恒定电流复习课公开课教案(13页).doc

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1、-恒定电流复习课公开课教案-第 13 页 第一节 恒定电流基本概念和定律 2014-12-10 林小武一、复习目标1掌握电流、电阻、电功、电热、电功率等基本概念；2掌握部分电路欧姆定律、电阻定律3知道电阻率与温度的关系，了解半导体及其应用，超导及其应用二、难点剖析一、电流：1.定义：电荷的定向运动。2.形成条件：导体两端有电压。（1）导体提供大量的自由电荷。金属导体中的自由电荷是自由电子，电解液中的自由电荷是正、负离子。（2）导体两端加电压就在导体中建立了电场。3、电流的强弱电流I（1）定义：过导体横截面的电量Q与通过这些电量所用的时间t的比值。即（2）单位：安培，符号是A，通常单位还有毫安、

2、微安1A=103mA=106A4、决定电流大小的微观量设导体的横截面是S，导体每单位体积内的自由电荷数是n，每个电荷的电量为q，电荷定向移动的速率为v，则在时间t内通过的电流I=neSv5、区分三种速率：（1）电流传导速率：既电场的传播速率，等于光速3m/s。（2）电荷定向移动速率：I=neSv中的v是电荷定向移动的速率约为m/s（机械运动速率）。（3）电荷无规则热运动的速率大约是m/s6、归纳一下和电流有关的各种表达式 I=neSv (微观) 3、电流的分类：（1）直流电：方向保持恒定的电流。（2）恒定电流：大小和方向均保持不变的电流。（3）交流电：方向均随时间周期性变化的电流。（4）正弦交

3、流电：大小方向均随时间按正弦规律变化的电流。典型例题金属导体中电流的计算：【例题1】如图所示，横截面积为S的导体中，单位体积内的自由电子数为n，每个电子的电量为e，在电场力的作用下电子以速度v定向移动。求导体中的电流。如果导体中单位长度内的自由电子数为n，则导体中的电流又是多少？（答案：I=neSvI=nve）这个公式只适用于金属导体，千万不要到处套用电解液导电电流的计算：【例题2】电解液导电中，如果5s内沿相反方向通过导体横截面的正负离子的电量均为5C，则电解液中的电流为多少？ （答案：I=2A）环形电流的计算【例题3】氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运

4、动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？二、电阻：1.定义： 国际单位 常用的位还有（k）（M）： 1 k=103 1 M=106 2.意义：反映了导体的导电性能，即导体对电流的阻碍作用。3.决定式（电阻定律：温度一定时导体的电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比）： 4.决定因素：导体的材料与形状，另外与温度亦有关系。三、电阻率：1.定义： 2.意义：反映了材料的导电性能。3.决定因素：材料的种类、温度。 4.导体、半导体材料电阻率的特点：金属的电阻率随着温度的升高而增大。半导体的电阻率随温度的升高而减小。锰铜合金和镍铜合金的电阻率随温度变化极小，用制

5、作标准电阻。超导现象和超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻突然减小到无法测量的程度，可以认为电阻突然变为零，这种现象叫做超导现象，能够发生超导现象的导体称为超导体。四、欧姆定律：1.内容：通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。IU图22.表达式：或或3.适用条件：金属或电解液导电。 五、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22.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。典型例题【例题4】. 两根完全相同的金属导线，如果把其

6、中的一根均匀拉长到原来的4倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为： 。【例题5】.如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10 cm，bc=5 cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流强度为1 A，若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为（A）A.4 AB.2 A C.AD.A【例题6】下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U2之间的函数关系的是以下哪个图象PU2oPU2oPU2oP U2o A. B. C. D.【例题7】甲、乙两根保险丝均为同种材料制成，直径分别是d10.5 mm和d21 mm，熔断电流分别为2.0 A和

7、6.0 A，把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中，允许通过的最大电流是()A6.0 A B A C A D8.0 A六、电功：1、定义：电功即导体内的自由电荷在导体内的电场中定向移动时电场力对其所做的功，也常说成电流做的功，简称电功。2、实质：是电场力对电荷做功，反映了电能和其它形式能的相互转化。电流做了多少功，就有多少电能转化为其它形式的能。3、定义式：W=UIt即电流在一段电路上所做的功等于这段电路两端的电压U，电路中的电流I和通电时间t三者的乘积。4、在国际单位制中，电功的单位是焦耳，简称焦，符号是J。电功的常用单位有：千瓦时，俗称“度”，符号是kWh。1kWh表示功率为1 k

8、W的用电器正常工作1h所消耗的电能。1kWh=1000W3600s=3.6106J七、电功率1、定义：单位时间内电流所做的功叫做电功率。用P表示电功率2、定义式：P=UI3、单位：瓦（W）、千瓦（kW）4、额定功率：用电器正常工作的（最大）功率。用电器上通常标明的功率即指其额定功率。5、实际功率：用电器工作时其两端的电压往往不等于额定电压，此时用电器的功率即为实际功率，不等于额定功率。八、焦耳定律1、电热：其微观解释是：电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为电子的动能，只转化为内能。

9、2、焦耳定律：电流通过导体时产生的热量（电热），跟电流的平方、导体的电阻和通电时间成正比，公式为Q=I2Rt4、热功率：单位时间内发热的功率叫做热功率5、电功率与热功率之间的关系在纯电阻电路（纯电阻元件：电流通过用电器做功以发热产生内能为目的的电学元件中，如电熨斗、电炉子等），电功率和热功率相等。在非纯电阻电路（非纯电阻元件：电流通过用电器做功以转化为除内能以外的其它形式的能为目的，发热不是目的，而是不可避免的能量损失。电机、电风扇、电解槽等）中，电功率和热功率不相等：由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只

10、能用Q=I 2Rt计算，两式不能通用。6、实际功率和额定功率用电器在额定电压下的功率叫做额定功率：用电器在实际电压下的功率叫做实际功率：7、电动机三种功率：典型例题【例题8】一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W，那么此时电灯实际消耗的电功率将()D.条件不足，无法确定【例题9】. 某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？（三）小结：对本节内容做简要小结（四）巩固新课：1、复习

11、课本内容2、完成课标训练内容电流的定义式： 决定式：I电流的 微观表达式I=nqvS注意：在电解液导电时，是正负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式Iqt计算电流强度时应引起注意。导体的电阻R跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比。（1）是反映材料导电性能的物理量，叫材料的电阻率（反映该材料的性质，不是每根具体的导线的性质）。单位是m。（2）纯金属的电阻率小，合金的电阻率大。材料的电阻率与温度有关系： 金属的电阻率随温度的升高而增大（铂较明显，可用于做温度计）；合金锰铜、镍铜的电阻率几乎不随温度而变，可用于做标准电阻。半导体的电阻率随温度的升高而减小（热敏电阻、光敏电阻）。有些物质当温

12、度接近0 K时，电阻率突然减小到零这种现象叫超导现象。能够发生超导现象的物体叫超导体。材料由正常状态转变为超导状态的温度叫超导材料的转变温度TC。（适用于金属导体和电解液，不适用于气体导电）。（1）对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt=I 2R t=（2）对非纯电阻电路（如电动机和电解槽），由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其它能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I 2Rt计算，两式不能通用。三、典型例题1在10 s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为2 C，向左迁移的负离子所带的电量为3 C求电解槽中电流强度的大

13、小。解：电解槽中电流强度的大小应为IA0.5 A2 来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流。已知质子电荷e10-19C。这束质子流每秒打到靶上的质子数为_。假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n1和n2，则n1n2=_。L4L质子源v1 v2解：按定义，由于各处电流相同，设这段长度为l，其中的质子数为n个，则由。而3 实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：A. B. C. D.I I I Io U o U o

14、 U o U 解：灯丝在通电后一定会发热，当温度达到一定值时才会发出可见光，这时温度能达到很高，因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化。随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功率将会增大，温度升高，电阻率也将随之增大，电阻增大，。U越大I-U曲线上对应点于原点连线的斜率必然越小，选A。4 某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为P电=U2I2=36W，内部消耗的

15、热功率P热=5W，所以机械功率P=31W5.如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10 cm，bc=5 cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流强度为1 A，若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为（A）A.4 AB.2 A C.AD.A6.如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，总电压为U，则.（D）通过两段导体的电流相等两段导体内的自由电子定向移动的平均速率不同细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度A.B. C.D.7.家用电热灭蚊器电热部分的主要器件是PCT元件，PCT元件是由钛酸钡等导体材料制成的电阻器，其

16、电阻率与温度t的关系如图所示.由于这种特性，PCT元件具有发热、控温双重功能.对此，以下判断中正确的是(AD)A.通电后，其电功率先增大后减小 B.通电后，其电功率先减小后增大C.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1或t2不变D.当其产生的热量与散发的热量相等时，温度保持在t1至t2间的某一值不变四、同步练习1.关于电阻率，下列说法中不正确的是A.电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越好B.各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度升高而增大C.所谓超导体，当其温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，它的电阻率突然变为零D.某些合金的电阻率几乎不受温度

17、变化的影响，通常都用它们制作标准电阻2下图所列的4个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽电灯在不同电压下消耗的电功率P与电压平方U 2之间的函数关系的是以下哪个图象PU2oPU2oPU2oP U2o A. B. C. D.283所示，a、b、c、d是滑动变阻器的4个接线柱，现把此变阻器串联接入电路中并要求滑片P向接线柱c移动时，电路中的电流减小，则接入电路的接线柱可能是A.a和bB.a和cC.b和cD.b和d“220 V、60W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220 V，在此过程中，电压（U）和电流（I）的关系可用图象表示，题中给出的四个图线中，肯定不符合实际的是5.一根粗细均匀的导线

18、，两端加上电压U时，通过导线中的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速度为v，若导线均匀拉长，使其半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则10211020，则通过电解槽的电流为_.时，导体中的电流减小0.2 A，如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流将变为_.8.如图所示，电源可提供U=6 V的恒定电压，R0为定值电阻，某同学实验时误将一电流表（内阻忽略）并联于Rx两端，其示数为2 A，当将电流表换成电压表（内阻无限大）后，示数为3 V，则Rx的阻值为_.9.将阻值为16 的均匀电阻丝变成一闭合圆环，在圆环上取Q为固定点，P为滑键，构成一圆形滑动变阻器，如图1288所示，要使Q、P间

19、的电阻先后为4 和3 ，则对应的角应分别是_和_. 10.某一直流电动机提升重物的装置，如图所示，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）.11.甲、乙两地相距6 km，两地间架设两条电阻都是6 的导线.当两条导线在甲、乙两地间的某处发生短路时，接在甲地的电压表，如图所示，读数为6 V，电流表的读数为1.2 A，则发生短路处距甲地多远？L m，线路上电流为I A，若要求线路上电压不超过U V，输电线电阻率为m，则该输电线的横截面积需满

20、足什么条件?13.如图所示是一种悬球式加速度仪.它可以用来测定沿水平轨道做匀加速直线运动的列车的加速度.m是一个金属球，它系在细金属丝的下端，金属丝的上端悬挂在O点，AB是一根长为l的电阻丝，其阻值为RCO点也引出一根导线，两线之间接入一个电压表 （金属丝和导线电阻不计）.图中虚线OC与AB相垂直，且OC=h，电阻丝AB接在电压恒为UAB沿着车前进的方向.列车静止时金属丝呈竖直状态.当列车加速或减速前进时，金属线将偏离竖直方向，从电压表的读数变化可以测出加速度的大小.（1）当列车向右做匀加速直线运动时，试写出加速度a与角的关系及加速度a与电压表读数U的对应关系.（2）这个装置能测得的最大加速度

21、是多少?参考答案6.5 A 7.1.2 A 8.3 9.;或.圆形滑动变阻器Q、P之间的电阻为两段圆弧的电阻R1、R2并联所得的总电阻，找出总电阻与关系即可求解.10.r=4 11.2.5 km 12.S13.（1）小球受力如图所示，由牛顿定律得：a=gtan.设细金属丝与竖直方向夹角为时，其与电阻丝交点为D，CD间的电压为U，则，故得a=gtan=g.（2）因CD间的电压最大值为U/2，即Umax=U/2，所以amax=g.第1课时 基本概念与规律基础过关一、电流：1.定义：电荷的定向运动。2.形成条件：导体两端有电压。（1）导体提供大量的自由电荷。金属导体中的自由电荷是自由电子，电解液中的

22、自由电荷是正、负离子。（2）导体两端加电压就在导体中建立了电场。电流强度简称电流：（1）宏观定义：（2）微观定义：（3）国际单位：安培A4.电流的方向：规定为正电荷定向运动的方向相同。5.电流是标量。6.电流的分类：方向不随时间变化的电流叫直流，方向随时间变化的电流叫交流，大小方向都不随时间变化的电流叫做稳恒电流。二、电阻：1.定义： 国际单位2.意义：反映了导体的导电性能，即导体对电流的阻碍作用。3.决定式（电阻定律）： 4.决定因素：导体的材料与形状，另外与温度亦有关系。三、电阻率：1.定义： 2.意义：反映了材料的导电性能。3.决定因素：材料的种类、温度。 4.导体、半导体材料电阻率的特

23、点：四、欧姆定律：IU图10-1-11.内容：通过导体的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。2.表达式：或或3.适用条件：金属或电解液导电。 五、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10-1-12.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。考点突破1.电阻定律的应用：在讨论导体形变引起电阻变化时要注意导体体积通常不变。2.欧姆定律的应用:注意电压、电流、电阻的同一性。3.关于导体的伏安特性曲线：注意横纵坐标的意义。 典型例题例1. 一个电阻元件

24、两端电压是时，通过它的电流是，如果这个电阻元件两端加的电压为24V时，20秒内有多少电子通过这个电阻器。解析：由题意可知，电阻器的电阻是不变的，设为R。通过欧姆定律及U1，I1即可求得电阻。再用欧姆定律又可求出时，通过电阻器的电流为 从电流的定义出发通过导体的电量可求得20s内通过电阻器的电量Q，每个电子所带电量 可求得通过导体的电子数n。当然考虑到对同一个电阻元件用欧姆定律可以用比例法求解，这样可能会简单一些。根据欧姆定律有（1）式除以（2）式得电流的定义得通过的电子数 变式训练1： 某电解池，如果1s内共有51018个二价正离子和11019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（

25、 ）答D例2. 两根完全相同的金属导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的4倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为： 。解析：解析：金属导线原来的电阻为 拉长后l1=4l，因为总体积V=LS保持不变，所以截面积，对折后L2=L/2，截面积S2=2S 则后来两导线的电阻之比R1:R2=64:1点评：某一导体形状改变后，讨论其电阻变化要抓住要点(1)电阻率不变；(2)总体积不变。变式训练2：将截面均匀、长为L、电阻为R的金属导线截去，再拉长至L，则导线电阻变为()A. B.C.答案：C例3. 如图10-1-2所示的I-U图象对应的两个导体：I/A12图10-1-2电阻之比R1：R2= ；

26、若两导体中的电流相等（不为0）时，电压之比U1：U2= ；若两导体中的电压相等（不为0）时，电流之比I1：I2= .解析：(1)在I-U图象中为直线斜率 ，故，于是得，, ,故R1:R2=3:1(2)由欧姆定律可得U=IR，当I相同时，UR，故U1 :U2=R1:R2=3：1 图10-1-3(3)根据欧姆定律：I=U/R，当U相同时，故I1:I2=R2:R1=1：3也可由图象直接得出变式训练3：如图10-1-3所示，P为一块均匀的半圆形合金片将它按图甲的方式接在A、B之间时，测得它的电阻为R，若将它按图乙的方式接在A、B之间时.这时的电阻应是()答：D(点拨:甲图等效为2个四分之一圆导体的并联

27、，乙图等效为2个四分之一圆导体的串联)第2课时 电功和电热基础过关一、电功：1.定义：电荷在电场力的作用下运动，电场力会对电荷做功，把电场力做的功简称电功，又称电流做的功。2.意义：反映了电路消耗电能的多少，即把电能转化为其它形式的能的多少。3.计算公式： 国际单位：J，常用单位：度。二、电功率：1.定义：电功跟完成电功所用时间的比值。2.意义：反映了电路消耗电能的快慢，即把电能转化为其它形式的能的快慢。3.计算公式：三、电热：1.定义：电流流过导体要发热（热效应），这个热叫做电热，又叫焦耳热。2.意义：反映了电路把电能转化为内能的多少。3.计算公式： （焦耳定律)四、发热功率：1.定义：电热

28、跟产生电热所用时间的比值。2.意义：反映了电路把电能转化为内能的快慢。3.计算公式： 考点突破电功和电热的关系1.对于纯电阻电路：2.对于非纯电阻电路：典型例题例1. 某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？解：电动机不转时可视为为纯电阻，由欧姆定律得，这个电阻可认为是不变的。电动机正常转动时，输入的电功率为P电=U2I2=36W，内部消耗的热功率P热=5W，所以机械功率P=31W由这道例题可知：电动机在启动时电流较大，容易被烧坏；正常运转时电流反而较小变式训练1

29、：某商场安装了一台倾角为30的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下，以0.4ms的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯的移动速率和不载人时相同，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少?(设人的平均质量为60kg，g=10ms2)解析：不载人时扶梯的消耗功率为:扶梯用来载人的功率为:又，得载人数x=25人例2一盏电灯直接接在恒定的电源上，其功率为100W，若将这盏灯先接上一段很长的导线后，再接在同一电源上，在导线上损失的电功率是9W，那么此时电灯实际消耗的电功率将()D.条件不足，无法确定解析：由于两次接在同一电源上，

30、而第二次电灯先接上一段很长的导线，电路总电阻变大，因而总电流变小，据P=IU可知，第二次电路消耗的总功率小，故第二次电灯消耗的功率P(100-9)W，选项B对图10-2-1变式训练2：把两个相同的电灯分别接在图10-2-1中甲、乙两个电路里，调节滑动变阻器，使两灯都正常发光，两电路中消耗的总功率分别为和，可以断定( )A.B.C.=答案：C例3某一直流电动机提升重物的装置，重物的质量m=50kg，电源提供给电动机的电压为U=110V，不计各种摩擦，当电动机以v=0.9m/s的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度I=5.0A，求电动机的线圈电阻大小（取g=10m/s2）.解析：电动机的输入功

31、率PUI，电动机的输出功率P1=mgv，电动机发热功率P2=I2r而P2=P - P1，即I2r= UImgv代入数据解得电动机的线圈电阻大小为r=4变式训练3：在研究微型电动机的性能时，应用如图10-2-2所示的实验电路，当调节滑动变阻器R并控制电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50A和2.0V，重新调节R并使电动机恢复正常运转，此时电图10-2-2流表和电压表的示数分别为2.0A和24.0V，则这台电动机正常运转时输出功率为A.32WB.44W C.47WD.48W 答案：A（三）小结：对本节内容做简要小结（四）巩固新课：1、复习课本内容 2、完成P43问题与练习：作业1、2，练习3。