2022年《恒定电流》教案 .pdf

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1、恒定电流第一节、电流、欧姆定律、电阻定律一、教学目标1. 了解电流形成的条件。2. 掌握电流的概念，并能处理简单问题。3. 巩固掌握欧姆定律，理解电阻概念。4. 理解电阻伏安特性曲线，并能运用。5. 掌握电阻定律，认识电阻率的物理意义。二、重点、难点分析1. 电流的概念、电阻定律、欧姆定律是教学重点。2. 电流概念、电阻的伏安特性曲线、 电阻率对学生来说比较抽象， 是教学中的难点。三、教具1. 欧姆定律（伏安特性曲线）直流电源（稳压），电压表，电流表，滑动变阻器，导线若干，开关，待测电阻。2. 电阻定律：电压表，电流表，直流电源，滑动变阻器， 酒精灯，电阻丝（一根），自制电阻丝示教板。说明：电

2、阻丝示教板上，有电阻丝 A，电阻丝B ，其中B 对折，其长度是 A的两倍，电阻丝C是与A 相同且等长的两根电阻丝并联而成。四、主要教学过程（一）引入新课前面学习场。电场对其中的电荷有力的作用，若是自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。 如：静电名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 32 页 - - - - - - - - - 场中的导体在达到静电平衡状态之前， 其中自由电荷在电场力作用下定向移动。 电容器充放电过程中也有电荷定向移动。电荷的定向

3、移动就形成了电流。（二）教学过程设计1. 电流（1）什么是电流？大量电荷定向移动形成电流。（2）电流形成的条件：静电场中导体达到静电平衡之前有电荷定向移动；电容器充放电，用 导体与电源两极相接。导体， 有自由移动电荷， 可以定向移动。 同时导体也提供自由电荷定向移动的“路” 。导体包括金属、电解液等，自由电荷有电子、离子等。导体内有电场强度不为零的电场，或者说导体两端有电势差，从而自由电荷在电场力作用下定向移动。持续电流形成条件：要形成持续电流，导体中场强不能为零，要保持下去，导体两端保持电势差（电压）。电源的作用就是保持导体两端电压，使导体中有持续电流。导体中电流有强有弱，用一个物理量描述电

4、荷定向移动的快慢，从而描述电流的强弱。（3）电流（I ）量度：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值。这样可以通过电荷定向移动的快慢来描述电流强弱，这个比值称为电流。单位：安培（ A ）1A=1C/s 性质：标量。初中学过并联电路干路电流等于各支路电流之和。但电流是有方向名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 32 页 - - - - - - - - - 的。（有方向的量不一定是矢量，是否矢量关键看满不满足平行四边形法则。）电流方向的规

5、定：正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动方向与电流方向相反。（4）电流分类：直流电里，若电流不变，就称为恒定电流，这是高中阶段电流知识的重点。前面讨论了电流，尤其是持续电流的形成，要求导体两端有电势差，即电压。电流与电压究竟有什么关系？这可利用实验来研究。实验1按电路图连接实验电路， R0为待测电阻（定值电阻）。闭合S 后，移动滑动变阻器触头， 记下触头在不同位置时电压表和电流表读数。 电压表测得的是导体 R0两端电压，电流表测得的是通过导体 R0的电流，记录在下面表格中。把所得数据描绘在 IU 直角坐标系中，确定 U和I 之间的函数关系。分析：这些点所在的曲线包不包括原点？包括，因

6、为当 U=0 时，I=0。这些点所在曲线是一条什么曲线？过原点的斜直线。把R0换成与之不同的 R0，重复前面步骤，可得另一条不同的但过原点的斜直线。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 32 页 - - - - - - - - - 结论：给定导体，导体中电流与导体两端电压成正比，I U I=kU 对不同导体图象斜率 k不同。相同电压U0下，两导体电流分别为I1、I2，I1I2，导体 2对电流阻碍作用比导体 1大，I1=k1U 。I2=k2U 。

7、2.欧姆定律：导体中电流跟它两端电压成正比， 跟它的电阻成反比。大量实验表明，欧姆定律适用于纯电阻电路（金属、电解液等）。3. 电阻（1）定义：导体两端电压与通过导体电流的比值，叫做这段导体的电阻。（2）量度式：R=U/I 说明：对于给定导体， R一定，不存在 R 与U成正比，与I 成反比的关系。这个式子（定义）给出了测量电阻的方法伏安法。（3）单位：电压单位用伏特 （V ），电流单位用安培（A），电阻单位用欧姆，符号，且1=1V/A 常用单位： 1k=1000 1M =106电阻是导体的特性，电阻与导体的哪些因素有关？（4）影响电阻的因素：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - -

8、- - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 32 页 - - - - - - - - - 电阻反映了导体对电流的阻碍作用，导体越长，阻碍作用会不会越大？导体横截面积越大，电压不变，单位时间里通过电荷将增加，从而电阻变小。实验2按如图所示电路，依次将 A、 B 、 C三段电阻丝分别接入电路中， 利用 R=U/I 测出三段电阻丝电阻，并加以比较。应指出：B 电阻丝长度是 A 的2倍，测出电阻也约为 A的2倍。说明：R L C电阻丝与A等长，为了改变横截面积， C的两根电阻丝并排连入电路中，相当于横截面积增

9、加 1倍，测出电阻比 A电阻小，约为A电阻的一半。体k不同。 k 反映了材料导电性质，称作电阻率，用 表示。时， 在数值上等于R。强调：的大小由导体材料决定。的大小与温度有关，一般 随温度升高而增大。实验3：把单独一根电阻丝接入前图所示电路中， 测出电阻来，用酒精灯加热。再看电压表、电流表读数，可以计算出电阻，从而判断电阻增大了。总结：电阻定律导体电阻跟它长度成正比，跟它的横截面积成反比。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 32 页 - -

10、- - - - - - - （三）复习巩固导体两端电压 U 不变，导体电阻率 ，长L，横截面积S ，问经过t 秒后，通过导体任一截面的电量。若U 、t 不变，导体材料也不变，要让通过导体横截面的电量加倍，可采用什么办法？若U 、t 及导体体积都不变，导体材料给定，要让通过导体截面的电量加倍，可采用什么办法？名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 32 页 - - - - - - - - - 第二节欧姆定律教学目的：掌握电阻的概念，掌握欧姆定律。教

11、学仪器：滑线变阻器（）定值电阻（）电压表（）电流表（）电键（）干电池（）导线（若干）教学过程：复习引入： （1）导体中产生电流的条件是什么？（2）既然导体两端有电压，导体中才有电流，那么导体中的电流强度跟导体两端的电压有什么关系呢本节课我们就来复习这个问题（欧姆定律）讲授新课：1 导体中的电流与导体两端电压的关系演示实验： （1）在如图所示的电路中， 连接着一段导线 AB ，导线两端的电压可由电压表读出， 导线中通过的电流可由电流表读出。改变滑动片P的位置，可以改变导线两端的电压。测得一组数据如下表：电压（V ）0 20 40 60 80 100 电流（A ）0 020 040 060 078

12、 098 数据处理：为了更明显，用直角坐标系表示出 IU的关系，根据测得的数据画出 IU的关系图线，得到一条直线（）表明：导线 AB中的电流跟它两端的电压成正比，且对 AB这根导线来说，比值 U/I=10 是个定值，这个比值不随 U或 I 的改变而改变，是导线本身的一种性质。（2）用一段更细的导线 CD代替 AB ，重做实验。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 32 页 - - - - - - - - - 电压（V ）0 20 40 60 8

13、0 100 电流（A ）0 013 028 040 054 066 数据处理：根据数据作出 I U关系图线，得到一条直线（）表明：导线 CD 中的电流跟它两端的电压成正比，且对CD来说，比值 U/I=15 是个定值，这个比值不随U或 I 的改变而改变。比较结论： （1）对同一导体，导体中的电流跟它两端的电压成正比。（2）在相同电压下，U/I 大的导体中电流小，U/I 小的导体中电流大。所以 U/I 反映了导体阻碍电流的性质，叫做电阻（ R ）（3）在相同电压下，对电阻不同的导体，导体的电流跟它的电阻成反比。2 欧姆定律：德国物理学家欧姆最先用实验研究了电流跟电压，电阻的关系，得出了如下的结论：

14、导体的电流强度跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比欧姆定律。说明（1）欧姆定律的数学表达式： I=U/R。（2）R的单位：（3） 欧姆定律适用于金属导体和通常壮态下的电解质溶液，对气态导体和其它一些导电原件（电子管，热敏电阻）不适用。对电路而言，它只对一段不含电源的导体成立。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 32 页 - - - - - - - - - 第三节半导体及其应用教学目标：1、知道什么是半导体。2、了解半导体的导电特性及常见的半

15、导体材料。3、了解半导体的应用课前准备演示用的欧姆表、热敏电阻、光敏电阻、火柴、手电筒。课时安排1 课时教学过程引入新课用提问的方式复习上节课学习的知识；什么是半导体？什么是绝缘体？常见的导体有哪些？导体的电阻由哪些因素决定？导体的电阻率跟什么有关？本节课学习导体的电性能及其在集成电路、计算机技术等领域的应用。通过以上简介，激发学生的学习兴趣。进行新课金属导体的电阻率一般约为 10-810-6m 绝缘体的电阻率一般约为 1081018m 半导体的电阻一般约为 10-5106m 板书 2、半导体的导电性能 演示 （1）半导体热敏电阻（或锗材料三极管 3AX系列，ec 极反接）与演示用欧姆表串联，

16、此时表盘指示电阻较大。将火柴燃烧靠近热敏电阻时，欧姆表显示其阻值急剧减小。 板书 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 32 页 - - - - - - - - - （1）半导体材料的电阻随温度升高而减小，称为半导体的热敏特性。 演示 （2）将半导体材料光敏电阻（或玻璃壳 3AX81 三极管外壳漆皮刮掉， 使用 ec极）与演示用欧姆表串联，此时表盘指示电阻较大。用手电筒照射光敏电阻时，欧姆表显示其值急剧减小。 板书 （2）半导体材料的电阻率随光

17、照而减小，称为半导体的光敏特性。 板书 半导体材料中掺入微量杂质会使它的电阻率急剧变化，称为半导体的掺杂特性。 板书 3、半导体导电特性的应用及发展1960年真空三极管的发明，为上世纪上半叶无线电和电话的发展奠定了基础。1947年，美国贝尔研究所的巴丁、肖克莱、不拉坦研制出第一个晶体三极管。它的出现成为上世纪下半叶世界科技发展的基础。其功耗极低，而且可靠性高，转换速度快，功能多样尺寸又小。因而成为当时出现的数字计算机的理想器件，并很快在无线电技术和军事上或得广泛的应用，由于研制晶体管，他们三人获得 1956年诺贝尔物理学奖。半导体材料在目前的电子工业和微电子工业中主要用来制作晶体管、 集成电路

18、、固态激光器等器件。我们现在常见的晶体管有两种，即双极型晶体管和场效应晶体管，它们都是电子计算机的关键器件，前者是计算机中央处理装置（即对数据进行操作部分）的基本单元，后者是计算机存储的基本单元。两种晶体管的性能在很大程度上均依赖于原始硅晶体的质量。砷化镓单晶体材料是继锗、 硅之后发展起来的新一代半导体材料。 它具有迁移率高、禁带宽度大的优势。它是目前最重要、最成熟的化合物半导体材料，主要用于光电子和微电技术领域。电子技术最初的应用领域主要是无线电通讯、 广播、电视的发射和接收。雷达作为一种探测敌方飞行器的装置在第二次世界大战中大显身手，成为现代电子技术的一个重要领域。电子显微镜、各种波谱和表

19、面能仪以及加速器、遥测、遥控和遥感、医学也是电子技术的一个重要领域。微电子名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 32 页 - - - - - - - - - 技术和量子电子学是现代电子技术中最活跃的前沿领域之一。 教学设计说明 1、本节课的演示实验能够使学生实际体会到半导体的导电特性，并且与金属导电性能加以区别，所以要充分做好实验准备。2、介绍半导体技术的发展简史时， 应尽量结合实际生活中学生比较了解的应用。 例如，在计算机技术日益普及的今天

20、，可以通过介绍计算机的只读存储器 （ROM ）和随机存储器（RAM ） ，让学生了解半导体材料和技术的应用。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 32 页 - - - - - - - - - 第四节 超导极其应用【教学目的】1、知道什么是超导现象，了解相关名词2、了解超导的历史，知道一些重要的物理事件3、知道超导的应用，激发勇于探索前沿科技的精神【教学重点】超导现象和应用【教学难点】转变温度 TC和材料的必然联系【教具】投影仪【教学过程】、复

21、习引入金属导体的电阻率一般都会随着温度的升高而升高，随着温度的降低而降低，当温度降到足够低的时候，情形会怎样呢？前面我们从理论的角度解释电阻定律时曾经说过，促使电子定向移动的因素是什么？学生：电场力。制约电子定向移动的微观因素是什么？学生：电子的热运动。那么我们是不是可以这样认为，当温度足够低，热运动很微弱的时候，电子受到的阻碍作用会非常非常小呢？下面大家从事实的角度、历史的角度、材料的角度，还有应用的角度阅读一下教材P156157的内容，阅读完毕后，请同学们作相关的总结学生阅读学生总结名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习

22、资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页，共 32 页 - - - - - - - - - 从导电性的角度，我们把材料分为导体、绝缘体，还有半导体。那么，还有没有导电性更为奇特的材料呢？一、超导现象超导现象：大多数金属在温度降到某一数值时，都会出现电阻突然降为零的现象转变温度：导体由常态转变成超导状态的温度，用TC表示。*两种类型的超导体： a、常规金属超导体；b、合金超导体，有两各转变温度，而且在两个转变温度之间，磁效应和电效应会出现“不一致”的情形。二、超导的历史年份科学家材料转变温度 TC 1911 （荷）昂尼斯汞4.2K 至 1986上半年23K

23、1986年 7月镧钡铜氧化物35K 1987年 2月美、中钇钡铜氧化物90K 1992年初125K *三、超导的相关研究1、迈斯纳效应把温度 T Tc的超导体放入磁感应强度为 B0BC的外磁场中，超导体内部的磁应强度等于 0；如果是在 T Tc时，加 B0BC的外磁场，再降温到 TC以下时，超导体内的磁感应强度 B也变为 0，即磁场被“排挤”出超导体外这表明超导体是“完全抗磁体”，超导体的完全抗磁效应是迈斯纳和奥森费尔德在 1933年发现的，现在称为迈斯纳效应。2、约瑟夫森效应（超导隧道效应）1962 年，英国剑桥大学的研究生约瑟夫森从理论上预言：当两块超导体（S）之间用很薄（10300A）的

24、氧化物绝缘层（I）隔开，形成 S I S结构，将出现量子隧道效应 这种结构称为隧道结，即使在结的两端电压为 0时，也可以存在超导电流这种超导隧道效应现在称为约瑟夫森名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 13 页，共 32 页 - - - - - - - - - 效应约瑟夫森从结论上证明超导隧道结的一些奇特性质 例如，当两端电压 V不等于 0 时，会出现一个高频振荡的超导电流，它的频率 f 满足关系式f = hne4V 其中 e 为基本电荷，h为普朗克恒量这

25、时隧道结好像一根能辐射电磁波的天线；反之， 当频为 f1的外界电磁波辐射到结上时，它的能量会被结吸收， 从而在直流 I-V 曲线上引起一系列电流台阶， 如右图所示，其中第 n个台阶处的电压满足关系式Vn = e4nhf1 约瑟夫森的预言不久就被实验证实， 这为一门新学科超导电子学奠定了基础，他因此而获得 1973年诺贝尔物理学奖3、同位素效应1950年，麦克斯韦和雷诺等人用实验证明，临界温度TC与样品的同位素质量 M 有关，M 越大，TC越低，其关系可以用近似公式21MTC= 常数来表示，这说明超导现象的形成与原子核的质量有关。4、超导体比热在临界温度的不连续性实验表明，超导体在临界温度 TC

26、时，比热发生不连续的变化，超导态的比热大于正常态的比热，但从正常相变为超导相时，没有吸收或放出潜热，这称为第二类相变。四、超导的应用1、优越的超导电机普通发电机组中的材料载流量十分有限，由于电路中有电阻，总要发热，因此既不经济又不安全。用超导体制造电机，完全不发热，可以提高载流量，据专家计算，用超导体制作电机，功率可以提高几十倍。2、省电的超导电路普通的电路由于输电线的耗能严重，必须经过升压、降压的程序，而且也不可能作到完全不损名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - -

27、 - 第 14 页，共 32 页 - - - - - - - - - 耗。超导体导线则能完全解决这个问题。3、精密的超导仪器一些精密的仪器，如核磁共振仪、电子显微镜等对磁场有非常严格的要求（强度要高、稳定性要高、磁感线分布要理想，有时还要求很大的尺寸） ，普通的材料很难达到要求， 超导则能解决这个问题。4、神速的超导计算机把超导体应用于计算机将会迎来科学史上的一次重大革命。理论研究表明：应用约瑟夫森效应制成超导器件，其开关速度可以比当前使用的半导体集成电路快十几 二十几倍，而且它消耗的电能只有现在普通计算机的 1% 。5、超导磁悬浮列车在超导磁悬浮列车的研究中走在最前列十日本。 1962年，日

28、本着手设计磁悬浮列车，但当时是利用正常导体产生的磁场时速达到 307.8km/h ，1997年，日本又试制了超导磁悬浮列车，关键部分是由两组超导电磁铁构成的，它们能提供极强的磁场，使列车的速度达到500km/h 。四、小结本节讲了超导的概念、名词，相关的物理学史，展望了超导的应用前景。值得注意的是，超导是一门前沿科学，还不是很成熟。大家通过学习也看到了，超导要真正走上产业化，道路还比较漫长，所以还有待我们积蓄实力、挑战未来。希望同学们树立远大志向，争取能够在不久的将来改写历史。五、作业布置阅读教材；上网查询有关超导的内容；学海导航物理（下） P78 “巩固提升”A组，做在书上【板书设计】见带框

29、字符，即是板书计划。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 15 页，共 32 页 - - - - - - - - - 【教后感】【阅读】磁场对超导体的影响磁场对超导体的影响与超导体的材料有关（1）外加磁场强度超过一定值时，可以破坏超导电性破坏超导体所需的最小磁场叫临界磁场其磁感应强度用 BC表示，用 BC0表示绝对零度时的临界磁场，则大多数金属超导体的临界磁场BC与温度 T 的近似关系是：（3）磁致超导性1962年，物理理论家 VJacarino 和 M

30、Petar 预言，可能在某些物质中会发生与外磁场破坏超导性相反的情形，用磁场可诱发超导状态二十年后，日内瓦大学的Fischer 和他的同事们用铕化合物制造出一系列磁致超导体， 他们所得到的材料的性质，与理论预言精确地符合。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 16 页，共 32 页 - - - - - - - - - 第五节电功、电功率、焦耳定律一、教学目标1. 理解电功、电功率的概念，公式的物理意义。2. 了解实际功率和额定功率。3. 了解电功和电热的关

31、系。4. 了解公式Q=I2Rt（P=I2R）和5. 知道非纯电阻电路中电能与其他形式能转化关系，电功大于电热。6. 能运用能量转化与守恒的观点解决简单的含电动机的非纯电阻电路问题。二、重点、难点分析1. 教学重点在于区别并掌握电功和电热的计算。2. 难点主要在学生对电路中的能量转化关系缺乏感性认识，接受起来比较困难。三、主要教学过程（一）提出问题，引入新课1. 通过前面的学习，可知导体内自由电荷在电场力作用下发生定向移动，电场力对定向移动的电荷做功吗？（做功，而且做正功）2. 电场力做功将引起能量的转化，电能转化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例子。电能机械能，如电动机。电能内能，如电热器。电

32、能化学能，如电解槽。本节课将重点研究电路中的能量问题。（二）教学过程设计名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 17 页，共 32 页 - - - - - - - - - 1. 电功（1）定义：电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，通常也说成是电流的功。（2）实质：能量的转化与守恒定律在电路中的体现。电能通过电流做功转化为其他形式能。上一章里学过电场力对电荷的功，若电荷 q在电场力作用下从 A搬至B ，AB 两点间电势差为 UAB，则电场力做功 W

33、=qUAB。对于一段导体而言，两端电势差为 U，把电荷q从一端搬至另一端，电场力的功 W=qU ，在导体中形成电流，且 q=It ，（在时间间隔 t 内搬运的电量为q，则通过导体截面电量为 q，I=q/t ），所以W=qU=ItU 。这就是电路中电场力做功即电功的表达式。（3）表达式：W=IUt 说明：表达式的物理意义：电流在一段电路上的功，跟这段电路两端电压、电路中电流和通电时间成正比。适用条件： I、U不随时间变化恒定电流。（4）单位：电流单位用安培（ A ），电压单位用伏（ V ），时间单位用秒（ s），则电功的单位是焦耳（J）。（5）电功率物理意义：一段电路上功率，跟这段电路两端电压和

34、电路中电流成正比。单位：功的单位用焦耳（ J），时间单位用秒（ s），功率单位为瓦特（ W ）。1W=1J/s 这里应强调说明：推导过程中没用到任何特殊电路或用电器的性质，电功和电功率的表达式对任何电压、电流不随时间变化的电路都适用。再者，这里 W=IUt 是电场力做功，是消耗的总电能，也是电能所转化的其他形式能量的总和。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 18 页，共 32 页 - - - - - - - - - 电流在通过导体时，导体要发热，电能转化

35、为内能。这就是电流的热效应，描述它的定量规律是焦耳定律。学生一般认为， W=IUt ，又由欧姆定律， U=IR ，所以得出W=I2Rt，电流做这么多功，放出热量Q=W=I2Rt。这里有一个错误，可让学生思考并找出来。错在Q=W ，何以见得电流做功全部转化为内能增量？有无可能同时转化为其他形式能？英国物理学家焦耳，经过长期实验研究后提出焦耳定律。2. 焦耳定律电流热效应（1）内容：电流通过导体产生的热量，跟电流的平方、导体电阻和通电时间成正比。（2）表达式：Q=I2Rt 对于导体而言，根据欧姆定律， U=IR，所以Q=I2Rt=I IRt=IUt=W，电流做功完全用来生热，电能转化为内能。（3）

36、说明：焦耳定律表明，纯电阻电路中电流做功完全转化为内能，同时，有电阻的电路中电流做功会引起内能的增加，且电热 Q=I2Rt。（4）简单介绍产生焦耳热的原因：金属中自由电子在电场力作用下定向移动， 由于电场做功，电子动能增加，但不断地与晶格（原子核点阵）碰撞，不断把能量传给晶格，使晶格中各粒子在平衡位置附近的热运动加剧，从而温度升高。（5）纯电阻电路中的电功和电功率电功Q=W=I2Rt，对所有电路中电阻的生热都适用。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 19

37、 页，共 32 页 - - - - - - - - - 率都适用。结合纯电阻电路欧姆定律 U=IR 3. 非纯电阻电路中的电功和电功率（以含电动机电路为例）非纯电阻电路中，电能与其他形式能转化的关系非常关键。以电动机为例，电动机电路如图所示，电动机两端电压为 U，通过电动机电流为 I ，电动机线圈电阻为 R ，则电流做功或电动机消耗的总电能为 W=IUt ，电动机线圈电阻生热 Q=I2R0t， 电动机还对外做功，把电能转化为机械能，W=W Q=IUt-I2R0t，W是电动机输出的机械能。这是一个非纯电阻电路，可满足 U=IR0，且W0，则有U IR0。考虑每秒钟内能量转化关系，即功率，只要令上

38、述各式中 t=1s即可，可得总功率P总=IU，电热功率P热=I2R0，输出功率P出，三者关系是P总=P热P出，即P出=IU=I2R。4. 额定功率和实际功率为了使用电器安全、正常地工作，对用电器工作电压和功率都有规定数值。（1）额定功率：用电器正常工作时所需电压叫额定电压，在这个电压下消耗的功率称额定功率。一般说来，用电器电压不能超过额定电压，但电压低于额定电压时，用电器功率不是额定功率，名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 20 页，共 32 页 - -

39、 - - - - - - - 而是实际功率。（2）实际功率P=IU ，U 、I 分别为用电器两端实际电压和通过用电器的实际电流。（三）复习巩固某一用直流电动机提升重物的装置如上图所示， 重物质量 m=50kg ，电源提供恒定电压 U=110V ， 不计各处摩擦，当电动机以 v=0.90m/s 的恒定速度向上提升重物时， 电路中电流 I=5A，求电动机线圈电阻 R（g=10m/s2）。（4）名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 21 页，共 32 页 - -

40、 - - - - - - - 第六节 闭合电路欧姆定律一、教学目标1. 在物理知识方面的要求（1）熟练掌握闭合电路欧姆定律的两种表达式 E=U Ir 和（2）掌握电源的总功率 P总=IE，电源的输出功率 P输=IU，电源内阻上损耗的功率 P损=I2r及它们之间的关系 P总P输+P损。2. 在物理方法上的要求进一步培养学生用能量和能量转化的观点分析物理问题的能力，并使学生掌握闭合电路欧姆定律的推导过程。二、重点、难点分析1. 重点是闭合电路欧姆定律。2. 难点是应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、 电流随外电阻变化的关系。三、教学过程设计（一）复习提问（上节课后的思考题）当电源不接外电路时

41、（开路时），非静电力与电场力有什么关系？当电源接上外电路时，电源内部的非静电力与电场力是什么关系？在电源内部非静电力做的功与在外电路中电场力做的功是什么关系？归纳总结学生的回答：当电源不接外电路时，在电源内部非静电力与电场力平衡，电荷不移动，正、负极间保持一定的电势差。静电场中的电势差等于电场力将电量为 q的正电荷从高电势处（正极）移到低电势处（负极）电场力做名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 22 页，共 32 页 - - - - - - - - -

42、等于非静电力将电量为q的正电荷从电源负极移向电源正极的过程中非既然此时非静电力与电场力平衡，则电源的电动势等于电源不接外电路时 （开路时）正、负极间的电势差，即E=U断。当电源接上外电路时，在外电路正电荷从电源正极向负极移动，电场力做正功；在电源内部正电荷从电源负极移向正极， 正电荷所受的非静电力大于电场力， 合力的方向是从负极指向正极。此时在电源内部非静电力反抗电场力所做的功， 大于在外电路中电场力所做的功。从能量转化的角度看，在电源内部非静电力反抗电场力所做的功是其他形式的能转化为电能的量度；在外电路中电场力所做的功是电能转化或其他形式的能的量度。 也就是说在电源内部 “产生”的电能，大于

43、在外电路中“消耗”的电能。多余的能量哪去了呢？（二）主要教学过程1. 应用能的转化和守恒定律推导闭合电路欧姆定律电动势为E ，内阻为r 的电源与一个负载（不一定是纯电阻）接成一闭合电路，设负载两端电压为 U，电路中的电流为I ，通电时间为 t。电源的非静电力做功为W非=qE=IEt 即有这么多的其他形式的能转化为电能。同时在电源内部电流要克服内电阻的阻碍作用做功W2=I2rt ，即在电源内部有这么多的电能要转化为内能。在电源内部同时有两种作用，一是“产生”电能，同时又要“消耗”一部分电能。在负载上 （外电路）电流所做的功W1=IUt，即在负载上要“消耗”这么多电能。由能量转化和守恒定律可知，电

44、源“产生”的电能应当等于在内阻上和负载上“消名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 23 页，共 32 页 - - - - - - - - - 耗”的电能之和，即 W非=W1W2IEt=IUt+I2rt （1）（1）式两端消去 t得：IE=IU+I2r （2）（2）式中的IE为电源的总功率，即 P总=IE；IU为负载上消耗的电功率，也就是电源供给负载的电功率，叫做电源的输出功率，即 P输=IU； I2r 为在电源内阻上消耗的功率，即 P损=I2r。（2）式也

45、可表示为P总=P输P损（2）式两端再消去 I，得E=U Ir （3）（3）式中E 为电源的电动势； U 为负载两端的电压，也就是电源两极之间的电压，称为路端电压；Ir 为在电源内阻上的电势降， 也叫做内电压。当负载为纯电阻时，设其阻值为R，则有U=IR ，则（3）式可写成E=IRIr （3）、（4）两式均叫做闭合电路欧姆定律，也叫做全电路欧姆定律。请同学分析（ 3）、（4）这两式的适用条件有何不同？2. 路端电压负载两端的电压，也就是电源两极之间的电压， 叫做路端电压。当负载是纯电阻时，路端电压U=IR ，其中R是负载电阻的阻值， I 是通过负载的电流。EU Ir U=E-Ir 名师归纳总结

46、精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 24 页，共 32 页 - - - - - - - - - 电源的电动势和内阻 r 是一定的，当负载电阻R 增大时，电流I将减小，则电源内阻上的电势降Ir 将减小，所以路端电压 U 增大，所以路端电压 U 随外电阻的增大而增大。有两个极端情况：（1）当R，也就是当电路断开时，I 0则U=E 。当开路（亦称开路）时，路端电压等于电源的电动势。在用电压表测电源的电压时，是有电流通过电源和电压表，外电路并非开路，这时测得的路端电压并不等于

47、电源的电动势。 只有当电压表的电阻非常大时， 电流非常小，此时测出的路端电压非常近似地等于电源的电动势。（2）当R0时，I E/r ，可以认为U=0 ，路端电压等于零。这种情况叫电源短路，发生短路时，电流 I 叫做短路电流，一般情况下，要避免电源短路。例1.在如图1所示的电路中， R1=14.0，R2=9.0，当开关S 扳到位置1时，电流表的示数为I1=0.20A；当开关S 板到位置2时，电流表的示数为I2=0.30A，求电源的电动势和内电阻。（E 3.0V， r 1.0 ）目的：（1）熟悉闭合电路欧姆定律；名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -

48、精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 25 页，共 32 页 - - - - - - - - - （2）介绍一种测电动势和内阻的方法例2.在如图2所示的电路中，在滑动变阻器R2的滑动头向下移动的过程中， 电压表和电流表的示数变化情况如何？目的：熟悉路端电压随外电阻变化的关系及分析方法。（三）课堂小结1. 闭合电路欧姆定律的两种表达式及其适用条件。2. 路端电压随外电阻变化的规律。（四）布置作业书面作业（略）。思考题：（1）为了测量一个电源的电动势 E 和内阻r ，给你一个电压表（没有电流表），你还需要什么仪器？如何连接电路？如何测量？（2）

49、当外电阻R变化时，电源的输出功率将如何变化？目的：为下一节做准备。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 26 页，共 32 页 - - - - - - - - - 第七节 电阻的测量、滑动变阻器的使用【教学结构】一.电阻的测量 1.伏安法测电阻 (1)伏安法：根据欧姆定律，用伏特表、安培表测出电阻两端电压和通过电阻的电流， 求出电阻值。 (2)用伏安法测电阻原理图如图 1的甲、乙所示 (3)讨论伏特表内阻 rr和安培表内阻 rA对测量结果的影响。伏特表分流

50、，安培表分压产生测量误差。图甲称为外接法，当 RrR时,伏特表分流很小 ,安培表示数接近通过电阻的实际电流 ,误差很小,故此外接法宜测电阻值远小于伏特表内阻的电阻 . 图乙称为内接法 , 当 RAR时,安培表分压很小 ,伏特表示数接近电阻两端的实际电压 ,误差很小,故此内接法宜测电阻值远大于安培表内阻的电阻。测量电阻时应粗测电阻值，然后判断宜用内接法还是外接法，再根据判断认真测量。 (4)测量时如何选择仪器的规格例如：待测电阻 R，约为 10，额定功率为 2W 。电阻允许通过的电流：P=I2R，IPR。约为 0.45A，两端电压最大为 4.5v。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - -