专题十电路电流电压和电阻教案.docx
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专题十电路电流电压和电阻教案
电路、电流、电压和电阻
教学过程
一、课堂导入
电灯给我们照亮黑夜,电视给我们带来远方信息,电话让我们可以与远方的亲朋交谈,电脑可让我们同网友们“见面”,电冰箱、电热水器……我们生活在依赖于“电”的时代。
那么,电是什么?
电从哪里来?
我们是怎样实现电的传输与控制的?
二、复习预习
1、电路的组成:
把、、用连接起来组成的电流的路径叫做电路。
2、电路的三种状态。
3、常用的电路元件符号
电池
电池组
灯泡
电铃
定值电阻
开关
滑动变
阻器
电流表
电压表
A
V
4、画电路图应注意的问题:
A、元件位置安排要适当,分布要均匀;B、元件不要画在拐角处;
C、整个电路图最好呈矩形;D、图要完整美观,横平竖直,简洁、工整。
5、电路的两种基本连接方法――串联和并联。
6、电流的形成、方向和单位。
7、电流表的使用规则
必须把电流表在待测电路中。
必须使电流从电流表,从流出电流表。
绝对而把电流表直接连到电源的两极上。
8、电阻及影响导体电阻大小的因素
9、电压表的使用:
①必须把电压表在被测电路的两端②把电压表的正接线柱接在跟电源正极相连的那端③被测电压不能超过电压表的量程④允许电压表连入电源两极上测电源电压。
10、电流、电压、电阻的关系
三、知识讲解
考点1电路
1、电路的组成:
把电源、用电器、开关用导线连接起来组成的电流的路径叫做电路。
2、电路的三种状态:
1)通路:
接通的电路(闭合开关);2)开路:
断开的电路(断开开关);
3)短路:
电路中没有用电器,直接用导线将电源正负极相连的电路叫短路。
发生短路时,电路中会有很大的电流,轻则损坏电源,重则发生事故。
通路、开路、短路三种状态下的电流的比较:
电路状态
通路
开路
短路
电流大小
电流正常
没有电流
电流过大
持续电流存在的条件是:
除电路中有电源外,电路还必须是通路,这两个条件缺一不可。
3、电路图:
用元件符号代替实物表示电路的图称为__电路图__。
常用的电路元件符号
电池
电池组
灯泡
电铃
定值电阻
开关
滑动变阻器
电流表
电压表
A
V
4、画电路图应注意的问题:
A、元件位置安排要适当,分布要均匀;B、元件不要画在拐角处;
C、整个电路图最好呈矩形;D、图要完整美观,横平竖直,简洁、工整。
5、电路的两种基本连接方法――串联和并联。
(1)串联电路-----把电路元件逐个顺次连接起来的电路。
电流只有一条回路,没有分支;用电器之间会相互影响;开关控制所有用电器,而且开关的位置不会影响它的控制作用。
(2)并联电路-----将电路元件并列连接在电路两点间的电路。
电流至少有2条回路;各支路上的用电器不会相互影响;干路的开关控制整个干路,支路的开关只控制本支路。
在并联电路里,并联用电器的连接点叫做电路的分支点。
从电源的两极到两个分支点的那部分电路叫做干路,两个分支点之间的两条电路叫支路。
考点2电流
1、电荷
1)摩擦起电:
用摩擦的方法使物体带电,叫做摩擦起电。
自然界中只有2种电荷:
丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷,毛皮摩擦过的橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。
摩擦起电的实质:
电荷从一个物体转移到另一个物体上,电荷的总量不变,并不是创造了荷。
2)电荷间的相互作用:
同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。
3)验电器
检验物体是否带电的仪器,它是根据同种电荷互相排斥的原理制成的
4)判断物体是否带电及所带的电性判断依据:
检验物体是否带电的方法:
法一是看它能否吸引轻小物体,如能则带电;法二是利用验电器,用物体接触验电器的金属球,如果金属箔张开则带电。
判断物体带电性质的方法:
把物体靠近(不要接触)已知带正电的轻质小球或验电器金属球,如果排斥(张开)则带正电,如果吸引(张角减小)则带负电。
(如果靠近带负电物体时,情况恰好相反)
2、电流方向和单位
1)电流的形成:
电荷的定向移动形成电流,金属导体中的电流是自由电子的定向移动形成的。
酸碱盐水溶液中的电流是正负离子同时向相反的方向定向移动形成的。
2)电流的方向:
正电荷定向移动的方向为电流的方向,即负电荷定向移动的反方向。
在电源外部,电流的方向是从电源的正极流向负极。
3)电流单位
电流是用来表示电流强弱的物理量,用字母I表示。
电流强度等于1秒钟内通过导体横截面的电量
电流的国际单位是安培,简称安,用符号A表示;电流的单位还有mA、uA
1A=103mA,1mA=103uA
3、电流的测量工具----电流表
(1)电流表的量程:
电流表通常有两个量程:
0~0.6A和0~3A。
当使用0~0.6A量程时,每大格表示0.2A,每小格表示0.02A。
当使用0~3A量程时,每大格表示1A,每小格表示0.1A。
读数时应“先看量程后读数”。
(2)电流表的使用规则
A、必须把电流表串联在待测电路中。
B、必须使电流从“+”接线柱流入电流表,从“-”接线柱流出电流表。
C、绝对不允许不经过用电器而把电流表直接连到电源的两极上。
(3)电路接完后,接通电源前必须先选较大的量程试触,同时观看电流表的指针偏转情况:
A、指针不偏转:
可能电路有断开的地方。
B、指针偏转过激,超过满刻度又被弹回,说明量程选小了。
C、指针偏转很小,说明量程选大了。
D、指针反向偏转,接线柱接反了。
4、串并联电路电流特点:
串联电路电流处处相等,公式表示:
I=I1=I2。
并联电路中干路电流等于各支路两端的电流之和,公式表示:
I=I1+I2
考点3电压
1、电压
1)电压的作用:
使自由电荷定向移动形成电流。
2)电压的单位:
电压的国际单位是伏特,简称伏,用符号V表示;
电压的单位还有千伏(KV)、毫伏(mV)1KV=103V,1V=103mV
3)常见的电压值:
①1节干电池的电压1.5伏;②1节铅蓄电池电压是2伏;③家庭照明电压为220伏;④安全电压是:
不高于36伏;⑤工业电压380伏。
2、电压表的用法
①量程0-3V0-15V
②使用规则
A、并联在电路中。
B、使电流从“+”接线柱流入,从“—”接线柱流出。
C、不能超过电压表的量程。
注意:
电压表电阻很大,与用电器串联时,该支路相当于开路。
3、串并联电路电压特点
串联电路的总电压等于各部分电路的两端电压之和。
U=U1+U2
并联电路各条支路两端的电压都相等。
U=U1=U2
考点4电阻
1、电阻
(1)概念:
导体对电流阻碍作用叫做电阻。
用符号R表示。
(2)单位:
欧姆,简称欧,符号Ω。
还有千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。
(3)换算关系:
1kΩ=103Ω,1MΩ=106Ω。
(4)影响导体电阻大小的因素有:
材料、长度、横截面积。
导体越长,横截面积越小,导体的电阻就大。
导体的电阻还跟温度有关,金属导体的电阻随温度的升高而增大。
某些材料当温度降低到一定程度时,电阻突然消失,就会出现超导现象。
2、滑动变阻器:
(1)原理和作用:
靠改变连入电路中的电阻线的有效长度来改变电阻,从而改变电路中的电流强度和部分电路两端的电压。
(2)使用方法:
A、要与控制电路串联
B、连入电路的两个接线柱必须是“一上一下”
C、为保护电路,在电路接通前应把滑片移到使电路中的电阻最大的位置(滑动变阻器的最大电阻一定)
D、通过滑动变阻器的电流不能超过其允许通过的最大电流
(3)滑动变阻器的作用:
可以改变电路中的电阻、电流、部分电路两端电压、灯泡的实际功率(亮度),但不能改变电路总电压。
考点5识别串、并联电路的常用方法
1、定义法(简单电路)
若电路中的各元件是逐个顺次首尾连接来的-------串联电路;
若各元件“首首相接,尾尾相连”并列地连在电路两点之间------并联电路。
2、电流流向法:
(最常用的方法)
从电源的正极(或负极)出发,沿电流流向,分析电流通过的路径。
若只有一条路径通过所有的用电器,则这个电路是串联的(如图l所示);若电流在某处分支,又在另一处汇合,则分支处到汇合处之间的电路是并联的(如图2所示)。
3、节点法
在识别电路的过程中,不论导线有多长,只要其间没有电源、用电器等,导线两端点均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点。
以图丙为例,具体方法:
先在图中各接点处用字母表示出来,如图5所示。
由“节点法”可知,导线的a端和c端看成一个点,导线的b端和d端看成一个点,这样L1、L2和L3的一端重合为一个点,另一端重合为另一个点,由此可知,该电路有三条支路,并由“电流流向法”可知,电流分三条叉,因此这个电路是三盏电灯的并联,等效电路如右下图所示。
4、拆除法/断开法:
根据串联电路中各用电器互相影响,并联电路中各用电器互不影响的特点,逐个拆除电路中的用电器,再根据电路中其他用电器中有无电流通过来识别电路的方法
A、拆除任一用电器,其他用电器都不能工作---------串联
B、拆除任一用电器,其他用电器还能工作------------并联
考点6电路故障的判断
“电路的故障”问题在中考时常出现在电路选择题中,它主要分为无电表(电流表、电压表)和有电表两种情况下的电路故障,电路故障主要包括断路和短路。
1、断路的判断
(1)、如果电路中用电器不工作(常是灯不亮),且电路中无电流,则电路断路。
(2)、具体到那一部分断路,有两种判断方式:
把电压表分别和各处并联,则有示数且比较大(常表述为等于电源电压),则当与电压表并联处断路;
把电流表分别与各部分并联,如其他部分能正常工作,则当时与电流表并联的部分断开了。
2、短路的判断
(1)、串联电路或者串联部分中一部分用电器不能正常工作,其他部分用电器能正常工作,则不能正常工作的部分短路。
(2)、把电压表分别和各部分并联,导线部分的电压为零,表示导线正常,如某一用电器两端的电压为零,则此用电器短路。
考点7动态电路的分析
变阻器或开关引起的动态电路分析
1、串联电路:
串联的电阻个数增多,总电阻变大;其中的某个电阻变大,总电阻也变大。
串联电路电压分配与电阻成正比
2、并联电路:
并联的电阻个数增多,总电阻变小;其中的某个电阻变大,总电阻变大。
并联电路电流分配与电阻成反比。
并联电路各支路上的电器互不影响,变阻器只影响所在支路和干路的电流变化。
3、电源电压一般不变,定值电阻一般不变
解题思路:
1、分析电路的串并联。
2、确定电表的所测对象。
3、根据滑片的移动开关断闭,确定变阻器电阻大小或个数变化。
4、如果串联判断总电阻变化情况。
5、根据欧姆定律确定电流变化情况。
6、根据不变的量判断电表示数变化情况。
考点8电流表、电压表及电流和电压的特点
电流表和电压表的比较
对比
电流表(也叫安培表)
电压表(也叫伏特表)
不同点
1、电流表要和用电器串联后接到电路中
1、电压表要和用电器并联后接到电路中
2、电流表不能不经过用电器直接接到电源两极上
2、电压表可以直接接到电源两极上
3、电流表的符号是A
3、电压表的符号是V
4、电流表在电路中相当于导线
(电流表的内阻很小)
4、电压表在电路中相当于断路
(电压表的内阻很大)
相同点
1、电流都要从“+”接线柱流进,从“-”接线柱流出
2、被测电流或电压都不能超过所选量程或接线柱旁标出的最大测量值;
3、在预先不知道被测电流或电压的大约值时,需先用大量程试触.
电流和电压的比较
比较
电压
电流
符号
U
I
含义
在电源两极间产生使自由电荷发生定向移动形成电流的原因
单位时间(1S)内通过导体横截面的电荷量
单位及符号
伏(V)
安(A)
测量仪表
电压表
电流表
特点
串联电路
U=U1+U2+…+Un
I1=I2=…=In
并联电路
U1=U2=…=Un
U=I1+I2+…+In
四、例题精析
【例题1】
【题干】在如图甲所示的电路中,当闭合开关后,两个电流表指针偏转均为图乙所示,则电阻R1和R2中的电流分别为()
A.1.2A0.22AB.0.98A0.22AC.0.96A0.24AD.0.24A1.2A
【答案】C
【解析】从电路图连接可知,电路为并联电路,电流表测干路电流,电流表测支路R2的电流,根据并联电路电流规律可知,干路电流大于支路电流,因此可判断电流表使用0~3A量程,读数为1.2A,电流表使用0~0.6A量程,读数为0.24A,所以通过电阻R1的电流为1.2A-0.24A=0.96A,C选项正确。
【例题2】
【题干】如图所示的电蚊拍,具有灭蚊和照明等功能.当开关S1闭合,S2断开时,只有灭蚊网通电起到灭蚊作用;当开关S1和S2都闭合时,灭蚊网与灯都通电同时起到灭蚊和照明的作用。
下列电路设计符合这种要求的是()
【答案】D
【解析】由题意知,灭蚊网可独立工作,也可与照明灯同时工作,可推断出灭蚊网和照明灯是并联在电路中的。
A项中的开关S2闭合会造成电源短路;B项中的灭蚊网和照明灯是串联在电路中的;C项中S1闭合,S2断开时,灯泡亮,灭蚊网不工作,若将S2闭合,灭蚊网和照明灯同时工作,不符合灭蚊网独立工作的要求;只有D项中的电路设计符合要求。
【例题3】
【题干】小芳和小明分别设计了探究“并联电路电流规律”的实验,他们各自设计的实验电路及实验数据记录如下所示。
小芳和小明实验时电路连接及记录的数据都没有错误。
小明的实验数据记录
小芳的实验数据记录
(1)从他们的实验数据可以看出并联电路干路电流与各支路电流之间的关系是:
。
(2)小明根据他的实验数据断定“并联电路各支路的电流一定相等”,这是因为他选用的两个电阻R1、R2的大小关系是:
R1R2。
(3)请指出小芳的实验设计需要改进之处:
。
小明的实验设计需要改进之处:
。
【答案】
(1)并联电路干路电流等于各支路电流之和;
(2)=;(3)多测几组数据;换不同电阻实验。
【解析】
(1)从小芳的实验数据可得:
I=I1+I2,从小明的三次实验数据也可得同样的结论,所以可以总结:
并联电路中干路电流等于各支路电流之和;
(2)因为小明用的两个电阻阻值相等,根据I=U/R,两支路电流相等;(3)二人的设计均存在不足:
小芳只做了一次实验,不能得到普遍的结论,应换用不同规格的电阻多做几次;小明每次实验中的两个电阻的规格相同,会得出“并联电路各支路的电流一定相等”的错误结论,每次实验应取阻值不同的电阻做实验。
【例题4】
【题干】小明观察了市场上自动测高仪后,设计了以下四个电路,其中R1是滑动变阻器,R是定值电阻,电源两极间电压恒定。
其中能实现身高越高,电压表示数越大的电路是()
【答案】B
【解析】A.由电路图可知:
电压表串联在电路中,电路无电流通过,电压表示数为电源电压,不变化。
故A错误;B.由电路图可知:
滑阻和定值电阻串联,电压表测量滑阻的电压,身高越高,滑阻阻值越大,电压表示数越大。
故B正确;C.由电路图可知:
滑阻和定值电阻串联,但电压表测电源电压,示数不变。
故C错误;D.由电路图可知:
滑阻和定值电阻串联,电压表测定值电阻电压,身高越高,滑阻阻值越大,而电压表示数越小。
故D错误。
【例题5】
【题干】在研究性学习活动中,小美同学用如图所示的电路探究导体的电阻跟哪些因素有关.她选取了6根金属丝.其材料、规格和测得的电压、电流值如下表所示,并计算出了每一根金属丝的电阻值。
(1)请你利用代号为①②③的三组数据,在坐标纸中画出R—L图线。
(2)金属丝代号为_____的3根导线,是用来探究导体电阻与横截面积的关系.金属丝代号为_____的2根导线.是用来探究导体电阻与材料的关系。
(3)根据表中数据所反映出的规律,可推知代号为⑦的金属丝的电阻值,请将结果填在表中。
【答案】
(1)如图所示
(2)
(3)8
【解析】解:
(1)先确定每组电阻与电阻丝长度的对应点,然后描点连线,如下图所示:
(2)研究电阻大小与横截面积的关系时,要保持材料、长度都相同,横截面积不同,由数据知:
需要选择
进行实验;研究电阻大小与材料的关系时,要保持长度、横截面积都相同,材料不同,由数据知:
需要选择
进行实验;
(3)由数据知
两组材料相同,横截面积相同,所以电阻大小只与长度有关。
因为
中电阻丝的长度为0.9m,电阻为2Ω,所以
中电阻丝的长度为3.6m时,电阻应为R=
×2Ω=8Ω。
【例题6】
【题干】如图1所示为两个灯组成的串联电路,电源电压为6V,闭合开关S后两灯均不发光,用一只理想电压表测量电路中ab间电压为0,bc间电压为6V,则电路中的故障可能为:
()
A、L1短路且L2断路B、L1和L2均断路C、L1断路且L2短路D、只有L2断路
【答案】D
【解析】本题主要考查电路发生故障原因的判断,解题关键是理解电路的连接及特性。
分析时可以从有示数的电表或有工作的用电器开始分析:
①当电压表接在ab间时电压为0,说明电压表中无电流通过,即电压表、电源、开关、灯L2组成的是开路;②当电压表接在bc间时电压为6V,说明电压表中有持续的电流通过,即电压表、电源、开关、灯L1组成通路,这时电压表示数接近电源电压为6V。
③若L1短路,Uab也为零,Ubc=6v,但L2应发光,与题目不符。
【例题7】
【题干】在图9所示的电路中,电源电压不变。
闭合开关K后,灯L1、L2都发光,—段时间后,其中的一盏灯突然变亮,而电压表Vl的示数变小,电压表V2的示数变大,则产生这一现象的原因是()
A、灯L1断路。
B、灯Ll短路C、灯L2断路D、灯L2短路
【答案】B
【解析】“―段时间后,其中的一盏灯突然变亮”排除了电路出现断路的情况,那么,故障现象只有发生短路了。
电压表V2的示数变大,是小灯变亮的原因,一定是小灯L2突然变亮;电压表Vl的示数变小说明小灯L1发生了短路。
本题正确答案为B。
【例题8】
【题干】如图所示是一种自动测定邮箱内油量多少的装置,R1是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端,从油量表(由电流表改装而成)指针所指的刻度,就能知道邮箱内油量的多少,则()
A、油量增加,R1的电阻值增大,油量表指针偏转变小
B、油量增加,R1的电阻值减小,油量表指针偏转变大
C、油量减少,R1的电阻值增大,油量表指针偏转变大
D、油量减少,R1的电阻值减小,油量表指针偏转变小
【答案】B
【解析】当油量发生为化时,浮标随之运动,带动与浮标相连的指针运动,则可知滑动变阻器接入电阻的变化,由欧姆定律可得出电路中各电流的变化。
因浮标在油中处于平衡状态,故当油量上升时,浮标随之上浮,则指针下移,滑动变阻器接入电阻减小,由欧姆定律可得电路中电流增大,即油量表示数变大;故B正确,A错误;当油量下降时,浮标下降,指针上移,滑动变阻器接入电阻增大,则由欧姆定律可得电路中电流减小,即油量表示数减小,故C、D均错误;故选B。
五、课堂运用
【基础】
1、请按照图1所示的电路图将图2中的实物元件连接起来。
【答案】
【解析】首先在图1中任选一条单一的回路,我们可以选择电池、开关S和灯L2、L3所组成的电路,并按此回路在图2中将对应的实物依次连接起来,将电池的正极接L3的左端,L3的右端接L2的左端,L2的右端接S的右端,S的左端接电池的负极。
然后对照图1,将漏选的灯L1、S1连接在分流点(L3的左端)和汇合点(L2的右端),即L1的左端接L3的左端,L1的右端接S1的左端,S1的右端接L2的右端,这样整个电路就连接好了(如图3所示)。
2、如图电路中,用导线连接下列两点后,会导致电路短路的是()
A、a、cB、b、cC、b、dD、d、e
【答案】C
【解析】根据电路图可知两灯并联,把任一盏灯两端用导线连接都会使电路短路。
3、下列四个电路中,电流表能测量通过灯L1电流的是()
【答案】D
【解析】电流表与被测电路串联,由图知,A、B项电流表串联在干路上测干路电流,C项电流表与L2串联测L2电流。
4、如图所示,L1、L2规格不同。
闭合开关,灯L1发光,L2不发光,下列判断正确的是()
A.U>U1B.U2=UC.U1+U2<UD.U1+U2>U
【答案】A
【解析】根据电路图可知,L1、L2串联连接,电流表V1测量灯泡L1两端电压,电压表V2测量L2两端电压,电压表V测量电源电压。
根据串联电路两端电压等于各部分电压之和进行分析可知为A。
5、用同种材料制成的粗细均匀的某段金属导体,对于其电阻大小下列说法正确的是()
A.当导体两端电压和通过导体的电流为零时,导体的电阻为零
B.当导体被均匀拉长至原来的二倍时,他的电阻减小为原来的一半
C.电阻是导体本身的一种性质,所以温度无论如何变化,电阻也不可能变为零
D.电阻是导体本身的一种性质,与电压和电流无关
【答案】D
【解析】导体的电阻是导体的一种属性,与导体的长度、横截面积、材料和温度有关,与电压、电流无关,A、C错误,D正确;导体被均匀拉长至原来的2倍时,长度变成2倍,横截面积变成一半,电阻是原来的4倍,B错误。
6、某同学做电学实验,电路如图所示,开关闭合后,小灯泡发光,两电表均有示数,在实验过程中,突然电灯熄灭、电压表示数增大、电流表示数几乎为零。
请判断出现该现象的原因可能是()
A.灯泡被短路B.开关被断开C.灯丝被烧断D.滑动变阻器被烧断
【答案】C
【解析】
A、灯泡被短路,电路中还有电流。
电压表也短路,示数为0,电流表有示数。
不合题意。
B、开关被断开,整个电路断路,电路中无电流,电表都无实数,灯不亮。
不合题意。
C、灯丝被烧断,即灯断路,电压表与电路串联,分担电源电压,示数接近电源电压,电流表无示数,灯不亮。
符合题意。
D、滑动变阻器被烧断,整个电路断路,电路中无电流,电表都无实数,灯不亮,不符合题意。
7、如图所示电路,将S1、S2都闭合后,则下列说法正确的是()
A.能亮的灯是11、L2、L3,且它们是串联的B.能亮的灯是L1、L2、L3,且它们是并联的
C.只有灯L1发光,因为闭合开关S1后,灯12、L3被短路D.电源被短路
【答案】B
【解析】据S1、S2都闭合时电路的连接形式.按电流的走向来进行分析。
若S1、S2都闭合时,电流流向如图所示:
从图中可以看出电流有3条回路,所以三盏灯并联。
故选B。
8、如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将变阻器滑片P向左移动时()
A.灯泡L亮度不变,电压表示数变大B.灯泡L亮度变亮,电压表示数变大
C.灯泡L亮度不变,电压表示数不变D.电流表示数变大,电压表示数变大
【答案】A
【解析】由电路图可知,灯泡L与滑动变阻器串联,电压表测变阻器右边部分的电压,电流表测电路中的电流;当滑片P向左移动时,滑动变阻器接入电路的电阻不变;根据欧姆定律可知电路中的电流不变,即电流表的示数不变;灯泡两端的电压不变,所以灯泡的亮度不变;滑片P向左移动,使电压表所测电阻R的右端与滑片之间的电阻变
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