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高考物理第一轮总复习教案034

高考物理第一轮总复习教案034

分类:高三物理教案   更新:2013/1/26   来源:网友提供

高考物理第一轮总复习教案034

第22讲电路的基本概念和定律串并联电路教学目标1.知道电流.欧姆定律.电阻和电阻定律,电阻率与温度的关系2.理解电阻的串、并联.串联电路的分压作用.并联电路的分流作用3.会计算电功和电功率.串联、并联电路的功率分配,电源的电动势和内电阻.闭合电路的欧姆定律.路端电压重点:电阻定律的应用,串并联电阻的

第22讲   电路的基本概念和定律 串并联电路

教学目标
1. 知道电流.欧姆定律.电阻和电阻定律,电阻率与温度的关系
2. 理解电阻的串、并联.串联电路的分压作用.并联电路的分流作用
3. 会计算电功和电功率.串联、并联电路的功率分配,电源的电动势和内电阻.闭合电路的欧姆定律.路端电压
重点:电阻定律的应用,串并联电阻的计算,电功的计算
难点:基本概念的理解,欧姆定律的综合运用
知识梳理
一、知识结构
电流:定义式 ,微观表达式 ,式中 为自由电子密度, 为截面积, 为电子定向移动速率,  为电子电荷量。正电荷定向移动方向为电流方向
  电压:定义式 ,计算式 ,产生电流的必要条件
  电阻:定义式 ,决定式 ,金属导体电阻随温度升高增大
              热敏特征
  半导体  光敏特征
              掺杂特征
超导:转变温度
电动势:由电源本身性质决定,与外电路无关,是描述电源内部非静电力做功将其他形式的能转化为电能本领的物理量
           电阻定律:
                       部分电路
                        全电路  
                                       
                 
                   
用电器功率 ,对纯电阻用电器功率
                  电源的总功率
                       电源的输出功率—
                电源的损失功率—
一、导体中的电场和电流   
1. 导线中的电场
⑴形成因素:是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。
⑵方向:导线与电源连通后,导线内很快形成了沿导线方向的恒定电场。
⑶性质:导线中恒定电场的性质与静电场的性质不同。
2. 电流
⑴导体形成电流的条件:①要有自由电荷②导体两端形成电压。
⑵电流定义:通过导体横截面的电量跟这些电荷量所用时间的比值叫电流。
公式:
⑶电流是标量但有方向,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向(或与负电荷定向移动的方向相反)。单位:A, 1A=103mA=106μA
⑷微观表达式:I=nqvs,n是单位体积内的自由电荷数,q是每个自由电荷电荷量,s是导体的横截面积,v是自由电荷的定向移动速率。(适用于金属导体).
说明:导体中三种速率(定向移动速率非常小约10-5m/s,无规律的热运动速率较大约105m/s,电场传播速率非常大为光速例如电路合上电键远处的电灯同时亮)
⑸电流的分类:方向不改变的电流叫直流电流,方向和大小都不改变的电流叫恒定电流,方向改变的电流叫交变电流。

二、电动势
1. 物理意义:反映电源把的能其他形式转化为电势能本领的大小的物理量,它由电源本身的性质决定。
2. 大小(在数值上等于)①在电源内部把1C的正电荷在从负极送到正极非静电力所做的功。 ②电源没有接入电路时两极间的电压。③在闭合电路中内外电势降落之和。

三、电阻定律、电阻率
1. 电阻定律:同种材料的导体,其电阻与它的长度成正比与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成它的材料及温度有关,公式:
2. 电阻率:上式中的比例系数ρ(单位是Ωm) ,它与导体的材料温度有关,是表征材料导电性质的一个重要的物理量,数值上等于长度1m,截面积为1m2导体的电阻值。
金属导体的电阻率随温度的升高而变大可以做电阻温度计用,半导体的电阻率随温度的升高而减小,有些合金的电阻率不受温度影响。

四、欧姆定律
1. 内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比。
2. 公式:
3. 适用条件:适用与金属导电和电解液导电,对气体导体和半导体元件并不适用。
4. 导体的伏安特性曲线:用表示横坐标电压U,表示纵坐标电流I,画出的I-U关系图线,它直观地反映出导体中的电流与电压的关系。
⑴线性元件:伏安特性曲线是直线的电学元件,适用于欧姆定律。
⑵非线性元件:伏安特性曲线不是直线的电学元件,不适用于欧姆定律。

五、电功和电功率、焦耳定律
1. 电功 :在电路中,导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动而形成电流,在此过程中电场力对自由电荷做功,在一段电路中电场力所做的功,用W=Uq=UIt来计算。
2. 电功率:单位时间内电流所做的功,P=W/t=UI
3. 焦耳定律:电流流过导体产生的热量,有Q=I2Rt来计算

六、伏安特性曲线:
1. 定义:导体的电流随电压变化的关系曲线叫做伏安特性曲线。如图所示
2. 意义:斜率的倒数表示电阻。
3. 对于金属、电解液在不考虑温度的影响时其伏安特性曲线是过原点的倾斜的直线,这样的导体叫线性导体,否则为非线性导体。

七、闭合电路的欧姆定律
1. 主要物理量。
研究闭合电路,主要物理量有E、r、R、I、U,前两个是常量,后三个是变量。闭合电路欧姆定律的表达形式有:
(1)E=U外+U内
(2)  (I、R间关系)
(3)U=E-Ir(U、I间关系)
(4) (U、R间关系)
从(3)式看出:当外电路断开时(I = 0),路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时,读数却应该略小于电动势(有微弱电流)。当外电路短路时(R = 0,因而U = 0)电流最大为Im=E/r(一般不允许出现这种情况,会把电源烧坏)。
2. 电源的功率和效率。
⑴功率:①电源的功率(电源的总功率)PE=EI
②电源的输出功率P出=UI
③电源内部消耗的功率Pr=I 2r
⑵电源的效率: (最后一个等号只适用于纯电阻电路)
电源的输出功率 ,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示,而当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,为 。

3. 变化电路的讨论。
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化,就会影响整个电路,使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是:闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。以右图电路为例:设R1增大,总电阻一定增大;由 ,I一定减小;由U=E-Ir,U一定增大;因此U4、I4一定增大;由I3= I-I4,I3、U3一定减小;由U2=U-U3,U2、I2一定增大;由I1=I3 -I2,I1一定减小。总结规律如下:
①总电路上R增大时总电流I减小,路端电压U增大;
②变化电阻本身和总电路变化规律相同;
③和变化电阻有串联关系(通过变化电阻的电流也通过该电阻)的看电流(即总电流减小时,该电阻的电流、电压都减小);
④和变化电阻有并联关系的(通过变化电阻的电流不通过该电阻)看电压(即路端电压增大时,该电阻的电流、电压都增大)。
4. 闭合电路的U-I图象。
右图中a为电源的U-I图象;b为外电阻的U-I图象;两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率;a的斜率的绝对值表示内阻大小; b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;当两个斜率相等时(即内、外电阻相等时图中矩形面积最大,即输出功率最大(可以看出当时路端电压是电动势的一半,电流是最大电流的一半)。
5. 滑动变阻器的两种特殊接法。
在电路图中,滑动变阻器有两种接法要特别引起重视:
⑴右图电路中,当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,到达中点位置时外电阻最大,总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大;可以证明:A1的示数一直减小,而A2的示数一直增大。
⑵右图电路中,设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,总电阻逐渐减小;总电流I逐渐增大;RX两端的电压逐渐增大,电流IX也逐渐增大(这是实验中常用的分压电路的原理);滑动变阻器r左半部的电流I / 先减小后增大。

 

6. 断路点的判定。
当由纯电阻组成的串联电路中仅有一处发生断路故障时,用电压表就可以方便地判定断路点:凡两端电压为零的用电器或导线是无故障的;两端电压等于电源电压的用电器或导线发生了断路。
题型讲解
1. 电阻定律、电阻的串联
材料的电阻率ρ随温度变化的规律为ρ=ρ0(1+at),其中α称为电阻温度系数,ρ0是材料在t=0 ℃时的电阻率.在一定的温度范围内α是与温度无关的常数。金属的电阻一般随温度的增加而增加,具有正温度系数;而某些非金属如碳等则相反,具有负温数系数.利用具有正负温度系数的两种材料的互补特性,可制成阻值在一定温度范围内不随温度变化的电阻.已知:在0 ℃时,铜的电阻率为1.7×10 –8 Ω•m,碳的电阻率为3.5×10 -5Ω•m,附近,在0 ℃时,.铜的电阻温度系数为3.9×10 –3 ℃-1,碳的电阻温度系数为-5.0×10-4℃-1.将横截面积相同的碳棒与铜棒串接成长1.0 m的导体,要求其电阻在0 ℃附近不随温度变化,求所需碳棒的长度(忽略碳棒和铜棒的尺寸随温度的变化)。
【解析】设碳棒的长度为X,则铜棒的电阻为 ,碳棒的电阻 ,要使得在00c附近总电阻不随温度变化,则有 ,则有式中t的系数必须为零,即有x≈0.0038m。
【答案】0.0038m
点评:可能不少同学被材料的

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