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(共25张PPT)
第二章　电路及其应用
1　电流　电压　电阻
学习目标 成长记录
1.复习电路知识,了解电流的形成,知道电源的作用和导体中的恒定电场。 知识点一、二&要点一
2.知道电流的定义及单位、方向的规定,理解恒定电流。 知识点一、二&要点一、二
3.初步了解、认识多用电表。 知识点三
基础探究
合作探究
实践应用
基础探究 形成概念·掌握新知
知识点一　电路基本知识
1.电路
至少由 、 、 和 四部分组成。通路、断路、短路是电路的三种状态,其中 是必须避免出现的。电路元件有 和
两种最基本的联接方式。
2.电流
(1)定义:某段时间通过导体截面的 与通电时间t的比叫作电流。
(2)表达式:I= 。
情境化导学
电源
用电器
导线
开关
短路
串联
并联
电荷量q
(3)单位:在国际单位制中,电流的单位是 ,简称 ,符号是 。常用的单位还有 、 (单位符号分别为 , )。
(4)方向:规定 定向移动方向或 定向移动的反方向为电流方向。
3.电压
电压是形成电流的必要条件,在国际单位制中它的单位是 ,简称伏,符号是 。
安培
安
A
毫安
微安
mA
μA
正电荷
负电荷
伏特
V
正比
欧姆
Ω
伏安法
5.欧姆定律
欧姆定律一般表述为: .
,用公式表示是I= 。
知识点二　恒定电场与恒定电流
1.恒定电场
(1)定义:电路中聚集的电荷在导体内产生的电场的性质类似于静电场,我们把它称为 。电荷在恒定电场内受到的电场力,仍称为 。
(2)形成:它是由于电源的作用在电路的不同部位聚集了一定的 而形成的,它的方向处处沿着导体中 的方向。
(3)特点:这些聚集的电荷并不固定,随着电流的流动也在流动,但它们在电路中的分布不随时间的变化而变化。
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
恒定电场
静电力
电荷
电流
2.恒定电流
在恒定电场的作用下,导体中的自由电荷沿电场线方向加速,同时在运动过程中又不断地与导体内不能自由移动的粒子发生碰撞而减速。从宏观上看,这些自由电荷定向移动的速率 ,即电流的大小保持不变,这种电流称为恒定电流。
知识点三　认识多用电表
1.多用电表具有多种功能,比较简单的多用电表可以测量 、 、
等(电流和电压又分直流和交流)。
2.用多用电表测量电阻时,指针稳定下来后处于靠近表盘 的位置,则测量结果比较准确。
保持不变
电流
电压
电阻
中间
思考与自测
1.思考判断
(1)电源能使导体两端维持一定的电势差。(　 　)
(2)必须有电源,自由电荷才能在电路中移动。(　 　)
(3)恒定电场就是匀强电场。(　 　)
(4)电荷移动的方向就是电流的方向。(　 　)
(5)电流越大,单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。(　 　)
√
×
×
×
√
2.思维探究
(1)电闪雷鸣时,耀眼的闪光为什么只持续一瞬间 手电筒的小灯泡为什么能持续发光
答案:(1)因为云层与大地或云层之间的电压在电闪瞬间减小,不能再维持强大电流的存在。手电筒的电池能提供稳定的电势差。
(2)产生恒定电场和静电场的电荷有什么不同
答案:(2)产生恒定电场的电荷是运动的,但电荷的分布是稳定的,而产生静电场的电荷是静止不动的。
合作探究 突破要点·提升关键
要点一　对电流的理解和计算
问题情境
如图所示,把电源用导线连接在插入食盐水中的两个金属电极上,电路中形成电流。
(1)盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同
答案:(1)盐水中的电流是Cl-和Na+同时反向定向移动形成的,金属导线中的电流是自由电子定向移动形成的。
(2)盐水中的电流沿什么方向
答案:(2)向左。
(3)假设t s内有N个Cl-和N个Na+通过图中横截面,则电路中的电流多大
归纳拓展
(2)当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时,公式中的q应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和。
(3)横截面的选取是任意的,电流的大小与横截面无关。
(4)电流的方向规定为正电荷定向移动的方向,它与负电荷定向移动的方向相反。在电源外部的电路中,电流的方向是从电源的正极流向负极;在电源的内部,电流是从电源的负极流向正极。
(5)电流虽然有大小和方向,但电流是标量,而不是矢量。因此电流的合成不遵循平行四边形定则。
[例1] 如图所示的电解液接入电路后,在t内有n1个一价正离子通过溶液内截面S,有n2个二价负离子通过溶液内截面S,设e为元电荷,则以下关于通过该截面电流的说法正确的是(　 　)
B
学习笔记
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。
[针对训练1] (多选)关于电流,下列说法正确的是(　 　)
BD
要点二　电流的微观表达式
问题情境
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,设导体的横截面面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q。试证明:导体内的电流可表示为I=nqSv。
1.对表达式I=nqSv的理解
从微观上看,电流的大小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、导体的横截面积。
2.三种速率的区别
归纳拓展
项目 电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电流传导的速率
物理
意义 电流是由电荷的定向移动形成的,电流I=neSv,其中v就是电子定向移动的速率 构成导体的电子在不停地做无规则热运动,由于热运动向各个方向运动的机会相等,故不能形成电流 闭合开关的瞬间,电路中各处以光速c建立恒定电场,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
大小 10-5 m/s 105 m/s 3×108 m/s
[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;设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e,电子的定向移动速率为v,
在Δt时间内,通过导线横截面的自由电子数可表示为(　 　)
AC
学习笔记
应用I=nqSv时注意点
(1)各个物理量都要用国际单位。
(2)正确理解各符号的意义,特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数,
v表示自由电荷定向移动速率。
(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。
[针对训练2] 一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S,导体单位长度内的自由电子数为n,金属内的自由电子的电荷量为e,自由电子做无规则热运动的速率为v0,导体中通过的电流为I,则下列说法中正确的有(　 　)
C
实践应用 拓展延伸·凝练素养
模型·方法·结论·拓展
[示例] 已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力作用下做半径为r的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少
(静电力常量为k)
科学·技术·社会·环境
北京正负电子对撞机
北京正负电子对撞机(BEPC)是我国第一台高能加速器,是高能物理研究的重大科技基础设施。由长202米的直线加速器、输运线、周长240.4米的环型加速器(也称储存环)、北京谱仪和围绕储存环的同步辐射实验装置等几部分组成,外形像一只硕大的羽毛球拍。正、负电子在其中的高真空管道内被加速到接近光速,并在指定的地点发生对撞,通过大型探测器——北京谱仪记录对撞产生的粒子特征。科学家通过对这些数据的处理和分析,进一步认识粒子的性质,从而揭示微观世界的奥秘。
B(共23张PPT)
2　实验: 练习使用多用电表
实验探究
科学处理
迁移研析
实验探究
科学处理
2.测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。
3.测电流和电压时,如果表盘的最小刻度为1,0.1,0.01等,读数时应读到最小刻度的下一位,若表盘的最小刻度为0.2,0.02,0.5,0.05等,读数时只在本位内估读(估读不加位)。
4.把多用电表的选择开关扳到电阻挡适当量程,让两支表笔分别接触二极管的两根引线,然后变换两表笔的位置再次与二极管的两根引线接触。根据两次表笔指针的偏转情况即可确定二极管的正极和负极。
二、误差分析
1.测电阻时,刻度线不均匀造成读数误差。
2.电池旧了,电动势下降,会使电阻测量值偏大。
3.欧姆表挡位选择不当,导致表头指针偏转过大或过小都有较大误差。
三、注意事项
1.使用多用电表“六忌”
(1)忌不调零就使用多用电表。
(2)忌用手接触表笔的金属杆,特别是在测电阻时,更应注意不要用手接触表笔的金属杆。
(3)忌不进行欧姆表调零就用多用电表测电阻值。
(4)忌换欧姆挡量程后不重新调零。
(5)忌把电阻同其他电路连在一起进行测量。
(6)忌多用电表不用时选择开关置于欧姆挡(应置于“OFF”挡或交流电压最高挡)。
2.用多用电表测黑箱时,一定要先用电压挡判断其内部有无电源,确定无电源后才能使用欧姆挡测量。
迁移研析
类型一　多用电表的使用方法
[例1] 在练习使用多用电表的实验中:
(1)某同学连接的电路如图所示。
①若旋转选择开关,使其尖端对准直流电流挡,闭合开关S后测得的是
通过　　　的电流。
解析:(1)①当多用电表选择开关尖端对准直流电流挡时,多用电表与R1串联,此时多用电表测得的是通过R1的电流。
答案:(1)①R1　
[例1] 在练习使用多用电表的实验中:
(1)某同学连接的电路如图所示。
②若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合开关S后,测得的是　　两端的电压。
解析:②选择开关尖端对准直流电压挡,闭合开关S后,电阻R1与多用电表串联后与R2并联,此时多用电表示数等于电阻R2两端的电压。
答案:②R2
[例1] 在练习使用多用电表的实验中:
(1)某同学连接的电路如图所示。
③若断开电路中的开关,旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡,此时测得的
是　　　　　　　　的阻值。
解析:③断开开关S,选择开关尖端对准欧姆挡时,测得的是R1和R2串联的
阻值。
答案:③R1和R2串联
[例1] 在练习使用多用电表的实验中:
(2)在使用多用电表的欧姆挡测量电阻时,若　　　　。
A.双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大
B.测量时发现指针偏角过大,则必须增大倍率,并重新调零后再进行测量
C.选择“×10”倍率测量时发现指针位于20与30正中间,则测量值大于250 Ω
D.用欧姆表测二极管电阻时,若示数较小,则黑表笔接触端为二极管正极
解析:(2)双手捏住两表笔金属杆时,测量值为被测电阻与人体电阻的并联阻值,应偏小,A错误;测量时指针偏角过大,应减小倍率,B错误;选择开关对应“×10”倍率时,指针位于20与30正中间,由刻度逐渐变密可知,测量值应小于250 Ω,C错误;当所测二极管电阻示数较小时,对二极管加了正向电压,而黑表笔接内部电源正极,即黑表笔接触端为二极管正极,
D正确。
答案:(2)D
使用多用电表时的注意事项
(1)极性:对于两表笔,红正黑负,电流为红进黑出。
(2)功能:要明白测什么,对应什么功能区。
(3)调零:测电阻时需要进行两次调零,即机械调零与欧姆调零,并注意每次换挡后必须重新欧姆调零。
(4)根据测量项目,选择对应的刻度盘。
(5)直流电流和电压刻度是均匀的,读数时共用,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,只是“50”相当于“5 mA”。
(6)用欧姆挡测电阻的阻值为:读数×倍率。
学习笔记
类型二　多用电表的读数
[例2] 用多用电表进行了几次测量,指针分别处于a、b的位置,如图所示。
若多用电表的选择开关处于下面表格中所指的挡位,a和b的相应读数是多少 请填在表格中。
指针位置 选择开关所处挡位 读数
a 直流电流100 mA 　　　　 mA
直流电压5 V 　　　　 V
b 电阻“×100” 　　　　 Ω
解析:读取直流电压、电流时看表盘正中央的那条刻度均匀的刻度线。对于直流电流100 mA挡,每小格表示2 mA,图中a处指针对应1大格加1.5小格,所以读数是23 mA;对于直流电压5 V挡,每小格表示0.1 V,所以读数是1.15 V;测量电阻时读数为3.3×100 Ω=330 Ω。
答案:23　1.15　330
多用电表的读数要求
(1)测电阻时,电阻值等于指针的示数与倍率的乘积。指针示数一般读两位有效数字。
(2)如果所读表盘的最小刻度为1,0.1,0.01等,读数时应读到最小刻度的下一位;若表盘的最小刻度为0.2,0.02,0.5,0.05等,读数时只读到与最小刻度位数相同即可。
学习笔记
类型三　使用多用电表检测电路故障
[例3] 如图是某同学连接的实验实物图,合上开关S后,发现灯A、B都不亮,
如果只有一处电路有故障。
(1)他采用多用电表的直流电压挡进行检查
①那么选择开关应置于下列量程的　　　挡。(选填字母序号)
A.2.5 V B.10 V
C.50 V D.250 V
答案:(1)①B
解析:(1)①用多用电表的直流电压挡进行检查,电压挡内阻很大,若并联在断路处(设有一处发生断路)时,电路接通,多用电表示数应为电源提供的电压,大小约为6 V,而电压挡的量程必须大于电源的电压,故选10 V挡即可,选项B正确。
[例3] 如图是某同学连接的实验实物图,合上开关S后,发现灯A、B都不亮,
如果只有一处电路有故障。
(1)他采用多用电表的直流电压挡进行检查
②在测试a、b间直流电压时,红表笔应接触　　　(选填“a”或“b”)。
答案:②a
解析:②多用电表接入电路中,电流一定从红表笔流入,黑表笔流出,因此红表笔应接a点。
[例3] 如图是某同学连接的实验实物图,合上开关S后,发现灯A、B都不亮,如果只有一处电路有故障。
(1)他采用多用电表的直流电压挡进行检查
③该同学测试结果如下表所示,根据测试结果,可以判定故障是　　 　(假设只有下列中的某一项有故障)。
测试点 多用电表示数
a、b 有示数
c、b 有示数
c、d 无示数
d、f 有示数
A.灯A断路 B.灯B短路
C.c、d段断路 D.d、f段断路
答案:③D
解析:③利用电压挡检查,a、b间有示数,说明a→电源→b完好;c、b间有示数,说明c→a→电源→b完好;c、d间无示数,说明c→灯A→d间完好;d、f间有示数,说明d→c→a→电源→b→f完好。综上分析应是d、f段断路。
[例3] 如图是某同学连接的实验实物图,合上开关S后,发现灯A、B都不亮,
如果只有一处电路有故障。
(2)若他改用欧姆挡检查
①测试前,应将开关S　　　　(选填“断开”或“闭合”)。
答案:(2)①断开
解析:(2)①若他用欧姆挡检查该故障,测试前应将开关S断开。
[例3] 如图是某同学连接的实验实物图,合上开关S后,发现灯A、B都不亮,
如果只有一处电路有故障。
(2)若他改用欧姆挡检查
②测量结果如下表所示,由此可以断定故障是　　　　。
测试点 多用电表示数
c、d 有较小示数
e、f 有较小示数
d、e 有很大示数
A.灯A断路 B.灯B断路
C.灯A、B都断路 D.d、e间导线断路
答案:②D
解析:②接c、d时有较小示数,说明不是灯A断路;接e、f时有较小示数,
说明也不是灯B断路;接d、e时有很大示数,可以断定是d、e间导线断路。(共30张PPT)
3　电阻定律　电阻率
学习目标 成长记录
1.知道影响金属导体电阻的因素,能分析导体的电阻跟它的长度及横截面积之间的关系。 知识点一、二&要点一、二
2.理解电阻率的概念及物理意义,了解电阻率与温度的关系。 知识点三&要点二
3.知道限流电路和分压电路中电压与电流的特点。 知识点四&要点三
基础探究
合作探究
实践应用
基础探究 形成概念·掌握新知
知识点一　电阻
金属导体的电阻跟它的 、 有关。长度越长、电阻越 ;横截面积越大,电阻越 ;此外,导体的电阻还跟 及 有关。
情境化导学
知识点二　电阻定律
2.电阻定律:导体的电阻R跟它的长度l成 ,与它的横截面积S成反比。
长度
横截面积
大
小
材料
温度
正比
正比
知识点三　电阻率
1.电阻定律可以写成R= ,电阻率ρ是表征材料导电性质的物理量,其国际单位制单位是 (Ω·m),它在数值上等于由该种材料制成的单位长度、单位横截面积的导体的电阻。
2.各种材料的电阻率都随温度变化而变化,一般情况下,金属的电阻率随温度的升高而 。人们利用半导体的电阻率随温度、光照等变化的特性制成了热敏电阻、光敏电阻等。
欧·米
增大
知识点四　限流电路和分压电路
左
最大
左
0
思考与自测
1.思考判断
×
(2)材料相同的导体,长度越长,横截面积越小,电阻越大。(　 　)
(3)探究电阻的影响因素时需要用控制变量法,即控制其他物理量不变,只研究电阻与某一物理量的关系。(　 　)
(4)电阻率ρ与导体的长度和横截面积有关。(　 　)
(5)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量,电阻率越大的导体导电性能越差。(　 　)
(6)温度升高时材料的导电性能一定降低。(　 　)
√
√
×
√
×
2.思维探究
(1)为什么家庭电路中的导线是铜导线或铝导线而不用铁丝做导线
答案:(1)因为铜和铝的电阻率较小,同样长度和粗细的铜导线或铝导线的电阻更小,电路的发热损耗更小。
(2)为什么几个电阻串联,总电阻增大,几个电阻并联总电阻减小
答案:(2)几个电阻串联相当于增大了导体的长度,几个电阻并联相当于增大了导体的横截面积。
合作探究 突破要点·提升关键
问题情境
白炽灯的灯丝断了,轻轻摇晃把断了的灯丝搭接上后,再接入电路时,会发现比原来更亮了,怎么解释这种现象
归纳拓展
(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。
[例1] 一根粗细均匀的细铜丝,原来的电阻为R,则(　 　)
C
学习笔记
[针对训练1] 如图所示,厚薄均匀的矩形金属薄片边长 ab=2bc。当将A与B接入电压为U的电路中时,电流为I;若将C与D接入电压为U的电路中,则电流为(　 　)
A
要点二　电阻和电阻率的比较
问题情境
1.下面表格是几种金属导体材料在不同温度下的电阻率。
答案:从表中可以看出,不同材料的导体的电阻率不同,合金的电阻率比纯金属的电阻率大。
材料 电阻率/(Ω·m)
0 ℃ 20 ℃ 100 ℃
银 1.48×10-8 1.6×10-8 2.07×10-8
铜 1.43×10-8 1.7×10-8 2.07×10-8
铝 2.67×10-8 2.9×10-8 3.80×10-8
钨 4.85×10-8 5.3×10-8 7.10×10-8
铁 0.89×10-7 1.0×10-7 1.44×10-7
锰铜合金 4.4×10-7 4.4×10-7 4.4×10-7
镍铜合金 5.0×10-7 5.0×10-7 5.0×10-7
观察表格,回答问题:不同材料的导体的电阻率是否相同 纯金属与合金哪种材料的电阻率大
2.各种材料的电阻率随温度的变化而发生变化,电阻率越大,导体对电流的阻碍作用也越大吗
答案:电阻率是表示材料导电性能的物理量,导体对电流的阻碍作用是电阻,电阻率大,导体对电流的阻碍作用不一定大。
归纳拓展
[例2] 关于材料的电阻率,下列说法正确的是(　 　)
C
学习笔记
(1)各种材料的电阻率一般是不同的,它反映材料导电性能的好坏,与电阻大小无关。
(2)各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化。一般情况下,金属的电阻率随温度的升高而增大;半导体(热敏电阻)的电阻率一般随温度的升高而减小。
[针对训练2] (多选)下列关于电阻和电阻率的说法正确的是(　 　)
AD
要点三　限流电路和分压电路
问题情境
限流、分压电路中,滑动变阻器应如何连接
答案:在限流电路中,一般变阻器上、下各有一个接线柱接入电路;分压电路中,变阻器上电阻线圈两端的接线柱同时接入电路,而金属杆两端的接线柱只能有一个接入电路。
归纳拓展
限流电路、分压电路的选择原则
(1)若采用限流电路滑动变阻器阻值调到最大时,电路中的电流(或电压)仍超过电流表(或电压表)的量程,或超过元件的额定电流,则必须选用分压电路。
(2)若其他电阻的阻值比滑动变阻器总阻值大得多,以致在限流电路中,滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端时,待测电阻上的电流或电压变化范围不够大,此时,应改用分压电路。
(3)若要求回路中某部分电路的电流或电压从零开始连续可调,则必须采用分压电路。
[例3] 如图所示,滑动变阻器R1的最大值是200 Ω,R2=R3=300 Ω,A、B两端电压UAB=8 V。
(1)当开关S断开时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围是多少
答案:(1)4.8～8 V　
[例3] 如图所示,滑动变阻器R1的最大值是200 Ω,R2=R3=300 Ω,A、B两端电压UAB=8 V。
(2)当S闭合时,移动滑片P,R2两端可获得的电压变化范围又是多少
答案:(2)3.43～8 V
[针对训练3] (多选)上例中若把R3去掉换为导线,滑片放在变阻器中央,假设R1=R2,如图所示,下列说法正确的是(　 　)
ABC
实践应用 拓展延伸·凝练素养
模型·方法·结论·拓展
滑动变阻器的构造、原理及应用
1.构造:如图所示是滑动变阻器的实物图,AB是一金属杆,其电阻为零,CD是电阻率较大的、长度较长的电阻丝,缠绕在陶瓷管上,匝与匝之间是绝缘的,只在滑片经过的地方被刮掉绝缘层是为了更好地接触电阻丝,P是滑片,上端与金属杆连接,下端与电阻丝连接。
2.原理:利用滑片P改变接入电路中的电阻丝的长度,起到改变电阻的作用。
3.接线方式:作限流用时,将AC或AD接入电路即可(注:接A与接B是等效的)。作分压用时,CD全部接入电路,利用PC或PD上分得的电压对负载供电。
[示例] 如图所示的电路中,M、N是两个接线柱,准备连接滑动变阻器,电源提供恒定电压。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(1)当A接M,D接N时,滑片向右移,电流表示数　　　　。
解析:(1)当A接M,D接N时,是AP段连入电路;滑片向右移,电阻增加,根据欧姆定律,可知电流减小。
答案:(1)减小
(2)当A接M,C接N时,滑片向左移,电流表示数　　　　。
解析:(2)当A接M,C接N时,是AP段连入电路;滑片向左移,电阻减小,根据欧姆定律,可知电流增大。
答案:(2)增大
[示例] 如图所示的电路中,M、N是两个接线柱,准备连接滑动变阻器,电源提供恒定电压。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
(3)当A接M,B接N时,滑片向右移,电流表示数　　　　。
解析:(3)当A接M,B接N时,是AB段连入电路;滑片向右移,电阻不变,根据欧姆定律,可知电流不变。
答案:(3)不变
(4)当B接M,D接N时,滑片向左移,电流表示数　　　　。
解析:(4)当B接M,D接N时,是BP段连入电路;滑片向左移,电阻增大,根据欧姆定律,可知电流减小。
答案:(4)减小
科学·技术·社会·环境
电阻温度计,也称为电阻温度探测器,是一种使用已知电阻随温度变化特性的材料所制成的温度传感器。
最常用的电阻温度计都采用金属丝绕制成的感温元件,主要有铂电阻温度计和铜电阻温度计,在低温下还有碳、锗和铑铁电阻温度计。在许多低于600 ℃的工业应用场合,它们正在慢慢地取代了热电偶。精密的铂电阻温度计是最精确的温度计,温度覆盖范围约为14～903 K,其误差可低到万分之一摄氏度,它是能复现国际实用温标的基准温度计。
[示例] 金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”,所以可以利用铂的电阻随温度变化的性质制成铂电阻温度计,如图所示的I-U图像中能表示金属铂的电阻情况的是(　 　)
C(共30张PPT)
4　实验:测量金属的电阻率
实验探究
科学处理
迁移研析
实验探究
科学处理
一、游标卡尺和螺旋测微器的读数
1.游标卡尺
(1)结构图
(2)原理: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制成。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比主尺上的同样多的小等分刻度少1 mm。
(3)精度:10分度卡尺的精度为0.1 mm,20分度卡尺的精度为0.05 mm,50分度卡尺的精度为 0.02 mm。
(4)读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻线对齐的游标尺的格数,则记录结果表达为(x+K×精度) mm。
(5)使用:当外(内)测量爪一侧的两个刃接触时,游标尺上的零刻度线与主尺上的零刻度线正好对齐。将被测物体夹(套)在这两个刃之间,把主尺读数和游标尺读数综合起来,就是被测物体的长度。
2.螺旋测微器
(1)结构图
(2)原理:固定刻度B的螺距为0.5 mm,旋钮D每旋转一周,螺杆F前进或后退0.5 mm,而圆周上的可动刻度E有50个等分刻度,每转动一小格,螺杆F前进或后退0.01 mm,即螺旋测微器的精确度为0.01 mm。读数时估读到毫米的千分位上,因此,螺旋测微器又叫千分尺。
(3)读数:先读固定刻度B上的读数,注意半毫米刻度线是否露出,再读可动刻度E的读数。测量值(mm)=固定刻度数(mm)+可动刻度数(估读一位)×
0.01(mm)。
(4)使用:用螺旋测微器测量物体的微小尺寸时,先使F与A接触,E的左边缘与B的零刻度线对正;将被测物体夹在F与A之间,旋转D,当F快靠近物体时,停止使用D,改用D′,听到“喀喀”声时停止;然后读数。
二、金属丝电阻率测量的数据处理
1.求金属丝的电阻
利用若干组电流、电压的各组对应数据作U-I图线,由斜率求出。
三、误差分析
类别 产生原因 减小方法
偶然误差 测量金属丝的直径和长度出现误差 改换位置或多次测量取平均值
电表读数出现误差 眼睛正视指针
通电电流过大或时间过长,致使金属丝发热,造成所测电阻较大 实验中应使电流不要过大,闭合开关后待稳定时尽快读数,然后断开开关
系统
误差 电流表的外接使电压表分流造成误差 采用内阻很大的电压表
四、注意事项
1.先测直径,再连电路。然后在拉直的情况下,测量待测金属丝接入电路的两个端点之间的长度。
2.被测金属丝的电阻值较小,应采用电流表外接法。
3.开关S闭合前,滑动变阻器的滑片应调至阻值最大处。
4.电流不宜太大(电流表用0～0.6 A量程),通电时间不宜太长,以免金属丝温度升高,导致电阻率在实验过程中变大。
迁移研析
类型一　螺旋测微器的读数
[例1] (1)某游标卡尺的游标尺上共有20个分度,用它测量某工件的外径时,示数如图所示,则此工件的外径是　　　 mm。
解析:(1)20分度的游标卡尺,精度是0.05 mm,游标卡尺的主尺读数为4 mm,游标尺上第9个刻度和主尺上某一刻度对齐,所以游标尺读数为 9×
0.05 mm=0.45 mm,所以工件外径为4 mm+0.45 mm=4.45 mm。
答案:(1)4.45
解析:(2)螺旋测微器的固定刻度为1.5 mm,可动刻度为6.8×0.01 mm=
0.068 mm,所以电阻丝直径为1.5 mm+0.068 mm=1.568 mm。
答案:(2)1.568
(2)用螺旋测微器测量某电阻丝的直径,如图所示,则此电阻丝的直径为
　　　　 mm。
(1)游标卡尺不需要估读,读数结果10分度为××.× mm一位小数,20分度和50分度为××.×× mm两位小数,换算单位时只需要移动小数点,最后一位数字即使是0也不能抹掉。
(2)螺旋测微器需要估读,读数结果为×.××× mm三位小数,需要特别注意半毫米刻度线是否露出。
易错警示
类型二　仪器的选取和电路的设计
[例2] 在“测定金属丝的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω,实验室备有下列实验器材:
A.电压表V1(量程0～3 V,内阻约为15 kΩ)
B.电压表V2(量程0～15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表A1(量程0～3 A,内阻约为0.2 Ω)
D.电流表A2(量程0～0.6 A,内阻约为1 Ω)
E.变阻器R1(0～100 Ω,0.6 A)
F.变阻器R2(0～2 000 Ω,0.1 A)
G.电池组E(电动势为3 V,内阻约为0.3 Ω)
H.开关S,导线若干
(1)为减小实验误差,应选用的实验器材有　　　　(填代号)。
解析:(1)因为电池组电动势为3 V,所以电压表选择A,电路中最大电流约为0.57 A,所以电流表选用D,为避免烧坏滑动变阻器选用E。
答案:(1)ADEGH
[例2] 在“测定金属丝的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω,实验室备有下列实验器材:
A.电压表V1(量程0～3 V,内阻约为15 kΩ)
B.电压表V2(量程0～15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表A1(量程0～3 A,内阻约为0.2 Ω)
D.电流表A2(量程0～0.6 A,内阻约为1 Ω)
E.变阻器R1(0～100 Ω,0.6 A)
F.变阻器R2(0～2 000 Ω,0.1 A)
G.电池组E(电动势为3 V,内阻约为0.3 Ω)
H.开关S,导线若干
(2)为减小实验误差,应选用图中　　　　(选填“甲”或“乙”)为该实验的电路原理图,并按所选择的电路原理图把实物图用线连接起来。
答案:(2)乙　图见解析
[例2] 在“测定金属丝的电阻率”的实验中,待测金属丝的电阻Rx约为5 Ω,实验室备有下列实验器材:
A.电压表V1(量程0～3 V,内阻约为15 kΩ)
B.电压表V2(量程0～15 V,内阻约为75 kΩ)
C.电流表A1(量程0～3 A,内阻约为0.2 Ω)
D.电流表A2(量程0～0.6 A,内阻约为1 Ω)
E.变阻器R1(0～100 Ω,0.6 A)
F.变阻器R2(0～2 000 Ω,0.1 A)
G.电池组E(电动势为3 V,内阻约为0.3 Ω)
H.开关S,导线若干
(3)两电表的示数如图所示,则电阻值为　　　　 Ω。
答案:(3)2.4
仪表的读数与器材的选择
(1)仪表读数时,应先确定分度值,然后按照读数规则读数。
(2)器材的选择要遵循安全、精确、操作方便的三个原则。有以下几个要点要牢记:
①先估算电路中各部分的电压、电流的最大值,然后根据该处的电压、电流值选择要放置的电表。
方法总结
③在保证安全的前提下,滑动变阻器宜选取电阻调节范围小的。
类型三　数据处理和误差分析
[例3] 在“测量金属丝电阻率实验”中,有如下器材:
电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)
电流表(内阻约0.1 Ω)
电压表(内阻约3 kΩ)
滑动变阻器R(0～50 Ω,额定电流2 A)
开关、导线若干
请完成下列问题:
(1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,为防止读数时测微螺杆发生转动,读数前应先旋紧如图甲所示的部件　　　　(选填“A”“B”“C”或“D”)。从图甲中的示数可读出金属丝的直径d=　　　　 mm。
答案:(1)B　0.400
解析:(1)读数前应先旋紧B,使读数固定不变,螺旋测微器的固定刻度为
0 mm,可动刻度为 40.0×0.01 mm=0.400 mm,所以最终读数为0 mm+
0.400 mm=0.400 mm。
[例3] 在“测量金属丝电阻率实验”中,有如下器材:
电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)
电流表(内阻约0.1 Ω)
电压表(内阻约3 kΩ)
滑动变阻器R(0～50 Ω,额定电流2 A)
开关、导线若干
请完成下列问题:
(2)某小组同学利用以上器材进行实验,请根据原理图乙完成实物图丙中的连线;记录数据如下:
次数 1 2 3 4 5 6
U/V 0.30 0.70 1.00 1.50 1.70 2.30
I/A 0.066 0.160 0.220 0.340 0.460 0.520
答案:(2)见解析图a
解析:(2)如图a所示,注意在闭合开关时,滑动变阻器的滑片位于阻值最大处。
[例3] 在“测量金属丝电阻率实验”中,有如下器材:
电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)
电流表(内阻约0.1 Ω)
电压表(内阻约3 kΩ)
滑动变阻器R(0～50 Ω,额定电流2 A)
开关、导线若干
请完成下列问题:
(3)这个小组的同学在坐标纸上建立U-I坐标系,如图丁所示,图中已标出了与测量数据对应的6个坐标点。请根据标出的坐标点,描绘出U-I图线,并由图线得到金属丝的阻值Rx=　　　 Ω。(结果保留两位有效数字)
答案:(3)见解析图b　4.5
[例3] 在“测量金属丝电阻率实验”中,有如下器材:
电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)
电流表(内阻约0.1 Ω)
电压表(内阻约3 kΩ)
滑动变阻器R(0～50 Ω,额定电流2 A)
开关、导线若干
请完成下列问题:
(4)若实验过程中发现,无论如何调节滑动变阻器,电压表示数都不发生变化,则发生故障的可能原因是　 。
答案:(4)滑动变阻器仅接了下面两个接线柱(填电阻Rx断路或其他合理说法也可)
解析:(4)无论如何调节滑动变阻器,电压表示数都不发生变化,说明滑动变阻器没有起到作用,可能的原因是滑动变阻器仅接了下面两个接线柱或电阻Rx断路等。
[例3] 在“测量金属丝电阻率实验”中,有如下器材:
电池组(电动势3 V,内阻约1 Ω)
电流表(内阻约0.1 Ω)
电压表(内阻约3 kΩ)
滑动变阻器R(0～50 Ω,额定电流2 A)
开关、导线若干
请完成下列问题:
(5)任何实验测量都存在误差,本实验所用测量仪器均已校准,下列关于误差的说法中正确的有　　　　。
A.用螺旋测微器测量金属丝直径时,由于读数引起的误差属于系统误差
B.测量金属丝的直径时,要在不同位置多次测量,是为了消除偶然误差
C.由电流表和电压表的内阻引起的误差属于偶然误差
D.用U-I图像处理数据求金属丝电阻可以减小偶然误差
答案:(5)D
解析:(5)读数引起的误差是由人为因素引起的,属于偶然误差,故A错误;测量金属丝的直径时,要在不同位置多次测量,是为了减小偶然误差,并不能消除偶然误差,故B错误;由电流表和电压表的内阻引起的误差属于系统误差,故C错误;用U-I图像处理数据能起到“平均”的作用,可以减小偶然误差但不能消除偶然误差,故D正确。(共16张PPT)
5　实验:描绘I-U特性曲线
实验探究
科学处理
迁移研析
实验探究
科学处理
一、数据处理
在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流,横轴表示电压,用平滑曲线将实验所得各数据点连接起来,便得到伏安特性曲线。
二、误差分析
类别 产生原因 减小方法
偶然
误差 测量时,读数不准确 多读几次或多个同学每人读一次再求平均值
系统
误差 由于电压表不是理想电压表 改善实验方案
三、注意事项
1.本实验中,因被测小灯泡灯丝电阻与电流表内阻差不多,因此必须采用电流表外接法,否则电压表示数误差偏大。
2.因本实验要作I-U图线,小灯泡两端电压在零至额定电压之间变化,因此变阻器不能串联在电路中。
3.开关闭合前变阻器滑片移至使小灯泡上电压为零处。
4.若小灯泡的额定电压较大,实验过程中电压表量程要变更:U<3 V时采用0～3 V量程,当U>3 V时采用0～15 V量程。
5.移动滑片要缓慢,眼睛要盯着电压表,当指针指到所设电压值时,停止移动,防止电压过大烧坏电压表,或烧坏小灯泡。
6.在坐标纸上建立一个直角坐标系,纵轴表示电流,横轴表示电压,两坐标轴选取的标度要合理,使得根据测量数据画出的图线尽量占满坐标纸,再用平滑曲线将各数据点连接起来。
迁移研析
类型一　实验器材、电路及电表的量程选择
[例1] 有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线。现有下列器材供选用:
A.电压表(0～5 V,内阻约10 kΩ)
B.电压表(0～15 V,内阻约20 kΩ)
C.电流表(0～3 A,内阻约1 Ω)
D.电流表(0～0.6 A,内阻约0.4 Ω)
E.滑动变阻器(10 Ω,2 A)
F.滑动变阻器(500 Ω,1 A)
G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干
(1)实验中所用电压表应选　　　 　,电流表应选用　　 　　,滑动变阻器应选用　　　　。
答案:(1)A　D　E　
[例1] 有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线。现有下列器材供选用:
A.电压表(0～5 V,内阻约10 kΩ)
B.电压表(0～15 V,内阻约20 kΩ)
C.电流表(0～3 A,内阻约1 Ω)
D.电流表(0～0.6 A,内阻约0.4 Ω)
E.滑动变阻器(10 Ω,2 A)
F.滑动变阻器(500 Ω,1 A)
G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干
(2)在虚线框内画出实验电路图,并根据所画电路图进行实物连接。
答案:(2)图见解析　
[例1] 有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线。现有下列器材供选用:
A.电压表(0～5 V,内阻约10 kΩ)
B.电压表(0～15 V,内阻约20 kΩ)
C.电流表(0～3 A,内阻约1 Ω)
D.电流表(0～0.6 A,内阻约0.4 Ω)
E.滑动变阻器(10 Ω,2 A)
F.滑动变阻器(500 Ω,1 A)
G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干
(3)利用实验数据绘出小灯泡的伏安特性曲线如图甲所示,分析曲线说明小灯泡电阻变化的特点:
　 。
答案:(3)小灯泡电阻随温度的升高而增大　
[例1] 有一个小灯泡上标有“4 V　2 W”的字样,现在要用伏安法描绘这个灯泡的I-U图线。现有下列器材供选用:
A.电压表(0～5 V,内阻约10 kΩ)
B.电压表(0～15 V,内阻约20 kΩ)
C.电流表(0～3 A,内阻约1 Ω)
D.电流表(0～0.6 A,内阻约0.4 Ω)
E.滑动变阻器(10 Ω,2 A)
F.滑动变阻器(500 Ω,1 A)
G.学生电源(直流6 V)、开关、导线若干
(4)若把电器元件Z和小灯泡接入如图乙所示的电路中时,通过Z的电流为0.22 A,已知A、B两端电压恒为2.5 V,则此时灯泡L的功率约为　　　　W(结果保留两位有效数字)。
答案:(4)0.31
解析:(4)由I-U图像可知,I=0.22 A时对应的电压U=1.4 V,所以小灯泡的功率P=UI=1.4×0.22 W≈0.31 W。
类型二　实验数据处理
[例2] 某同学在做“测绘小灯泡的U-I图线”的实验中,得到如下表所示的一组数据:
(1)试在图中画出U-I图线,当U<1.40 V时,灯丝电压与电流成　　　　比,灯丝的电阻　　　　;当U>1.40 V时,灯丝的温度逐渐升高,其电阻随温度的升高而　　　　。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
灯泡
发光
情况 不亮 微亮 较亮 正常
发光
答案:(1)U-I图线见解析　正　不变　增大　
解析:(1)根据数据进行描点。用平滑的曲线连接各点(如图所示),可以看出当U<1.40 V时,小灯泡的电压与电流成正比,灯丝电阻不变;当U>1.40 V时,由U-I图线可知,图线的斜率逐渐增大,故其电阻随温度的升高而增大。
[例2] 某同学在做“测绘小灯泡的U-I图线”的实验中,得到如下表所示的一组数据:
(2)从图线上可以看出,当小灯泡两端的电压逐渐增大时灯丝电阻的变化是
　。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8
U/V 0.20 0.60 1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00
I/A 0.020 0.060 0.100 0.140 0.170 0.190 0.200 0.205
灯泡
发光
情况 不亮 微亮 较亮 正常
发光
解析:(2)从图像得知,当U<1.40 V时,图线的斜率基本不变;当U>1.40 V时,图线的斜率逐渐增大,所以灯丝电阻的变化是开始不变,后来逐渐增大。
答案:(2)开始不变,后来逐渐增大(共35张PPT)
6　电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律
学习目标 成长记录
1.知道电源的作用、原理,了解非静电力。知道电动势的概念和意义。 知识点一&要点一
2.了解内电路、外电路,知道正电荷在内、外电路的移动情况。掌握闭合电路欧姆定律并会进行有关计算。 知识点一、二&要点二
3.掌握路端电压的变化规律,理解电源的U-I图像,会分析动态电路。 知识点二、三&要点三
基础探究
合作探究
实践应用
基础探究 形成概念·掌握新知
知识点一　电源、电动势和内阻
1.电源:我们把所有能提供 的装置称为电源,电源都是将其他形式的能转化为电能的装置。
2.闭合电路:由 连成的电路就是最简单的电路,电源的正、负极以外的部分,包括导线、用电器及开关在内,称为 ,外电路两端的电压,即电源两极间的电压,称为路端电压;而电源内部称为
,合起来称为 ,也称全电路。
情境化导学
电能
电源、用电器、导线、开关
外电路
内电路
闭合电路
3.电动势:
(1)定义:非静电力在电源内部将正电荷从电源 极移到 极所做的功W非与电荷量q的比称为电源的 ,用符号 表示。
负
正
电动势
E
(3)单位: ,用符号“V”表示。
(4)意义:表示把其他形式的能转化为电势能的 ,其大小由电源中
的特性决定,跟外电路无关。
4.在闭合电路的内电路部分,即电源内部也存在电阻,我们称为内电阻,简称内阻。
伏特
本领
非静电力
知识点二　闭合电路欧姆定律
1.闭合电路的路端电压
如图所示的闭合电路中,电源电动势为E、内电阻为r,外电路电阻为R,当开关断开时,其路端电压U等于电源的电动势E;当开关闭合时,有电流I通过,内部电势降落为 ,这时路端电压U小于电动势E,它们满足的关系是 U= 。
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 ,跟内外电阻之和成 。
(2)公式:I= 。
Ir
E-Ir
正比
反比
(3)闭合电路中外电阻与电流和外电压关系
外电阻增大,电流将 ,路端电压将 ;外电阻减小,电流将 ,路端电压将 。
减小
增大
增大
减小
知识点三　闭合电路的U-I图像(如图)
1.电源电动势:直线与 轴交点的值。
2.短路电流:直线与 轴交点的值。
3.电源内阻:直线 的大小。
4.U外随I的变化关系:电流I增大时,路端电压U外 。
纵
横
斜率
降低
思考与自测
1.思考判断
×
(1)电动势越大,电源转化的电能就越多。(　 　)
(2)电动势越大,电源把其他形式的能转化为电势能的本领就越大。(　 　)
(3)电动势的大小等于电源两极间的电压。(　 　)
(4)在闭合回路中电流总是从高电势流向低电势。(　 　)
(5)在闭合回路中电动势的大小等于内、外电压之和。(　 　)
(6)当电路中电流增大时,路端电压也随之增大。(　 　)
√
×
×
√
×
2.思维探究
(1)为什么电源电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压
答案:(1)当电源没有接入外电路时,电源中的电流等于零,此时内电压等于零,所以路端电压在数值上等于电源电动势。
(2)用干电池供电的手电筒中的电池用久了,虽然电动势没减小多少,但小灯泡却变暗了,为什么
答案:(2)电池用久了,电动势并没明显减小,但内阻却明显变大,因而使电路中的电流很小,导致灯泡变暗。
(3)欧姆表中电池用久了内阻明显变大,电动势几乎不变,测量结果是否会出现较大误差
答案:(3)只要能进行欧姆调零,测量结果不会出现较大误差,这是由于电源内阻变大,但欧姆调零时接入电阻变小,电表内阻不变。由闭合电路欧姆定律可知,某电阻对应的指针位置不变,即测量结果相同。
合作探究 突破要点·提升关键
要点一　对电动势概念的理解
问题情境
在电源内部,从负极到正极只有电势的升高吗
答案:在电源内部,正电荷从电源的负极到电源的正极,克服静电力做功,把其他形式的能转化为电能,电势升高,同时,电流流过电源内部时,在内阻r上电流做功,电能转化为其他形式的能,电势降低,故在电源内部,电势有升高也有降低。
归纳拓展
1.电动势
(1)意义:表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小。
(2)决定因素:由电源本身特性决定,跟电源的体积无关,跟外电路也无关。
(3)电源极性:在电源内部正电荷集聚端为正极,负电荷集聚端为负极。
(4)电动势与电压的区别与联系
电压U 电动势E
物理意义 电场力做功,电势能转化为其他形式能的本领,表征电场的性质 克服电场力做功,其他形式能转化为电势能的本领,表征电源的性质
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
[例1] (多选)一节干电池的电动势为1.5 V,这表示(　 　)
A.电池中每通过1 C的电荷量,该电池能将1.5 J的化学能转变成电能
B.该电池接入电路工作时,电池两极间的电压恒为1.5 V
C.该电池存储的电能一定比电动势为1.2 V的电池存储的电能多
D.将1 C的正电荷由该电池负极移送到正极的过程中,非静电力做了1.5 J的功
AD
解析:电源是把其他形式的能转化为电势能的装置,电池中每通过1 C的电荷量,该电池能将 1.5 J 的化学能转变成电能,故A正确;接入电路后,两极电压为路端电压,一般情况下路端电压小于电动势,故B错误;电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量,电动势大储存的电能不一定多,故C错误;一节干电池的电动势为1.5 V,表示该电池将1 C的正电荷由负极移送到正极的过程中,非静电力做了1.5 J的功,故D正确。
[针对训练1] 关于电源电动势,下列说法中正确的是(　 　)
A.同一电源接入不同的电路电动势会发生改变
B.电源电动势就是接入电源两极间的电压表测量的电压
C.电源电动势与是否接外电路无关
D.电源电动势表征把电势能转化成其他形式能的本领的大小,与是否接外电路无关
C
解析:电源电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量,与是否接外电路无关,故选项A,D错误,C正确;电动势和电压是不同的概念,其物理意义也不相同,故选项B错误。
要点二　闭合电路欧姆定律的应用
问题情境
如图所示为一闭合电路,电源电动势为E,内阻为r,外电阻阻值为R。闭合开关后电流为I。
试结合上述情境,讨论下列问题:
(1)在时间t内,外电路和内电路产生的焦耳热各是多少
答案:(1)由焦耳定律知外电路产热Q1=I2Rt,内电路产热Q2=I2rt。　
(2)电源非静电力做功为多少
答案:(2)W=EIt。
(3)该电路中存在怎样的能量关系
答案:(3)该电路中电源内部非静电力做功把其他能转化为电能,电能再通过电流做功转化为内外电路的焦耳热,根据能量转化与守恒定律知W=Q1+Q2,即EIt=I2Rt+I2rt。
(4)你能进一步得出E、R和r间的关系吗
答案:(4)由EIt=I2Rt+I2rt得E=IR+Ir。
归纳拓展
闭合电路的主要关系式
[例2] 如图所示的电路中,电源的电动势E=12 V,内阻未知,R1=8 Ω,R2=
1.5 Ω,L为规格为“3 V　3 W”的灯泡,开关S断开时,灯泡恰好正常发光。不考虑温度对灯丝电阻的影响。试求:
(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻;
答案:(1)1 A　3 Ω
[例2] 如图所示的电路中,电源的电动势E=12 V,内阻未知,R1=8 Ω,R2=
1.5 Ω,L为规格为“3 V　3 W”的灯泡,开关S断开时,灯泡恰好正常发光。不考虑温度对灯丝电阻的影响。试求:
(2)电源的内阻;
答案:(2)1 Ω
解析:(2)开关S闭合前,由闭合电路的欧姆定律得
E=Ir+IR1+IRL,
代入数据解得r=1 Ω。
[例2] 如图所示的电路中,电源的电动势E=12 V,内阻未知,R1=8 Ω,R2=
1.5 Ω,L为规格为“3 V　3 W”的灯泡,开关S断开时,灯泡恰好正常发光。不考虑温度对灯丝电阻的影响。试求:
(3)开关S闭合后,灯泡实际消耗的功率。
答案:(3)0.48 W
学习笔记
闭合电路问题的求解方法
(1)分析电路特点:认清各元件之间的串、并联关系,电路中有电表时特别要注意电压表测量哪一部分的电压,电流表测量哪个用电器的电流。有时还需要将电路改画,使之变为明晰的串、并电路。
(2)求干路中的电流:若各电阻阻值和电动势都已知,可用闭合电路的欧姆定律直接求出;也可以利用各支路的电流之和来求。
[针对训练2] 如图所示的电路中,电源的电动势E=4 V,内阻r=1.0 Ω,电阻R1可调,现将R1调到 3 Ω 后固定。已知R2=6 Ω,R3=3 Ω。
(1)开关S断开后,通过R1的电流为多大
答案:(1)0.4 A　
[针对训练2] 如图所示的电路中,电源的电动势E=4 V,内阻r=1.0 Ω,电阻R1可调,现将R1调到 3 Ω 后固定。已知R2=6 Ω,R3=3 Ω。
(2)开关S闭合后,路端电压是多大
答案:(2)3.33 V
要点三　闭合电路中的图像问题
问题情境
生活中处处需要电池,新旧电池的主要不同是内阻不同,由闭合电路的欧姆定律可知,电路中电流变大时两极间的电压减小。
(1)电源的U-I图像有何特点,能否由U-I图像来确定电源的电动势和内阻
答案:(1)由E=U+Ir得U=E-Ir,说明U-I图线是一条直线,直线的斜率为负值。图线在纵轴上的截距即为电源电动势,图线的斜率大小表示电源内阻。
(2)新旧电池反映在电源的U-I图像的区别是什么
答案:(2)旧电池内阻变大,表现在U-I图像上图线斜率的绝对值大。
归纳拓展
2.路端电压U随电流I变化的图像(U-I关系图线)
(1)U-I图像的函数表达式:U=E-Ir。
(2)U-I图像特点:位于第一象限,与横、纵坐标轴相交的倾斜直线,如图所示。
(3)推论
①外电路断路时:R→∞,I=0,由U=E-Ir知E=U,所以U-I图像纵轴上的截距表示电源的电动势E,即断路时,路端电压在数值上等于电源电动势,我们常据此把电压表直接接在电源两端来粗测电源的电动势。
[例3] (多选)在如图所示的图像中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图像,直线Ⅱ为某一电阻R的电压与电流的关系图像。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图像可知(　 　)
A.电源的电动势为3 V,内阻为0.5 Ω
B.电阻R的阻值为1 Ω
C.电源的路端电压为2 V
D.通过R的电流为6 A
解析:由直线Ⅰ可知,电源电动势E=3 V,电阻r=0.5 Ω,选项A正确;由直线Ⅱ可得R=1 Ω,选项B正确;两图线的交点表示电源和电阻R连接形成闭合电路,由两图线交点的坐标可知U=2 V,I=2 A,所以C正确,D错误。
ABC
思维导图:
学习笔记
(1)导体的U-I图像与电源的U-I图像比较
(2)当电源的U-I图线的坐标原点不是(0,0)时,图线与横轴的交点坐标不再表示短路电流,其他不变。
(3)在同一U-I坐标系中,导体、电源两图线的交点表示该导体与电源组成闭合电路时电路的工作状态,对应坐标值表示导体中的电流和两端的电压。
[针对训练3] 某电源的U-I图线如图所示,则下列结论正确的是(　 　)
A.电源的电动势为0.8 V
B.电源的内阻为12 Ω
C.电源的内阻为1.6 Ω
D.电源的短路电流为0.5 A
C
实践应用 拓展延伸·凝练素养
模型·方法·结论·拓展
闭合电路的功率和电源效率
1.电源的有关功率和电源的效率
(1)电源的总功率:P总=IE=I(U内+U外)。
(2)电源的输出功率:P出=IU外。
(3)电源内部的发热功率:P′=I2r。
(2)某一输出功率对应两个电阻R1、R2,其中R1r。
(3)当R>r时,随着R增大,P减小。
(4)当R[示例] 如图所示,直线A为电源的U-I图线,直线B和C分别为电阻R1、R2的U-I图线。现用该电源分别与R1、R2组成闭合电路甲和乙。由图像一定能确定的是(　 　)
A.电阻R1B.电源输出功率P1C.电源内阻消耗的功率Pr1D.电源效率η1<η2
C
科学·技术·社会·环境
共享充电宝改变生活观念
过去,很多人在出门前都会下意识地产生“手机电量充满了吗”“带充电宝了吗”等想法。如今,越来越多的购物中心、餐厅和电影院等公共场所,都开始为公众提供共享充电宝租赁使用服务。人们白天可以在餐厅使用其提供的共享充电宝,晚上去电影院可以使用另一款共享充电宝。
充电宝的定义就是方便易携带的大容量随身电源。它是一个集储电、升压、充电管理于一体的便携式设备。充电宝也叫“移动电源”“外置电池”“后备电池”“数码充电伴侣”,它还有一个非常个性的名称“手机伴侣”。 手机充电宝自身的充电插头直接通过交流电源可以对移动设备充电且自身具有存电装置,相当于一个充电器和备用电池的混合体,而相比于充电器它自身具有存电装置可以在没有直流电源或外出时给数码产品提供备用电源。
[示例] (多选)ZTE锂离子电池充电电压为4.2 V,充电电流为500 mA,关于锂电池在充电过程中以下说法正确的是(　 　)
A.1 s通过电池某一横截面的电荷量为500 C
B.1 s通过电池某一横截面的电荷量为0.5 C
C.1 s内储存2.1 J的电能
D.1 s内有2.1 J的其他形式的能转化为电能
BC(共25张PPT)
7　实验:测量电池的电动势和内阻
实验探究
科学处理
迁移研析
实验探究
科学处理
一、数据处理
1.公式法
依次记录的多组数据(一般6组)如表所示:
实验序号 1 2 3 4 5 6
I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6
U/V U1 U2 U3 U4 U5 U6
2.图像法
(1)根据多次测出的U、I值,作U-I图像。
(2)将图线两侧延长,纵轴截距的数值就是电源电动势E。
二、误差分析
1.偶然误差
主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图像时描点不准确。
三、注意事项
1.如果使用的是水果电池,它的内阻虽然比较大,但不够稳定,测量前要做好充分的准备,测量尽量迅速。
2.如果使用干电池,则选择内阻大些的、已使用过的旧电池。
3.在量程合适的前提下,选择内阻大一些的电压表。
4.每次读完U和I的数据后应立即断开电源。
5.在实验中不要将I调得过大,以免电池极化现象严重导致电动势下降甚至电池失效。
迁移研析
类型一　实验原理及操作过程
[例1] 某同学做“用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻”实验,可供选择的实验器材如下:
A.2节干电池
B.电流表,量程0～0.6 A,0～3 A
C.电压表,量程0～3 V,0～15 V
D.滑动变阻器0～20 Ω
E.滑动变阻器0～500 Ω
F.开关一个,导线若干
(1)为了尽量得到较好效果,电流表量程应选　　　　,电压表量程选　　　　,滑动变阻器选　　　　(选填“D”或“E”)。
解析:(1)电路中的电流较小,约为零点几安,为了精确测量,选用量程0～0.6 A。2节干电池,电动势为3 V,故电压表选用量程0～3 V。滑动变阻器为了方便实验操作,凸显实验结果,滑动变阻器应选0～20 Ω,即选D。
答案:(1)0～0.6 A　0～3 V　D
[例1] 某同学做“用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻”实验,可供选择的实验器材如下:
A.2节干电池
B.电流表,量程0～0.6 A,0～3 A
C.电压表,量程0～3 V,0～15 V
D.滑动变阻器0～20 Ω
E.滑动变阻器0～500 Ω
F.开关一个,导线若干
(2)他采用如图甲所示的实验电路进行测量。图乙中给出了做实验所需要的各种仪器。请按电路图把它们连成实验电路。
解析:(2)电路连接如图所示。
答案:(2)图见解析
[例1] 某同学做“用电流表和电压表测定电源的电动势和内阻”实验,可供选择的实验器材如下:
A.2节干电池
B.电流表,量程0～0.6 A,0～3 A
C.电压表,量程0～3 V,0～15 V
D.滑动变阻器0～20 Ω
E.滑动变阻器0～500 Ω
F.开关一个,导线若干
(3)这位同学测量时记录了两组数据分别是U1、I1及U2、I2,则用这两组数据表示的电池电动势E=　　　　,内阻r=　　　　。
连接实物图的注意事项
(1)先画出原理图,这是连接实物图的依据。
(2)先接干路,再接支路,例如例1中电压表可看成支路,因此先把电源、开关、电流表、滑动变阻器依顺序连成闭合电路,最后再把电压表的正负接线柱连接到相应的位置。
(3)注意电源的正负极、电表的正负接线柱、电表量程的选择以及滑动变阻器接线柱的合理选用。
学习笔记
类型二　数据处理及误差分析
[例2] 为了测定一节干电池的电动势和内阻,某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路,合上开关,电流表和电压表的读数正常,当将滑动变阻器的滑片由A端向B端逐渐滑动时,发现电流表的示数逐渐增大,而电压表的示数接近1.5 V且几乎不变,直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化,这种情况很难读出数值分布均匀的几组不同的电流、电压值。
(1)出现上述情况的原因是 　　　　　　。改进方法是　 　。
思路探究:(1)在电源的U-I图线中,纵轴截距和横轴截距各表示什么意义
答案:(1)滑动变阻器阻值太大,有效使用的部分太短　选择阻值小的滑动变阻器
[例2] 为了测定一节干电池的电动势和内阻,某实验小组按图甲所示的电路图连好实验电路,合上开关,电流表和电压表的读数正常,当将滑动变阻器的滑片由A端向B端逐渐滑动时,发现电流表的示数逐渐增大,而电压表的示数接近1.5 V且几乎不变,直到当滑片滑至临近B端时电压表的示数急剧变化,这种情况很难读出数值分布均匀的几组不同的电流、电压值。
(2)改进后,测出几组电流、电压的数值,并画出如图乙所示的图像,由图像可知,这个电池的电动势E=　　　　V,内阻r=　　　　Ω。
思路探究:(2)在电源的U-I图线中,图线的斜率表示什么意义 如何才能使“斜率”较大
答案:(2)1.45(1.43～1.47均对)
2.25(2.20～2.30均对)
答案:(2)图线的斜率绝对值表示电池内阻的大小,要使“斜率”较大,可使用较旧的干电池,或者给电池串联一定值电阻组成“新电池”,也可以让纵轴起点不从零开始,把纵坐标的比例放大。
(1)如果实验过程中,路端电压变化范围很小,可以用一定值电阻与电源串联在一起组成等效电源,测出等效电源的内阻,再减去定值电阻即可得到电源内阻。
(2)电源的U-I图线在纵轴上的截距为电源的电动势E,图线斜率的绝对值为电源的内阻r,计算斜率时注意纵轴的起点不一定从零开始。
学习笔记
类型三　测电池电动势和内阻的其他方法
[例3] 某实验小组利用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻。所用器材有:待测电源、电压表、电阻箱、开关和导线。
(1)请在如图所示的虚线框中画出实验的电路图。
答案:(1)图见解析
解析:(1)根据伏阻法测电源电动势和内阻原理知,实验电路如图所示。
[例3] 某实验小组利用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻。所用器材有:待测电源、电压表、电阻箱、开关和导线。
(2)实验的主要步骤如下:
①检查电压表并调零,按照电路图连线;
②调节电阻箱R的阻值至　　　　;
③将开关S闭合,调节电阻箱的阻值使电压表指针有足够的偏转,记下此时电阻箱的阻值R和电压表的示数U;
答案:(2)最大值
解析:(2)为了保护电路,初始时,电阻箱的阻值应调至最大值。
[例3] 某实验小组利用电压表和电阻箱测量电源的电动势和内阻。所用器材有:待测电源、电压表、电阻箱、开关和导线。
答案:(3)3.3　1.0
用电阻箱测电源电动势和内电阻的两种方法
(1)用电流表和电阻箱测E、r(又叫安阻法)。
如图甲所示,由E=IR+Ir可知,理论上如果能得到I、R的两组数据,就可以得到关于E和r的两个方程,于是能够从中解出E和r。
学习笔记(共37张PPT)
8　焦耳定律　电路中的能量转化
9　家庭电路
学习目标 成长记录
1.能够理解电功和电功率,知道电流做功的实质。 知识点一&要点一
2.掌握焦耳定律表达式及内容、理解区别电功率和热功率。 知识点一、二&要点一、二
3.认识纯电阻电路和非纯电阻电路并能进行相关计算,从电路中能量的转化角度分析、体会焦耳定律的应用。 知识点二、三&要点二、三
4.了解家庭电路和安全用电常识。 知识点四
基础探究
合作探究
实践应用
基础探究 形成概念·掌握新知
知识点一　电功　电功率
1.电功
(1)定义:电场力在一段电路中所做的功等于这段电路 与
、 三者的乘积。
(2)公式:W= 。
(3)单位:国际单位是 ,符号是 。
(4)实质:导体中的 对自由电荷的 在做功,电荷的电势能减少,其他形式的能增加。
情境化导学
两端的电压U
电路中的电流I
通电时间t
UIt
焦耳
J
恒定电场
静电力
2.电功率
(1)定义:电流 与做这些功所用时间t的比叫作电功率,用P表示。
所做的功W
UI
(3)一段电路上的电功率P等于这段电路 和电路中 的乘积。
(4)单位: ,符号是 。 1 W=1 J/s。
知识点二　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 成正比,跟导体的电阻R成 ,跟通电时间t成正比。电流通过电阻而产生的热称为 。
两端的电压U
电流I
瓦特
W
电流I的二次方
正比
焦耳热
(2)公式:Q= 。
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的比值。
(2)公式:P热=I2R。
3.电功率与热功率的关系:只有在电能 转化为内能的情况下,消耗的电功率才等于热功率。
I2Rt
全部
I2Rt
内能
等于
2.非纯电阻电路的能量转化:电能除部分转化为内能外,还要转化为其他形式的能。这时电功用W= 计算,产生的电热只能用Q= 计算,此时P电=P热+P其他。电功率 热功率。
3.电路中的能量守恒:电源功率 等于电路输出功率 与电源内电路的热功率 之和,即IE=IU+I2r。
UIt
I2Rt
大于
IE
IU
I2r
2.家庭电路与安全用电
(1)电路的基本常识
①家庭用交变电流电压为 V。
220
②家庭电路如图所示。
③人体接触端线(火线)时,电流即由端线经 与大地构成通路,极为危险;保险装置一定串接在 上。
人体
火线
(2)安全用电的注意点
①高度重视,谨防触电。
②避免 。
③电器 应该接地线。
④不要在同一插座上 使用几个大功率的用电器。
⑤不要让纸张等易燃物过分靠近电灯、电饭锅、电炉等电热器。
3.节约用电
(1)尽量使用 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。
短路
金属外壳
同时
节能
思考与自测
1.思考判断
×
(1)电流通过用电器时,电流做的功越多,说明用电器的电功率越大。(　 )
(2)电功率越大,电流做功一定越快。(　 　)
(3)W=UIt可以计算任何电路的电功。(　 　)
(4)Q=I2Rt可以计算任何电路的热量。(　 　)
(5)电功一定等于电热。(　 　)
(6)电动机消耗了电能,一部分转化为机械能,一部分转化为电热。(　 　)
√
√
√
×
√
2.思维探究
(1)几个电阻并联,如果电路中任一电阻增大(其他电阻不变),则总电阻怎样变化 如果几个电阻串联呢
答案:(1)并联电路任一支路电阻增大(其他电阻不变),总电阻将增大。串联电路中任一电阻增大,总电阻也增大。
(2)几个电阻串联,如果再串联上一个电阻,总电阻如何变化 几个电阻并联,如果再并联上一个电阻,总电阻会如何变化
答案:(2)串联电路再串联一个电阻,总电阻会增大。并联电路再并联一个电阻,总电阻将减小。
(3)小量程的电流表改装成大量程的电压表或电流表的原理是什么
答案:(3)利用电阻的分压或分流作用,改装电压表时利用较大电阻分压,改装电流表时利用较小电阻分流。
合作探究 突破要点·提升关键
要点一　电功、电热的比较
问题情境
在日常生活中,经常会用到家用小电器,例如电吹风、电熨斗等,它们都会分为几挡,像电吹风可以吹凉风、暖风和热风。
(1)你知道如何计算它们消耗的电能吗
答案:(1)用电功的计算式W=UIt来求消耗的电能。
(2)如何计算它们产生的电热 消耗的电能全部转化为电热吗
答案:(2)用电热的计算式Q=I2Rt来求电热。含有电动机的用电器消耗的电能一部分转化为机械能,另一部分转化为电热,例如电吹风;纯电阻的用电器消耗的电能全部转化为电热,例如电熨斗。
归纳拓展
1.公式W=UIt、P电=UI适用于任何电路。
2.公式Q=I2Rt、P热=I2R适用于任何电路。
3.在只有电流做的功“全部变成热”的电路(纯电阻电路)中才有电功等于电热,即W=Q,P电=P热;而在非纯电阻电路中电功大于电热,即W>Q,P电>P热。
[例1] 关于电功W和电热Q的说法正确的是(　 　)
A.在任何电路中都有W=UIt,Q=I2Rt,且W=Q
B.在任何电路中都有W=UIt,Q=I2Rt,但W不一定等于Q
C.W=UIt,Q=I2Rt均只有在纯电阻电路中才成立
D.W=UIt在任何电路中都成立,Q=I2Rt只在纯电阻电路中才成立
B
解析:W=UIt是电功的定义式,适用于任何电路,Q=I2Rt是焦耳热的定义式,也适用于任何电路,如果是纯电阻电路W=Q,在非纯电阻电路中W>Q,B正确,
A,C,D错误。
学习笔记
纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
[针对训练1] 电阻R和电动机M串联接到电路中,如图所示,已知电阻R跟电动机M线圈的电阻相同,开关闭合后,电动机正常工作,设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2;经过时间t,电流通过电阻R做功为W1,产生的热量为Q1;电流通过电动机M做功为W2,产生的热量为Q2,则有(　 　)
A.U1=U2,Q1C.W1U2,Q1=Q2
B
解析:电阻R和电动机M串联,流过两用电器的电流相同。电阻R跟电动机M线圈的电阻相同,由焦耳定律可知两者产生的热量相同,Q1=Q2。电动机正常工作时为非纯电阻用电器,消耗的电能还有一部分要转化为机械能,所以电流通过电动机M做的功要大于电流通过电阻R做的功,W1要点二　纯电阻电路中的功率分配及计算
问题情境
随着家用电器的增多,特别是空调、电热器等大功率用电器的使用,因用电造成的火灾事故不时出现,对人民的生命财产安全造成重大威胁。据统计绝大部分火灾的事故原因是导线以及导线与插座或开关等元件接头处温度升高而导致的。
(1)电流通过导线为什么会发热 产生的热量与哪些因素有关呢
答案:(1)因为导线有电阻,电流通过时会产生电热而使导线温度升高。由公式Q=I2Rt知,产生的热量与流过导线的电流、导线的电阻和通电时间有关。
(2)导线接头处为何容易温度升高
答案:(2)由于接头处连接时易形成电阻,电流通过时产生电热而导致温度升高。
归纳拓展
4.额定功率和实际功率的比较
额定功率 实际功率
区别 用电器正常工作时的功率。其大小是由用电器本身的因素决定的,与外加因素无关 用电器实际工作时消耗的电功率。为了用电器的安全,其实际功率不能大于额定功率
联系 用电器两端所加电压为额定电压时,用电器的实际功率等于额定功率
[例2] A、B为“220 V　100 W”的两盏相同的灯泡,C、D为“220 V　40 W”的两盏相同的灯泡。现将四盏灯泡接成如图所示的电路,并将两端接入电路,各灯实际功率分别为PA、PB、PC、PD。则实际功率的大小关系为(　 　)
A.PA=PB,PC=PD B.PA=PD>PB=PC
C.PD>PA>PB>PC D.PB>PC>PD>PA
C
学习笔记
在纯电阻电路中,比较用电器的电功率时,要根据已知条件灵活选用公式,如:
(1)用电器电流相同时,用P=I2R比较;
(3)若电阻相同时,可根据I或U的关系比较。
[针对训练2] 把相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路,调节滑动变阻器使小灯泡均正常发光,甲、乙两电路所消耗的功率分别用P甲和P乙表示,则下列结论正确的是(　 　)
A.P甲=3P乙 B.P甲>3P乙
C.P乙=3P甲 D.P乙>3P甲
解析:设小灯泡正常发光时的电流为I,图甲中电路的总电流为3I,则P甲=
U·3I,图乙中电路的总电流为I,则P乙=UI,所以P甲=3P乙,选项A正确。
A
要点三　非纯电阻电路中的综合问题
问题情境
电流通过用电器以转化为内能以外的形式的能为目的,发热不可避免,这样的电路为非纯电阻电路。例如电动机、电解槽、给蓄电池充电、日光灯等。在含有电动机、电解槽的电路中,消耗的电能是怎样转化的
答案:在含有电动机的电路中消耗的电能转化为内能和机械能,在含有电解槽的电路中消耗的电能转化为内能和化学能。
归纳拓展
2.电动机的功率和效率
(1)电动机的输入功率指电动机消耗的总功率,P入=IU。
(2)电动机的热功率是线圈上电阻的发热功率,P热=I2r。
(3)电动机的输出功率是指电动机将电能转化为机械能的功率,P出=IU-I2r。
[例3] 下表是一辆电动车的部分技术指标,其中额定车速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。
额定车速 18 km/h
车质量 40 kg
载重 80 kg
电源容量 12 A·h
电源电压 36 V
充电时间 6～8 h
电动机输出功率 180 W
电动机额定工作电压和电流 36 V/6 A
请参考表中数据,完成下列问题(g取10 m/s2):
(1)此车所配电动机的内阻是多少
答案:(1)1 Ω
[例3] 下表是一辆电动车的部分技术指标,其中额定车速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。
额定车速 18 km/h
车质量 40 kg
载重 80 kg
电源容量 12 A·h
电源电压 36 V
充电时间 6～8 h
电动机输出功率 180 W
电动机额定工作电压和电流 36 V/6 A
请参考表中数据,完成下列问题(g取10 m/s2):
(2)在行驶过程中电动车受到的阻力是车重(含载重)的k倍,试计算k的大小;
解析:(2)当达到额定速度时,
有P出=Ffvm=k(M+m)gvm,
而vm=18 km/h=5 m/s,则k=0.03。
答案:(2)0.03
[例3] 下表是一辆电动车的部分技术指标,其中额定车速是指电动车满载情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度。
额定车速 18 km/h
车质量 40 kg
载重 80 kg
电源容量 12 A·h
电源电压 36 V
充电时间 6～8 h
电动机输出功率 180 W
电动机额定工作电压和电流 36 V/6 A
请参考表中数据,完成下列问题(g取10 m/s2):
(3)若电动车满载时在平直道路上以额定功率行驶,且阻力大小恒定,当车速为3 m/s时,加速度为多少
答案:(3)0.2 m/s2
解析:(3)发电机的输出功率为P出=Fv,
根据牛顿第二定律有
F-k(M+m)g=(M+m)a,
代入数据解得a=0.2 m/s2。
学习笔记
电动机电路的分析与计算
[针对训练3] 如图所示,已知电源提供的电压为12 V,定值电阻R=1.5 Ω,电动机M的内阻为1 Ω,开关闭合后,电流表的示数为2 A。不计电流表的内阻,则电动机的输出功率为　　　　 W,电动机的效率为　　　　。
答案:14　78%
实践应用 拓展延伸·凝练素养
模型·方法·结论·拓展
纯电阻电路和非纯电阻电路的比较
[示例] (多选)电吹风机中有电动机和电热丝,电动机带动风叶转动,电热丝给空气加热,利用热风将头发吹干。电动机的线圈电阻R1与电阻R2的电热丝串联后接到输出电压为U的电源上,电路中电流为I,则(　 　)
BC
解析:电动机的输入功率P=(U-IR2)I,电动机的输出功率为UI- I2(R1+R2),故A错误;含电动机电路是非纯电阻电路,电动机两端的电压为U-IR2, 故B正确;电吹风机中发热的功率要用I2R来计算,所以总的发热功率为I2(R1+R2),吹风机的总功率P=IU要大于发热部分的功率,故C正确,D错误。
科学·技术·社会·环境
电功、电功率与家庭用电安全
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。在家用电器或工厂电器设备的铭牌上,都镌刻有该设备正常工作的额定电压和额定功率(铭牌),如下表。
用电器 彩电 电熨斗 电冰箱 微波炉 台灯
额定电
压/V 220 220 220 220 220
额定功
率/W 约160 300～
800 100～
150 800～
1 200 40～
60
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,而是实际功率,家庭电路中使用功率过大的用电器可能会引起火灾,因此家用电器的选取要注意阅读用电器的铭牌以及其电路承载能力。
[示例] 如图列出了某小电风扇铭牌上的主要参数,当在小电风扇上加1.5 V电压时,小电风扇不转动,测得通过它的电流为0.3 A,设小电风扇内阻保持不变。根据题中和铭牌上提供的信息可知(　 　)
A.小电风扇的内阻为0.5 Ω
B.当在小电风扇上加6 V电压时,通过的电流为1.2 A
C.小电风扇正常工作时的机械功率为2.4 W
D.小电风扇正常工作时的热功率为0.8 W
D

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