选项D 正确。 第1讲　描述运动的基本概念 方法技巧     求电流的技巧 (1)要分清形成电流的电荷种类,是只有正电荷或负电荷,还是正负电荷同时定向移动。 (2)当正负电荷都参与定向移动时,正负电荷对电流的形成都有贡献。 第1讲　描述运动的基本概念 1.建立模型 如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导 体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电 荷的电荷量大小为q。   定点2　电流的微观表达式 第1讲　描述运动的基本概念 2.理论推导 　    AD导体中的自由电荷总数:N=nlS。 　　总电荷量Q=Nq=nlSq。 　　所以这些电荷都通过导体横截面所需要的时间:t= 。 　　根据公式q=It可得:导体AD中的电流I= = =nqSv。 第1讲　描述运动的基本概念 结论     从微观上看,电流取决于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。 3.I=nqSv与I= 的区别 　    I=nqSv是电流的决定式,即电流的大小由n、q、S、v共同决定,其中q是单个自由电荷的 电荷量;而I= 是电流的定义式,其中q是通过导体横截面的电荷量(不是通过单位横截面积的 电荷量)。 第1讲　描述运动的基本概念 自由电荷定向移动速率 自由电荷定向移动形成电流,速率一般为10-5 m/s 导体中自由电子无规则热运动平均速率 导体中的自由电子在不停地做无规则运动,由于沿各个方向无规则运动的机会相等,故不能形成电流。速率大小与温度有关,常温下约为105 m/s 电场传播速率(或电流传导速率) 等于真空中的光速,为3×108 m/s。闭合开关的瞬间,电路中各处以真空中的光速c形成恒定电场,在恒定电场的作用下,电路中各处的 自由电子几乎同时开始定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流 4.辨析三种速率 第1讲　描述运动的基本概念 典例2    (多选)有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I【1】;设单位体积的导线中有n个 自由电子,电子的电荷量大小为e,电子的定向移动速率为v,在Δt时间内【2】,通过导线横截面的 自由电子数可表示为 (　    ) A.nvSΔt　    B.nvΔt　    C. 　    D.  AC 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】【2】Δt时间内通过某横截面的电荷量Q=IΔt。 思路点拨    (1) (2)构建如下柱状模型: 第1讲　描述运动的基本概念 解析    由I= 可得,在Δt时间内通过导线横截面的电荷量Q=IΔt,所以在这段时间内通过的自 由电子数为N= = ,所以C对,D错;由于自由电子定向移动的速率是v,所以在时间Δt内,位 于横截面积为S、长为l=vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面,这段导线的体积 V= Sl=SvΔt,所以Δt内通过横截面的自由电子数为N=nV=nvSΔt,A对,B错。 第1讲　描述运动的基本概念 易错辨析 利用I=nqSv分析问题应注意的三个方面 1.各个物理量都要用国际单位制中的单位。 2.正确理解各符号的意义,特别是n表示导体单位体积内的自由电荷数,v表示自由电荷定向移 动速度的大小。 3.若已知单位长度的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nqv。 第1讲　描述运动的基本概念 1.电表的改装 (1)电压表和电流表的改装及其特点 定点3　多用电表的原理 小量程电流表G改装成大量 程电压表V 小量程电流表G改装成大量 程电流表A 电路 结构     小量程电流表G改装成大量 程电压表V 小量程电流表G改装成大量 程电流表A R的作用 分压 分流 第1讲　描述运动的基本概念 扩大量 程的 计算 U=Ig(R+Rg) R= -Rg IgRg=(I-Ig)R R= Rg 电表的 总内阻 RV=Rg+R RA=  使用 并联在被测电路中,“+”接 线柱接电势较高的一端 串联在被测电路中,电流从 “+”接线柱流入 第1讲　描述运动的基本概念 (2)电表改装问题的两点提醒 ①无论表头G改装成电压表还是电流表,它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的,即通过表头的 最大电流Ig并不改变。 ②电表改装的前提是电表内阻已知。 2.多用电表的结构图:如图甲、乙、丙所示,分别为电流表、电阻表、电压表的示意图,把它 们组合在一起构成多用电表,如图丁所示。 第1讲　描述运动的基本概念 3.多用电表的工作原理 　　如图所示是常见的多用电表的简化电路图,它由表头G、直流电流测量电路、直流电压 测量电路、电阻测量电路以及选择开关S等部分组成,其中1、2为电流测量端,3、4为电压测 量端,5为电阻测量端。测量时,红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔,并通过选择开 关S接入与待测量相应的测量端,使用时电路只有一部分起作用。 第1讲　描述运动的基本概念 4.电表内阻对测量电路的影响 (1)在初中物理学习中,我们常常忽略电压表和电流表的内阻,将电流表所在位置视为没有电 阻的通路,将电压表所在处看成断路。这种将电压表和电流表理想化而进行测量得到的结果 叫测量值,其与实际值存在差异。 (2)当题目要求分析电压表和电流表连入电路后对电路的影响时,要利用串、并联知识进行 电路分析,并把电压表和电流表看成一个特殊电阻来处理。如图所示,用电压表和电流表测 量某电阻的阻值时,图甲中电流表与Rx串联,测量的是流过Rx的电流,而电压表并联在电流表 和Rx两端,测量结果大于Rx两端的电压,导致Rx的测量值大于真实值;图乙中电压表并联在Rx两 端,测量的是Rx两端的电压,而电流表测量的是通过电压表和Rx的总电流,测量结果大于通过Rx 的电流,导致Rx的测量值偏小。 第1讲　描述运动的基本概念 1.认识多用电表 　　下图为一种多用电表的外形图。 2 实验:练习使用多用电表 知识点 1 认识和调整指针式多用电表 第1讲　描述运动的基本概念 2.使用多用电表 (1)机械调零:测量前,先检查表针是否停在最左端的“0”刻度位置,如果没有停在“0”刻度 位置,应用螺丝刀轻轻地转动表盘下面中间的指针定位螺丝,使指针旋至左边“0”刻度位置。 (2)选好正确挡位及量程:测量前一定要明确测量的物理量,然后转动选择开关,确定挡位并选 择一个合适的量程。如测量电阻时,应将电阻与其他电路断开,测量前先将多用电表的选择 开关旋至欧电阻,选择合适的倍率挡,将两表笔短接,利用电阻调零旋钮进行电阻调零。 (3)量程处理:直流电流和电压刻度是均匀的,读数时表盘共用,但需按比例计算,如取5 mA量 程读数时可利用满刻度数值为“50”的刻度线,此时“50”相当于“5 mA”。 (4)估读:测电流和电压时,如果表盘的刻度值为1、0.1、0.01等,读数时应读到刻度值的下一 位;若表盘的刻度值为0.2、0.02、0.5、0.05等,读数时只在本位内估读(估读不加位)。 第1讲　描述运动的基本概念 1.选挡:估计待测电阻的大小,旋转选择开关,使其尖端对准电阻挡的合适倍率。 2.电阻调零:将红、黑表笔短接,调节电阻调零旋钮,使指针指在表盘右端零位置。 3.测量读数:将两表笔分别与待测电阻的两端接触,表盘示数乘以倍率即待测电阻阻值。 4.测另一电阻时重复上面步骤。 5.实验完毕:应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。 知识点 2 测电阻 第1讲　描述运动的基本概念 1.测量通过小灯泡的电流 (1)多用电表直流电流挡与电流表原理相同,测量时应使电表与待测电路串联。   (2)红表笔插入“+”插孔,黑表笔插入“-”插孔。如图所示,测量时,使电流从红表笔流入(即 红表笔接与电源的正极相接的一端),从黑表笔流出(即黑表笔接与电源负极相接的一端)。 (3)选择适当的量程,使指针偏转角尽量大一些,这样测量结果相对较准。 (4)根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值,读出电流表的示数。 知识点 3 测量通过小灯泡的电流及它两端的电压 第1讲　描述运动的基本概念 2.测量小灯泡两端的电压 (1)将选择开关旋转到直流电压挡。 (2)根据待测电压的估计值选择量程。如果难以估计待测电压值,应按照由大到小的顺序,先将选择开关旋转到最大量程上试测,然后根据测量出的数值,重新确定适当的量程再进行测量。 (3)如图所示,测量时,用红、黑表笔使多用电表跟待测电路并联,注意使电流从红表笔流入多 用电表,从黑表笔流出多用电表,检查无误后再闭合开关S。 (4)根据挡位所指的量程以及指针所指的刻度值,读出电压表的示数。 第1讲　描述运动的基本概念 1.认识二极管 　　二极管的全称叫晶体二极管,是用半导体材料制成的电子元件,它有两根引线,一端为正 极,另一端为负极,二极管的表示符号如图所示,三角箭头方向表示正向电流的方向。 2.测量正向电阻 　　将多用电表的选择开关旋至低倍率的电阻挡,进行电阻调零,将黑表笔接二极管正极,红 表笔接二极管负极,把读得的数值乘以电阻挡倍率,即二极管的正向电阻。 知识点 4 判断二极管的正负极 3.测量反向电阻 　　将多用电表的选择开关旋至高倍率的电阻挡,进行电阻调零,将黑表笔接二极管负极,红 表笔接二极管正极,把读得的数值乘以电阻挡倍率,即二极管的反向电阻。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.多用电表的电阻挡对应的表盘刻度是均匀的吗? 2.进行机械调零时,两表笔必须短接,这种说法正确吗? 3.测电阻时,只要电阻不换,换挡后不需要进行电阻调零,这种说法正确吗? 一语破的 1.多用电表电阻挡对应的表盘刻度不是均匀的。 2.不正确。电阻调零时,两表笔才必须短接。 3.不正确。换挡后要重新进行电阻调零。 第1讲　描述运动的基本概念 1.判断电路故障常用多用电表的电压挡,因为操作既简便又安全,但要注意量程的选取。可分 以下三种情况: (1)如果电压表示数为零,说明可能在和电压表并联的路段之外有断路,或该并联路段完全短 路。 (2)如果电压表有示数,说明在和电压表并联的电路之外无断路,且该并联路段内正常或不完 全短路。 (3)如果电压表示数等于电源电压,说明可能在和电压表并联的电路间有断路,而该并联路段 之外的电路无断路。 定点1　使用多用电表检测电路故障 第1讲　描述运动的基本概念 2.若用多用电表电流挡判断,则必须确定电流的最大值不超出电流表的量程,否则会损坏电流 表。将电流表串联在电路中,若电流表的示数为零,则说明与电流表串联的部分电路断路。 3.利用电阻挡检测时要谨慎,必须确认无电压的情况下使用,而且要将待测元件与电路断开。 将元件接到红、黑表笔间,若有阻值说明元件完好,若电阻无穷大说明此元件断路。 第1讲　描述运动的基本概念 典例1　如图所示的电路中,1、2、3、4、5、6为连接点的标号。在开关闭合后,发现小灯泡 不亮【1】。现用多用电表检查电路故障,需要检测的有:电源、开关、小灯泡、3根导线以及电 路中的各连接点。 (1)为了检测小灯泡以及3根导线,在连接点1、2已接好的情况下【2】,应当选用多用电表的     　　    挡。在连接点1、2同时断开的情况下,应当选用多用电表的　　　    挡。 (2)在开关闭合情况下,若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势【3】,则表明　　　    可能 有故障。 (3)将小灯泡拆离电路,写出用多用电表检测该小灯泡是否有故障的具体步骤。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】说明没有电流流过灯泡,可能是有断路或灯泡被短路。 【2】电路中已有电压存在,应选用电压挡测量。 【3】表明在此两点之外的电路与电源两极是连通的。 思路点拨    第(2)问 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)当连接点1、2已接好时,电路中已有电压存在,故需用电压挡来检测电路。当连接 点1、2同时断开时,电路中没有电源提供电压,要检测电路故障,只有通过测各段电路的电阻, 故采用电阻挡。(2)当电路中两点间有电压时,这表明在此两点之外的电路与电源两极是连 通的。当测出两点间电压等于电源电压而又确定电路故障是断路引起时,就可以确定断路位 置在此两点之间。(3)①调到电阻挡;②将红、黑表笔相接,检查电阻挡能否正常工作;③测量 小灯泡的电阻。如果电阻无穷大,表明小灯泡有故障。 答案     (1)电压　电阻    (2)开关或连接点5、6    (3) 见解析 第1讲　描述运动的基本概念 1.“电学黑箱”的常见种类 (1)纯电阻黑箱;(2)纯电源黑箱;(3)由电阻和电源组成的闭合电路黑箱;(4)含电容器、二极管 的黑箱。 2.常见元件的特性及测量现象 定点2　电学黑箱问题的分析与判断 元件 特性   不分极性,正向、反向电阻大小相等   单向导电性,正向、反向电阻差值很大   直流电路中相当于断路,电阻表测量时指针 先偏转,又回到“∞”刻度 提供电压,用电压表测量,如果在两测量点间 电压最大,说明两点间有电源 第1讲　描述运动的基本概念 3.用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路 第1讲　描述运动的基本概念 典例2　如图甲所示的黑箱中有三只完全相同的电学元件,小明使用多用电表对其进行探测。 甲 乙 (1)在使用多用电表前,发现指针不在左边“0”刻度线处【1】,应先调整图乙中多用电表的     　　    (填“A”“B”或“C”)。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)在用多用电表的直流电压挡探测黑箱a、b接点间是否存在电源时,一表笔接a,另一表笔应 　　　    (填“短暂”或“持续”)接b,同时观察指针偏转情况。 (3)在判定黑箱中无电源后,将选择开关旋至“×1”电阻挡,调节好多用电表,测量各接点间的 阻值。测量中发现,每对接点间正、反向阻值均相等【2】,测量记录如下表。两表笔分别接a、 b时,多用电表的示数如图乙所示。请将记录表补充完整,并在黑箱图中画出一种可能的电路。 两表笔接的接点 多用电表的示数 a、b 　　　    Ω a、c 10.0 Ω b、c 15.0 Ω 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】若不指零,则可用螺丝刀进行机械调零。 【2】每对接点间正、反向阻值均相等,说明待测元件为电阻。 思路点拨    首先根据多用电表的使用方法调节多用电表,然后由电阻表读数方法进行读数, 最后根据不同接点间的阻值,明确可能的情况,进行电路设计。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)使用多用电表前应先调整“指针定位螺丝”A,使指针指到左边的“0”刻度线处 (由【1】得到)。(2)为保护多用电表的内部元件,在探测黑箱中是否存在电源时,另一表笔应 短暂接触b。(3)电阻表的读数为5.0×1 Ω=5.0 Ω;每对接点间正、反向电阻均相同,说明黑箱 中没有二极管元件,根据表格中两接点间电阻的数值,可设计电路图(由【2】得到)。 答案     (1)A    (2)短暂    (3)5.0　如图所示 第1讲　描述运动的基本概念 1.电阻定律 (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)公式: 3 电阻定律　电阻率 知识点 1 电阻定律 第1讲　描述运动的基本概念 2.电阻率 (1)概念:电阻率是表征材料导电性质的物理量,是材料本身的属性,与材料的形状、大小无关。 (2)计算式:ρ=R 。 (3)单位是欧·米,符号为 Ω·m。 (4)影响电阻率的两个因素是材料和温度。 ①金属材料的电阻率一般随温度升高而增大; ②部分半导体的电阻率随温度的升高而减小,并且变化也不是线性的; ③有些合金(如锰铜合金)的温度系数很小,其电阻率几乎不随温度的变化而变化; ④当温度降低到一定温度时,某些材料的电阻率突然减小为零,出现超导现象。 第1讲　描述运动的基本概念 1.限流电路:如图甲所示限流电路中,器件D(电阻为R)两端电压的变化范围是 U~U。        2.分压电路:如图乙所示分压电路中,器件D(电阻为R)两端电压的变化范围是0~U。 知识点 2 限流电路和分压电路 甲 乙 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.有人认为,金属导体的电阻随温度变化的主要原因是热胀冷缩导致导体的长度和横截面积 发生了变化,这种说法对吗? 2.由R= 知,金属元件的电阻由其两端的电压和通过的电流共同决定,你同意这个观点吗? 3.将金属导线对折绞合后其电阻发生变化,是因为其电阻率发生了变化。这种说法你认为正 确吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不对。金属导体的电阻随温度变化主要是由于其电阻率随温度的升高而增大。 2.不同意。导体的电阻是由导体自身的性质决定的,与其两端所加的电压和通过的电流无关。 3.不正确。将金属导线对折绞合后其电阻发生变化,是因为导线的长度和横截面积发生了变 化,而其电阻率在温度不变时是没有变化的。 第1讲　描述运动的基本概念 1.对电阻定律的理解 (1)公式R=ρ 是导体电阻的决定式,如图所示为一块长方体铁块,若通过电流I1,则R1=ρ ;若 通过电流I2,则R2=ρ 。(说明:导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质,是由导体本身性质决 定的)   定点1　对电阻定律的理解和应用 (2)适用条件:温度一定,粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。 (3)电阻定律是通过大量实验得出的规律。 第1讲　描述运动的基本概念 2.R= 与R=ρ 的区别与联系 R=ρ  R=  区 别 意义 电阻定律的表达式,也是电阻的决定式 电阻的定义式 作用 提供了测定导体电阻率的一种方法——ρ=R  提供了测定导体电阻的一种方法——伏安法 适用范围 适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液等 纯电阻元件 联系 R=ρ 对R= 补充说明了导体的电阻不取决于U和I,而是取决于导体本身的材料、长度、横截面积和温度 第1讲　描述运动的基本概念 典例1　神经系统中,把神经纤维分为有髓鞘与无髓鞘两大类。现代生物学认为,髓鞘是由多 层(几十到几百层不等)类脂物质——髓质累积而成的,髓质具有很大的电阻。已知蛙有髓鞘 神经,髓鞘的厚度只有2 μm【1】左右,而它在每平方厘米的面积上产生的电阻【2】却高达1.6×105 Ω。 (1)若不计髓质片层间的接触电阻【3】,计算髓质的电阻率; (2)若有一圆柱体是由髓质制成的,该圆柱体的体积【4】为32π cm3,当在其两底面上加上1 000 V的电压时,通过该圆柱体的电流为10π μA,求该圆柱体的底面半径和高。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】【2】由题意构建髓鞘模型,长l=2 μm,横截面积S=1 cm2。 【3】髓质的电阻率相同。 【4】圆柱体的体积V=Sh=πr2h,其中r为底面半径,h为高度。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)由R=ρ ,解得ρ= =  Ω·m=8×106 Ω·m(由【1】【2】【3】得到)。 (2)设该圆柱体的底面半径为r,高为h。圆柱体的电阻R'= 且R'=ρ ,S'=πr2,可得 = =   m-1,而V=πr2h=32π×10-6 m3(由【4】得到),联立解得h=0.02 m=2 cm,r=0.04 m= 4 cm。 答案     (1)8×106 Ω·m (2)4 cm    2 cm 第1讲　描述运动的基本概念 电阻R 电阻率ρ 描述对象 导体 材料 物理意义 反映导体对电流阻碍作用的 大小:R大,阻碍作用大 反映材料导电性能的好坏:ρ 大,导电性能差 决定因素 由材料、温度和导体形状决 定 由材料、温度决定,与导体形 状无关 单位 欧姆(Ω) 欧·米(Ω·m) 联系 R=ρ ,ρ大,R不一定大,导体对电流的阻碍作用不一定大;R大, ρ不一定大,材料的导电性能不一定差 定点2　电阻R和电阻率ρ的比较  第1讲　描述运动的基本概念 限流式接法 分压式接法 电路图     闭合开关前滑片位置 在最左端,以保证滑动变阻器 接入电路中的阻值最大 在最左端,开始时R两端的电 压为零 负载两端的电压调节范围      U~U 0~U 定点3　滑动变阻器限流式和分压式接法 1.两种接法对比 第1讲　描述运动的基本概念 通过负载的电流调节范围      ~  0~  第1讲　描述运动的基本概念 2.两种接法的选择原则 (1)滑动变阻器必须采用分压式接法的四种情况 ①要求回路中某部分电路电流或电压实现从零开始可连续调节时(如:测定导体的伏安特 性、校对改装后的电表等电路),或要求大范围内测量电压和电流时,必须采用分压式接法,即 “零起必分”。 ②当待测用电器的电阻R远大于滑动变阻器的最大值R0时,必须采用分压式接法,即“滑小必 分”。 ③当电压表或电流表的量程太小时,若采用限流式接法,电路中实际电压(或电流)的最小值仍 超过电压表(或电流表)的量程,只能采用分压式接法,即“烧表必分”。 ④在题目中有以下语言暗示时,比如:要求多测几组测量数据,要求精确测量等,一般也采用分 压式接法。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)当R0>R时(或两者相差不多),虽然两种电路都可以对负载电流有明显的调节和控制,或两 种电路都满足实验要求时,但限流电路具有节省电能、电源负担轻等优点,选限流电路较 好。 第1讲　描述运动的基本概念 典例2　如图所示,滑动变阻器R1的最大阻值是200 Ω,R2=100 Ω,A、B两端电压UAB=6 V。   (1)当S断开时【1】,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围是多少? (2)当S闭合时【2】,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围是多少? 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】滑动变阻器为限流式接法。 【2】滑动变阻器为分压式接法。 思路点拨    解此题的关键有以下两点: (1)明确电路结构,分清并联和串联电路。 (2)正确利用部分电路欧姆定律进行计算。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)S断开时,滑动变阻器R1为限流式接法,R1滑片P下方部分不接入电路中,当滑片P在 最上端时,R1接入电路的电阻为0,R2获得最大电压,为6 V;当滑片P在最下端时,R1与R2串联,此 时R2两端的电压最小, = UAB=2 V,所以R2两端的电压变化范围为2~6 V。 (2)当S闭合时,滑动变阻器R1为分压式接法,当滑片在最下端时,R2两端电压为0,当滑片在最上 端时,R2两端的电压最大,为6 V,所以R2两端的电压变化范围为0~6 V。 答案     (1)2~6 V    (2)0~6 V 第1讲　描述运动的基本概念 知识点1　游标卡尺 1.构造:游标卡尺主要由主尺和游标尺组成。   4 实验:测量金属的电阻率 第1讲　描述运动的基本概念 2.原理:游标卡尺是利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测 量精度的。不管游标尺上有多少个小等分刻度,它的刻度部分的总长度都比主尺上同样多的 小等分刻度少1 mm。 3.精度:常用的游标卡尺有10分度、20分度和50分度三种。 分度 刻度 总长度 每小格与 1 mm的差值 精度 (可精确到) 10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm 第1讲　描述运动的基本概念 4.读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示游标尺上零刻度线右边第K条刻度线与主 尺上某一刻度线对齐,则记录结果表示为x+K×精度mm。 5.游标卡尺的使用及注意事项 (1)用游标卡尺测量物体时,右手拿主尺,大拇指移动游标尺,左手拿待测物体,当其与测量爪相 贴时,即可锁定螺钉,读取数据。 (2)游标卡尺是比较精密的测量工具,要轻拿轻放,不得碰撞或跌落到地上。 (3)用游标卡尺测量物体时,不能过分地施加压力,所用压力应使两个测量爪刚好接触零件表 面。 (4)游标卡尺不需要估读。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　螺旋测微器 1.构造:如图所示。   第1讲　描述运动的基本概念 2.原理:测微螺杆P与固定刻度G之间的精密螺纹的螺距为0.5 mm,即粗调旋钮K每旋转一周,P 前进或后退0.5 mm。可动刻度H上有50个等分刻度,每转动一小格,P前进或后退0.01 mm,即精度为0.01 mm。读数时误差出现在毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。 3.读数:(1)测量时被测物体长度的半毫米数由固定刻度读出,不足半毫米部分由可动刻度读出。 (2)测量值(mm)=固定刻度数(mm)(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一位)×0.0 1(mm)。   第1讲　描述运动的基本概念 4.螺旋测微器的使用及注意事项 (1)在使用螺旋测微器之前,首先应检查零点。 (2)测量时,用左手持尺架,右手转动粗调旋钮使测杆与测砧间距稍大于被测物,放入被测物,转 动保护旋钮到夹住被测物,直到棘轮发出声音为止,拨动止定旋钮使测杆固定后读数。这样 既能使测量结果精确,又可避免产生过大的压力使螺旋测微器受损。 (3)在读数时,要注意固定刻度尺上表示半毫米的刻线是否露出。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点3　金属丝电阻率的测量 1.实验思路:取一段金属电阻丝连接到实验电路中,只要测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d, 就可以计算出该电阻丝所用材料的电阻率,即ρ= = 。   第1讲　描述运动的基本概念 2.物理量的测量 (1)电阻的测量:按实验电路图连接实物电路。改变滑动变阻器滑片的位置,读取多组电压、 电流值,通过U-I图像求得电阻R。 (2)电阻丝有效长度的测量:电阻丝长度的测量工具应选用刻度尺,在测量电阻丝的长度时,测 量的并不是电阻丝的总长度,而是接入电路的有效长度l,反复测量多次,得到有效长度的平均 值。 (3)电阻丝直径的测量:因为电阻丝比较细,直接用刻度尺测量会产生比较大的误差。选择测 量工具时,既要考虑使用的方便,也要考虑测量误差的大小。 3.数据分析 　　将三个测量值代入ρ= = ,计算得出金属丝的电阻率。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.做本实验时,能否使用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的长度和直径? 2.用螺旋测微器测金属丝直径时,应注意哪些问题? 3.若待测金属导线是漆包线,用小刀刮掉漆皮再测量金属导线的直径,这种方法可以吗? 4.实验中用伏安法测金属丝电阻时,为方便操作,开关一直闭合,待多次测量完毕再断开开 关。这样操作对吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.可用毫米刻度尺测量金属丝接入电路的长度,但金属丝较细,其直径用毫米刻度尺测量误差 较大,应用游标卡尺或螺旋测微器测量。 2.应选不同的位置测量3次,再取平均值。 3.不可以。若待测金属导线是漆包线,应该用火烧去其表面的漆皮,轻轻抹去灰尘后再测金属 导线的直径,不可用小刀去刮掉漆皮。 4.不对。金属的电阻率随温度升高而增大,这会影响实验的准确性,所以实验中每测一组电 压、电流值应及时把开关断开,防止金属丝温度升高。 第1讲　描述运动的基本概念 定点1　伏安法测电阻两种接法的比较和电路的选择 1.电流表的内接法和外接法的比较 内接法 外接法 电路     误差来源 电流表分压U测=Ux+UA 电压表分流I测=Ix+IV 适测阻值 大电阻 小电阻 第1讲　描述运动的基本概念 电阻测量值 R测= =Rx+RA>Rx测量值大于真实值 R测= =  <Rx测量值小于真实值 第1讲　描述运动的基本概念 温馨提示     可简记为“大内偏大,小外偏小”。 2.电路选择方法 (1)阻值比较法:先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较,若Rx较小,宜采用电 流表外接法;若Rx较大,宜采用电流表内接法。 (2)临界值计算法 Rx≪ 时,用电流表外接法; Rx≫ 时,用电流表内接法。 (3)实验试触法:按如图所示电路图接好电路,让电压表的可动接线端先后与a、b处接触一下, 如果电压表的示数有较大的变化,而电流表的示数变化不大,则可采用电流表外接法;如果电 流表的示数有较大的变化,而电压表的示数变化不大,则可采用电流表内接法。 第1讲　描述运动的基本概念 温馨提示     由内接法和外接法的误差来源可知,当电流表的量程合适且内阻已知时,选用内接法误差较 小。 第1讲　描述运动的基本概念 定点2　金属丝电阻率的测量的数据处理和误差分析 1.在求Rx的平均值时可用两种方法 (1)用Rx= 分别算出各次的数值,再取平均值。 (2)用U-I图线的斜率求出。 第1讲　描述运动的基本概念 注意     若采用图像法,在描点时,要尽量使各点间的距离拉大一些,连线时要尽可能地让各点均匀分 布在直线的两侧,个别明显偏离较远的点可以不予考虑。 2.计算电阻率:将记录的数据Rx、l、d的值代入电阻率计算式ρ=Rx =Rx 。 3.误差分析 (1)金属丝的横截面积是利用直径计算而得的,直径的测量是误差的主要来源之一。 (2)采用伏安法测量金属丝的电阻时,由于采用的是电流表外接法,因此测量值小于真实值,故 电阻率的测量值偏小。 (3)金属丝的长度测量、电流表和电压表的读数等会带来偶然误差。 (4)由于金属丝通电后发热升温,会使金属丝的电阻率变大,造成测量误差。 第1讲　描述运动的基本概念 4.注意事项 (1)本实验中待测金属丝的电阻值较小,因此实验电路一般采用电流表外接法。 (2)实验连线时,应先从电源的正极出发,将电源、开关、电流表、待测金属丝、滑动变阻器 连成主干线路,然后再把电压表并联在待测金属丝的两端。 (3)测量金属丝的有效长度,是指测量金属丝接入电路的两个端点之间的长度,即电压表两端 点间的待测金属丝长度,测量时应将金属丝拉直,反复测量三次,求其平均值。 (4)测量金属丝直径一定要选三个不同部位进行测量,求其平均值。 (5)闭合开关S之前,一定要将原理图中滑动变阻器的滑片移到阻值最大处。 (6)在用伏安法测电阻时,通过待测金属线的电流I不宜过大(电流表用0~0.6 A量程),通电时间 不宜过长,以免金属丝的温度明显升高,造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　张同学打算测量由某种合金材料制成的金属丝的电阻率ρ,待测金属丝的横截面为圆 形。实验器材有毫米刻度尺、螺旋测微器、电压表(内阻几千欧)、电流表(内阻几欧)【1】、 滑动变阻器、电源、开关、待测金属丝及导线若干。 (1)用毫米刻度尺测量待测金属丝的长度,用螺旋测微器测量其直径【2】,结果分别如图1和图2 所示,可得其长度L=　　　     cm,直径D=　　　    mm。   图1 图2 第1讲　描述运动的基本概念 (2)该同学要用图像法求出待测金属丝的阻值,要求电压从零开始变化【3】。请将图3所示实物 电路图中所缺导线补全。 图3 图4 第1讲　描述运动的基本概念 (3)图4是根据实验中测得的6组电流I、电压U的值描绘的点,由图可求出电阻值R=　　　     Ω(保留3位有效数字)。 (4)请写出待测金属丝的电阻率ρ的表达式ρ=　　　    (用测得的物理量符号和已知量表 示)。 信息提取    【1】金属丝的电阻较小,与电压表、电流表内阻相比较,确定电流表采用内接法 还是外接法。 【2】螺旋测微器的读数=固定刻度读数(注意半毫米刻度线是否露出)+可动刻度数(估读一 位)×0.01 mm。 【3】电压从零开始变化,滑动变阻器采用分压式接法。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    解答本题要分五步走。 第一步:螺旋测微器读数时,要先读出固定刻度读数,再读出可动刻度读数,然后相加即可得出 结果。 第二步:根据题意,确定电流表的连接方式。 第三步:要求电压从零开始变化,确定滑动变阻器的连接方式。 第四步:根据U-I图上所标的点,作出U-I图线,算出斜率可得出电阻值【4】。 第五步:根据电阻定律【5】,求出电阻率。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)毫米刻度尺的分度值为1 mm,由图可知,待测金属丝的长度测量值为59.40 cm。螺 旋测微器的读数为0+43.5×0.01 mm=0.435 mm,即待测金属丝直径测量值为0.435 mm(由 【2】得到)。 (2)要求电压从零开始变化,故滑动变阻器采用分压式接法(由【3】得到);待测金属丝电阻较 小,电流表采用外接法(由【1】得到)。实物电路图连接如图所示。   第1讲　描述运动的基本概念 线两侧,舍弃离直线较远的点,如图所示。   直线的斜率表示待测金属丝的电阻,根据所画直线可得R≈5.75 Ω(由【4】得到)。 (4)由于R=ρ (由【5】得到),S= ,解得ρ= 。 答案     (1)59.40    0.435(0.434~0.436均可)    (2)图见解析    (3)5.75(5.70~5.80均可)    (4)  第1讲　描述运动的基本概念 定点3　其他方法测电阻 1.伏安法的变形——安安法、伏伏法测电阻 (1)安安法测电阻即用两个电流表测电阻。在缺少合适的电压表的情况下,常用已知内阻的 电流表串联一个定值电阻代替电压表使用,另一个不知内阻的电流表用来测电流。 (2)伏伏法测电阻即用两个电压表测电阻。在缺少合适的电流表的情况下,常用已知内阻的 电压表代替电流表使用,另外一个不知内阻的电压表用来测电压。 2.等效替代法测电阻 电流等效替代 电压等效替代 实验电路图     第1讲　描述运动的基本概念 实验步骤 (1)闭合S1、S2,调节滑片P,使电流表指针指在适当的位置,记下此时电流表的示数为I0 (2)断开S2,闭合S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电流表的示数仍为I0 (3)此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等 效,即Rx=R0 (1)闭合S1、S2,调节滑片P,使电压表指针指在适当的位置,记下此时电压表的示数为U0 (2)断开S2,再闭合S3,保持滑动变阻器滑片P位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为U0 (3)此时电阻箱接入电路的阻值R0与未知电阻Rx的阻值等效,即Rx=R0 第1讲　描述运动的基本概念 3.半偏法测电表内阻 电流表半偏法 电压表半偏法 实验 电路图     第1讲　描述运动的基本概念 实验步骤 (1)按如图所示连接实验电路。 (2)断开S2,闭合S1,调节R1,使电流表指针满偏。 (3)保持R1不变,闭合S2,调节R2,使电流表指针半偏,然后读出R2的值,则RA=R2 (1)按如图所示连接实验电路。 (2)闭合S1、S2,调节R1的滑片,使电压表指针满偏。 (3)断开S2,保持R1的滑片不动,调节R2,使电压表指针半偏,然后读出R2的值,则RV=R2 实验条件 R1≫RA R1≪RV 误差 分析 闭合S2,电流表和R2并联,总电阻变小,流过R2的电流大于  Im,导致RA测=R2<RA实 断开S2,电压表和R2串联,总电阻增大,R2两端的电压大于 Um,导致RV测=R2>RV实 第1讲　描述运动的基本概念 电路图   原理分析 如图,a、b间接有灵敏电流计,闭合开关S,当电流计读数为零时,Uab=0,此时 = ,即R1R4=R2R3,故知道其中任意三个电阻的阻值,就可以求第四个电阻的阻值 4.电桥法 第1讲　描述运动的基本概念 知识点1　实验设计 　　用电流表测出流过小灯泡的电流,用电压表测出小灯泡两端的电压,测出多组(I,U)值,在I -U坐标系中描出各对应点,用一条平滑的曲线将这些点连起来,即得小灯泡的伏安特性曲线, 电路图如图所示。 5 实验:描绘I-U特性曲线 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　实验过程 1.实验器材 　　学生电源或电池组、小灯泡、滑动变阻器、电压表、电流表、开关、导线若干、铅 笔、坐标纸。 2.实验步骤 (1)根据小灯泡上所标的额定值,确定电流表、电压表的量程,根据原理图连接好实物。 (2)闭合开关S,调节滑动变阻器,使电压表、电流表有明显示数,记录电压U和电流I。 (3)用同样的方法测量并记录几组U和I。 (4)断开开关,整理好器材。 第1讲　描述运动的基本概念 3.数据处理 (1)在坐标纸上以U为横轴、I为纵轴建立直角坐标系。 (2)在坐标系中描出各组数据所对应的点。 (3)将描出的点用平滑曲线连接起来,就得到小灯泡的伏安特性曲线。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.实验中滑动变阻器为什么采用分压式接法? 2.实验中电流表为什么采用外接法?这种连接方式会产生怎样的系统误差? 3.以I为纵轴、U为横轴描绘出的小灯泡的I-U特性曲线为什么不是直线?曲线会向哪个坐标 轴弯曲?这种现象说明什么? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.该实验中电压要求从零开始连续变化,故滑动变阻器采用分压式接法。 2.由于小灯泡的电阻较小,故采用电流表外接法。测量时,未考虑电压表的分流,产生测得的I 值比真实值偏大的系统误差。 3.灯泡灯丝的电阻随温度的变化而变化,其I-U特性曲线不是一条直线。曲线向横轴弯曲,即 曲线上的点与原点的连线的斜率变小,电阻变大,说明小灯泡灯丝的电阻随温度升高而增 大。 第1讲　描述运动的基本概念 定点　对I-U特性曲线的理解 1.I-U特性曲线:用纵坐标表示电流I,用横坐标表示电压U,这样画出的导体的I-U图像称为导 体的I-U特性曲线,加在导体两端的电压U是自变量,I是因变量。 2.特点:I-U特性曲线上某点与坐标原点连线的斜率等于电阻的倒数,即k= = 。如图所示 某金属导体的I-U图线,斜率越大,表示电阻越小。   第1讲　描述运动的基本概念 3.线性元件和非线性元件 (1)如图所示,导体的I-U特性曲线为过原点的直线,即电流与电压成正比关系,具有这种I-U特 性的电学元件称为线性元件,如金属导体、电解液等。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)如图所示,I-U特性曲线是曲线,即电流与电压不成正比关系,具有这种特性的电学元件称 为非线性元件,如气态导体、半导体等。 第1讲　描述运动的基本概念 4.非线性元件电阻的确定 　　如图所示,在非线性元件的I-U特性曲线上电阻等于点(Un,In)与坐标原点连线的斜率的倒 数,即导体电阻Rn= ,而不等于该点切线斜率的倒数。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点1　电源、电动势和内电阻 1.电源及内外电路 (1)能提供电能的装置称为电源。 (2)外电路:电源外部的电路叫外电路,外电路两端的电压称为路端电压。在外电路中,电流由 电源正极流向负极,电场力对自由电荷做正功,电势能转化为其他形式的能。 (3)内电路:电源内部称为内电路。在内电路中,电流由电源负极流向正极,非静电力对电荷做 正功,将其他形式的能转化为电势能。 6 电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 第1讲　描述运动的基本概念 2.电动势 (1)电动势:非静电力在电源内部将正电荷从电源负极移到正极所做的功W非与电荷量q的比。 (2)定义式 第1讲　描述运动的基本概念 (3)大小:电动势在数值上等于非静电力将1 C正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功,也 就是1 C的正电荷所增加的电势能。其单位为伏特(V)。 (4)物理意义:反映电源内非静电力做功本领的大小。 (5)方向:电动势是标量,为研究方便,规定其方向为电源内部电流的方向,即由电源负极指向电 源正极。 3.内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫作电源的内阻。 特别说明     电源的连接 (1)n个完全相同的电源串联:电源的总电动势E总=nE,电源的总内阻r总=nr。 (2)n个完全相同的电源并联:电源的总电动势E总=E,电源的总内阻r总= 。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　闭合电路欧姆定律 1.内容:在外电路只接有电阻元件的情况下,通过闭合电路的电流大小跟电源的电动势成正 比,跟内外电阻之和成反比。 2.表达式   第1讲　描述运动的基本概念 3.常用的变形公式 (1)公式:E=U外+U内或U=E-Ir。 (2)适用范围:既适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路。 4.路端电压与负载的关系 (1)路端电压的表达式:U=E-Ir。 ①当外电路断开时,R→∞,U=E,即断路时的路端电压等于电源电动势; ②当外电路短路时,R=0,U=0,短路电流I0= 。 (2)U-I图像的特点:位于第一象限,与横纵坐标轴相交的倾斜直线,如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)外电阻变化时电路各部分的变化 外电阻变化情况 R↑ R→∞ R↓ R→0 电流I=  I↓ I→0 I↑ I→  内电压U内= Ir=E-IR U内↓ U内→0 U内↑ U内→E 路端电压U= IR=E-Ir U↑ U→E U↓ U→0 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.对于给定的电源,非静电力移动正电荷做功越多,电动势越大还是越小? 2.电动势一定等于电源两极间的电压吗? 3.闭合电路短路时的电流是无限大吗? 4.闭合电路中外电阻越大,路端电压越大吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.电动势大小不变。电动势是电源本身的性质,与W、q无关。 2.不一定。只有当外电路断开时,电动势才等于电源两极间的电压。 3.不是。闭合电路中短路时的最大电流I0= ,是个定值。 4.闭合电路中外电阻越大,干路电流I= 越小,则路端电压越大。 第1讲　描述运动的基本概念 定点1　对比理解电学量 1.电动势与电压的比较 电动势E 电压U 物理意义 反映非静电力做功将其他形 式的能转化为电能的本领大 小,表征电源的性质 表示电场力做功将电能转化 为其他形式的能的本领大小, 表征电场的性质 定义式 E= ,W为非静电力做的 功。电动势E在数值上等于 将单位正电荷从电源负极移 到正极非静电力所做的功 U= ,W为电场力做的功。 在数值上等于将单位正电荷 从导体一端移到另一端电场 力所做的功 第1讲　描述运动的基本概念 决定因素 由电源本身决定 由电源、导体的电阻及导体 的连接方式决定 单位 伏特(V) 伏特(V) 联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压 第1讲　描述运动的基本概念 电阻 电源 U-I图像     研究对象 对于某定值电阻而言,其两端 的电压与通过它的电流成正 比 对电源进行研究,电源的路端 电压随电流的变化关系 2.两类U-I图像的比较 第1讲　描述运动的基本概念 图像的 物理意义 表示电阻的性质,R= ,但R不 随U与I的变化而变化 表示电源的性质,图线与纵轴 的交点表示电源电动势,图线 斜率的绝对值表示电源的内 阻 两图线交 点的物理 意义 电阻与电源串联时,交点的横坐标表示电流,交点的纵坐标 表示电源的路端电压,即电阻两端的电压 第1讲　描述运动的基本概念 定点2　闭合电路的动态分析 1.闭合电路动态分析的思路 闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变 化,分析这类问题的基本思路:   2.判定总电阻变化情况的规律 (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。 (2)若开关的通、断使串联的用电器增多,则电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支 第1讲　描述运动的基本概念 路增多,则电路的总电阻减小。 (3)在如图所示的分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联, 另一段R串与并联部分串联。电路中的总电阻与R串的变化趋势一致。   3.闭合电路动态分析的三种方法 (1)程序法:基本思路是“部分→整体→部分”,即:   第1讲　描述运动的基本概念 (2)结论法——“串反并同” ①“串反”是指某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都将减 小;某一电阻减小时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都将增大。 ②“并同”是指某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都将增 大;某一电阻减小时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都将减小。 (3)特殊值法与极限法:在解决因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题时,可将滑动变阻 器的滑片分别滑至两个极端来讨论。一般应用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的 讨论。 第1讲　描述运动的基本概念 典例1　如图所示为某同学在研究性学习中自制的电子秤原理示意图。托盘与电阻可忽略 的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑片与弹簧上端连接。闭合开 关,不称重物时,滑片P在R0的最上端【1】;称重物时,在压力作用下滑片P下滑【2】。操作人员可 通过电阻很大的灯泡的亮度判断出有没有开始称重,电流表的示数可以反映出物体的质量, 下列说法正确的是(　    )   A.称的物体越重,灯泡越暗 B.称的物体越重,电流表示数越大 D 第1讲　描述运动的基本概念 C.不称重物时,灯泡会很亮 D.不称重物时,电流表示数较大 信息提取    【1】此时R0、灯泡被短路。 【2】滑动变阻器连入电路的电阻增大。 思路点拨    解答本题要三步走。 第一步:看电路的连接方式,滑动变阻器与灯泡并联,然后与电阻R1串联。 第二步:看滑片P的移动方向,物体越重滑片P越下移。 第三步:利用闭合电路欧姆定律【3】分析干路中电流的变化,利用串并联电路的特点【4】分析支路电流的变化情况。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    当物体越重时,弹簧的压缩量越大,P越向下,滑动变阻器接入电路的阻值越大,则总电 阻越大,总电流I越小(由【3】得到),灯泡两端的电压U=E-Ir-IR1越大,通过灯泡的电流I灯=  越大(由【4】得到),灯泡越亮,选项A、B错误;不称重物时,R0、灯泡被短路,灯泡不亮,电路的 总电阻最小(由【1】得到),电流表示数I= 较大,选项D正确,选项C错误。 第1讲　描述运动的基本概念 定点3　含电容器电路的分析与计算 1.电容器在直流电路中的特点 　　在直流电路中,当电容器充放电时,电路中有充放电电流;一旦电路达到稳定状态,电容器 在电路中就相当于一个阻值无穷大的元件,有电容器的电路可看作是断路,简化电路时可将 电容器去掉。简化后若要求电容器所带的电荷量时,可在相应的位置补上。 2.静态分析与动态分析 (1)静态分析:稳定状态下,电容器在直流电路中起阻断电流的作用,同支路的电阻相当于导线, 电容器两极间存在电压,等于与之并联的支路两端的电压,如图所示,UAD=UAB+UBD=UC+IR,由 于I=0,则UC=UAD=U。电容器容纳一定的电荷量,且满足Q=CU。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)动态分析:当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路两端时,电容器带 的电荷量将随之改变(在耐压范围内),即电容器发生充、放电现象,并满足ΔQ=CΔU。 3.含有电容器电路的解题步骤 (1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串联在同一支路上的电阻),计算各部分的电流、电压 值,电容器两极板间的电压等于它所在支路两端点间的电压。 (2)利用Q=CU、ΔQ=CΔU求出电容器所带的电荷量或电荷量的变化量。 (3)通过电容器两极板间的电压和平行板间距离求出两板间的电场强度,再分析电场中带电 粒子的运动。 第1讲　描述运动的基本概念 典例2　如图所示,电源电动势E=9 V,内电阻r=0.5 Ω,电阻R1=5.0 Ω、R2=3.5 Ω、R3=6.0 Ω、R4 =3.0 Ω,电容C=2.0 μF。当开关S由与a接触【1】到与b接触【2】通过R3的电荷量【3】是多少?   第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】S与a接触电路稳定时,等效电路如图甲。 【2】S与b接触电路稳定时,等效电路如图乙。 甲 乙 【3】R3与电容器串联,通过R3的电荷量即电容器所带电荷量的变化量。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    解答本题需要四步走: 第一步:画出开关分别接a和b时的等效电路图。 第二步:根据闭合电路的欧姆定律【4】分别求出两种情况下电路中的电流,再根据欧姆定律【5】分别算出两种情况下电容器两端的电压。 第三步:根据电容定义式【6】计算电容器极板上的电荷量。 第四步:判断变化前后极板所带电荷的电性,然后计算通过R3的电荷量。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    当开关接a时,电容器两端的电压U1= R1=5 V(由【1】【4】得到) 电容器所带电荷量Q1=CU1=2.0×10-6×5 C=1×10-5 C(由【6】得到) 由于上极板电势高,则上极板带正电荷。 当开关接b时,电容器两端的电压U2= R2=3.5 V(由【2】【4】得到) 电容器所带电荷量Q2=CU2=2.0×10-6×3.5 C=0.7×10-5 C(由【6】得到) 且上极板电势低,则上极板带负电。 因开关与a、b接触时极板所带电荷电性相反,通过所连导线的电荷量等于两个状态下电容器 所带电荷量之和,开关由a接b的过程中,电荷量变化ΔQ=Q1+Q2=1.7×10-5 C 即通过R3的电荷量为1.7×10-5 C。 答案     1.7×10-5 C 第1讲　描述运动的基本概念 知识点1　实验设计 1.实验原理:利用闭合电路欧姆定律来测量电池的电动势和内电阻。 2.实验电路图:实验电路如图所示,改变R的阻值,测出多组U、I的值。 7 实验:测量电池的电动势和内阻 第1讲　描述运动的基本概念 (1)计算法:利用实验电路测出两组U、I的值,根据闭合电路欧姆定律可列出两个方程:  ⇒  (2)图像法:由E=U+Ir可得U=-Ir+ E,以I为横坐标,U为纵坐标建立直角坐标系,根据几组I、U的 测量数据在坐标系中作出电源的U-I图像,根据图线的纵轴截距表示电动势、斜率的绝对值 表示内电阻求解。 3.实验方法 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　实验过程 1.实验器材 　　待测电池一节,电流表、电压表各一块,滑动变阻器一个,开关一个,导线若干。 2.实验步骤 (1)电流表选用0~0.6 A的量程、电压表选用0~3 V的量程,按照电路图把器材连接好。 (2)把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端。 (3)闭合开关,调节滑动变阻器,使电流表有明显示数,读出电压表示数U和电流表示数I,并填入 表格中。 (4)多次改变滑片的位置,读出对应的多组U、I数据,并填入表中。 (5)断开开关,整理好器材。 第1讲　描述运动的基本概念 点睛     电池在大电流放电时极化现象较严重,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,故实验时不要 将I调得过大,读电表示数要快,每次读完后应立即断电。 3.数据处理 (1)公式法 　　把测量的几组数据分别代入E=U+Ir中,然后两个方程为一组,解方程求出几组E、r的值, 最后对E、r分别求平均值作为测量结果。 (2)图像法 ①以I为横坐标,U为纵坐标建立直角坐标系,根据几组I、U的测量数据在坐标系中描点。 ②用直尺将点拟合成一条直线上(剔除个别偏差较大的点),根据图线分析物理量。 第1讲　描述运动的基本概念   a.图线与纵轴交点为E。 b.图线与横轴交点为I短= 。 c.图线的斜率大小表示r,r= 。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.实验时,应选取内阻较小的新干电池还是内阻较大的旧干电池? 2.处理实验数据时,个别偏离图线太远的点能否舍去? 3.实验中画出的U-I图线的横轴截距一定表示短路电流吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.为使路端电压有明显变化,应选取内阻较大的旧干电池。 2.在画U-I图线时,要使尽可能多的点落在一条直线上或使各点均匀分布在直线两侧,个别偏 离图线太远的点应舍去。 3.若纵轴的刻度不从零开始,图线与纵轴交点的纵坐标仍表示电池的电动势,但图线与横轴交 点的横坐标不再表示短路电流。 第1讲　描述运动的基本概念 定点1　伏安法测电源电动势和内阻的误差分析及注意事项 1.偶然误差 　　引起偶然误差的原因: (1)电表读数视差或电表接线柱接触不良。 (2)每次读完电表示数没有立即断电,而是长时间闭合开关,甚至改变变阻器阻值的全过程中 始终通电,造成电池电动势E减小,内阻r增大。 (3)用图像法求E和r时作图不准确。 2.系统误差 　　根据E=U+Ir测E、r,其中U是路端电压,I是流过电源的总电流。由于电流表、电压表内 阻的影响,存在系统误差。 (1)采用如图甲所示电路进行实验时,在理论上E=U+(IV+IA)r,其中电压表示数U是准确的电源 第1讲　描述运动的基本概念 两端电压。实验中忽略了通过电压表的电流IV,从而形成误差(如图乙中带箭头线段所示),而 且电压表示数越大,IV越大。  甲     乙 　　从图乙中看出: ①当电压表示数为零时,IV=0,IA=I短,因此短路电流的测量值=真实值。 ②E测<E真。 ③因为r测= ,所以r测<r真。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)如果采用如图丙所示接法,在理论上有E=U+UA+IAr,其中电流表示数IA为准确的电流值,UA 不可知,实验中忽略了电流表两端的电压UA,从而造成误差(如图丁中带箭头线段UA),而且电 流表示数越大,UA越大,当电流表示数为零时,UA=0,电压表示数为准确值,等于E。  丙     丁 　　从图丁中看出:①E测=E真;②I短测<I短真;③因为r= ,所以r测>r真。 第1讲　描述运动的基本概念 3.注意事项 (1)电池:为了使路端电压变化明显,电池的内阻宜大些,可选用已使用过一段时间的1号干电 池。 (2)电压表的量程:因为实验用的是一节干电池,电压表量程在大于1.5 V的前提下越小越好,因 此实验时电压表一般选用0~3 V的量程。 (3)电流表的量程:对于电池来讲允许通过的电流最大为0.5 A,故电流表的量程选0~0.6 A的。 (4)滑动变阻器:干电池的内阻较小,为了获得变化明显的路端电压,滑动变阻器选择阻值较小 一点的。 (5)电路的选择:若被测电源为干电池,由于电源内阻较小,与电流表内阻接近,故应选用图甲所 示电路;若被测电源为水果电池或其他内阻较大的电源,因其内阻较大,故选择图丙所示电路 测量更为准确。 第1讲　描述运动的基本概念 定点2　测电源电动势和内阻的其他常用方法 安阻法 用一个电流表和电阻箱测量,电路如图所示   第1讲　描述运动的基本概念 数据处理: (1)公式法:测出两组电阻箱的不同阻值及对应电流,由闭合电路欧姆定律得E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),由此可求出E= ,r=  (2)图像法:由闭合电路欧姆定律有E=I(R+r),其中E和r为常量,I和R为变量,变形得 = + R,则 与 R的关系图线是一条如图所示的直线,直线在纵轴的截距为b,斜率为k,则有E= ,r=  实验误差:①此种方法使测得的电动势无偏差,内阻偏大②若已知电流表A的阻值可消除测量内阻的系统误差 第1讲　描述运动的基本概念 伏阻法 用一个量程合适的电压表和电阻箱测量,电路如图所示   第1讲　描述运动的基本概念 数据处理: (1)公式法:测出两组电阻箱的不同阻值及其对应电压,由闭合电路欧姆定律有E=U1+ r,E=U2+ r,由此可求出E= ,r=  (2)图像法:由闭合电路欧姆定律可得E=U+ r,其中E和r为常量,U和R为变量,变形得 = + · ,可见 - 图线为一条直线,如图所示,直线的斜率k= ,纵轴截距b= ,由此解得E= ,r=    实验误差:此种方法测得的电动势和内阻均偏小 第1讲　描述运动的基本概念 安安法 用电流表G(内阻为Rg)和电流表A、滑动变阻器R、定值电阻R0测量,电路如图   数据处理: 把内阻已知的电流表G和定值电阻R0串联改装成一个电压表,分别测两组电流表G和A的读数,由闭合电路欧姆定律可得E=IG1(R0+Rg)+(IA1+IG1)r,E=IG2(R0+Rg)+(IA2+IG2)r,由此可求出E= ,r=  第1讲　描述运动的基本概念 伏伏法 用两个电压表V1、V2和滑动变阻器R、定值电阻R0测量,电路如图   数据处理:把其中一个电压表和定值电阻R0并联改装成一个电流表,读出两组两个电压表的示数,由闭合电路欧姆定律可得E=U2+ (r+R0),E=U2'+ (r+R0),由此可求出E= ,r=  第1讲　描述运动的基本概念 等效电 源法 条件:当电源内阻r过小时,如果直接测量,测出电源的内阻误差较大 解决方法:用一个适当的定值电阻R0与电源串联,并把它们看成一个等效电源,这个等效电源的内阻r0=R0+r,其中r是被测电源的内阻, 测出这个等效电源的内阻r0,则被测电源的内阻r=r0-R0   第1讲　描述运动的基本概念 典例　有一特殊电池,它的电动势约为9 V【1】,内阻约为40 Ω,已知该电池允许输出的最大电 流为50 mA【2】。为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用如图甲所示电路进行实验, 图中电流表的内阻RA=5 Ω,R为电阻箱【3】,阻值范围为0~999.9 Ω,R0为定值电阻,对电源起保护 作用。  甲  乙 第1讲　描述运动的基本概念 (1)本实验中的R0应选　　　    。 A.10 Ω　　B.50 Ω　　C.150 Ω　　D.500 Ω (2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组 数据,作出了如图乙所示的图线,则根据图线可求得该电池的电动势E=　　     V,内阻r=　     　     Ω。 信息提取    【1】【2】已知电源电动势和允许通过的最大电流,可求出电路中的最小电阻; 【3】图中有电流表和电阻箱,利用安阻法求电源电动势和内阻。 思路点拨    根据闭合电路欧姆定律结合题中电路,推导出 -(R+R0)关系式,再结合图线的斜 率、截距求解电源电动势和内阻。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)当电阻箱接入电路的阻值为0时,电路中的电流不能超过50 mA,可知电路中电阻的 最小值约为  Ω=180 Ω(由【1】【2】得到),除去电源内阻、电流表的内阻,可知C选项最 合适。 (2)由闭合电路欧姆定律可得I(R0+R+RA)=E-Ir,变形得 = + ,可知 -(R+R0)图线的 斜率等于 ,纵轴截距为 ,结合题图可得E=10 V,r=45 Ω。 答案     (1)C    (2)10    45 第1讲　描述运动的基本概念 知识点1　电功　电功率 1.电功 (1)定义:电场力移动电荷所做的功,简称电功。 (2)公式:电场力在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U与电路中的电流I、通电 时间t三者的乘积,即 8 焦耳定律　电路中的能量转化 第1讲　描述运动的基本概念 (3)单位:国际单位制中的单位是焦耳,符号是J。常用的单位还有千瓦时(kW·h),也称“度”,1 kW·h=3.6×106 J。 (4)电流做多少功,就表示有多少电能转化为其他形式的能。 2.电功率 (1)电流所做的功W与做这些功所用时间t的比叫作电功率,它在数值上等于单位时间内电流 所做的功。 (2)公式: (3)单位:国际单位制中的单位是瓦特,符号是W,1 W=1 J/s。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　焦耳定律　热功率 1.焦耳定律 (1)内容:电流通过电阻产生的热量Q跟电流I的二次方成正比,跟导体的电阻R成正比,跟通电 时间t成正比。 (2)表达式:   第1讲　描述运动的基本概念 2.热功率 (1)定义:电流通过电阻所产生的热量Q与产生这些热量所用时间t的比叫作热功率。它在数 值上等于单位时间内电流通过电阻所产生的热量。 (2)表达式:P热=I2R。 (3)物理意义:表示电流发热快慢的物理量。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点3　电路中的能量转化 1.电源是把其他形式的能转化为电能的装置。电源提供的能量一部分消耗在外电路上,电能 转化为其他形式的能;一部分消耗在内电路上,电能转化为内能。 2.能量关系:电源提供的能量等于内外电路消耗的能量之和,即EIt=UIt+I2rt。 3.功率关系:电源提供的电功率等于内外电路消耗的电功率之和,即EI=UI+I2r。 4.对于外电路是纯电阻的电路,其能量关系和功率关系分别为EIt=I2Rt+I2rt,EI=I2R+I2r。 5.当外电路短路时,I0E= r,即发生短路时,电源释放的能量全部在内电路上转化成内能,这种 状态很危险。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.电流做功的实质是静电力对电荷做功吗? 2.电功率越大,电流做功一定越多吗? 3.公式P=UI适用于非纯电阻电路中电功率的计算吗? 4.在非纯电阻电路中,能否用 t计算电热? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.是。电流做功的实质就是导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。 2.电功率越大,表示电流做功越快,但不一定做功越多,做功的多少还与时间有关。 3.此公式既适用于纯电阻电路也适用于非纯电阻电路。 4.不能。在非纯电阻电路中, t既不能表示电功,也不能表示电热,因为欧姆定律不再适用。 第1讲　描述运动的基本概念 定点1　纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 电路特点 电路中只有电阻元件,只能把 电能转化为内能 除电阻外还包括能把电能转化为除内能外的其他形式能的用电器 是否遵循欧姆定律 遵循欧姆定律I=  不遵循欧姆定律U>IR或I<  能量转化 电流做功,电能全部转化为内能 电流做功,电能除转化为内能外,还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽、电风扇等 第1讲　描述运动的基本概念 电功 W=UIt=I2Rt= t W=UIt 电热 Q=I2Rt=UIt= t Q=I2Rt 电功率 P=UI=I2R=  P=UI 热功率 P热=I2R=UI=  P热=I2R 第1讲　描述运动的基本概念 定点2　电动机的功率和效率 1.电动机模型   　　如图,电动机由线圈电阻和其他元件组成。电动机正常工作时,部分电压加在线圈电阻 上,大部分电压加在其他元件上用来将电能转化为机械能,此时电路为非纯电阻电路;电动机 通电但电动机不工作时,电压全部加在线圈电阻上,此时电路为纯电阻电路。 第1讲　描述运动的基本概念 输入功率 电动机消耗的电功率(总功率),由电动机两端的电压和通过的电流决定,P总=UI 发热功率 电动机线圈上有电阻,电流通过线圈时要发热,P热=I2r 输出功率 电动机做有用功的功率,P出=Fv,F为电动机产生的牵引力,v为使物体获得的速度大小 功率关系 P总=P出+P热 电动机效率 η= ×100%= ×100%= ×100% 2.电动机的功率和效率 第1讲　描述运动的基本概念 典例　有一个用直流电动机【1】提升重物的装置,重物的质量m=50 kg,电路电压U=120 V,当电 动机以v=0.9 m/s的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流I=5 A,求:(取g=10 m/s2) (1)电动机线圈的电阻R。 (2)电动机对该重物的最大提升速度【2】。 (3)若因故障电动机不能转动【3】,这时通过电动机的电流是多大,电动机消耗的电功率又为多 大。 信息提取    【1】正常工作时,电路为非纯电阻电路。 【2】机械功率最大时,对应的提升速度最大。 【3】机械功率为0,电能全部转化为内能。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    (1)列出电动机提升重物时三个功率(电功率、热功率、机械功率)的表达式。 (2)根据能量守恒列出三个功率间的关系式,从而求出电动机线圈的电阻R。 (3)根据数学知识求出机械功率的最大值,从而求出相对应的最大提升速度。 (4)电动机不能转动时,可以看成是纯电阻电路,根据欧姆定律计算出电流,再算出电动机的电 功率。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)电动机提升重物时,总功率P电=UI 电动机线圈发热功率P热=I2R 提升重物的功率P机=mgv 有P电=P热+P机,即UI=I2R+mgv(由【1】得到) 解得R=  Ω=6 Ω。 (2)根据P电=P热+P机得 P机=P电-P热=UI-I2R=-R +  当I= 时,P机有最大值 , 即I=  A=10 A时, 第1讲　描述运动的基本概念 P机max=  W=600 W 根据P机max=mgvmax(由【2】得到) 解得vmax=  m/s=1.2 m/s。 (3)若因故障电动机不能转动,则通过电动机线圈的电流为I'= =  A=20 A 电动机消耗的电功率为 P电'=UI'=2 400 W(由【3】得到)。 答案     (1)6 Ω    (2)1.2 m/s    (3)20 A    2 400 W 第1讲　描述运动的基本概念 定点3    闭合电路的功率及效率问题 1.闭合电路中的功率 电源总功率 任意电路:P总=EI=P出+P内 纯电阻电路:P总=I2(R+r)=  电源内部消耗的功率 P内=I2r=P总-P出 电源的输出功率 任意电路:P出=UI=P总-P内 纯电阻电路:P出=I2R=  第1讲　描述运动的基本概念 2.电源输出功率与外电路电阻的关系 　　外电路为纯电阻电路时,电源的输出功率P出=I2R= R= = 。 　　当R=r时,P出有最大值,即P出max= ,此时U外= 。 　　电源的输出功率随外电阻R变化的图像如图所示。从图像中可以看出: 第1讲　描述运动的基本概念 (1)当R<r时,若R增大,则P出增大;当R>r时,若R增大,则P出减小。即|R-r|越大时,P出越小;|R-r|越小 时,P出越大;|R-r|=0时,P出最大。 (2)当P出<P出max时,每个P出对应两个可能的外电阻R1和R2,且可以推导出R1和R2的关系为R1·R2=r2。 3.电源的效率 (1)电源的效率为η= = = 。 (2)当外电路为纯电阻电路时,η= = = 。由此式可知,外电阻R越大,电源的效率越 高。显然,当电源有最大输出功率时,电源效率η=50%。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点1　输电线横截面积与允许通过电流的关系 1.虽然输电线电阻与用电器的电阻相比较小,但它在通电过程中仍然要产生一定的焦耳热,从 而使得温度升高。如果温度升高过多,就会造成输电线的绝缘外皮老化,绝缘性能下降,从而 造成漏电,容易发生人身伤害事故。 2.根据R=ρ 可知,对于长度一定的导线来说,横截面积越小,电阻越大,为了用电安全,对于某 种规格的导线,其允许通过的电流要有所限制。根据所有用电器消耗的总功率,可以计算出 干路的电流,再根据电流的大小,选择合适的导线横截面积。 9 家庭电路 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　有关安全用电的几个问题 1.一般来说,人体的电阻可分为体内电阻和体表电阻两部分。其中体内电阻大约为500 Ω,受 环境影响较小;而体表电阻则受环境影响较大;当人体触电时,靠自身的力量能摆脱电源的电 流值是30 mA以下,在这种情况下,保证人体安全的电压值为15 V。 2.我国规定的安全电压等级共5级,分别为42 V、36 V、24 V、12 V、6 V,适用于不同场合, 其中36 V是一般情况下使用的标准;特别恶劣的情况,如在金属容器内、特别潮湿处等特别 危险环境中使用的手持照明灯要采用更低电压12 V;水下等作业场所的手持照明灯具应采用 最低电压6 V。 第1讲　描述运动的基本概念 3.家庭电路安全防护措施 (1)安装可靠的接地线 　　在接地线连接良好的情况下,电器的金属外壳与大地的电势相等,人就不会发生触电事 故了。 (2)过载保护和漏电保护 　　低压断路器,又名自动空气开关,它代替闸刀开关控制电路的通断,还兼有防止电流过大 以及漏电保护等多种功能,是低压配电网中一种重要的保护电器 第1讲　描述运动的基本概念 知识点3　节约用电 1.尽量使用节能的电器。 2.合理使用空调。 3.较长时间不使用的电器,请关闭电源。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.家庭电路中,如果同时使用的用电器过多,可能发生什么故障? 2.平时常说“低压电器可以靠近,但不能接触;高压电器设备不可以接近”,其中不可以接近 高压电器设备的原因是什么? 3.洗衣机的金属外壳为什么要接地? 4.遇到用电器冒火,若一时无法判明原因,最好的解决方法是什么? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.可能导致电线温度升高过多,造成绝缘外皮老化烧坏,从而漏电。 2.因为高压电器设备周围电场很强,人体接近时容易产生高压电弧触电。 3.洗衣机的金属外壳接地是为防止外壳漏电发生触电事故。 4.借用绝缘工具拔下插头或拉开闸刀开关。 第1讲　描述运动的基本概念 题型　闭合电路的功率问题 讲解分析 1.闭合电路涉及的几种功率 (1)电源的功率 ①电源的功率一般指电源将其他形式的能转化为电能的功率,也称为电源的总功率,计算式 为: P=IE(普遍适用),P= =I2(R+r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)。 ②电源内阻消耗的功率P内:电源内阻的热功率,也称为电源的损耗功率,计算公式为P内=I2r。 ③电源的输出功率P出:外电路上消耗的功率,计算式为P出=IU外(普遍适用),P出=I2R= (只 适用于外电路为纯电阻的电路)。R与r越接近,电源的输出功率越大,当R=r时,电源的输出功 率最大。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)定值电阻的功率 定值电阻的功率P定=I2R,R为定值电阻,P定只与电流有关,当R外最大时,I最小,P定最小;当R外最小 时,I最大,P定最大。 (3)变化电阻的功率 　　利用等效思想,把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻r',则变化电阻的 功率就是等效以后的电源的输出功率,故当R变=r'时,P变有最大值。   第1讲　描述运动的基本概念 　　如图所示,R1为定值电阻,R2为电阻箱,E为电源的电动势,r为电源的内阻。   ①当R2最小时,定值电阻R1的功率最大,电源内阻的功率最大; ②当R1+R2=r时,电源的输出功率最大; ③当R2=R1+r时,变化电阻R2的功率最大。 　　上面的结论都是在电源的内电阻r不变且外电路为纯电阻电路的情况下适用。 2.解决最大功率问题应注意的两点 (1)在电源的内电阻r不变时,电源的输出功率(即外电阻消耗的功率)随外电阻的变化不是单 调递增或递减的,存在极值。如图所示,当外电阻等于内电阻时,输出功率达到最大值。 第1讲　描述运动的基本概念   (2)如果一个电路的外电阻固定不变,当电源的内电阻r发生变化时,电源的输出功率随内电阻 r的变化是单调递减的,P出=I2R= ,内电阻r减小,输出功率增大,当内电阻最小时,输出功 率最大(此情况下,当内电阻等于外电阻时,内电阻消耗的功率最大)。 第1讲　描述运动的基本概念 3.图像问题中的功率 (1)电源的U-I图像 坐标U、I的乘积表示电源的输出功率。 (2)电阻的U-I图像   坐标U、I的乘积表示电阻消耗的功率。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)两图线在同一坐标系中的交点表示电阻的工作点,即将电阻接在该电源上时,电阻中的电 流和两端的电压,此交点横、纵坐标的乘积表示了电源的输出功率和电阻消耗的功率。        第1讲　描述运动的基本概念 典例呈现 例题　如图所示,已知电源电动势为6 V,内阻为1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω,R为电阻箱。闭合开关 后,   (1)要使R0消耗的电功率最大【1】,R应取多大阻值,R0消耗的电功率最大值为多少? (2)当电阻箱R的读数为多少时,电阻箱R消耗的功率最大【2】,这个最大值为多少? (3)当电阻箱R的读数为多少时,电源的输出功率最大【3】,这个最大值为多少? 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】R0为定值电阻,流过的电流越大,R0消耗的功率就越大。 【2】电阻箱R消耗的功率不是电源的输出功率。 【3】电源的输出功率指的是保护电阻R0和电阻箱R消耗的功率之和。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    (1)R0为定值电阻,当流过它的电流最大时,R0消耗的功率最大。 (2)当R=r'=r+R0时,电阻箱R消耗的功率最大【4】。 (3)当内阻等于外电阻时,电源的输出功率最大【5】。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)R0是定值电阻,消耗的电功率P0=I2R0= R0 当R=0时,P0最大,P0max= R0=8 W。(由【1】得到) (2)把保护电阻R0和电源内阻等效成内阻,即r'=r+R0=1.5 Ω 当R=r'时,R消耗的功率最大,PRmax= R=6 W。(由【2】【4】得到) (3)电源的输出功率 P出= R外=  当R外=r时,P出最大,即R+R0=r(由【3】【5】得到) 则R=0.5 Ω时,P出max= =9 W 第1讲　描述运动的基本概念 答案     (1)R=0    P0max=8 W (2)R=1.5 Ω    PRmax=6 W (3)R=0.5 Ω    P出max=9 W   本题以简单的串联模型为依托,考查电源的功率、外电路的功率问题,涉及数学 知识中的极值问题,体现科学思维素养。 第1讲　描述运动的基本概念 $