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第2节　串、并联电路中电压的规律
1.通过探究实验,得出串、并联电路中电压的规律,学习科学探究的方法.
2.在实验过程中,训练学生连接电路、正确使用电压表的基本技能.
1.通过观察和实验,探究串、并联电路中电压的规律,提高学生的探究能力.
2.通过学生实验,培养初步的观察能力、动手操作的实验能力和实验结论的归纳总结概括能力.
1.通过学生探究活动,激发学习兴趣,培养学生热爱科学、积极研究和探索科学知识的精神.
2.通过小组共同探究的实验过程,培养学生严谨的科学态度和协作精神.
【重点】　通过实验探究串、并联电路中电压的规律.
【难点】　在探究过程中认真观察,仔细分析,归纳得出恰当的结论.
【教师准备】　电路板一块、多媒体课件等.
【学生准备】　导线若干、电池组、小灯泡(带灯座)、开关、电压表等.
导入一:情景导入
情景1:用课件播放几种家用电器并联在家庭电路中的视频动画.引导学生注意观察家用电器是并联在电路中的(如图所示).
情景2:出示一串小彩灯,将其接入教室(或实验室)的电路中.引导学生注意观察小彩灯是串联在电路中的(如图所示).
问题:小彩灯为什么不能像家用电器一样并联在电路中呢?
回答:小彩灯和一般的家用电器所需要的电压是不同的.
　　[过渡语]　要想知道为什么家用电器要并联、小彩灯要串联,需要探究串联电路和并联电路电压的规律.也就是说,如果两个用电器分别以串联和并联的形式连接在电路中,在相同电压的情况下,每个用电器上的电压相同吗?要想知道答案,下面让我们先来研究串联电路电压的规律吧.
导入二:问题导入
师:请同学们在纸上画出你熟悉的串、并联电路图.
生:分组讨论画图.
师:巡视并且选出画的较好的图,用投影仪放大展示并表扬.
问题:你们已经了解了串、并联电路的哪些知识,还想知道哪些内容,还有什么问题?
生:①串联电路电流处处相等;②并联电路干路总电流等于各支路电流之和;③电流表必须串联在电路中.
　　[过渡语]　1.串联电路中的电压有什么样的关系?也和电流一样,处处相等吗?2.并联电路中的电压有什么样的关系?也和电流一样,干路中的总电压等于各支路电压之和吗?学习完本节课,你的疑问会迎刃而解.
一、串联电路中的电压规律
思路一
一、探究串联电路中电压的规律
1.提出问题:
在图中所示的串联电路中,L1两端电压U1、L2两端电压U2、L2和L1组成的串联电路两端的总电压U之间有什么关系?
2.猜想或假设:猜测上面问题的可能答案,并把它写下来.
(1)我们认为串联电路中电压的关系应该和电流的关系相同,也是处处相等.
(2)我们认为电压应该从电源正极出发,沿着电流的方向越来越小.因为电压是使电路中形成电流的某种“力量”,力量会越用越小.
(3)我们认为灯泡大的地方电压大,灯泡小的地方电压就小.
(4)我们认为串联电池组的电压等于各个电池的电压之和,那么串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和.
3.设计实验:
分别把电压表并联连接在电路中的L1两端、L2两端、L1和L2组成的串联电路两端,依次测出电压U1,U2和U,看看它们之间有什么关系.换上另外两个小灯泡,再次测量,看看是否还有同样的关系.画出三次测量的电路图如图所示.
根据设计的实验电路图,本实验所需的器材是:电池组、电压表和开关各一个,小灯泡四个,导线若干.
4.进行实验:
分别按图甲、乙、丙的电路图连接实验电路.每次检查无误后再闭合开关,读出实验中电压表的示数U1,U2,U.每次读数后都要及时断开开关,把所测得的数据填入下表中.
灯泡L1两端的电压U1
灯泡L2两端的电压U2
L1,L2串联两端的总电压U
第一次测量
第二次测量
　　5.实验完毕后,要整理好仪器.
6.分析和论证:
分别对两次测量记录的实验数据进行分析归纳,得出结论,并验证实验前提出的猜想是否正确.本探究实验的结论是:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和,即U=U1+U2.
7.评估:
实验完毕后,要对自己的探究过程进行回顾和分析,并且思考在探究过程中,哪些问题理解了,哪些问题还不清楚,实验设计有没有不足之处,操作步骤是否合理,有没有失误,测量结果是不是可靠等等.
8.交流:
在探究实验过程中,要及时把自己的探究过程及得出的实验结论告诉老师和同学,征求别人的意见,提出自己的见解,互相交流,进行合作,并把交流的情况简要记录下来.
9.完成科学探究的实验报告.
二、串联电路中的电压关系
实验表明:串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和.即U=U1+U2.
推论:在串联电路中,总电压比电路中任何一部分电路两端的电压都大,即U>U1,U>U2.
【拓展延伸】　实验时电流表示数正常而电压表无示数的故障分析:“电流表示数正常”表明主电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表,则故障原因可能是:①电压表损坏;②电压表接触不良;③与电压表并联的用电器短路.
　　[过渡语]　我们通过探究实验,已经知道了串联电路的电压规律,那么并联电路的电压特点又是怎样的呢?
思路二
串联电路电压有什么关系
1.请同学们讨论,做这个实验我们需要哪些实验器材?然后再画出实验电路图.
实验器材:干电池两节、开关一个、小灯泡两个、导线若干.
电路图:如图所示.
2.实验时要测出哪些数据?怎样正确使用电压表?
回答:把电压表分别并联在电路AB两点、BC两点、AC两点,测量电压值.电压表要与被测电路并联,使电流从正接线柱流入,负接线柱流出.
3.实验时还应该注意哪些事项?
回答:换用不同规格的小灯泡连接电路,测量电压值.连接实物过程中开关要断开,检查好电路再进行实验.
4.教师根据本实验的要求引导学生设计表格.
实验表格:
次数
UAB/V
UBC/V
UAC/V
1
2
3
　　5.教师示范操作,让学生认真观察,准确读数,正确记录实验数据.
(1)巡视并指导学生做实验.将实物连接投影在屏幕上供实验连接有困难的小组参考.
(2)将学生实验记录数据投影到屏幕上.对实验进行点评,表扬实验中学生的闪光点.
6.教师提问:表格中记录的数据有什么规律?你能得到什么结论?
总结规律:综合各组的实验数据得出串联电路电压关系:串联电路两端的总电压等于串联电路中各用电器两端的电压之和.字母表达式:U=U1+U2.
7.同学们还有什么发现?
回答:串联时,当两灯型号相同时,灯两端的电压相同;两灯型号不同,灯两端的电压不同.
【拓展延伸】　电压表有示数而电流表无示数的故障分析:“电压表有示数”表明电路中有电流通过;“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表,则故障原因可能是①电流表短路;②和电压表并联的用电器开路,此时电路中电流太小,电流表无明显示数.
　　[过渡语]　我们一起对串联电路中电压的规律进行了探究,大家都迫不及待想动手实验,找出并联电路中电压的规律,我们就开始吧!
二、并联电路的电压规律
【猜想和假设】
师:同学们都知道,串联电路只有一条路径,并联电路有多条路径.我们把并联电路的各分支叫支路,总路径叫干路,实际上我们是要探究干路和支路电压间的关系,如图所示.
接下来,同学们猜想一下干路和支路电压的关系吧!
生甲:我猜想,干路和支路电压相等.
生乙:因为干路电压分配给两条支路,两支路电压之和应该等于干路电压.
生丙:我猜想如果灯泡不一样,两支路电压的和会超过干路电压.
【设计实验】
师:同学们仿照探究串联电路中电压的设计,对以上猜想设计实验探究过程.
甲组:用电池、导线、一个开关、两个灯泡组成并联电路,然后在干路上电源两端并联电压表,测出电源的电压;再在两条支路上分别并联接入电压表,测出两条支路中各自的电压,这样就可得出干路电压与支路电压的关系了,我们组设计的电路图如图所示.只要按照设计的电路图实验一下,就会得出结果了.
乙组:我们组设计的电路和甲组一样,电源的电压等于支路的电压.
丙组:我们组设计的电路和别的组一样.
【进行实验】
师:大家的电路设计大致相同,只是猜想的结论不同.现在大家根据设计好的电路图动手实验.
学生动手实验,教师给予指导.
【归纳总结】
师:同学们都做完了实验.我相信结果已经出来了,请几位同学说一下你们组的结论吧!
甲组:我们的结论是:电源电压约等于各支路的电压.数据在如下的表格内.我们发现并联电路中电压和串联电路中电压关系不同.
电源电压
支路1的电压
支路2的电压
甲组
2.9 V
2.8 V
2.9 V
乙组
2.9 V
2.9 V
2.9 V
丙组
2.9 V
2.9 V
2.9 V
　　师:你们分析得有道理,说明你们不只做了实验,还对数据进行了分析,你们这种探究的精神值得大家学习,同学们用掌声给予鼓励!
乙组:我们组的结论和刚才的结论一样,也和我们猜想的结果相同.数据出入很小,并列的各支路两端的电压都相等.
师:你们组的猜想是正确的,同学们也为你们的成功表示祝贺!
丙组:我们组用的灯泡比他们的都大一些,我们的数据也在表格内.我们发现灯泡换成大的,但是规律没变.干路两端电压等于各支路两端电压.
师:你们组的结论和别的组相同,也就是说,我们得到了统一的结论.
师:大家从实验探索中都明白了我们的结论.我们的探究算是成功完成!
1.串联电路中电压的规律:串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和.
2.并联电路中干路和支路之间的电压关系:并联电路并列的各支路两端的电压都相等.
1.如图所示,电源电压为9 V保持不变,当开关闭合时,灯泡L1,L2均正常发光,电压表示数为3 V,则灯泡L1两端的电压是 (　　)
A.3 V　　　B.6 V
C.4.5 V D.9 V
解析:图中L1与L2串联,电压表测L2两端的电压,因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以灯泡L1两端的电压:U1=U-U2=9 V-3 V=6 V.故选B.
2.小红家卫生间安装了换气扇和照明灯,换气扇和照明灯的电路连接如图所示.下列说法中正确的是 (　　)
A.换气扇和照明灯不能同时工作
B.换气扇和照明灯只能同时工作
C.换气扇和照明灯工作时,通过它们的电流一定相等
D.换气扇和照明灯工作时,它们两端的电压一定相等
解析:两电器并联并且都有单独开关控制,所以两用电器可以单独工作,也可以同时工作,故A,B错误;由于两电器并联,电流不一定相同,C错误;由并联电路的特点可知工作时两端电压一定相等,D正确.故选D.
3.如图所示电路,电源电压保持不变,闭合开关S,电压表V1的示数为3 V,电压表V2的示数为8 V,灯L1两端的电压为　　　　V,则灯L2两端的电压为　　　　V.?
解析:电压表V1测灯L1两端的电压,电压表V2测量电源电压.串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以灯L2两端的电压为U2=8 V-3 V=5 V.
【答案】　3　5
4.如图所示,若电源电压为6 V,电压表的示数为3.8 V,则灯L1两端的电压U1=　　　　V,灯L2两端的电压U2=　　　　V,若S断开,电压表的示数为　　　　V.?
解析:开关闭合时,电压表测量L1两端的电压,则灯L1两端的电压U1=3.8 V;由串联电路中电压关系可知,灯L2两端的电压:U2=U-U1=6 V-3.8 V=2.2 V;若S断开,电压表通过灯泡L2并联在电源上,测量电源电压,所以电压表示数为6 V.
【答案】　3.8　2.2　6
串联电路中电压的规律:串联电路中的总电压等于各部分电路的电压之和.
并联电路中电压的规律:并联电路并列的各支路两端的电压都相等.
一、教材作业
【必做题】　
教材第62页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】　
教材第62页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.在探究串联电路电压关系实验中,物理实验小组按如图所示的电路测得V的示数是3.8 V,V1的示数是2.3 V,V2的示数应为(　　)
A.1.5 V　　B.3.8 V
C.2.3 V 　　　　D.6.1 V
2.如图甲乙两电路,已知甲图V1的读数是3 V,V2的读数是　　　　V;若乙图V1的读数是4 V,V2的读数是5 V,则V的读数是　　　　V.?
3.如图所示的电路,电压表V1的示数为4.5 V,则灯L1两端的电压为　　　　,电压表V2的示数是　　　　,电源电压是　　　　.?
4.小华同学将两只电压表接入由两只小灯泡组成的串联电路中,如图所示.闭合开关后,电压表V1的示数为0.5 V,V2的示数为1.8 V.则小灯泡L1两端的电压是　　　　V,L2两端的电压是　　　　V,电源电压是　　　　V.?
【能力提升】
5.如图所示的电路图,开关S接到a时,电压表示数为9 V,开关S接到b时,电压表示数为4 V,下列说法不正确的是 (　　)
A.电源电压为9 V
B.灯L1两端的电压为4 V
C.灯L2两端的电压为4 V
D.灯L1和灯L2的总电压为9 V
6.如图所示的电路中,闭合开关,电压表V1的示数是7.5 V,电压表V2的示数为9 V,若电源电压为12 V,则L2两端电压是 (　　)
A.4.5 V　　　　　　　B.5.5 V
C.3 V D.2 V
7.如图所示,闭合开关S,V1,V2,V3的示数分别为8 V,9 V,4 V,则L1,L2,L3两端的电压分别是　　　　、　　　　、　　　　.?
【拓展探究】
8.一串小彩灯,规格都是“4 V　0.2 A”,每个小彩灯的结构如图所示.在正常情况下,细金属丝由于表面有一层氧化铜而与灯丝支架不导通,若加上200 V以上电压时,氧化铜被击穿,细金属丝与灯丝支架导通.若将这种规格的小彩灯接入220 V电路中,为使小彩灯正常发光,请通过计算说明:
(1)应串联多少个小彩灯?
(2)若其中一个小彩灯的灯丝被烧断,其他小彩灯是否还能发光?为什么?
【答案与解析】
1.A[解析:根据电路图可知,电压表V1测灯L1两端电压,V2测灯L2两端电压,V测电源两端电压,根据串联电路电压特点,因此V2示数为:3.8 V-2.3 V=1.5 V.故选A.]
2.3　9[解析:因为并联电路两端电压相等,所以电压表V2示数等于电压表V1示数,为3 V;因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,所以电压表V的示数等于电压表V1,V2的示数之和,即4 V+5 V=9 V.]
3.4.5 V　4.5 V　4.5 V[解析:根据电路图可知,两灯泡并联,电压表V1,V2都测电源电压.并联电路两端电压相等,并且电压表V1示数为4.5 V,所以灯L1两端的电压为4.5 V,电压表V2的示数是4.5 V,电源电压是4.5 V.]
4.0.5　1.3　1.8[解析:分析电路图可知,L1两端电压U1=0.5 V;电压表V2测电源电压,U=1.8 V.
因为L1与L2串联,则L2两端的电压:U2=U-U1=1.8 V-0.5 V=1.3 V.]
5.B[解析:当开关S接到a时,两灯泡串联,电压表测电源电压,为U=9 V,A,D正确;当开关接到b时,两灯泡串联,电压表测L2两端电压,灯L2两端电压U2=4 V,C正确;根据串联电路的电压特点,灯L1两端的电压:U1=U-U2=9 V-4 V=5 V,B错误.故选B.]
6.A[解析:由电路图可知,三灯泡串联,V1测L1,L2两端的电压,V2测L2,L3两端的电压,根据串联电路中总电压等于各部分电路电压之和,则U1+U2=7.5 V　①;U2+U3=9 V　②;U=U1+U2+U3=12 V　③.解得U2=4.5 V.故选A.]
7.3 V　5 V　4 V[解析:根据题意可知,灯泡L1,L2两端的电压为U1+U2=8 V,灯泡L2,L3两端的电压为U2+U3=9 V,L3两端的电压为U3=4 V;因为串联电路的总电压等于各分电压之和,所以L2两端的电压为:U2=9 V-4 V=5 V;L1两端的电压为:U1=8 V-5 V=3 V.]
8.解:(1)要使灯泡正常发光应将灯泡串联,让小彩灯串联后的总电压为220 V,由串联电路的特点知串联个数:n==55个.　(2)如图所示,当某个小彩灯L的灯丝烧断时,AB间形成断路,220 V电压直接加到细金属丝与灯丝支架AB之间.氧化铜被击穿,细金属丝与灯丝支架导通,此时烧坏的这个灯相当于一段导线,起到连接作用,这样220 V的电压又重新加在其他未烧坏的彩灯上,使它们能继续工作.但是每个灯上的电压有一点儿升高,不至于烧毁灯丝.当烧毁的小彩灯太多时,其余小彩灯会因电压过高而被烧毁.[解析:小彩灯上标有“4 V　0.2 A”可知,小彩灯正常发光时的电压为4 V,家庭电路的电压为220 V,所以小彩灯连接方式应为串联,再根据串联电路的电压关系求灯的个数.灯丝烧断后,220 V的电压会加在这个彩灯上,使细金属丝表面上的氧化铜被击穿,电路导通,其他小彩灯能发光.]
　　本节课探究实验的流程这样做比较好,先引导学生探究“串联电压规律”,边探究边熟悉各环节,然后再给学生时间,自主探究“并联电压规律”,这样学生过渡自然,不至于没有基础,盲目而混乱.教学时利用白板连接实物图,直观生动,便于理解,效果较好.
在学生进行实验的过程中,应让做得快的小组帮助慢的小组,并在小组间交流数据,得到更客观的结论.对实验操作要有时间限制,学生做完实验进行点评.对实验中的误差进行分析,体现尊重事实的科学态度.实验结束后,留给学生充足的展示机会,多让几个小组汇报得出的结论,然后再汇总.有时教师与学生交流不够充分,实验探究课应重点培养学生的科学思维与探究能力,对实验的过程和结果都应重视,才能更好地体现新课标的要求.
动手动脑学物理(教材第62页)
1.4节干电池串联,3个铅蓄电池串联.
2.2.5　2.5　6.3 V
3.如图所示.
4.如下表所示
　　电流表和电压表的异同点:
电流表
电压表
异
符号
连接方式
串联
并联
直接连接电源
不能
能
量程
0~0.6 A和0~3 A
0~3 V和0~15 V
分度值
0.02 A和0.1 A
0.1 V和0.5 V
内阻
很小,几乎为零,相当于短路　　　　
很大,相当于开路
同
①使用前调零;②读数时看清量程和分度值;③电流从正接线柱流入负接线柱流出;④不能超过量程.

第3节　电　阻
1.知道什么是电阻,理解电阻是导体本身的一种性质.
2.知道电阻的单位及其换算关系.
3.理解电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积、温度有关.
1.探究影响电阻大小的因素,培养学生观察、分析、比较、概括的能力.
2.进一步学习体会研究问题的一种方法──控制变量法.
1.激发学生对电阻大小与哪些因素有关产生兴趣,积极动手进行实验和观察实验.
2.在实验探究中,学习科学家研究问题的方法,培养严谨的习惯和实事求是的态度.
【重点】　影响电阻大小的因素.
【难点】　电阻的概念.
【教师准备】　多媒体课件、视频、电学磁性元件一套、接线板、演示用电流表、酒精灯等.
【学生准备】　干电池组、开关、导线若干、小灯泡、长短粗细相同的铁丝、铜丝及镍铬合金丝各一段等.
导入一:实验导入
演示实验:用电池、灯泡、开关、导线组成一个简单电路(如图所示),闭合开关,观察灯泡亮度;换一个规格不同的灯泡,再次观察灯泡的亮度,发现灯泡变暗了.
　　[过渡语]　为什么电压一样,换个灯泡却变暗了呢?看来同样是灯丝,有的灯丝容易导电,有的却不容易导电,这节课我们就来研究导体的这种差异.
导入二:情景导入
出示预先准备好的几种电线:比如家庭用导线、电缆线、电话线、闭路电视线等(如图所示).
提问:这些是什么?有什么用途?
请大家从导线的截面观察.电线芯是用容易导电的金属来做的,是导体.电线芯的外面包了一层橡胶或塑料,是不容易导电的绝缘体(如图所示).
问题:现在请同学们剥开导线的绝缘外皮,看一下导线的芯到底是用什么材料做成的?
观察并回答:如图所示,常用的导线通常是用铜或铝做芯,特别重要的用电设备的导线还要用昂贵的银来做芯.
　　[过渡语]　大家见过用钢、铁做芯的导线吗?我们已经知道,钢、铁也是导体,又多又便宜,那么为什么不用钢、铁来做导线呢?这节课我们就动手做实验找找其中的原因.
一、电阻
思路一
一、电阻是导体本身的一种性质
情景1:如图所示,将一只灯泡、一个演示电流表、两节干电池、一个开关和一段镍铬合金线连接电路,并读出电流表的示数.可以让一位学生到前面来演示连接电路,其他同学帮助检查连接过程是否正确.
情景2:如图所示,把和情景1相同的一只灯泡、一个演示电流表、两节干电池、一个开关,只是把一段镍铬合金线换成一段铜导线连接电路,并读出电流表的示数.提示学生观察灯泡亮度和电流表示数有什么变化.
现象:接入铜丝比接入镍铬合金丝时灯泡亮.接镍铬合金丝时的电流比接铜丝时的电流小.
问题1:比较两次电流表的示数,实验中用的是相同的电池,也就是说电压相同,为什么两条导线中的电流不同呢?
分析总结1:导体能导电,但同时对电流又有阻碍作用.相同电压下,导线中电流不同,说明两条导线对电流的阻碍作用不同.在物理学中用“电阻”这个物理量来表示导体对电流阻碍作用的大小.
板书:导体对电流的阻碍作用叫电阻.符号:R,单位:欧姆,简称欧,符号Ω.
问题2:相同电压下,接入铜丝的电流大,说明了什么问题?
分析总结2:铜对电流的阻碍作用小,也就是铜丝的电阻小.相同电压下,接入等长、等粗的镍铬合金丝电流小,说明了等长、等粗的镍铬合金丝比铜丝的电阻大.
【拓展延伸】　导线的电阻值和导线的材料有关.不同材料的导线其电阻值不同.电阻是导体本身的一种性质.常见的几种材料中银的电阻最小,除镍铬合金外,铁的电阻较大,铜的电阻和银差不多,但铜比银便宜.所以不用铁做导线,而常用铝或铜.
二、电阻的单位换算
1.常用单位及换算关系:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ).1 kΩ=103Ω、1 MΩ=106Ω.
2.同学们对于电阻这个物理量已经有了一定的了解.在电子技术中经常用到具有一定电阻值的元件——电阻器.这些电阻器,无论它们是否被连入电路,通过它们电流是多少,其阻值一般是不变的,即电阻是导体本身的一种性质.电阻器也叫定值电阻,它在电路图中的符号是“”.
3.在电工材料中,除了同学们已了解的导体和绝缘体外,还有一种很重要的材料就是半导体.通过介绍半导体及超导的相关内容(或让学生自己阅读课文内容),进一步提高学生的学习兴趣.
思路二
问题:铜导线与铁导线同是导体,它们的导电能力有什么不同呢?
实验:把铁丝和铜丝分别接入电路(如图所示),观察一下灯泡的亮度有什么不同?
(1)先将铁丝接入电路,合上开关,观察小灯泡的亮度.
(2)将铁丝换成长短、粗细相同的铜丝,合上开关,观察小灯泡的亮度.
现象:接铜丝时灯泡亮,接铁丝时灯泡暗.
分析:实验中用的是相同的电池,也就是说电压相同,为什么两条导线中的电流不同呢?
原来导体能导电,但同时对电流又有阻碍作用.相同电压下,导线中电流不同,说明两条导线对电流的阻碍作用不同.在物理学中用“电阻”来表示导体对电流阻碍作用的大小.
电阻的单位和换算:
1.电阻的符号:R;电路图中的符号是: .
2.电阻的单位:欧姆,简称欧,符号“Ω”.常用单位:千欧(kΩ),兆欧(MΩ)
3.换算关系:1 MΩ=103kΩ;1 kΩ=103Ω.
【拓展延伸】　实验室用的连接导线的电阻很小,常用的1 m长的铜导线,通常可以忽略不计.电流表的电阻很小,近似情况下可看作等于零.电压表的电阻很大,近似情况下可看作无限大.
　　[过渡语]　我们已经知道不同导体对电流的阻碍作用不同,除此以外,电阻还受哪些因素的影响?
二、影响电阻大小的因素
导体能够通过电流,但同时对电流有阻碍作用,在物理学中用“电阻”这个物理量来表示导体对电流阻碍作用的大小.不同导体,电阻一般不同,电阻是导体本身的一种性质.
问题:导体的电阻既然是导体本身的一种性质,你们猜一猜它跟哪些因素有关?你们能不能设计一组实验来证明你的猜想是否正确?
提示:电阻是否跟材料、长度、导线的粗细有关?在学生提出猜想的基础上加以归纳,做下面三组演示实验.
一、研究导体的电阻跟它的材料是否有关
实验所用的导线是锰铜线A和镍铬合金线D(如图所示),将电流表示数填入表1内.
表1:研究导体的电阻跟材料的关系
导线
材料
长度
横截面积
电压
电流
A
锰铜
相同
相同
相同
D
镍铬合金
　　提问:分析实验数据,可以得到什么结论?
结论:导体的长度、横截面积都相同时,导体的电阻跟导体的材料有关.
【归纳总结】　如何类比电阻与材料有关系呢?用人的流动类比电阻:把某条公路比喻成电阻,把路上朝一个方向运动的行人比喻成电流.如果道路本身状况良好,通过就容易;道路本身坑坑洼洼,通过它就困难,即电阻与材料有关.
二、研究导体的电阻跟它的长度是否有关
用镍铬合金导线B和D做实验(如图所示),将实验测出的电流表示数填入表2内.
表2:研究导体的电阻跟长度的关系
导线
材料
长度
横截面积
电压
电流
B
镍铬合金
不同
相同
相同
D
镍铬合金
　　提问:分析实验数据,可以得到什么结论?
结论:导体的材料、横截面积都相同时,导体越长,电阻越大.
三、研究导体的电阻跟它的横截面积是否有关
用镍铬合金线C和D做实验(如图所示).将实验测出的电流表的示数填入表3内.
表3:研究导体的电阻跟横截面积的关系
导线
材料
长度
横截面积
电压
电流
C
镍铬合金
相同
不同
相同
D
镍铬合金
　　提问:分析实验数据,可以得到什么结论?
结论:导体的材料、长度都相同时,导体的横截面积越小,电阻越大.
【拓展延伸】　导体的电阻跟长度、横截面积的关系可以用人在街上行走作比喻,街道越长,街面越窄,行人受到阻碍的机会越多.同理导体越长、越细,自由电子定向移动受到碰撞的机会就会越多.
四、导体的电阻受温度影响
问题:导体的电阻还跟什么因素有关?请大家看下面的演示实验:
演示实验:把铁丝线圈(或日光灯管的灯丝)按图接入电路,用酒精灯缓慢地对铁丝加热,观察加热前后,电流表的示数有什么变化.
问题:从电流表示数的变化,得到什么结论?
回答:导体被加热后,它的温度升高,电流表示数变小,表明导体的电阻变大,这说明导体的电阻还跟温度有关,对大多数导体来说,温度越高电阻越大.
【归纳总结】　导体的电阻决定于它的材料、长度、横截面积和温度.导体的电阻由它自身的条件决定,因此不同的导体,电阻一般不同,所以说电阻是导体本身的一种性质.
【拓展延伸】　用人的流动类比电阻:把某条公路比喻成电阻,把路上朝一个方向运动的行人比喻成电流,则公路越长,想通过它就越难,电阻越大;道路越宽,通过它就越容易,电阻越小.温度越高,即行人的速度越大,通过它越困难,电阻越大.
1.电阻:导体对电流的阻碍作用叫电阻.符号为R.
2.电阻的单位和换算:
(1)电阻的单位:欧姆,符号为Ω;
(2)1 MΩ=103kΩ;1 kΩ=103Ω.
3.电阻在电路图中的符号: .
4.影响电阻大小的因素:长度、横截面积、材料和温度.
5.半导体及超导:光敏电阻、热敏电阻等.
1.把一段导体均匀拉长后,它的电阻将 (　　)
A.变大　 B.不变　 C.变小　 D.无法确定
解析:在导体材料和横截面积一定时,导体越长,电阻越大;材料和长度一定时横截面积越小电阻越大.所以导体被拉长后由于长度变大、横截面积变小,所以电阻变大.故选A.
2.关于导体的电阻(不考虑温度的影响),下列说法中正确的是 (　　)
A.锰铜丝的电阻比铜丝的电阻大
B.粗细相同的导线,长的电阻较大
C.长短相同的铜导线,细的电阻较大
D.同种材料制成的长短一样的两条导线,粗的电阻较大
解析:影响电阻大小的因素有多个,A中只考虑了材料的影响,A错误;B中只考虑了横截面积相同时导体的长度对电阻的影响,B错误;C项综合考虑了影响电阻的几个因素:材料相同,长度相同,粗细不同,细的电阻大,C正确;同种材料制成的长短相同的两根导线,细的电阻较大,D错误.故选C.
3.如图所示,将不同导体接到电路A,B之间时,闭合开关,可通过观察、比较　　　　来判断不同导体电阻的大小;若两个导体的电阻差异不大,则可以用　　　　表替换灯泡作进一步的判断.?
解析:将不同导体接到电路A,B之间时,电路中接入的电阻不同,导致电路中电流也不同,所以灯泡的亮度不同,因此我们可以通过灯泡的亮暗比较两个电阻阻值大小.如果两个导体的电阻差异不大,则用电流表替换灯泡,能更准确判断.
【答案】　灯泡的亮暗　电流
4.甲、乙、丙三根用相同材料制成的均匀合金丝,甲、乙的粗细相同,但甲较长;乙、丙的长度相同,但丙较粗,则这三根电阻丝的电阻值最大的是　　　　,最小的是　　　　.?
解析:甲、乙、丙三根用相同材料制成的均匀合金丝,甲、乙的粗细相同,但是甲较长,所以甲的阻值大于乙的阻值;乙、丙的长度相同,但是丙较粗,所以乙的阻值大于丙的阻值;即阻值由大到小排列为:甲、乙、丙,这三根电阻丝的阻值最大的是甲,最小的是丙.
【答案】　甲　丙
1.电阻:导体对电流的阻碍作用叫电阻.
电阻的符号:R.
电阻的单位:欧姆(Ω).
电阻在电路图中的符号:
2.影响电阻的因素:材料、长度、横截面积和温度.
一、教材作业
【必做题】　
教材第67页动手动脑学物理的1,2,4,5题
【选做题】　
教材第67页动手动脑学物理的3题
二、课后作业
【基础巩固】
1.在国际单位单位制中,电阻的单位是 (　　)
A.安培(A) B.欧姆(Ω)
C.伏特(V) D.瓦特(W)
2.关于导体电阻的说法中,正确的是 (　　)
A.铁的电阻比铜的电阻大
B.长导线的电阻比短导线的电阻大
C.细导线的电阻比粗导线的电阻大
D.长度相同、粗细相同的铜导线的电阻比铁导线的电阻小
3.有关电阻的一些数据,下列几项中不正确的一项是 (　　)
A.在长短、粗细相同时,铝导线比镍铬合金线的电阻大
B.常用的照明灯泡的电阻约为100~2000 Ω
C.实验用小灯泡的电阻约为5~50 Ω
D.人的双手间(干燥)电阻约为1000~5000 Ω
4.一根粗细均匀的铜导线,电阻为10 Ω,若把它截为长度相同的两段,每段的电阻为R1,则R1=　　　　Ω;若将原来的导线对折拧成一条使用,其电阻为R2,则R2=　　　　Ω.?
【能力提升】
5.家里的白炽电灯通常是在开灯的瞬间被烧毁,这是因为 (　　)
A.开灯的瞬间,灯丝电阻小,电流大
B.开灯的瞬间电压很大
C.开灯时突然有电流冲击
D.开灯时突然有电压冲击
6.在探究“导体的电阻大小与横截面积有什么关系”的实验中,请你根据下表所提供的信息选出合适的金属丝 (　　)
金属丝代号
材料
长度L/m
横截面积S/mm2
①
镍铬合金
1.80
1.0
②
镍铬合金
0.90
1.0
③
镍铬合金
0.45
1.0
④
镍铬合金
0.90
2.0
⑤
镍铬合金
0.90
0.5
⑥
锰铜合金
0.90
0.5
⑦
镍铬合金
3.60
0.5
A.①②③ B.⑤⑥⑦
C.②④⑤ D.①④⑦
7.有些白炽灯泡亮度与其灯丝有关.为了研究不同家用白炽灯泡在正常工作时的亮度与灯丝的关系,小明同学通过实验得到甲、乙、丙三个灯泡正常工作时的亮度是甲灯最亮,乙灯其次,丙灯最暗.灯泡甲、乙、丙灯丝均由长度相同的钨丝组成,甲灯灯丝较粗,乙灯其次,丙灯灯丝较细,具体情况如图所示.
(1)根据以上信息,关于白炽灯泡正常工作时亮度与其灯丝的关系,小明得出的初步结论是:　　　　;?
(2)小聪同学进一步研究了灯泡亮度的实例,与小明同学一起思考、讨论,得出:实际工作时,灯泡亮度还与　　　　有关.?
【拓展探究】
8.如图所示,将废灯泡的玻璃外壳小心地打碎,留下灯头和固定两根引线的玻璃芯,将与之相连的灯丝去掉,利用灯头把玻璃芯与一盏白炽灯泡串联接入家庭电路中,此时灯泡能不能发光?然后用酒精灯加热玻璃芯,当玻璃芯发黄变红时,灯泡能不能发光?这时移走酒精灯,灯泡能不能发光?这个实验说明了什么?
【答案与解析】
1.B[解析:在国际单位制中,安培是电流的单位,A错误;欧姆是电阻的单位,B正确;伏特是电压的单位,C错误;瓦特是功率的单位,D错误.故选B.]
2.D[解析:A中只说明了两导体材料的关系,导体的横截面积、长度关系未知,不能确定两者电阻大小,A错误;在B,C中只知道其中一个变量的关系,不能确定电阻的大小,故B,C错误;D表述正确.故选D.]
3.A[解析:在长度、粗细一定时,铝的电阻率比较小,铝导线比镍铬合金线的电阻小,A错误;常用灯泡的电阻一般在几百欧姆到几千欧姆,B正确;实验用的小灯泡电阻约为5 Ω到50 Ω,C正确;人体干燥时双手电阻约1000 Ω到5000 Ω,D正确.故选A.]
4.5　2.5[解析:一根铜导线,材料一定,横截面积一定,截成相同的两段后,任何一段与原来相比,长度都减小了一半,所以电阻值减小为原来的一半.一根铜导线对折拧成一条使用,材料不变,长度减小一半,横截面积增大一倍,电阻值减小为原来的四分之一.]
5.A[解析:开灯瞬间,灯(钨)丝的电阻较小,此时的电流较大,所以这个时候最容易烧断灯丝.故选A.]
6.C[解析:要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,由数据可知:需要选择②④⑤进行实验.故选C.]
7.(1)白炽灯正常工作时,长度相等的钨丝,横截面积越大,灯越亮　(2)灯丝的长度[解析:(1)由题可知,灯泡甲、乙、丙灯丝均由长度相同的钨丝组成,甲灯灯丝较粗,乙灯其次,丙灯灯丝较细,甲、乙、丙三个灯泡正常工作时,甲灯最亮,乙灯其次,丙灯最暗,可得白炽灯正常工作时,长度相等的钨丝,横截面积越大,灯越亮.(2)由于灯丝的电阻还与灯丝的长度有关,所以灯泡的亮度还与灯丝的长度有关.]
8.不能发光;能发光;不能发光;常温下的玻璃是绝缘体,高温下的玻璃变成了导体.[解析:常温下玻璃是绝缘体,利用灯头把玻璃芯与一盏白炽灯泡串联接入家庭电路中,此时灯泡不发光.玻璃被加热到白炽状态时,温度达到2000 ℃左右,玻璃处于高温时变为导体,使电路连通,灯泡能发光.移走酒精灯,灯泡不能发光,说明常温下的玻璃是绝缘体,高温下的玻璃变成了导体.]
　　1.在“为什么用铜、铝做导线,不用钢、铁做导线”的问题上,学生经过观看演示实验再回答这样的问题是很简单的.如果能进一步追问“铜、铝做的导线是不是一定比钢、铁做的导线电阻小?”这样在引入新课上会更顺畅一些,与本节课的知识关联性更强一些.
2.关于电阻是导体本身的一种性质的说法学生普遍不太理解,有的根本不明白什么意思.这个问题不必强行解释,等到得出欧姆定律后,再解释就会透彻了.
3.像光敏电阻和热敏电阻如果能结合实际的物品展示给学生效果会更好,它在许多自动化控制方面有着不可替代的作用,让学生接触一下高科技的东西对提高学习兴趣是有很大帮助的.
动手动脑学物理(教材第67页)
1.在相同电压下,通过导线A的电流较大,说明导线A对电流的阻碍作用小,它的电阻较小,通过导线B的电流较小,说明导线B对电流的阻碍作用大,它的电阻较大.
2.24　0.024
3.铜导线的导电性能比铁导线好.
4.B电阻大;A电阻大.
5.(1)BDE　(2)ABC　(3)CFG　控制变量法
　　1.铅笔的硬度和导电性能的关系:
任何一种铅笔芯的主要成分都是石墨,铅笔的笔芯是用石墨和黏土按一定比例混合制成的.铅笔上通常标有字母“H”或“B”.字母“H”即英文“hard”(硬)的词头,代表黏土,表示铅笔芯的硬度.“H”前面的数字越大(如6H),铅笔芯就越硬,即笔芯中与石墨混合的黏土比例越大.“B”是英文“black”(黑)的词头,代表石墨,表示铅笔芯质软的情况和写字的明显程度.以“6B”为最软,字迹最黑,常用在绘画上,而普通铅笔标号则一般标有“HB”.铅笔中导电的成分是石墨,所以越软的铅笔芯,其导电性能越好!
2.电阻大小与温度的关系:
大多数金属导体的电阻随温度的升高而增大,对于常见的金属,温度每升高1 ℃,电阻值的变化约在到之间,所以在温度变化不大时,导体的电阻值变化很小,可以忽略不计.白炽灯灯丝正常发光时与不发光时相比,温度变化很大,因此电阻值变化也很大.例如白炽灯的灯丝在室温下电阻约为30 Ω,正常发光时电阻可达484 Ω,是不发光时的十几倍,这时就不能不考虑温度对电阻的影响了.
某些合金材料(如锰铜、康铜等)的电阻值,受温度变化的影响很小,可用来制作标准电阻;少数物质,比如碳、半导体材料等,其电阻值会随温度的升高而减小,特别是半导体材料,对温度很灵敏,人们把这种特性叫做热敏特性.
当温度降低到-273 ℃附近时,某些材料的电阻忽然减小为零的现象叫做超导现象.处于这种状态的物体叫超导体,关于超导材料及其应用的研究是现代物理学中很活跃的领域.

第1节　分子热运动
1.知道物质是由分子组成的,一切物质的分子都在不停地做无规则的运动.
2.能识别扩散现象,并能用分子热运动的观点进行解释.
3.知道分子热运动的快慢与温度的关系.
4.知道分子之间存在相互作用力.
1.通过演示实验说明一切物质的分子都在不停地做无规则运动.
2.通过演示实验使学生知道物体温度越高,分子热运动越剧烈.
3.通过演示实验以及与弹簧的弹力类比使学生了解分子之间既存在斥力又存在引力.
1.用演示实验激发学生对物理世界的兴趣,使学生了解通过直接感受的现象,可以认识无法直接感知的事实.
2.通过教师、学生的双边教学活动,激发学生的学习兴趣,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理.
【重点】　通过对演示实验的观察、分析、推理,了解分子动理论的初步知识.
【难点】　用分子热运动观点解释有关现象.
【教师准备】　花露水一瓶、长颈漏斗一个、硫酸铜溶液若干、量筒一个、多媒体课件等.
【学生准备】　烧杯两个、水、红墨水若干、铅柱两个、钩码一盒、美工刀一把、针管一个.
导入一:问题导入
师:在空中喷几下花露水,前排同学有什么感觉?后排同学有什么感觉?
前排生:很快闻到香味.
后排生:过几分钟后闻到香味.
师:为什么大家能闻到香水的香味?后排同学为什么过一会儿才能闻到香味?
生:因为花露水的气味跑到鼻子里了.
师:不是气味,是一些带有香味的分子,从花露水中跑出来,进入空气中,向各个方向传播开来,当它们到达我们的鼻子里时,就会闻到香味.这就说明了分子是运动的.后排同学为什么过一会儿才能闻到香味,说明分子运动需要时间.这节课我们就来学习第十三章第一节分子热运动.
导入二:情境导入
多媒体视频
师:春暖花开,公园里四处飘着花香,为什么我们不在花前也会闻到花香呢?同学们知道其中的道理吗?学了这节内容,问题便会迎刃而解.
一、物质的构成
【视频】　常见物质的内部构成是怎样的?分子有多大?原子有多大?固态、液态、气态分子有什么特点?通过视频、动画将微观看不见的分子直观地展现在学生眼前.
【归纳总结】　现代科学研究发现,物质是由极其微小的粒子——分子、原子构成的.如果把分子看作球形,一般分子的直径只有百亿分之几米,人们通常以10-10 m为单位来量度分子.分子如此之小,人们只能用电子显微镜来观察分子.也可以通过一些宏观表现来推断构成物体的分子的情况.比如打开香皂盒闻到香味,说明香气的分子发生了运动.如图所示是电子显微镜下的水分子结构.
【拓展延伸】　在通常温度和压强下,1 cm3的空气里大约有2.7×1019个分子,一台大型计算机每秒可计算100亿次,如果人数数的速度也能达到计算机的水平,要把1 cm3空气中的分子一个个数完,需要80多年.
　　[过渡语]　构成物质的分子是静止的还是运动的?由于分子很小,人类肉眼无法直接观察到分子,所以分子的运动情况需要借助转化法,用其他物质的现象表现出来.
二、分子热运动
扩散现象:
(1)气体扩散演示实验:
思路一
师:将一个空瓶子,倒扣在一个装着红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,抽掉盖在二氧化氮瓶上的玻璃板,你看到了什么?
生:过一会儿,发现上面空瓶逐渐变成红棕色.
师:我们刚才看到的二氧化氮气体和空气在接触时彼此进入对方的这种现象叫做扩散.
思路二
在日常生活中,我们常常遇到这种现象:
例1:妈妈在厨房炒菜,我在客厅里看电视也能闻到香味.
例2:值日生扫地时,教室里尘土飞扬.
例3:去医院打预防针,闻到消毒水的味道.
例4:夏夜点一盘蚊香,很快整个房间都能闻到蚊香味.
小组讨论:
1.以上几个现象是否都能说明分子在不停地做无规则运动?
2.哪几个现象能说明分子在不停地做无规则运动?这种现象又叫什么?
3.哪几个现象不能说明分子在不停地运动?它是什么运动?
4.这两种运动有什么区别?
【归纳总结】
1.不能都说明;
2.例1、例3、例4能说明分子在不停地做无规则运动,这种现象又叫扩散.
3.例2不能说明分子在运动,它是机械运动.
4.机械运动是宏观的,整个物体的运动,可以直接或间接测量速度等指标,一般肉眼可以观测到.分子运动是微观的,肉眼无法观测到,但是我们可以用转化法,把分子的热运动转换成看得见、摸得着的宏观现象.
(2)液体扩散现象:
【实验】　在量筒里装一半清水,用长颈漏斗在水下注入硫酸铜溶液,硫酸铜溶液的密度比水大,沉在量筒下部,可以看到无色的清水与蓝色硫酸铜溶液之间有明显的界线.向学生展示10天前、20天前、30天前配好的溶液,界线越来越模糊.
师:大家看到的是硫酸铜溶液和水之间的液体扩散现象.
　　[过渡语]　从以上这些例子可以看出气体和液体都会发生扩散现象,那么固体能否发生扩散现象呢?
(3)固体扩散实验:
师:长期堆放煤的墙角,墙壁的内部会变黑吗?
生:用小刀刮一下墙壁,会发现墙壁的内部变黑.
师:这是因为煤的分子处于永不停息的无规则运动之中,当煤与墙壁接触时,会有一些煤的分子进入墙壁.同时,墙壁上的石灰等物质的分子也会进入煤炭,开始阶段,进入墙壁内部的煤分子不会多,进入墙壁也不会太深,长时间地让煤与墙相接触,进入墙壁内部的煤分子会增多,使墙壁内部发黑.扩散现象可以在哪些物质中进行?
生:除了气体、液体之间可以发生扩散,固体也可以发生扩散.
【观看视频】　把磨得很光的铅块和金块紧压在一起,在室温下放置5年后再将它们切开,
可以看到它们互相渗入约1 mm深.
师:固体能发生扩散现象,但是花费的时间比气体和液体要长得多!
　　[过渡语]　我们如果想实际观察铅和金的扩散现象,需要等待五年的时间,真的是很漫长!有什么办法能让扩散进行得快一些呢?
(4)影响扩散快慢的主要因素:
【学生实验】　在一个烧杯中装大半杯热水,另一个同样的烧杯中装等量的凉水.用滴管分别向两个烧杯注入一滴红墨水,比较两杯中墨水的扩散现象.
师:你看到了什么现象?
生:我看到装热水的烧杯很快变红了.
师:说明了什么?
生:扩散现象与温度有关,温度越高,扩散得越快.
师:其实生活中腌咸菜和炒菜,炒菜时菜咸得快就说明了温度越高,扩散越快.
【拓展延伸】　既然不同物质的分子可以相互进入对方,扩散现象可以说明物质的分子不是紧密的一个个地排列在一起的,分子之间还存在间隙,如图所示.
　　[过渡语]　分子既然在不停地运动,那么固体和液体为什么不会飞上天呢?而总是聚合在一起,保持一定的形状或体积呢?
三、分子间的作用力
1.分子间存在引力:
思路一
【学生实验】　两个铅柱的底面削平,紧紧压在一起,下面吊一个物体也不能把它们拉开.
师:这个实验说明了什么?
生:实验说明分子间存在引力.
思路二
【演示实验】　将一段粗熔丝用刀斜着切成两段,使两段粗熔丝的平滑表面紧密接触,然后把一端悬挂起来,在另一端挂个物体,观察两段熔丝是否分开.
【现象】　挂上质量较小的物体时,熔丝不会分开.当挂上质量较大的物体时,熔丝会分成两段.
【原因】　分子间存在引力.
2.分子间存在斥力:
【学生实验】　封闭在注射器内的水很难被压缩.
师:为什么密闭在注射器内的水很难被压缩?
生:说明分子之间存在斥力.
3.物质三态的微观原理
【观看动画】　弹簧小球
师:分子间既有引力又有斥力,就像被弹簧连着的小球,当分子间的距离很小时,表现为斥力;当分子间距离稍大时,表现为引力;若分子相距很远,作用力就变得十分微弱,可以忽略.
【总结】　物质之所以会呈现固态、液态、气态,区别在于三态中分子间的距离、相互作用力的大小和分子运动状态不同,如图所示.固体分子间作用力大,排列紧密,因此固体有固定的形状和体积.液体分子间作用力稍弱一些,分子间距稍大,因此液体有固定的体积,没有固定的形状.气体分子间作用力几乎为零,分子间距很远,因此气体没有固定的形状和体积,但是具有流动性.
【拓展延伸】　分子力的作用范围很小,当分子间距为某一距离r(称为平衡距离,约为1埃,即10-10 m)时,分子间的引力与斥力大小相等,作用抵消.当分子间距小于r时,斥力和引力都增大,但是斥力增大得快,斥力大于引力,分子间表现为斥力.当分子间距大于r时,斥力和引力都减小,但是斥力减小得快,斥力小于引力,分子间表现为引力.当分子间距大于分子直径的10倍(分子的直径也是以埃作为数量级的)时,分子力变得极其微弱可以忽略.
1.物质是由分子、原子构成的,分子直径大约是10-10米.
2.物质内的分子永不停息地做无规则热运动.
3.分子之间存在相互作用的引力和斥力.
1.下列说法错误的是 (　　)
A.分子是不可再分的最小粒子
B.汤姆孙发现电子说明原子是可分的
C.一般分子的直径的数量级是10-10 m
D.物质是由分子、原子组成的
解析:分子是能够保持物质原有性质的最小微粒,是由原子组成的,A错误;汤姆孙发现了电子,说明原子是可以再分的,B正确;分子直径的数量级约为10-10 m,C正确;物质是由分子、原子组成的,D正确.故选A.
2.下列现象不能说明分子在永不停息地运动的是 (　　)
A.切开香瓜,满屋飘香
B.打扫教室,灰尘飞扬
C.腌泡菜加盐,整坛菜都有咸味
D.放在衣橱中的樟脑球变小了
解析:切开香瓜,满屋飘香是扩散现象,能证明分子不停地做无规则运动,A错误;扫地时尘土飞扬,是固体小颗粒的运动,不是分子的运动,不能说明分子不停地做无规则运动,B正确;腌泡菜加盐,整坛菜都有咸味是扩散现象,能证明分子不停地做无规则运动,C错误;衣橱里的樟脑球过一段时间变小了,是扩散现象的结果,能证明分子不停地做无规则运动,D错误.故选B.
3.把一块很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面,记下弹簧测力计的读数,如图所示,让玻璃板的下表面接触水面,然后稍稍用力向上拉,发现弹簧测力计的读数　　　　(选填“变大”“不变”或“变小”),其原因是玻璃板与水的接触面之间存在　　　　.?
解析:玻璃板和水面接触,玻璃分子和水分子间的距离在引力作用的范围内,所以玻璃分子和水分子之间存在相互作用的引力,因此向上拉玻璃板时,弹簧测力计的读数将变大.
【答案】　变大　引力
4.如图所示,刚做好了鱼,满屋子都是鱼的香味,这是　　　　现象.刚做好的鱼的香味比凉的更容易被我们闻到,这是因为分子无规则运动与　　　　有关.?
解析:刚做好了鱼,满屋子都是鱼的香味,这是扩散现象;刚做好的鱼的香味比凉的更容易被我们闻到,这是因为分子无规则运动与温度有关.
【答案】　扩散　温度
分子热运动
一、教材作业
【必做题】
教材第6页动手动脑学物理的1,2,5题
【选做题】
教材第6页动手动脑学物理的3,4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.如图所示,将两个铅块的底面削平、削干净,然后紧紧地压在一起,两铅块就会结合起来,甚至下面吊一重物,都不能把它们拉开,这说明 (　　)
A.两铅块被压得太紧
B.下面所吊的重物还不够重
C.两铅块分子之间有引力
D.大气压作用使它们不能分开
2.下列事例中不能用“分子热运动”解释的是 (　　)
A.环境恶化,尘土满天飞
B.炒菜时加盐使菜变咸
C.室内喷清新剂,香气四溢
D.密封的室内一人吸烟,其他人闻到烟味
3.如图所示,在封闭的场所里,只要有人吸烟,场所内的其他人就会闻到烟味,从而损害他人健康.从物理学角度来看,场所里烟雾弥漫属于　　　　现象,这个现象表明　　　　.?
4.槐树开花时,空气中弥漫着槐花的香味,说明分子　　　　;两滴水银靠近时自动结合成一滴较大的水银,说明分子间存在　　　　.?
【能力提升】
5.PM2.5粒径小,富含大量的有毒、有害物质,在空气气流作用下输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响很大.世界卫生组织认为,PM2.5浓度小于0.01毫克/米3是安全值,而中国的部分地区高于0.05毫克/米3,接近0.08毫克/米3.据统计,每个人每天平均要吸入约1万升的空气,若PM2.5浓度上升到0.05毫克/米3,则每人每天约吸入　　　　克PM2.5;空气中PM2.5的远距离输送　　　　(选填“能”或“不能”)说明分子的运动.?
6.科学家研发出制作单层硅分子薄膜技术,如图所示.在硅板表面覆盖陶瓷薄层,持续加热一段时间后,硅板中的硅分子居然能穿透陶瓷薄层形成单层硅分子薄膜.加热使得硅分子穿透陶瓷薄层,这说明:　　　　;　　　　.?
7.1 mm3的一滴油滴在水面上,充分散开后面积最大为4 m2,估计油分子的直径约为　　　　m.?
【拓展探究】
8.在装有红棕色二氧化氮气体的瓶子上面,倒扣一个空瓶子.使两个瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开,如图所示,抽掉玻璃板后,二氧化氮气体会进入到上面装着空气的玻璃瓶中.小红认为二氧化氮气体进入到上面的瓶子中,不是因为气体分子的运动造成的,而是由于空气受到重力,在重力的作用下,部分空气会向下运动,挤压底下瓶中的二氧化氮气体,使二氧化氮进入到上面瓶中的,并不能说明气体分子是无规则运动的.请你仅利用如图所示的实验器材,设计一个实验证明小红的观点是错误的.
【答案与解析】
1.C[解析:两个表面平整的铅块紧紧压在一起,两铅块就会结合起来,甚至下面能吊起重物,说明分子间存在引力.]
2.A[解析:尘土满天飞,这是固体小颗粒的运动,是机械运动,不是分子的热运动,符合题意,A正确;炒菜时加盐使菜变咸,说明分子热运动与温度有关,温度越高分子的热运动越剧烈,不符合题意,B错误;室内喷清新剂,香气四溢,说明分子不停地做无规则运动,不符合题意,C错误;密封的室内一
人吸烟,其他人闻到烟味,说明分子不停地做无规则运动,不符合题意,D错误.故选A.]
3.扩散　分子在永不停息地做无规则运动[解析:吸烟时产生的烟雾分子由于无规则运动弥漫到空气中,这是扩散现象.]
4.在永不停息地做无规则运动　引力[解析:空气中弥漫着槐花的香味,是花香分子无规则运动的结果,说明分子在永不停息地做无规则运动.由于分子间存在着相互作用的引力,所以两滴水银靠近时自动结合成一滴较大的水银.]
5.5×10-4　不能[解析:每人每天吸入的PM2.5的质量:m=ρV=0.05 mg/m3×10000×10-3 m3=0.5 mg=5×10-4 g;PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物,它们在空气中做无规则运动,是机械运动,不是分子运动.]
6.分子不停地做无规则运动　温度越高分子运动越剧烈[解析:加热使得硅分子穿透陶瓷薄层,这说明分子不停地做无规则运动,温度越高分子运动越剧烈.]
7.2.5×10-10[解析:油散开后,油膜的厚度为一个油分子的直径,d=≈2.5×10-10 m.]
8.将装有红棕色二氧化氮气体的玻璃瓶和装有空气的玻璃瓶水平放置,使两个瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开,抽掉玻璃板后,二氧化氮气体会进入到装着空气的玻璃瓶中,说明气体分子是做无规则运动的,证明小红的观点是错误的.[解析:研究气体分子不停地做无规则运动实验时,空气在上,二氧化氮在下,如果把较大密度的气体放在上面,不能充分说明气体分子不停地运动.]
　　“分子动理论”教学的难点在于,学生对看不见的微观世界缺少想象,因此显得教学内容比较抽象,接受比较困难.教学中可以采用通过生活中学生身边的宏观现象具体事例,来反映微观世界中的具体情况的办法来突破难点.
1.比如关于分子永不停息地运动,可以通过学生身边的各种气味,尽管看不见但是闻得到,一定要指明在没有空气流动的情况下,不是风的作用.也可以利用墨水扩散实验、二氧化氮和空气混合实验等来反映.
2.分子之间有空隙,通过酒精和水混合实验体积减小来体现.
3.通过实验证实某些规律.比如分子运动的激烈程度和温度有关,可以通过墨水滴入不同温度的水中,比较扩散的快慢来说明.
4.分子之间的作用力.通过气体不能无限制地被压缩;液体不容易被压缩反映有斥力存在.固体(比如铁丝)很难被拉伸,反映分子间有引力等.
做好这些实验辅助教学,比起纯粹按照知识体系、理论推导式的讲解,要有趣、生动、有吸引力,学生听课时不容易疲劳、走神,不会觉得物理枯燥.
动手动脑学物理(教材第6页)
1.分子的直径一般为10-10 m,该正方形每条边排列的分子数目约为n==108(个),故该正方形中约有的分子数为108×108=1016(个);全球人口数目约为60亿,即6×109,故这些分子数目大约是全球人口数目的倍数为≈1.67×106.
2.扩散现象有用的例子:为了预防感冒,在教室内放一碟醋,不久醋味就扩散到教室的每个地方.扩散现象有害的例子:一人吸烟,由于烟的扩散,房间内的所有人都被动吸烟.
3.热水更甜,因为热水温度高,糖分子扩散得快.
4.弹簧测力计的示数变大.这是因为玻璃板下表面的玻璃分子与水面的水分子之间存在分子引力的作用,从而使弹簧测力计所受的向下的拉力增大.
5.如下表所示.
物态
微观特性
宏观特性
分子间
距离
分子间
作用力
有无固
定形状
有无固
定体积
固态
较小
很大
有
有
液态
较大
较大
无
有
气态
很大
很小
无
无
如图所示,图A是一个铁丝圈,中间松松地系一
根棉线.图B是浸过肥皂水并附着肥皂薄膜的铁丝圈.图C表示手指轻轻地碰一下棉线的任意一侧.图D表示这一侧的肥皂液薄膜破了,棉线被拉向了另一侧.这种现象说明什么?
〔解析〕　观察图可知:用手轻轻地碰一下附着肥皂泡棉线的任意一侧,这一侧的肥皂液薄膜破了,棉线被拉向了另一侧,这种现象说明分子间存在引力.

第2节　内　能
1.了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系.
2.知道热传递过程中,物体吸收(或放出)热量,物体温度升高(或降低),内能改变.
3.知道在热传递过程中,传递内能的多少叫做热量,热量的单位是焦耳.
4.知道做功可以使物体内能增加或减少的一些事例.
1.通过事例分析找到热传递与物体内能的变化关系.
2.通过演示实验说明做功与物体内能的变化关系.
3.通过查找资料,了解地球的“温室效应”.
1.通过探究实验,使学生体验探究过程,激发学生主动学习的兴趣.
2.通过演示实验培养学生的观察能力,并使学生通过实验理解做功与内能变化的关系.
3.鼓励学生自己查找资料,培养学生自学的能力.
【重点】　掌握四个概念(分子动能、分子势能、物体内能、热量),掌握三个物理规律(温度与分子动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递和做功与内能改变的关系).
【难点】　区分温度、内能、热量.
【教师准备】　空气压缩引火仪、硝化棉、火柴、打气筒、烧瓶等.
【学生准备】　细铁丝、钳子、手套、暖手宝、水等.
导入一:问题导入
我们知道做机械运动的物体具有机械能,比如飞在空中的足球,由于有高度,具有重力势能;由于飞行,还具有动能.那么热现象发生的过程中,是否也有相应的能量变化.我们已经知道热现象是大量分子做无规则热运动产生的,那么热运动的能量与大量分子的无规律运动有什么关系呢?这节课我们就来学习有关内能的问题.
导入二:情境导入
用多媒体向学生展示三幅有关人类对“热”充满渴望的图片或视频.
1.原始人钻木取火;
2.卖火柴的小女孩点燃火柴取暖;
3.交警在冰雪天向过路司机递上一杯热水.
师:热是一种能量吗?如果是,那它能为我们做什么呢?
一、内能
思路一
1.什么是内能?
【演示实验】　小球在桌面上滚动.
师:小球具有什么能?
生:具有动能.
【演示实验】　在试管里装入一些热水用橡皮塞塞住,放在酒精灯上加热使水沸腾,水蒸气膨胀,冲开橡皮塞.
师:水蒸气对橡皮塞有没有做功?水蒸气是否具有能?
生:做了功,具有能.
师:水蒸气具有能的原因是什么?具有什么能?
生:水蒸气由大量水分子组成,这些水分子永不停息地做着无规则运动,因此具有动能.
【演示实验】　高举起小球.
师:小球与地球相互吸引具有什么能?
生:具有重力势能.
师:分子间有什么力?
生:有相互作用的引力和斥力.
【演示实验】　把两根分别固定在两辆小车上的条形磁铁,分开一段适当的距离(异名磁极相对),然后松开手,可以看到小车互相靠近直至吸引在一起.
【分析】　两辆小车上的外力辙去后,小车之间的引力可以做功,该实验对我们有何启示?
【引申总结】　类比上述实验,假如分子间的斥力突然消失,分子间的引力可以做功,势能表现出来,分子间因为相互吸引而具有势能.
【演示实验】　按住两小车上的磁铁,使两同名磁极相对,挨近(约5 mm)然后松开手,可观察到小车相互推开.
【启发得出结论】　与两个相互排斥的磁铁类似,互相排斥的分子也具有势能,分子间因为相互排斥而具有势能.
【结论】　物体内部所有分子做无规则运动的动能和相互作用的势能的总和叫物体的内能.
【拓展延伸】　物体内能是指物体内部所有分子具有的能量,不是指单个分子具有的能量.因为分子势能跟分子间的相互作用关系比较复杂,初中阶段不考虑它的变化,只考虑分子动能对内能的影响.
2.内能跟温度的关系:
【演示实验】　盛有等量热水和冷水的两烧杯中滴入墨水,观察扩散快慢情况(后面衬以白纸,以便同学们观察比较).
师:看到什么现象?这种现象说明什么?
【现象】　热水杯中墨水扩散很快,冷水杯中墨水扩散很慢.
【分析】
温度高→扩散快→分子运动快→分子动能大→内能大;
温度低→扩散慢→分子运动慢→分子动能小→内能小.
【总结】　物体温度升高,内能增加;物体温度降低,内能减少.
【拓展延伸】　我们知道扩散现象与温度有关系,温度越高,分子运动越激烈,扩散越快.这说明温度升高后分子无规则运动加剧.用分子热运动的平均动能来解释,就是物体温度升高,分子热运动的平均动能增大;物体温度降低,分子热运动的平均动能减小;当温度不变时,分子热运动的平均动能不变.因此从分子动理论的观点来看,温度是物体内部分子热运动的平均动能的标志.
　　[过渡语]　由以上实验可知,内能随温度的变化而变化,内能改变与否关键看温度,那么如何改变物体的内能呢?
思路二
1.物体的内能:
物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能.物体内部的每一个分子都在运动,都受分子作用力,但是单个分子的动能和势能不是物体的内能.内能不同于机械能.物体的动能跟物体的速度有关,物体的重力势能跟物体被举起的高度有关.一个钢球是否运动,是否被举高,这只能影响钢球的机械能,并不能改变钢球内部分子无规则运动的动能和势能.那么物体的内能与什么有关呢?
2.内能的变化:
物体内能既然是物体内部所有分子无规则运动的动能和势能的总和,那么当分子运动加剧时,物体的内能也就增大.前面我们曾学过:物体的温度升高,其内部分子的无规则运动加剧.在物理学中通常是用实验来证实论断的.今天我们同样用实验来证实上面的论断.
【演示实验】　取两只烧杯,分别倒入冷水和热水,然后分别向两只杯内缓慢地滴入几滴蓝墨水,观察比较两只杯内墨水扩散的快慢.
【实验结果】　温度越高,扩散越快.扩散得快,说明分子无规则运动的速度大,即分子无规则运动激烈.
【归纳总结】　物体的内能跟温度有关.温度升高时,物体的内能增加.温度降低时,物体的内能减小.正是由于内能跟温度有关,人们常常把物体的内能叫做热能,把物体内部大量分子的无规则运动叫做热运动.
3.一切物体都有内能:
一切物体都有内能,不论这个物体是运动还是静止,是高温还是低温,这是因为物体内部分子永不停息地做无规则运动.如图所示,炽热的铁水,温度很高,分子运动激烈,它具有内能.冰冷的冰块,温度虽低,其内部分子仍在做无规则运动,也具有内能.
【拓展延伸】　一个确定的物体,分子总数是固定的,那么这个物体的内能大小是由宏观量,即温度和体积决定的.如果不是确定的物体,那么物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态决定的.
4.内能和机械能:
一个在水平光滑桌面上滑动的木块具有什么能.首先木块在桌面上有高度,因此有势能,滑动因此也有动能,所以具有机械能.机械能与整个物体的机械运动情况有关,木块内部分子做无规则运动,且分子间有作用力,所以木块有内能.内能与物体内部分子的热运动和分子间的相互作用有关.
【拓展延伸】　一辆加气汽车车内有一罐燃气,当汽车以80 km/h的速度行驶后,气瓶内燃气的内能是否增加?答案是否定的.因为内能是所有分子热运动的动能和分子势能总和,不是分子定向移动的动能.物体机械能增加,内能不一定增加.
二、物体内能的改变
1.热传递改变物体内能:
【小组讨论】　一根火柴,如何让上面的火药燃烧?
学生甲:和高温物体接触,比如与火炉中的炭、烧红的金属块等接触.
学生乙:放在酒精灯火焰的上方.
学生丙:放在太阳光下凸透镜或凹面镜的焦点处.
【教师分析】　火药能被点燃,说明温度升高、内能增加,达到了燃点.甲、乙、丙三位学生其实分别是用了热传递中的传导、对流、辐射使火药的温度升高、内能增加的.在这个过程中内能从温度高的物体转移给温度低的物体.
【结论】　用热传递的方式改变物体的内能,其实质是内能从一个物体转移给另一个物体,能的形式没有变.
【拓展延伸】　在不同物体之间或者同一物体的不同部分之间存在温度差,就会发生热传递现象.发生热传递时,热量总是从高温物体传递到低温物体,或者从物体的高温部分传递到物体的低温部分,直到温度相同为止.热量是在热传递过程中,传递能量的多少.物体吸收热量,温度升高,内能增大;物体放出热量,温度降低,内能减小.
　　[过渡语]　除了热传递,还有别的方式可以改变物体的内能吗?
2.做功改变物体内能:
【演示实验】　在“空气压缩引火仪”的厚管中,放入黄豆大小的硝化棉,用力把活塞迅速压下去,可见硝化棉猛烈燃烧,发出明亮的光,冒出白烟,如图所示.
【师生分析】　压缩空气→对空气做功→空气内能增加→温度升高→达到硝化棉的燃点燃烧.这个过程中,人消耗机械能,活塞压缩空气做功,使空气内能增加,温度升高,达到硝化棉燃点而燃烧.
【结论】　做功也可以改变物体的内能,其实质是内能和其他形式的能之间相互转化,能的形式发生了变化.
(1)做功增加内能:
【学生实验】
①两手合在一起用力搓,说出感觉.
②出示一根铁丝,让甲同学分别摸一下说出感觉,然后请乙同学快速来回弯折十几次,再让甲同学摸一下,说出感觉.
【现象】　①手掌逐渐变得发热;②铁丝变热.
【归纳总结】　外界对物体做功,物体内能增加.
(2)做功减小内能:
【演示实验】　烧瓶内装入少量水,用塞子塞住,一个抽、打两用气筒用一根橡皮管穿过塞子与烧瓶连通.请一个同学迅速地向烧瓶内打气,一会儿塞子就被冲开.
【现象】　烧瓶内出现白雾.
【分析】　气体膨胀对外做功,温度降低,内能减小.
【归纳总结】　物体对外界做功,内能减少.
3.改变内能的效果是等效的:
【演示实验】　出示两根相同的铁丝,一根请甲同学快速来回弯折十几次,另一根请乙同学在酒精灯火焰上烤十几秒,请三至五名同学用手分别触摸,然后判断说出哪根是弯折造成的温度升高,哪根是加热造成的温度升高.
师:这两根铁丝温度都升高了,如果没有看到内能改变的过程,你能否判断出它是通过做功还是热传递的方式使它的内能增加的呢?
【归纳总结】　做功和热传递对改变物体的内能是等效的,所以无法判断.
【拓展延伸】　改变物体内能的两种方法:做功和热传递.这两种方法对于改变物体的内能是等效的.物体对外做功,物体的内能减小;外界对物体做功,物体的内能增大.做功改变物体的内能,是把其他形式的能转化为内能,而热传递改变物体的内能,没有涉及能量的转化,只是能量的转移.
一、内能的定义
物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和,叫做物体的内能.
二、改变物体内能的两种方法
1.热传递.
2.做功.
三、内能改变多少的量度
1.热传递改变内能时:用传递热量的多少来量度.
2.做功改变内能时:用做功的多少来量度.
3.做功和热传递对改变物体内能是等效的.
1.关于物体的内能,下列说法中错误的是 (　　)
A.物体的内能是不能改变的
B.热传递可以改变物体的内能
C.做功可以改变物体的内能
D.内能是物体所有分子动能和分子势能的总和
解析:物体温度降低(或升高)时,内部分子运动变缓慢(或剧烈),所以内能减少(或增加),A错误;改变物体内能的方式有做功和热传递,B,C正确;内能是物体内部所有分子动能和分子势能的总和,一切物体都具有内能,D正确.故选A.
2.0 ℃的冰全部熔化成0 ℃的水,体积将变小,比较这块0 ℃的冰和熔化成0 ℃的水,它们具有的内能,下列说法正确的是 (　　)
A.它们的内能相等
B.0 ℃的冰具有的内能较多
C.0 ℃的水具有的内能较多
D.无法确定
解析:0 ℃的水和0 ℃的冰,温度相同,分子动能相同,体积不同,说明分子势能不相等,所以内能不相等,A错误;冰熔化成水时要吸热,所以0 ℃的水具有较多的内能,B错误,C正确,D错误.故选C.
3.列车通过时,铁轨的温度会升高,表明它的内能　　　　(选填“增加”或“减少”),这是通过　　　　方式改变物体内能的(选填“做功”或“热传递”).?
解析:列车通过时,车轮和铁轨之间相互摩擦,要克服摩擦做功,使铁轨的内能增大,温度升高,是通过做功的方式改变物体内能的.
【答案】　增加　做功
4.如图所示,装有汽油的油桶放在烈日下温度会　　　　(选填“升高”或“降低”),这是通过　　　　的方式使其内能增加,具有一定的危险性,为了安全,油桶应存放在阴凉干燥处.?
解析:油桶放在烈日下温度会升高,这是通过热传递的方法使其内能增加的,具有一定的危险性,为了安全,油桶应存放在阴凉干燥处.
【答案】　升高　热传递
一、物体的内能
1.概念:物体内部所有分子热运动的动能与分子势能的总和.
2.内能与温度的关系:温度越高,内能越大;温度越低,内能越小.
二、改变物体内能的方法
1.热传递:高温物体放出热量,内能减少;低温物体吸收热量,内能增加.
2.做功:外界对物体做功,物体内能增加;物体对外界做功,物体内能减少.
一、教材作业
【必做题】
教材第10页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】
教材第10页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.做功和热传递在改变物体的内能上是等效的,下列属于做功改变物体内能的是 (　　)
A.用煤炉烧水、做饭
B.棉被被太阳晒热了
C.钻木取火
D.铁匠把烧红的铁块浸入水中使铁块变冷
2.关于物体的内能,下列说法正确的是 (　　)
A.物体内能增加,一定要从外界吸收热量
B.在相同物态下,同一物体温度升高,它的内能一定会增加
C.温度为0 ℃的物体没有内能
D.温度相等的1 kg水和100 g水内能相同
3.2013年上海科技活动节推出了一项节能环保、可调节室温的江水源热泵技术.如图所示是其夏天工作时的流程,当江水循环到冷凝器时,利用江水与冷凝器存在的温度差,通过　　　　的方式带走室内热量,从而实现降温.?
4.空气中的二氧化碳、甲烷、水汽等物质能让太阳发出的热顺利地通过到达地球,但却阻碍地表反射的热散发到大气层外,大气的这种保暖作用,就像玻璃温室一样,这种现象称做　　　　效应,而城市的平均气温要比周围的乡村高一些,就像一个个“热岛”分布于乡村之中,这种现象称为　　　　,它给城市和乡村的环境带来了不利的影响.?
【能力提升】
5.如图所示,在空可乐瓶内滴一滴酒精,用装有气门芯的橡皮塞塞紧瓶口,再用打气筒通过气门芯向瓶内打气.当瓶内气压达到足够大时,塞子将从瓶口冲出,且原来透明的瓶内充满了白雾,这一实验现象表明 (　　)
A.气体对外界做功,瓶内温度升高,内能减少
B.外界对气体做功,瓶内温度升高,内能增加
C.气体对外界做功,瓶内温度降低,内能减少
D.外界对气体做功,瓶内温度降低,内能增加
6.物理学中“热”的含义很多,有温度、热量、内能等,那么“加热”“熔化吸热”等中的“热”是指　　　　;“热水”“热膨胀”“物体变热”等中的“热”是指　　　　;“太阳能集热箱”“热机”等中的“热”是指　　　　.?
7.在需要保温的时候,就要尽可能防止热传递的三种方式发生.保温瓶上玻璃和软木塞都是热的　　　　,防止发生　　　　,夹层里的空气抽得非常稀薄,瓶口又盖着塞子,防止发生　　　　,保温瓶胆上镀银的光亮表面可以防止发生　　　　,所以保温瓶能起到保温的作用.?
【拓展探究】
8.小明和小芳为了研究泡沫塑料和棉絮的保温性能好坏,两人设计并做了一个实验.他们用这两种材料分别包着装有热水的密闭烧瓶,让它们自然冷却,利用温度计和计时器定时测量两烧瓶中的水温随时间变化的情况.
(1)为了保证实验的准确性,实验前除了取大小、厚度相同的泡沫塑料和棉絮外,还应考虑影响水温变化的其他因素,即保持烧瓶相同、水的初温相同、环境因素相同和　　　　相同;?
(2)按照计划操作,小明和小芳同学把实验测得的时间与温度数据填在下列表格中:
时间
t/min
泡沫塑料组水温
T1/℃
棉絮组水温
T2/℃
0
80
80
10
64
56
20
55
43
30
50
32
40
41
28
…
…
…
150
21
20
180
20
20
分析上表数据可知:他们实验时的室内温度是　　　　℃;经过40 min后,泡沫塑料包的烧瓶水温降低了　　　　℃;而棉絮包的烧瓶水温降低了　　　　℃.由此可以得出的实验结论是:　　　　;?
(3)除了采用相同时间内观察水降低的温度来比较这两种材料的保温性能外,根据上表数据你还可以采用　　　　来比较这两种材料的保温性能.?
【答案与解析】
1.C[解析:煤炉烧水、做饭是通过热传递的方式改变物体内能的,A错误;棉被被太阳晒热是通过热传递的方式改变物体内能的,B错误;钻木取火,利用了摩擦生热,是通过做功的方式改变物体内能的,C正确;铁块在水中变冷是通过热传递的方式改变铁块内能的,D错误.故选C.]
2.B[解析:物体的内能增加,可能是由于外界对其做了功,A错误;在相同物态下,同一物体温度升高,它的内能一定增加,B正确;任何温度的物体都具有内能,温度为0 ℃的物体也有内能,C错误;1 kg水和100 g水的温度相等,但分子数目不等,所以内能不同,D错误.故选B.]
3.热传递[解析:江水和冷凝器之间存在温度差,热量从高温物体传递给低温物体,发生热传递.]
4.温室　热岛效应[解析:空气中的二氧化碳等物质能让太阳的热顺利地通过到达地球,但却阻碍地表反射的热散发到大气层外,这种保暖作用就像玻璃温室一样,称做温室效应.城市平均气温要比周围乡村高一些,这就是热岛效应.]
5.C[解析:雾是小液滴,它是由酒精蒸气液化形成的.其具体过程是:瓶内的气体压强增大到一定程度,对瓶塞做功,将瓶塞打出,气体对外界做功,气体的内能减少,温度降低,瓶中的酒精蒸气遇冷液化形成白雾.故选C.]
6.热量　温度　内能[解析:“加热”“熔化吸热”是在热传递过程中的“热”,是指热量;“热水”“热膨胀”“物体变热”等中的“热”表示物体的冷热程度,是指温度;“太阳能集热箱”“热机”等中的“热”是能量转化过程中的热,是指内能.]
7.不良导体　热传导　对流　热辐射[解析:保温瓶上玻璃和软木塞都是热的不良导体,能防止发生热传递.夹层里的空气抽得非常稀薄,瓶口又盖着塞子,防止发生对流.保温瓶胆上镀银的光亮表面可以防止发生热辐射,所以保温瓶能起到保温的作用.]
8.(1)热水的质量　(2)20　39　52　泡沫塑料的保温性能比棉絮的好　(3)让两瓶水降低相同的温度,比较所用的时间[解析:(1)根据控制变量法,除了控制烧瓶、水的初温、环境因素外,还要保持热水的质量也要相同;(2)由表中的数据可知,最后水的温度和室温相同,所以室温为20 ℃,经过40分钟,泡沫塑料包的烧瓶的热水温度从80 ℃降到41 ℃,降低了39 ℃;而棉絮包的烧瓶的热水从80 ℃降到28 ℃,降低了52 ℃,由此可见,泡沫塑料的保温性能比棉絮的好;(3)除了比较相同时间内温度的变化,还可以让两烧瓶的热水降低相同的温度,比较所用的时间.]
　　做实验时,课堂气氛容易活跃,但是学生兴奋点全在做实验上,对于设置的问题往往思考不足.为了能吸引学生参与,变问题“过度”开放为“适度”开放,可以在每个大问题下面设置几个小问题,用问题串的形式将它们紧凑地联系在一起.比如在做空气压缩引火仪的实验时,可以这样设置问题:
1.棉花燃烧说明棉花的温度发生了怎样的变化?2.棉花的内能如何变化?3.是用怎样的方式使其内能发生变化的?4.变化的内能从何而来?5.能量如何转化?这样设计问题,减少了问题的宽泛性,每一步都不难回答,学生解决起来就有的放矢,从而大大增加了提问的有效性.
动手动脑学物理(教材第10页)
1.(1)冰粒的内能增大,机械能减小;(2)火箭的内能增大,机械能增大;(3)子弹的内能增加,机械能减小.
2.提示:“炙手可热”是通过热传递的方式,使手的内能增加,温度升高;“钻木取火”是克服摩擦做功,把机械能转化为内能,从而使木头的内能增加,温度升高,达到木头的燃点而使木头燃烧.
3.通过加强热传递直接利用内能的实例:煤气灶烧饭,太阳能热水器,生火取暖等;通过阻碍热传递防止内能转移的实例:暖水瓶,木质锅把手等.
4.自己做一下,会对“摩擦生热”有一个感性的认识,摩擦后的图钉变热,是因为通过克服摩擦做功,机械能转化为内能.
　　1.温度、内能、热量的区别:
(1)温度用来表示物体的冷热程度,从分子动理论的观点来看,温度是分子热运动剧烈程度的标志,对同一物体而言,温度只能说“是多少”或“达到多少”,不能说“有”“没有”或“含有”等.
(2)内能是物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和.内能只能说“有”,不能说“无”.只有当物体内能改变,并与做功或热传递相联系时,才有数量上的意义.
(3)热量是在热传递过程中,物体吸收或放出热的多少,其实质是内能的变化量.热量跟热传递紧密相连,离开了热传递就无热量可言.对热量只能说“吸收多少”或“放出多少”,不能在热量名词前加“有”或“没有”“含有”.
2.温度、内能、热量的联系:
(1)温度与内能:物体内能的变化,不一定引起温度的变化.因为物体内能变化的同时,有可能发生物态变化.物体在发生物态变化时内能变化了,温度有时变化有时不变化.比如晶体的熔化和凝固过程,内能虽然发生变化,但是温度保持不变.温度的高低,标志着物体内部分子运动速度的快慢.因此物体温度升高,其内部分子无规则运动的速度增大,分子的动能增大,内能也增大,反之温度降低,物体内能减小.因此物体温度的变化,一定会引起内能的变化.
(2)温度与热量:物体吸收或放出热量,温度不一定变化,这是因为物体在吸热或放热的同时,如果物体本身发生了物态变化(如冰的熔化或水的凝固),这时物体虽然吸收(或放出)了热量,但温度却保持不变.物体温度改变了,物体不一定要吸收或放出热量,也可能是由于对物体做功(或物体对外做功)使物体的内能变化了,温度改变了.
(3)热量与内能:热量反映了热传递过程中,内能转移的数量.物体放出了多少热量,内能就减小多少;物体吸收了多少热量,内能就增加多少.要注意:内能增减并不只与吸收或放出热量有关,做功也可以改变物体内能.对物体做功,物体的内能会增加,对物体做了多少功,物体的内能会增加多少;物体对外做功,物体的内能会减小,对外做功多少,物体的内能会减小多少.物体内能的改变方法有热传递和做功两种方法,这两种方法在改变物体的内能上是等效的.

第3节　比热容
1.理解比热容的概念,知道比热容是物质的一种特性.
2.尝试用比热容解释简单的自然现象.
3.能根据比热容进行简单的热量计算.
1.通过探究,比较不同物质的吸热能力.
2.尝试用比热容解释简单的自然现象,培养学生的知识迁移能力.
利用探究性学习活动,培养学生的实践能力和创新精神,培养解决问题的能力.
【重点】　比热容的概念和热量有关计算.
【难点】　理解比热容概念并能利用它解释有关现象.
【教师准备】　多媒体和课件、视频等.
【学生准备】　温度计、煤油、水、电加热器、天平等.
导入一:问题导入
师:大屏幕投影一幅漫画:炎热夏天的傍晚,有两个小朋友在海边游玩,为了纳凉问题两人发生激烈争执,甲主张划船到海中去,乙则认为在岸上散步更凉快,你认为谁的意见对?
让学生思考、猜想、讨论并发表自己的观点.
生甲:在岸上散步凉快,因为沙石温度低.
生乙:划船到海中更凉快,因为水温较低.
生丙:一样凉爽,因为气温是一样的.
师:同学们有这么多猜想,到底谁的想法正确呢?学习本节知识后你自然会明白的.
导入二:情境导入
利用多媒体播放一段中央电视台天气预报的视频片段,播放前提醒学生特别注意观察不同省份各城市的最高气温和最低气温,看看能不能从中发现什么规律?
提出问题:“为什么内陆的昼夜温差比沿海地区的大呢?”让学生带着这个问题开始本节课的学习.
一、比热容
思路一
1.以烧水为例,根据生活经验,你猜想物体吸收热量的多少可能与什么有关?
2.比较不同物质的吸热能力:
【提出问题】　对于不同物质,如果它们的质量相同,升高相同的温度,它们吸收的热量会相等吗?物质的种类会不会影响吸收热量的多少呢?
【猜想】　物质的种类会影响吸收热量的多少.
【实验器材】　水、食用油若干、相同规格电加热器两个、烧杯两个、温度计两支、秒表一块等.
【实验过程】
(1)在两个相同的烧杯中加入初温相同、质量相等的水和食用油;
(2)用相同规格的电加热器同时给水和食用油加热;观察两者升高相同的温度时,分别记录需要的时间;
(3)分析比较实验数据,得出实验结论.
【实验记录】　得到的实验数据如下表:
物质种类
水
食用油
质量/g
100
100
初温/℃
20
20
末温/℃
30
30
温度差/℃
10
10
加热时间/min
10
4
　　【实验结论】　根据表中数据,我们可以得出:不同的物质,在质量相等、升高温度相同时,吸收的热量是不同的.也就是说,物质的种类不同吸热能力不同.
【交流与论证】
(1)在实验中将用到什么物理研究方法?以控制变量法为例,具体应该怎样操作?
(2)怎样比较水与食用油,谁吸收的热量多?
3.比热容
(1)定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比.用符号c表示.
(2)单位:J/(kg·℃),读作焦每千克摄氏度.
(3)物理意义:为了表示各种物质在吸热能力上的差别,物理学中引入了比热容这个物理量.比热容是物质的一种特性,每种物质都有自己的比热容.
【拓展延伸】　水的比热容较大,在工农业生产和日常生活中有广泛的应用.这个应用主要考虑两个方面,第一是一定质量的水吸收(或放出)很多的热而自身的温度却变化不多,有利于调节气候;第二是一定质量的水升高(或降低)一定温度吸热(或放热)很多,有利于用水作冷却剂或取暖.
思路二
师:同学们在生活中一定烧过水,一壶水容易烧开还是半壶水容易烧开?
生:半壶水容易烧开.
师:将一壶水烧开与烧热,哪个需要时间长?
生:一壶水烧开需要时间长.
师:烧水时,水吸收的热量可能与哪些因素有关?有什么关系?请同学们猜想一下.
生甲:与水的质量有关,水的质量越大吸收热量越多.
生乙:与水温升高多少有关,水温升高越多吸收热量越多.
生丙:与水的质量、水温升高多少都有关,质量越大、水温升高越多吸收热量越多.
在学生讨论回答的基础上,教师板书结论.
师:对于不同的物质,例如水、沙子、煤油,如果它们的质量相同,温度升高的度数也一样,它们吸收的热量是否相同?
生甲:吸收热量不相同,夏天到海边洗澡时,会感觉沙子烫脚,而海水却比较凉;水吸收的热量多,说明水的吸热本领大.
生乙:吸收热量相同,因为它们受同样的太阳光照射.
　　[过渡语]　吸收热量的多少或者温度变化了多少,都反映了物质吸热能力的大小.那么怎样比较不同物质的吸热能力呢?请同学们使用桌上的实验器材,边讨论边合作设计实验方案.
1.实验探究:比较不同物质吸热的情况:
【提出问题】　不同物质的吸热能力有何不同?
【制订计划与设计实验方案】　实物投影展示学生的典型设计方案,并让学生口头表述自己的设计思路.
生甲:用相同质量的水和沙子,加热相同时间,比较它们温度升高的多少,温度升高越小,说明吸热能力越强.
生乙:用相同质量的水和沙子,温度升高相同时,比较它们加热时间的长短,加热时间越长,说明吸热能力越强.
【讨论设置问题】　教师在学生进行实验之前,把实验中可能遇到的问题先提出来讨论,有助于实验顺利完成.
(1)怎样获得质量相同的水和沙子?
(2)怎样测出它们的温度?
(3)怎样确定它们吸收了相同的热量?
学生思考、小组讨论,并逐一回答.
【实验器材】　两个相同酒精灯、两个相同的烧杯、两个石棉网、两支温度计、天平、搅拌棒、沙子若干、水若干等.
【实验过程】　甲同学的方案,加热时间容易控制,便于操作,推荐使用.
(1)在相同的环境温度下,分别用天平量取相同质量的水和沙子(比如100 g),倒入烧杯中,用温度计测出它们的温度,保持初始温度相同;
(2)用相同的酒精灯,控制火焰大小和高度的同时对水和沙子加热,使水和沙子吸收相同的热量,同时记录加热时间并且读取温度计示数,同时停止加热;
(3)读取停止加热时两支温度计的示数,把所得数据记录在表格中;
实验数据记录:
物质
次数
质量m/kg
升高的温
度Δt/℃
加热时间t/min
水
1
0.1
10
5
沙子
1
0.1
40
5
　　【交流与论证】　吸收相同的热量,沙子升高的温度多,水升高的温度少,说明水的吸热能力比沙子强.
【得出结论】　不同种类的物质,在质量相等、升高的温度相同时,吸收的热量一般是不同的.
　　[过渡语]　怎样表示不同物质吸热能力的差异呢?物理学中引入了比热容这个物理量.
2.比热容:
(1)概念:比热容是为了研究热传递而引入的一个物理量,在物态保持不变时,物体吸热或放热后温度将发生改变,这种改变的大小与物体的质量,温度的改变量以及构成物体的物质本身都有关系.为了便于比较,我们自然会想到用相同的质量数,相同的温度改变量来讨论不同物质的这种特性,最简单的相同质量数便是单位质量,最简单的温度改变量便是1 ℃,所以可将比热容定义为“单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1 ℃时所吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热容”.
(2)意义:反映在条件相同的情况下物质吸热本领的物理量.
(3)单位:J/(kg·℃),读作焦每千克摄氏度.
(4)比热容表:各种物质的比热容在比热容表中可以查到.
几种物质的比热容c/[J·(kg·℃)-1]
水
4.2×103
干泥土
0.84×103
酒精
2.4×103
铜
0.39×103
冰
2.1×103
铝
0.88×103
煤油
2.1×103
铅
0.13×103
水银
0.14×103
砂石
0.92×103
　　【读表寻找规律】
(1)比热容是物质的特性,不同物质的比热容一般不同;
(2)同种物质状态不同时比热容不同;
(3)液体的比热容一般比固体的比热容大;
(4)一般情况下,水的比热容最大,为4.2×103 J/(kg·℃).其物理意义是:1千克的水温度每升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量为4.2×103 J.
【小组讨论】
问题1:常见物质中水的比热容最大,日常生活中哪些地方利用了水的这一特性?
问题2:在自然现象中,有哪些现象可用水的这一特性解释?
生甲:冬天暖气用水做“热源”,因为水储藏的热多.
生乙:司机师傅用水做“冷却剂”冷却汽车发动机.
生丙:夏天到海滨去避暑,因海滨比内陆凉爽.
【师生共同分析】　水的比热容最大,说明水的吸热能力最强.水的比热容约是沙石的4.5倍,因此白天在同样阳光照射下,水的温度变化比沙石小得多.这就是沿海气温温差较小的原因.夜晚水和沙石同样放热,但是水温比沙石温度高,因此晚上在岸上散步更凉爽.
【拓展延伸】　比热容是物质的一种特性,它不随物质的质量、吸收(或放出)热量的多少以及温度的变化而变化.也就是说,只要是相同的物质,不论其形状、质量、温度高低、放置地点如何,它的比热容一定是相同的.物质有许多特性,比如已学过的密度.所谓特性是物质所具有的,不随外界条件的变化而变化的性质(即使有些变化也是很微小的).物质的比热容与物质的状态有关,物质的状态变了,其比热容会发生变化,比如水结成冰.
　　[过渡语]　以水的比热容为例:1千克的水温度升高1 ℃需要吸收的热量是4.2×103 J,那么质量为m千克的铝,温度升高Δt ℃,需要吸收多少热量?
二、热量的计算
1.公式得出过程:
展示问题(1):1 kg水温度升高1 ℃吸收的热量是多少?
学生计算得出:吸收的热量:Q1=4.2×103 J.
展示问题(2):2 kg水温度升高1 ℃吸收的热量是多少?
学生讨论得出:吸收的热量:Q2=2×4.2×103 J=8.4×103 J.
展示问题(3):2 kg水温度升高50 ℃吸收的热量是多少?
学生讨论得出:吸收的热量:Q3=2×50×4.2×103 J=4.2×105 J.
展示问题(4):物体吸收热量的多少与其质量、温度变化、比热容有什么关系?
学生讨论得出:物体吸收的热量与质量成正比,与温度变化成正比,与物质的比热容成正比.
2.热量计算公式:
学生推导得出:
物体吸收热量计算公式:Q吸=cm(t-t0);
物体放出热量计算公式:Q放=cm(t0-t).
热量计算总公式:Q=cmΔt.其中:Q吸表示物体吸收的热量;Q放表示物体放出的热量;c表示物质的比热容;t0表示初温;t表示末温;Δt表示温度变化量.
【拓展延伸】
在运用热量计算公式Q吸=cm(t-t0),Q放=cm(t0-t)和Q=cmΔt解题时,要明确以下几点:
1.明确与热量Q有关的因素:在运用热量计算公式解题时,应明确物体吸收或放出热量的多少,是由物质的比热容c、物体的质量m和物体温度的变化量Δt三者决定的.对同一物体而言,热量Q仅由温度的变化量Δt来决定.
2.明确Δt在公式中的意义:在热量计算公式中,Δt为物体升高或降低的温度,即物体变化的温度.同一物体,无论初温t0和末温t大小如何,只要温度的变化量Δt相同,那么物体吸收或放出的热量Q就相同.如果温度不变化,即使是高温物体,也不会吸热或放热,所以在应用公式解题时,必须明确热量Q与温度变化量Δt的关系.公式是一个整体,不能随意把公式经过数学变形写成其他形式.因为热量是物体内能的改变量,所以我们不能脱离温度的变化来说物体在某一温度时含有多少热量,那样是没有任何物理意义的.
一、比热容
1.意义:质量相等的不同物质,升高或降低相同的温度时,吸收或放出的热量不同.
2.概念:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量,与它的质量和升高的温度乘积之比.
3.单位:J/(kg·℃).
4.水的比热容大的应用解释.
二、热量的计算
1.吸热公式:Q吸=cm(t-t0).
2.放热公式:Q放=cm(t0-t).
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.把常温下装满水的玻璃杯与一个空玻璃杯同时放入冰箱冷藏室中.过一会儿,发现空玻璃杯比装满水的玻璃杯要冷得多,这种现象产生的主要原因是水的 (　　)
A.凝固点低 B.凝固点高
C.比热容大 D.比热容小
解析:水的比热容比玻璃的大,质量相等的水和玻璃放出相等的热量,水降低的温度少,故选C.
2.夏天人们喜欢到海边度假.白天,海风拂面,带来丝丝凉意,夜间却不会很凉.而沙漠的夏天昼夜温差可达50 ℃.对这种现象的解释,正确的是 (　　)
A.太阳照射沙漠地区的时间较长
B.海边有风而沙漠地区可能没有
C.海水的比热容比砂石的比热容大
D.太阳直射沙漠地区,斜射海边
解析:沿海地区水多,水的比热容较大;沙漠地区,地表以砂石为主,砂石比热容较小.白天相同质量的水和砂石吸收相同的热量,水温度升高得少,砂石温度升高得多,所以海边升高温度较少.夜晚,放出相同的热量,水温度降低得少,砂石温度降低得多,所以海边降低温度较少,因此海边白天海风拂面,带来丝丝凉意,夜间却不会很凉,沙漠的昼夜温差巨大.故选C.
3.水稻是喜温植物,春季育秧时,通常傍晚向秧田灌水,早晨将水放出,以防霜冻.隐含的物理知识是水的　　　　较大.气温降低时,水能　　　　(填“放出”或“吸收”)较多的　　　　(填“温度”“内能”或“热量”).?
解析:在自然界中水的比热容是最大的.由于水的比热容较大而泥土的比热容较小,因此当气温降低时,与泥土相比水可放出更多的热量,这样可使秧苗周围的空气温度不至于降得太低,从而保护秧苗不被冻坏.
【答案】　比热容　放出　热量
4.两个相同的容器中分别装满了质量相同的甲、乙两种液体,用同一热源分别加热,液体温度与加热时间关系如图所示.
(1)如果升高相同的温度,甲液体吸收的热量　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)乙液体吸收的热量;?
(2)甲液体的比热容　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的比热容;?
(3)如果在甲、乙两种液体中选择一种作为汽车的冷却液,你认为选择　　　　液体更好.?
解析:(1)甲、乙两液体质量相同,如果升高相同的温度,甲需要的时间较短,所以甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量;(2)由图像可知:质量相同的甲、乙两种液体,用同一热源分别加热相同时间,吸收的热量相等,甲升高的温度大,甲液体的比热容小;(3)根据Q=cmΔt,升高相同的温度,比热容大的吸收热量多,所以比热容大的更适合做冷却液,因此乙液体做冷却液更好.
【答案】　(1)小于　(2)小于　(3)乙
1.引导学生回顾一个完整的探究应包括哪些过程.
2.比热容的概念、单位及物理意义.
3.Q吸=cm(t-t0).
4.Q放=cm(t0-t).
一、教材作业
【必做题】
教材第14~15页动手动脑学物理的1,2,4,5题
【选做题】
教材第15页动手动脑学物理的3题
二、课后作业
【基础巩固】
1.关于比热容,下列说法中错误的是 (　　)
A.比热容可用来鉴别物质
B.水的比热容较大,可用作汽车发动机的冷却剂
C.沙的比热容较小,所以沙漠地区昼夜温差较大
D.一桶水的比热容比一杯水的比热容大
2.关于比热容的概念,下列说法错误的是 (　　)
A.单位质量的某种物质,温度升高1 ℃所吸收的热量,叫做这种物质的比热容
B.单位质量的某种物质,温度降低1 ℃所放出的热量,也叫做这种物质的比热容
C.某种物质吸收或放出的热量越多,比热容也越大,比热容与热量有关
D.各种物质都有自己的比热容,它是物质的特性之一
3.在“比较水和煤油的吸热能力”的实验中,可以通过控制水和煤油的质量相同、吸收的热量相同,比较它们　　　　的多少,从而比较它们的吸热能力;实验中,用　　　　间接反映吸收的热量.?
4.10 kg水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),把水倒掉一半,水的比热容是　　　　J/(kg·℃),密度将会　　　　(填“增大”“不变”或“减小”).水结成冰后比热容将　　　　(填“不变”或“改变”).?
【能力提升】
5.中央气象台每天都会发布全国主要城市的天气预报.下表列出的是2013年6月某天沿海城市上海和内地城市西安的气温情况,请根据两座城市气温变化情况判断城市名称,乙是　　　　,你做出判断的依据是　　　　.?
6.用如图甲所示两个完全相同的电加热器分别给A,B两种液体加热,绘制它们的温度随时间变化的图像,如图乙所示.
(1)如果A,B两种液体的质量相同,则　　　　液体的比热容较大;?
(2)如果A,B为同种液体,则　　　　液体的质量较大.?
7.有一个高温物体被投入质量为10 kg,温度为20 ℃的水中,如果传给水的热量是2.73×106 J,则水的温度会升高到多少度?
【拓展探究】
8.许多公园里都设有供游人休息的石凳或木椅,在夏日阳光照射下,用手摸石凳和木椅,感到石凳比木椅热.对于这种现象的原因,张扬同学提出了以下几种猜想:
猜想1:石头比木头的温度高;
猜想2:石头比木头的比热容小;
猜想3:石头比木头的密度大;
猜想4:石头比木头传热快.
(1)对以上几种猜想,你认为正确的是　　　　;?
(2)为了验证这个猜想是正确的,请你设计一个实验,并简要说明实验步骤.
【答案与解析】
1.D[解析:比热容是物质的一种特性,不同物质的比热容一般不同,比热容可用来鉴别物质,A正确;水的比热容较大,相同质量的水与其他物质相比,升高相同温度时,水吸收的热量比较多,可用作汽车发动机的冷却剂,B正确;沙的比热容较小,相同质量条件下,吸收或放出相同的热量,温度变化大,所以沙漠地区昼夜温差较大,C正确;比热容是物质的一种特性,与质量没有关系,一桶水的比热容和一杯水的比热容相同,D错误.故选D.]
2.C[解析:单位质量的某种物质,温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量称为该物质的比热容,A,B正确;比热容是物质本身的一种特性,不同物质的比热容一般不同,与物体的温度、质量以及吸收或放出的热量都无关,C错误,D正确.故选C.]
3.升高温度　加热时间[解析:比较不同物质的吸热能力,有两种方法:第一种是控制物质的质量相同,用同一热源加热,比较相同的时间内温度的变化值,温度变化越小说明吸热能力越强;第二种是控制物质的质量相同,用同一热源加热,加热到相同的温度,比较加热的时间,时间越长说明吸热能力越强.实验中加热时间越长,表明物体吸收的热量越多,反之吸热越少.]
4.4.2×103　不变　改变[解析:把水倒掉一半,比热容不变,仍为4.2×103 J/(kg·℃),密度不变.水结成冰后比热容将改变.]
5.西安　内陆城市昼夜温差大[解析:沿海地区水多,水的比热容较大,白天相同质量的水和沙石吸收相同的热量,水的温度升高得少;夜晚放出相同的热量,水的温度降低得少,使得沿海地区昼夜的温差小.由表可知城市甲的温差小,所以甲是沿海城市上海;乙的温差大,乙是内陆城市西安.]
6.B　B[解析:从图像中可以看出,在相同的条件下A液体温度升高得快,变化大,所以如果A,B两种液体的质量相同,则B液体的比热容较大.如果A,B为同种液体,则升温快的质量小,升温慢的质量大,即B液体的质量较大.]
7.解:t=+t0=+20 ℃=85 ℃.
8.(1)“猜想2”　(2)用相同的两个盒子,分别装相等质量、温度相同的石头和木材,放到阳光下,受热时间相等后,用温度计测量两者的温度.[解析:(1)由于是在相同的环境下,吸热条件一样,而两种物体的温度不同,说明两种物质的吸热本领不同,即比热容不同;(2)利用控制变量法进行设计实验,控制质量相等,初温相等,吸热条件相等,经过相等的时间后,比较两者的温度.]
　　比热容是热学中一个很重要的物理量,在进行新课时,很多学生很难理解比热容的概念.比热容到底是一个表示物质什么性质的物理量,比热容与什么因素有关等问题,让学生感到很困惑,因此做好探究实验是至关重要的.
在平时教学中,经常发现在讲解一些物理概念时借助于数学或语文等教学工具,非常有助于学生对物理概念的理解.比如关于热量的计算公式Q=cmΔt,就可以利用数学方法对比热容的定义进行讲解.将公式Q=cmΔt变形为c=,从数学角度来看,比热容c是将热量Q除以mΔt.当质量m变为1(即单位质量),温度差Δt变为1,则Q=c.再看比热容的概念:单位质量的某种物质温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量叫这种物质的比热容,这样就更容易理解了.从语文的角度来看,将比热容的概念进行语法分析,去掉定语,比热容就是热量,是什么时候的热量,是在物质的质量为1 kg、温度变化1 ℃时吸收或放出的热量.
在教学中要不断思考、总结,如果发现其他学科好的教学手段,只要有助于学生学习理解物理的,都可以使用.
动手动脑学物理(教材第14页)
1.C
2.B[提示:因为铜比铝的比热容小,相同质量,吸收相同热量的情况下,比热容小的物质温度上升较高.]
3.由于沙子的比热容比水的比热容小,在吸收相同的热量时,与水相同质量的沙子的温度会上升得更高,所以在烈日当空的海边,沙子比海水热得多.
4.解:该物质的比热容c==0.47×103 J/(kg·℃).
5.解:Q放=cm(t0-t)=0.46×103 J/(kg·℃)×1.5×10-3 kg×(800 ℃-20 ℃)=538.2 J.
一、比较不同物质吸热能力的实验改进
1.不足:探究比较不同物质的吸热能力,教材提供的实验方案,选取质量相同的水和食用油作为被加热的物质,研究发现此实验方案有两点不足:(1)食用油有一定的黏度,其黏度随温度变化,温度越低黏度越大,在刚开始加热时,由于食用油温度低黏度大,对流缓慢,因此其温度的变化与水比较不明显,只有等加热到一定温度时,食用油黏度减小了,其温度上升的速度才比水快,这给实验现象带来了解释上的麻烦;(2)用两个电加热器加热,由于相同质量的水和食用油体积不相同,加热器浸入的深度不同,难以保证两种物质相同时间内吸收的热量相同.
2.改进:将被加热的物质改为水和干沙子,一方面,这两种物质很易找到;另一方面,这两种物质的比热容差距较大.水的比热容约是沙子的4.5倍,实验时现象明显、便于观察,实验装置如图所示.把质量相同的水和干沙子分
别装入两个相同的烧杯中,放在石棉网的中间,让酒精灯对准两烧杯的中间加热,以保证两个烧杯吸收相同的热量.由于沙子导热能力差,实验中要用玻璃棒不断搅拌沙子.经过这样改进,此实验便于操作、现象明显,缩短了加热时间,课堂效果较好.
二、正确理解比值定义法
比值定义物理量的方法是指在定义某一个物理量的时候采取比值的形式,将某一物理量作为分子,另一物理量作为分母,把得到的比值定义为新的物理量的一种方法.比如密度的定义:单位体积的某种物质的质量,是将物体的质量作为分子,物体的体积作为分母,得到的比值定义为该物质的密度,其定义式为:ρ=.再比如比热容的定义:一定质量的某种物质,在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比,其定义式为:c=.
用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例,在初中物理中,涉及利用比值法定义的物理量有速度、密度、压强、功率、比热容、热值等.

第1节　热　机
1.知道什么是热机、热机中的能量转化、四冲程内燃机的构造和工作原理.
2.了解汽油机和柴油机的工作过程和在实际中的应用.
3.提高学习兴趣,养成乐于讨论、乐于交流的习惯.
1.通过演示实验使学生了解可以利用内能来做功.
2.利用视频动画、图片或模型讲解四冲程汽油机的基本结构和工作原理.
3.通过阅读“科学世界”了解现代汽车的一些常识.
1.通过演示实验培养学生观察实验现象和分析问题的能力.
2.通过阅读“科学世界”扩展学生的知识面.
【重点】　四冲程汽油机的基本工作原理.
【难点】　热机中的能量转化.
【教师准备】　内燃机挂图、内燃机模型等.
【学生准备】　酒精灯、试管、塞子、水等.
导入一:问题导入
1.猜猜它是谁?
教师向学生展示五幅图片,分别描述古代人农耕、织布、车水、行车、行船.
教师提出问题:古人如何获得动力?
学生回答:人们的耕、织、运、作、行等活动,依靠畜力、风力、甚至人力.
2.它来了,带来一场革命!
教师向学生展示三幅图片.分别描述蒸汽时代的纺织、火车、轮船.
　　[过渡语]　“它”为我们提供了强大的动力,把人们从繁重的体力劳作中解放出来.“它”是谁?这节课我们就来了解有关“它”的知识.
导入二:实验导入
【演示实验】　如图所示,在试管中装些水,用橡胶塞塞住试管口,加热使水沸腾,观察会发生什么现象.
学生:一段时间后,橡胶塞突然被推出.
　　[过渡语]　橡胶塞为什么会被推出?同学们知道其中的道理吗?这种现象有什么用途?学了这节内容,问题就迎刃而解了.
一、热机
思路一
一、热机发展简史
1.向瓦特致敬:介绍瓦特对蒸汽机改进作出的贡献.
2.展示蒸汽机车图片,让学生说一说蒸汽机的弊端.
学生讨论回答:笨重、体积巨大,只能用于大型机器;不够环保.
3.展示内燃机图片,让学生说一说与蒸汽机比较,它都有哪些优点.
学生讨论回答:轻巧;相对环保.
二、热机
1.热机的原理
实验演示:
小组讨论:实验中能量转化的情况.
分析总结:燃料燃烧时化学能转化为内能,传给水和水蒸气;水蒸气把塞子冲出去,水蒸气的内能转化为塞子的机械能.
2.什么是热机
定义:利用内能做功的机械.
3.热机的种类
迄今为止,已经出现的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.
4.内燃机及其分类
(1)定义:燃料直接在发动机汽缸内燃烧的热机.
(2)最常见的内燃机,根据所使用燃料的不同,可以分为汽油机和柴油机两大类.展示摩托车和重型卡车的图片.
【拓展延伸】　内能的利用主要体现在两个方面:一是利用内能直接对物体加热;二是利用内能做功.利用内能加热物体实际是内能转移的过程,利用内能做功实际是内能转化成其他形式能的过程.
　　[过渡语]　汽油机的工作原理与刚才所做实验的原理差不多,下面我们来分析一下汽油机的工作过程.
二、汽油机
1.观看汽油机剖面图,介绍进气门、排气门、火花塞、活塞、汽缸、连杆、曲轴等重点结构.
2.什么是冲程?
教师:活塞在汽缸内从一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程.
3.学生阅读课本,了解四冲程汽油机的工作过程.
4.播放汽油机工作过程的视频动画,边放映,边请学生解说.
5.想一想,议一议:
(1)在四个冲程中,哪些冲程发生了能量的转化?
学生讨论回答:压缩冲程机械能转化为内能,获得温度较高的混合气体;做功冲程内能转化为机械能,汽车从做功冲程中获得的机械能,远远超过了压缩冲程中消耗的机械能.
(2)哪个冲程使汽车获得动力?
学生讨论回答:做功冲程获得动力.
(3)哪个冲程排出汽车的尾气?
学生讨论回答:排气冲程.
(4)老式摩托车在启动时,需踏动启动杆,这是为什么?
学生讨论回答:提供第一次启动时的初动力,主要完成吸气和压缩冲程.当做功冲程发生后,其余的冲程就依靠飞轮的惯性完成了.依靠飞轮惯性完成的冲程是:吸气冲程、压缩冲程和排气冲程.
(5)现代汽车里的马达起什么作用?
学生讨论回答:马达是一个电动机,依靠电力转动的机器.当马达帮助发动机完成吸气和压缩冲程后,假如做功冲程能如约完成,马达就完成启动任务了.过去的老式汽车都是靠手摇完成第一次启动的.现在在一些简单的农机具,比如手扶拖拉机等,在启动时还在用手摇方式启动.
思路二
内燃机:阅读教材,依据教材P17~P18图示自学并填写.
一、热机
是把　　　　转化为　　　　的机器,是利用　　　　来　　　　的机械.比如　　　　、　　　　、　　　　、　　　　等.　　　　机是现代社会中最常见的一种热机. ?
二、汽油机
1.汽油机是利用　　　　作燃料来工作的.?
2.构造:汽缸上部有进气门和排气门;顶部有火花塞;下部有活塞;活塞用连杆跟曲轴相连.
3.工作过程:依据课本中P19的图14.1-4自学、交流、填写.
(1)第一冲程:吸气冲程
问题:吸气冲程中燃气为什么会进入汽缸?汽缸中活塞由哪端向哪端运动?
回答:吸气冲程时,活塞下移,汽缸内空间增大,气压下降.活塞由上往下运动.
(2)第二冲程:压缩冲程
问题1:压缩冲程中,活塞压缩燃料混合物是什么能向什么能转化?
回答1:机械能转化成燃料的内能.
问题2:压缩冲程末产生什么结果?
回答2:火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体.
问题3:汽油机是利用什么方式点火的?
回答3:利用火花塞产生电火花引燃汽油和空气的混合物.
(3)第三冲程:做功冲程
问题:做功冲程中为什么能做功?是什么能向什么能转化?
回答:汽缸中的燃气被火花塞点燃后体积急剧增大,推动活塞向下运动而做功.气体的内能转化为机械能.
(4)第四冲程:排气冲程
问题:排气冲程有什么作用?
回答:燃烧以后产生的废气及时排出,以免影响下一次做功.
【拓展延伸】　内燃机的工作过程简记为“四冲二转一做功”.意思是:做一次功,曲轴和飞轮转两圈,经过四个冲程.
　　[过渡语]　柴油机的构造和汽油机有什么不同?做功过程有什么区别?
三、柴油机
1.柴油机的构造:
展示图片,让学生观察柴油机的构造.
2.汽油机和柴油机构造的异同点:
(1)相同点:都有汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门等.
(2)不同点:汽油机汽缸顶部有火花塞;柴油机没有,只有喷油嘴.
3.汽油机和柴油机工作过程的异同点:
播放视频动画,学生观察发现,柴油机和汽油机在构造上和工作过程中有不同之处,这些不同会引起哪些变化?
问题1:柴油机燃烧室顶端有一个喷油嘴,有什么作用?
回答1:在压缩冲程结束时,汽缸内空气温度超过柴油的燃点,雾状柴油直接喷入立刻燃烧.
问题2:汽油机和柴油机吸气冲程吸入的物质有什么不同?
回答2:汽油机吸气冲程吸入空气和汽油的混合物;柴油机吸气冲程只吸入空气.
问题3:柴油机没有火花塞,如何点燃?
回答3:压缩空气点燃,俗称“压燃式”.
4.汽油机与柴油机的优缺点:
(1)汽油机转速高,结构简单,质量轻,造价低廉,运转平稳,使用维修方便.汽油机在汽车上,特别是小型汽车上大量使用.
(2)柴油机比较笨重,主要用于载重汽车、拖拉机、火车和轮船上.
(3)柴油发动机与汽油发动机相比,热效率高.因此从节约能源、降低燃料成本角度上讲,柴油发动机在小汽车上的推广使用具有更重大的意义.
【拓展延伸】　四冲程内燃机工作过程可巧记为:“一门打开,上排下吸气,两门关闭,上压下做功.”其中“门”指进气门和排气门,“上”“下”指活塞的运动方向.
5.学生阅读“科学世界”,了解现代汽车.
一、汽油机
1.构造: 进气门、排气门、火花塞、活塞、汽缸、连杆、曲轴等.
2.工作原理:汽缸内装有活塞,活塞与连杆、曲轴相连.活塞在汽缸内做往复运动,通过连杆带动曲轴转动,从而使机器运转.
3.能的转化:化学能转化为内能再转化为机械能.
二、柴油机
1.柴油机与汽油机的相同点: 都是内燃机;一个工作循环都要经历四个冲程.
2.柴油机与汽油机的不同点:
(1)构造方面:汽油机有火花塞,柴油机有喷油嘴.
(2)工作过程上:压缩程度不同;点火方式不同.
(3)用途方面:汽油机轻巧,用于轿车、摩托车等;柴油机笨重,用于卡车、货车等.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列交通工具中,动力设备不是热机的是 (　　)
A.远洋轮船 B.载重汽车
C.战斗机 D.电动摩托车
解析:远洋轮船、载重汽车、战斗机工作时都要使用热机进行工作;电动摩托车是利用电工作的,没有使用热机.故选D.
2.下列有关柴油机和汽油机的说法中,不正确的是 (　　)
A.汽油机有火花塞
B.柴油机有喷油嘴
C.汽油机的压缩程度比柴油机高
D.汽油机的点火方式是点燃式
解析:柴油机汽缸顶部有个喷油嘴,汽油机汽缸顶部有个火花塞,A,B正确;压缩冲程中,柴油机将空气压缩的程度更大,温度更高,C错误;柴油机与汽油机的点火方式不同,柴油机采用压燃式,汽油机采用点燃式,D正确.故选C.
3.汽油机的四个冲程分别为吸气、压缩、做功、排气冲程,如图所示是　　　　冲程.在压缩冲程中,活塞压缩气体做功,气体的内能会　　　　.?
解析:由图可知,进气门和排气门都关闭,并且活塞向下运动,所以是做功冲程;当活塞压缩气体做功时,机械能转化为气体的内能.
【答案】　做功　增大
4.如图所示,用酒精灯加热试管中的水.当水沸腾一段时间后,塞子被试管内水蒸气推出,该现象说明　　　　能转化为　　　　能.图　　　　(填“甲”或“乙”)中汽油机的冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的.?
解析:当水沸腾一段时间后,塞子被试管内的水蒸气推出,水蒸气对塞子做功,水蒸气的内能转化为塞子的机械能.两图中的进气门和排气门都关闭,图乙中的活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能;图甲中的活塞向上运动,是压缩冲程,将机械能转化为内能.
【答案】　内　机械　乙
1.热机.
2.四冲程汽油机的基本工作原理.
3.四冲程柴油机的基本工作原理.
一、教材作业
【必做题】
教材第21页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】
教材第21页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.如图所示的四种交通工具,不用热机作为动力机械的是 (　　)
2.如图所示,有关这个小蒸汽轮机的说法不正确的是 (　　)
A.烧瓶内的水通过热传递的方式增加了水的内能
B.酒精燃烧将内能转化为化学能
C.水蒸气的内能转化为叶轮的机械能
D.内能的一个重要应用是可以用来做功
3.关于热机中的能量转化关系,下列说法中正确的是 (　　)
A.热机是将机械能转化为内能的机器
B.热机是将内能转化为机械能的机器
C.热机是直接将燃料的化学能转化为机械能的机器
D.热机是利用化学能来做功的机器,它是将化学能转化为内能
4.热机工作时,能量的转化过程是 (　　)
A.内能→化学能→机械能
B.化学能→内能→机械能
C.化学能→机械能→内能
D.内能→机械能→化学能
【能力提升】
5.下列关于四冲程内燃机工作的共同特点说法正确的是 (　　)
A.吸气冲程都有燃料进入汽缸
B.将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质,使工作物质受热膨胀,对外做功
C.都能把燃料燃烧所释放出的内能全部转化为机械能
D.一个工作循环中每一个冲程都要靠飞轮的惯性来完成
6.学习了内燃机的有关知识后,小聪同学利用星期天的时间到汽车交易市场上进行了一系列的调查研究,最后他写出了如下几条调查结论,其中不正确的一条是 (　　)
A.现在市场上的汽油机逐渐被淘汰
B.大型的载重汽车绝大部分是柴油机
C.柴油机在工作过程中,虽然用不到火花塞产生电火花,但是也配有一个蓄电池
D.汽车的价格与车的载重之间不成正比关系
7.随着城市的污染严重,更多的市民增强了环保意识,借此各大车商也纷纷推出各式各样的新能源汽车,包括纯电动、混合动力汽车等.目前我国研发出一款新型空气动力汽车,它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力,这种新型发动机对汽车提供动力时将　　　　能转化为　　　　能.这种车与汽油机相比的优点是　　　　.(说出一点即可)?
【拓展探究】
8.有两辆车坏在公路上,一辆是小汽车,一辆是拖拉机.司机检查后发现,原来是车内的电瓶坏了,无法启动.在行人的帮助下,将车子推动了一段距离后,你认为哪辆车能继续前进,为什么?
【答案与解析】
1.A[解析:自行车消耗人的体能转化为自行车的机械能;轮船、卡车、飞机工作时都要使用燃料,燃料燃烧时将产生的内能转化为机械能驱动它们,所以它们都是使用热机工作的.故选A.]
2.B[解析:酒精燃烧将化学能转化为内能,通过热传递传给水,A正确,B错误;水蒸气对外做功,内能转化为机械能,C正确;内能的应用可以是加热物体,也可以是做功,D正确.故选B.]
3.B[解析:热机是利用内能来工作的机器,将内能转化为机械能,A错误,B正确;热机是将燃料的化学能转化为内能,再将内能转化为机械能的机器,并不是将化学能直接转化为机械能,C错误;热机是利用内能来做功的机器,将内能转化为机械能,D错误.故选B.]
4.B[解析:热机工作时需要燃料,通过燃料燃烧将化学能转化为内能,然后通过内能做功,将内能转化为机械能.故选B.]
5.B[解析:在吸气冲程中,汽油机吸入的是空气和汽油的混合物,柴油机吸入的只有空气,A错误;都有做功冲程,都是将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质对外做功,B正确;有一部分内能散失掉和克服摩擦力做功,所以燃料燃烧释放出的内能没有全部转化为机械能,C错误;一个工作循环中除了做功冲程,其他三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成,D错误.故选B.]
6.A[解析:汽油机比较轻巧,多用在小型设备上,它和柴油机各有长处,是不会被淘汰的,A错误;柴油机多用在载重汽车、轮船、坦克等大型设备上,B正确;柴油机是压燃式,不需要产生电火花,但电路设备启动时以及电动机都需要电源,所以配有蓄电池,C正确;汽车的价格跟载重不成正比,而是跟车的性能等具体因素有关,D正确.故选A.]
7.内　机械　无污染,有利于环境保护[解析:新型空气动力汽车,是利用压缩空气推动活塞做功提供动力的,这种车在行驶时将空气的内能转化为车的机械能.该车的排放物为空气,而汽油机排放的废气中含有大量污染环境的物质,所以这种车与汽油机相比,优点是无污染,有利于环境保护.]
8.汽车无法前进,拖拉机能前进.因为是电瓶坏了,汽车无法用火花塞点火,做功冲程无法进行,所以其他冲程也无法进行,因此不能前进.而拖拉机靠喷油嘴喷油,是用压燃式点火,只要开动起来就能继续工作,所以能继续前进.[解析:汽车内部动力装置是汽油机,其压缩冲程末需要火花塞点燃汽油和空气的混合物,完成做功冲程,所以需要电瓶提供电能,电瓶损坏就无法前进.拖拉机内部动力装置是柴油机,其汽缸顶部是喷油嘴,点火方式是压燃式,不需要电瓶提供电能也能完成四个冲程,所以可以继续前进.]
　　教学时有的班级先让学生结合预习提纲自己分析四个冲程,没有提前交代汽油机的各个部件,在后续教学时发现学生分析的稀里糊涂,给教学人为的造成了麻烦.在其他班级的教学中刻意调整了一下顺序,先让学生认识汽油机的各个部件,明确各部件的作用,再让学生小组内互相讨论分析四个冲程工作的特点,结合视频动画再让学生对一个工作循环有个感性认识.实践发现,第二种方式要好很多.
动手动脑学物理(教材第21页)
1.如:燃气轮机、喷气发动机、蒸汽机、斯特林发动机、拖拉机、火车等,其中拖拉机、火车是内燃机.
2.如图所示.
3.(1)做功冲程　(2)做功冲程　(3)压缩冲程
4.柴油机和汽油机的相同点:都是燃料在汽缸中燃烧;都是将内能转化为机械能的机器;汽油机的火花塞与柴油机的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程末;都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环,曲轴和飞轮转两周,对外做功一次;排气冲程排出废气;启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来.不同点:如表格所示.
1.汽油机和柴油机的相同点和不同点:
项目
汽油机
柴油机
相同点
把内能转化为机械能;通常是四个冲程;燃烧化石燃料
把内能转化为机械能;通常是四个冲程;燃烧化石燃料
不
同
点
燃料
汽油
柴油
汽缸构造
汽缸较短,顶部有一个火花塞
汽缸较长,顶部有一个喷油嘴
吸入气体
空气与汽油的混合物
空气
压缩比
较小
较大
点火方式
点燃式
压燃式
效率
较低
较高
优缺点
汽油机震动小、转速高,适用于轿车和轻型车辆
柴油机功率大,经济性能好,适用于货车和大型客车
2.内燃机和外燃机:
内
燃
机
种类
往复式
汽油机、柴油机等
旋转式
转子发动机等
优点
效率高、体积小、操作方便
特点
燃料在汽缸内燃烧
外
燃
机
种类
往复式
蒸汽机、斯特林发动机等
旋转式
汽轮机等
优点
不受海拔高度影响、添加燃料方便
特点
燃料在汽缸外燃烧

第2节　热机的效率
1.知道什么是燃料的热值及其单位的意义,会查燃料热值表.
2.会计算某种燃料完全燃烧放出的热量.
3.知道热机的效率.
4.了解提高效率的途径.
1.通过能流图分析燃料燃烧时能量的主要流向.
2.通过查找资料,了解从火车到火箭的发展历程.
1.了解热机的使用对社会带来贡献的同时也带来环境污染,增强环保意识.
2.鼓励学生自己查阅资料,培养学生自学能力.
【重点】　掌握热值的概念和单位、根据热值的定义计算燃料燃烧时放出的热量.
【难点】　热机的效率及影响热机效率大小的主要因素,提高热机效率的方法和意义.
【教师准备】　量筒、注射器、多媒体课件等.
【学生准备】　玻璃瓶或塑料饮料瓶、水等.
导入一:问题导入
师:一辆汽车从身旁驶过,有时根据人的嗅觉就能知道它的发动机是汽油机还是柴油机.这是为什么?
生:因为它们排出气体的味道不同.
师:说得很对.但是你们想过没有,排出的气体中仍有汽油味或柴油味,这种现象说明了什么?
生:说明汽油或柴油并没有完全燃烧.
　　[过渡语]　既然燃料并没有完全燃烧,说明有一部分能量被白白地浪费掉了.那么如何更加有效地利用能源呢?学完本节,你应该能找到问题的答案.
导入二:情境导入
多媒体播放视频:神舟系列火箭发射.
问题:为什么发射火箭上天要用氢做燃料?用汽油、柴油做火箭燃料可以吗?这节课我们就来研究这个问题.
一、燃料的热值
一、燃料的热值
1.概念:某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值.用q表示.
2.单位:
(1)固体、液体燃料热值的单位:J/kg;
(2)气体燃料热值的单位:J/m3.
3.计算公式:
(1)固体、液体燃料的燃烧放热公式:Q=mq;
(2)气体燃料的燃烧放热公式:Q=Vq.
【拓展延伸】　固体燃料完全燃烧释放的热量为Q、燃料的质量为m、燃料的热值为q.那么对于气体燃料来说,V是燃料的体积,此时燃料的热值仍是q,因为此时体积单位为m3,所以气体燃料热值的单位为:J/m3.
二、查燃料热值表
请同学们阅读教材23页的小资料,了解一些燃料的热值,并回答下列问题:
几种燃料的热值/(J·kg-1)
干木柴
(约)1.2×107
柴油
4.3×107
烟煤
(约)2.9×107
煤油
4.6×107
无烟煤
(约)3.4×107
汽油
4.6×107
焦炭
3.0×107
氢
1.4×108
木炭
3.4×107
煤气/(J·m-3)
约3.9×107
酒精
3.0×107
沼气/(J·m-3)
约1.9×107
　　问题1:氢的热值是多少?其物理意义是什么?
回答1:氢的热值是1.4×108 J/kg;其物理意义是:1 kg的氢完全燃烧放出的热量是1.4×108 J.
问题2:汽油的热值是多少?其物理意义是什么?
回答2:汽油的热值是4.6×107 J/kg;其物理意义是:1 kg的汽油完全燃烧放出的热量是4.6×107 J.
【拓展延伸】　热值是物质本身的一种性质,它与物体的质量、形状、体积、位置、温度、吸收或放出热量的多少等因素都无关,是反映燃料优劣的重要指标.
　　[过渡语]　热值表中哪种燃料的热值最高?哪种燃料的热值最低?在实际生活中燃烧这些燃料是否能全部利用而没有浪费?为此下面我们来学习热机的效率.
二、热机的效率
思路一
一.热机里的能量转化
1.分析教材24页“想想议议”中的图14.2-2:
小组讨论:在内燃机中燃料燃烧释放的能量都到哪里去了?
结论:热机工作时,并不能将燃料燃烧释放的内能全部用来对外做有用功,有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了.
2.分析能流图:
总结:由图可知,真正能转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧时所释放能量的一部分.热机工作时能量的损失由以下几部分构成:
(1)燃料没有完全燃烧;
(2)排出废气带走部分能量;
(3)克服摩擦,消耗能量(由于机械传动等要克服摩擦消耗能量);
(4)热机本身发热带走一部分能量.
二、热机的效率
1.定义:用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所释放的能量之比称为热机的效率.
2.计算公式:热机的效率:η=×100%;其中W有用指用来做有用功的能量,Q总指燃料完全燃烧释放的能量.
3.提高热机效率的主要途径:
(1)燃料尽可能充分燃烧.比如内燃机要掌握好火花塞点火或喷油嘴喷油的最佳时间;蒸汽类热机,常将煤研磨成粉状,用风吹入锅炉内燃烧.这些措施都可以使燃料燃烧得更充分一些.
(2)尽量减少各类热量的损失.首先要减少燃烧过程中的热量损失;其次是要尽量简化机械传动部分,减少热机工作中的各种能量损失.
(3)在热机的设计和制造上,采取先进技术.比如先进的冷成形与连接技术,纳米技术等.
(4)使用时注意保养,保证良好的润滑.选用优良的润滑材料减小机器零部件之间的摩擦,减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功,以减少机械能损失.
思路二
一、热机的能量损失
板书:热机的能量损失.
师:汽车排气筒有时冒出大量黑烟,说明什么?
生:说明燃料没有完全燃烧,有一部分能量被白白地损失掉了.
板书:1.燃料未能完全燃烧.
师:再想想,除此之外能量还会有些什么损失?
生:排出的气体中还具有内能.
师:对.有人曾用汽车的尾气加热汉堡就说明了这一点.除此之外,汽缸壁等也会传走一部分内能.
板书:2.废气和散热带走一部分内能.
师:以上这些都是没有转化成机械能的内能.那么曲轴获得的机械能是不是全部做了有用功呢?
生:不是,有一部分要传给飞轮以维持其继续转动.
师:除此之外,由于各零部件之间有摩擦,曲轴还需要克服摩擦做功.
板书:3.克服摩擦做功.
　　[过渡语]　由于以上原因,真正用来做有用功的能量只占燃料燃烧所能提供能量的一部分.所占比例的大小,也就成了热机性能的标志.为此我们来学习一个新的概念:热机的效率.
二、热机的效率
板书:二.热机的效率.
1.概念:用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率.
由于能量损失的原因比较多,所以热机的效率一般都较低.
师:热机的使用非常广泛,尽管它的效率还不高,我们还是离不开它.问题的关键是如何改进和提高它的性能.经过上面的分析,谁能归纳一下改进热机的总体设想?
板书:如何提高热机的效率.
生1:让燃料尽可能充分燃烧.
生2:减小各部分之间的摩擦.
师:让其尽可能的完全燃烧,可通过改善燃烧环境,调节油、气比例等方式来实现.为了减小摩擦需要经常保养机器,适当调节各零部件间空隙,并注意保持润滑等.另外还应关停一些污染重、耗能大的热机,以提高热机的整体效率水平.
总结:提高热机的效率,并非易事,需要解决的问题还很多,甚至每前进一步都要付出艰苦的努力.不过我们相信,随着科学技术的飞速发展,以及新能源的不断开发,热机的性能一定会得到较大提高.我们也期待现在的青年中能涌现出更多瓦特式的人才,为人类研制出更新更好的热机.
【拓展延伸】　阅读一些热机的热机效率表,讨论这些热机中的能量转化效率情况.
一些热机的效率
蒸汽机
4%~8%
蒸汽轮机
25%~30%
汽油机
20%~30%
柴油机
30%~45%
喷气式发动机
50%~60%
　　小组讨论:热机的效率能达到100%吗?为什么?
结论:不能.因为热机在工作过程中一定有能量损失.
三、改变世界的热机
阅读教材P25“从火车到火箭”,尝试说一说热机的发展过程.
【拓展延伸】　“功率”和“效率”是两个意义不同的概念,功率是表示物体做功快慢的物理量,而热机效率是表示热机性能好坏的,是指用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧放出的能量之比,反映的是能量利用率的问题.
1.热值:
概念:燃烧相同质量的不同燃料,放出的热量是不同的.我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫做这种燃料的热值.
单位:固体、液体是J/kg;气体是J/m3.
2.热机的效率:
概念:用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比.
提高热机效率的方法:让燃料尽可能充分燃烧;尽量减少或利用各种热损失等.
1.关于热机效率,下列说法中正确的是 (　　)
A.热机做的有用功多,效率一定高
B.热机的功率大,效率一定高
C.热机单位时间内耗费的燃料少,效率一定高
D.以上说法都不对
解析:热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比;当热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率越高,A错误;热机做功越快,表示热机的功率越大,与效率无关,B错误;做的有用功相同,单位时间内耗费的燃料越少,效率就越高,C错误.故选D.
2.两台汽油机,若甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率,则 (　　)
A.甲汽油机消耗的汽油少于乙汽油机消耗的汽油
B.甲汽油机的功率大于乙汽油机的功率
C.在功率相同的情况下,甲汽油机消耗的汽油少于乙汽油机消耗的汽油
D.在输出功相同的情况下,甲汽油机消耗的汽油少于乙汽油机消耗的汽油
解析:甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率,说明消耗相同的汽油,甲汽油机做的有用功多;或者做相同的有用功,甲消耗的汽油少.A中缺少有用功这个条件,A错误;功率大只能说明做功快,与效率没有关系,所以B,C错误.故选D.
3.建筑工地上有一台大型汽车吊机,把100 t建筑材料从地面吊到15 m高处,汽车吊机做的有用功为　　　　J,在这个过程中,汽车吊机消耗柴油的质量为2.0 kg,则完全燃烧2.0 kg柴油释放的热量为　　　　J,该过程中汽车吊机的效率为　　　　%.(柴油的热值为q=4.3×107 J/kg,取g=10 N/kg)?
解析:建筑材料的重力:G=mg=1×105 kg×10 N/kg=1×106 N,汽车吊机做的有用功:W有用=Gh=1×106 N×15 m=1.5×107 J.柴油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=2.0 kg×4.3×107 J/kg=8.6×107 J.汽车吊机的效率:η=×100%=×100%≈17.4%.
【答案】　1.5×107　8.6×107　17.4
4.“五一”假期,小明一家自驾车外出旅游.当汽车以108 km/h的速度在高速公路上匀速直线行驶时,汽车受到的阻力是整车重的0.08倍,效率为40%.已知汽车整车质量为1375 kg,油箱容积为50 L.(汽油热值q=3.3×107 J/L,g=10 N/kg)
(1)这时汽车牵引力做功的功率是多少?
(2)该车加满一箱汽油,按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程?
解:(1)整车重:G=mg=1375 kg×10 N/kg=13750 N,汽车受到的阻力是整车重的0.08倍,即f=0.08G=0.08×13750 N=1100 N.汽车做匀速运动,则F=f=1100 N,汽车牵引力做功的功率为:P==Fv=1100 N×30 m/s=33000 W.　(2)汽油完全燃烧放出的热量:Q放=qV=3.3×107 J/L×50 L=1.65×109 J,汽车的效率为40%,而W总=Q放=1.65×109 J,则牵引力做的有用功为:W有用=ηW总=40%×1.65×109 J=6.6×108 J,汽车行驶的路程为:s==6×105 m.
一、燃料的热值
1.定义.
2.公式.
3.物理意义.
二、热机的效率
1.定义.
2.效率低的原因.
3.如何提高效率.
一、教材作业
【必做题】
教材第26页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】
教材第26页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低,这表明 (　　)
A.甲的功率比乙小
B.甲做的功比乙少
C.甲消耗的柴油多
D.甲柴油机内能转化成机械能的百分比小
2.关于热机的效率,下列说法中正确的是 (　　)
A.已经有热机的效率达到100%
B.热机的效率在不久的将来就会达到100%
C.热机的效率都在8%~45%之间
D.随着技术的进步,热机的效率还会进一步提高
3.为了提高热机效率,可采取的措施是 (　　)
A.采用热值高的燃料
B.降低热机功率
C.保证良好的润滑减少摩擦
D.以上措施都可以
4.在挑选汽车时,发动机效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一.有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断.输出功率相同时,汽油味越淡,汽车发动机效率越　　　　,原因是　　　　　　　　.?
【能力提升】
5.如图所示表示汽油机的能量流向,对照此图,下列说法不正确的是 (　　)
A.废气的排放所占比例最大,减少该部分能量损失是提高热机效率的有效手段
B.冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率
C.该汽油机的热机效率为76%
D.该汽油机的能量利用率为30%
6.一台汽油机的热机效率为25%,表示的意思是　　　　的那部分能量在　　　　能量中占　　　　.用这台汽油机工作时,完全燃烧2 kg的汽油可做有用功　　　　J.(汽油的热值为4.6 ×107 J/kg)?
7.用煤气灶把1 kg、初温为20 ℃的水烧到70 ℃,消耗了10 g煤气.已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107 J/kg,则吸收的热量为　　　　J,煤气完全燃烧放出的热量为　　　　J,煤气灶烧水的效率为　　　　%.?
【拓展探究】
8.某汽车公司组织了一次新车型节油大赛,比赛分两组:第一组使用A型车(排量1.2升),第二组使用B型车(排量2.0升),A,B型车外观和体积相同,属于同一产品系列.
(1)你认为下列评价方式中不能作为比赛评价标准的是　　　　.?
A.消耗相同体积的汽油,比谁行驶的路程长
B.行驶相同的路程,比谁消耗的汽油体积少
C.行驶相同的路程,比谁用的时间短
D.用的比值大小作比较
(2)下表是三位车手的比赛成绩,第一组比赛中最节油的选手是　　　　.?
组别
选手
驾驶
车型
消耗
汽油(升)
行驶时
间(分钟)
行驶路
程(千米)
第
一
组
马健
A型
1
23.2
20.23
董杰
A型
1
28.6
22.59
陈超
A型
1
27.5
22.80
第
二
组
马健
B型
1
15.3
17.68
董杰
B型
1
18.2
19.10
陈超
B型
1
17.3
18.25
(3)从本次比赛数据看,　　　　型车比较节油.?
【答案与解析】
1.D[解析:将功率与效率混淆,误认为效率低的机械其功率小,A错误;忽略了总功一定的条件,得出甲做的功比乙少,或甲消耗的柴油多的结论,B,C错误;根据热机效率定义可知,甲热机的效率低,说明用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所放出的能量的百分比小,D正确.]
2.D[解析:热机在工作时,废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、克服部件之间的摩擦会消耗能量等,所以热机的效率不可能达到100%,A,B错误;不同热机其效率不同,汽油机的效率比柴油机的效率低,并不是所有的热机效率都在8%~45%之间,C错误;随着技术的进步,提高燃料利用率、减少能量损耗,热机的效率还会进一步提高,D正确.]
3.C[解析:采用热值高的燃料,其利用率不一定高,不一定能提高热机的效率,A错误;降低热机的功率,减少热机在单位时间内做的功,其效率不一定提高,B错误;保证良好的润滑,减小摩擦,可以减少因摩擦损失的能量,可以提高热机的效率,C正确.故选C.]
4.高　燃料燃烧充分、效率高[解析:输出功率相同的汽车,燃烧相同的汽油(总能量相同),汽油味越淡,说明燃烧的越充分,燃烧放出的热量越多,转化成的有用功越多,发动机的效率越高.]
5.C[解析:热机的效率是指有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比,要提高其效率,应尽量减少能量损失.由图示可知,废气带走了大部分能量,所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段,A正确;冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量,所以冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率,B正确;该汽油机的热机效率η=100-33%-30%-7%=30%,C错误,D正确.故选C.]
6.热机用来做有用功　燃料完全燃烧放出的总　25%　2.3×107[解析:一台汽油机的热机效率为25%,表示的意思是热机用来做有用功的那部分能量在燃料完全燃烧时放出的总能量中占25%;完全燃烧2 kg的汽油放出的热量:Q放=mq=2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×107 J;由η=×100%得:可做有用功为:W有=ηQ放=25%×9.2×107 J=2.3×107 J.]
7.2.1×105　4.2×105　50[解析:水加热升温吸收的热量:Q=cm水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(70 ℃-20 ℃)=2.1×105 J;煤气完全燃烧放出的热量:Q=m煤气q=0.01 kg×4.2×107 J/kg=4.2×105 J.被水吸收的能量是有用的,所以Q有用=2.1×105 J,Q总=4.2×105 J,因此煤气灶烧水的效率:η=×100%=×100%=50%.]
8.(1)C　(2)陈超　(3)A[解析:(1)行驶路程与时间的比值是速度,不影响油耗高低.(2)第一组三位选手在消耗相同体积汽油的情况下,陈超行驶的路程远,所以第一组比赛中最节油的选手是陈超.(3)A,B两种车型中,消耗相同体积汽油的情况下,A型车行驶的路程远,所以A型车比较节油.]
　　本节内容要用到利用能流图分析问题,这对于学生来说是首次,教学时可以结合图片解说帮助学生理解,提高学生的观察能力和分析能力.学生观察内燃机能流图,思考哪些是做有用功的能量,哪些是散失的能量,细致的分析问题,有助于学生养成缜密的思维习惯.
教学时注意联系实际,让学生能够利用学到的提高效率的方法应用于实际生活中,解决身边简单的问题.比如让学生个人调查自家使用供热设备及燃料情况,或者调查学校厨房及教室的供热方式等,从而培养学生调查研究、分析问题和解决问题的能力.
动手动脑学物理(教材第26页)
1.他克服重力做的功W=Gh=mgh=60 kg×9.8 N/kg×3×10 m=1.764×104 J;需要汽油的质量m=≈3.8×10-4 kg=0.38 g,大约相当于1~2粒药片的质量(一般抗生素一颗药的质量多为0.25 g或0.5 g).
2.解:干木柴的热值约为1.2×107 J/kg,煤油的热值约为4.6×107 J/kg,由Q干木柴=Q煤油,即q干木柴m干木柴=q煤油m煤油,由此可得≈4(倍).
3.每辆汽车每年做的有用功W=mq×30%,若内燃机效率提高1%,则W=m'q×31%,则mq×30%=m'q×31%,m'=m×=1.8 t×=1.742 t,每辆车每年节约燃油1.8 t-1.742 t=0.058 t,全球每年节约燃油109×0.058 t=5.8×107 t.
4.提示:一方面可以降低油耗,提高经济效益,同时还可以大大地节约能源.
　　1.热机产生的影响
(1)燃烧煤、石油产生的污染物:氮氧化合物、粉尘、铅、二氧化硫(造成酸雨)等;
(2)汽车内燃机的废气和冷却水带走的热量约占60%,引起了热岛效应;
(3)噪声污染;
(4)废渣、废液的排放造成环境污染.
2.有助于理解热机效率的小实验:
准备十只相同的玻璃瓶或饮料瓶摆成一排,先用注射器和量筒量取100 mL水,注入第一个杯子中,接着依次把水从第一个杯子倒入第二个杯子,再从第二个杯子倒入第三个杯子,直至倒入第十个杯子,每次观察前后两个杯子中水量的变化,最后用量筒量出第十个杯子中水的体积.发现第十个杯子中的水体积明显变少了,这个小实验说明杯子中的水每倒完一次,总会有水残留在杯子内壁上,因此后面一个杯子中的水总是比前一个杯子中的水少.
能量在使用时也要经过多次转化,能量同样也会有损失,转化后的能量总是小于转化前的能量,这就涉及了所谓的“效率”问题.热机在将内能转化为机械能的时候,也存在“热机的效率”问题.

第3节　能量的转化和守恒
1.知道各种形式的能量是可以相互转化的.
2.知道在转化的过程中,能量的总量是保持不变的.
3.能举出日常生活中能量守恒的实例.
1.通过学生自己做小实验,发现各种现象之间的内在联系,体会各种形式能量之间的相互转化.
2.通过讨论,体会能量不会凭空消失,只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体.
1.通过自己动手做小实验,激发学生的学习兴趣,对物理规律有一个感性认识.
2.通过分组讨论锻炼学生分析问题、解决问题的能力.
【重点】　能量守恒定律.
【难点】　运用能的转化和守恒定律对具体的自然现象进行分析.
【教师准备】　多媒体课件、视频、太阳能风扇等.
【学生准备】　铁架台、棉线、乒乓球、钢笔杆、塑料尺、火柴等.
导入一:问题导入
师:金属零件在砂轮上打磨时,为什么会发热发光?
生:因为通过克服摩擦力做功,机械能转化为零件的内能.
师:在煤气灶上放一锅冷水,过一段时间后水会变热,这是什么原因?
生:这是通过热量的传递使这锅水的内能增加.
　　[过渡语]　这些事例中,物体的内能为什么增加了?是凭空产生的还是由其他形式的能转化来的?能的转化过程中数量之间有什么关系?这是今天我们要学习的内容.
导入二:情境导入
组织学生进行几个小实验,注意观察实验现象,并且小组讨论四个小实验中分别发生了哪些能量转化.
实验1:来回迅速摩擦双手,手会感觉到发热.
讨论回答:机械能转化为内能.
实验2:黑塑料袋内盛水,插入温度计后系好,放在阳光下,过一会儿可观察到温度升高.
讨论回答:光能转化为内能.
实验3:太阳能小电扇放在阳光下一会儿,风扇就转动起来.
讨论回答:光能转化为电能再转化为机械能.
实验4:钢笔杆或塑料尺在头发上或者毛衣上摩擦几下,能够吸引小纸片.
讨论回答:机械能转化为电能.
教师总结:经过长期的探索,发现各种现象不是彼此孤立而是相互联系的.用能量的概念及能量转化的观点,可以反映这种联系.这节课我们就来学习这种联系.
一、能量的转化
思路一
一、能量的转化
1.自然界存在着多种形式的能量.
2.在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移.
演示1:划火柴.
演示2:用铁锤敲打烧红铁块.
【拓展延伸】　在判断能量是如何转化时,可先找出是哪一种形式的能量减少了,哪一种形式的能量增加了.增加的那一种形式的能量就是由减少的那一种形式的能量转化而来的.
　　[过渡语]　在生活中能量的转化现象是普遍存在的,你能说出几个?试着分析看看.
二、能量转化的事例分析
1. 小朋友滑滑梯;
分析:由于摩擦而使机械能转化为内能.
2.在气体膨胀做功的现象中;
分析:内能转化为机械能.
3.在水力发电中;
分析:水的机械能转化为电能.
4.在火力发电中;
分析:燃料燃烧释放的内能转化为电能.
5.电流通过电热器时;
分析:电能转化为内能.
6.电流通过电动机.
分析:电能转化为机械能.
有关能量转化的事例同学们一定能举出许多,请同学分析教材P27图14.3-1中的能量转化.
思路二
一、机械能与内能的转化
运动的汽车紧急刹车,汽车最终停下来.这个过程中汽车的机械能转化为轮胎和路面的内能.摩擦力做了多少功,内能就增加多少.
二、其他形式的能和内能的相互转化
1.介绍其他形式能:我们学习过机械运动有机械能,热运动有内能,实际上自然界存在着各种不同形式的运动,每种运动都有一种对应的能量,比如电能、磁能、光能、化学能、原子能等.
2.不仅机械能和内能可以相互转化,其他形式的能也可以和内能相互转化.视频、图片展示,举例说明:
(1)电炉取暖:电能→内能;
(2)煤燃烧:化学能→内能;
3.其他形式的能彼此之间都可以相互转化.画出图表让学生回答分析:
4.把一铁块放入盛有水的烧杯中,用酒精灯加热烧杯中的水,直至水沸腾.在这一过程中,铁块从周围水中吸收了热量使它温度升高,内能增加.在这个过程中水的一部分内能通过热传递使铁块内能增加.铁块吸收多少热量,它内能就增加多少.
【拓展延伸】　一般情况下,如果物体跟外界同时发生做功和热传递过程,那么外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q,等于物体内能的增加ΔE,即W+Q=ΔE.
二、能量守恒定律
【演示实验】　乒乓球自由落在地上会弹起来,但是越跳越低,最终会静止不动.
小组讨论:乒乓球弹起的高度越来越低,能量是否消失了?减少的能量到哪里去了?
分析总结:能量并没有消失.通过摩擦把机械能转化为内能,减少的机械能转化为内能.比如小球在跳动过程中会变热就是很好的证据.从而引出能量守恒定律.
　　[过渡语]　尽管有的时候,物体某种形式的能量,可能转移到几个物体或转化成几种形式的能量,但能量的总量不变.也就是说某个物体损失的能量等于另外几个物体得到的能量的总和.
能量的转化和守恒定律:
1.内容:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.
2.意义:是自然界最普遍的、最重要的定律之一.在形形色色的自然现象中,只要有能量的转化,就一定服从能量守恒规律.从物理的、化学的现象到地质的、生物的现象,大到宇宙天体的演变,小到原子核内部粒子的运动,都服从能量守恒的规律.
3.作用:能量守恒定律是人类认识自然的重要依据.人类认识自然,就要根据种种自然现象总结规律,能量守恒定律就是人类总结出的规律之一,而且人类认识的其他规律也必定符合能量守恒定律. 能量守恒定律是人类利用自然的重要武器.纵观人类科学技术进步的历史,也是一部认识能量、利用能量、实现能量转化的历史.从原始人钻木取火,到水能的利用;从蒸汽机的发明,到电能的利用;从太阳能的广泛应用,到核能的利用.人类总是在认识、利用能源,逐步实现能量的转化.
【拓展延伸】　定律中能的转化是指通过做功使能的形式发生了改变,一种形式的能转化为其他形式的能.例如钻木取火就是通过克服摩擦做功,使机械能转化为内能.能的转移是指同一种能从一个物体转移到其他物体上(或者从物体的一部分转移到另一部分),能的形式没有改变.例如热传递过程中,内能从高温物体转移到低温物体.
4.永动机:
永动机有两种解释:早期的永动机是指不需要能量,且能永远运动下去.能量守恒定律发现之后,第一种永动机被证明不能实现.后来又有人提出另一种永动机,它不违反能量守恒定律,而且既经济又方便.比如,这种机器可直接从海洋或大气中吸取热量使之完全做功.由于海洋和大气的能量是取之不尽的,因而这种热机可永不停息地运转做功,也是一种永动机.然而在大量实践经验的基础上,英国物理学家开尔文于1851年提出了一条新的普遍原理:物质不可能从单一的热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响.所以这种永动机也是不可能实现的.
1.在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化.能量可以从一个物体转移到其他物体.
2.能量守恒定律内容:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.
1.关于能的概念,下列说法正确的是 (　　)
A.速度大的物体的动能一定大
B.质量大的物体的重力势能大
C.空中飞行的子弹既有动能又有势能
D.用线吊在高处的小球没有机械能
解析:动能的大小跟速度大小和物体的质量有关,因此不能说速度大的物体动能一定大,A错误;重力势能的大小跟物体的质量和举高的高度有关,因此不能说质量大的物体重力势能大,B错误;空中飞行的子弹具有一定的速度和高度,同时具有动能和重力势能,C正确;用线吊在高处的小球具有一定的重力势能,有一定的机械能,D错误.故选C.
2.下列事例与能量转化描述正确的是 (　　)
A.煤炭燃烧——化学能转化为内能
B.给蓄电池充电——化学能转化为电能
C.植物光合作用——光能转化为内能
D.转动的电风扇——机械能转化为电能
解析:煤炭燃烧的过程中,燃料的化学能转化为内能,A正确;给蓄电池充电的过程中,消耗了电能,获得了化学能,B错误;植物光合作用是将光能转化为化学能,储存在植物体内,C错误;转动的电风扇工作过程中,消耗了电能,转化为机械能,D错误.故选A.
3.人造地球卫星在大气层外运行,不受空气阻力.当它从远地点向近地点运动的过程中,　　　　能转化为　　　　能.?
解析:卫星在大气层外运动,不受空气阻力作用,只有动能和势能的转化,因此机械能守恒.卫星在绕地球运动过程中,质量不变,在远地点时,和地球的相对高度最大,重力势能最大;当它从远地点向近地点运动时,高度降低,重力势能减小,速度增大,动能增大,重力势能转化为动能.
【答案】　重力势　动
4.蒸汽机、汽油机、柴油机都是将各种形式的能量转化为机械能,虽然效率各不相同,但能量都是　　　　(填“守恒”或“不守恒”)的.蒸汽机依靠水沸腾时产生的大量蒸汽带动,水的沸点受　　　　的影响.两种常见的内燃机中,效率较高的是　　　　(填“汽油机”或“柴油机”).?
解析:能量在转化的过程中,既不能凭空产生,也不能凭空消失,蒸汽机、汽油机、柴油机都是将各种形式的能量转化为机械能,虽然效率各不相同,但能量都是守恒的.液面气压增大,液体的沸点就会升高,所以水的沸点受液面上方气压的影响.柴油机的效率比汽油机的效率高说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少,是因为柴油机在压缩冲程中,压缩的程度比汽油机大,燃烧更充分,燃气产生的压强更大,转化成的有用功更多.
【答案】　守恒　液面上方气压　柴油机
1.自然界存在着多种形式的能量.
2.在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化和转移.
3.在能量转化和转移的过程中,能的总量保持不变.
一、教材作业
【必做题】
教材第29~30页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】
教材第30页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.下列对能量转化的描述不正确的是 (　　)
A.摩擦生热属于机械能转化为内能
B.发电机工作属于电能转化为机械能
C.光合作用属于光能转化为化学能
D.蓄电池充电属于电能转化为化学能
2.下列关于能量及其转化的说法正确的是 (　　)
A.物体匀速上升的过程中其机械能不变
B.热机的四个冲程中做功冲程将机械能转化成内能
C.给蓄电池充电将化学能转化成电能
D.风力发电将风的动能转化成电能
3.运载火箭在加速升空过程中,由　　　　能转化成机械能.?
4.电动自行车行驶时将　　　　能转化为机械能;紧急刹车时,轮胎与地面摩擦而发热,机械能转化为　　　　能.?
【能力提升】
5.动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段进行:第一阶段采用“再生刹车”技术,速度从250 km/h减至90 km/h,这期间停止动力供给,列车依靠惯性继续前行,并带动发电机发电;第二阶段采用机械刹车,速度从90 km/h开始不断减小直至停止.关于列车进站过程中的能量转化,下列说法中正确的是 (　　)
A.第一阶段减小的动能全部转化为电能,即电能等于减小的动能
B.第一阶段减小的动能有一部分转化为电能,即电能小于减小的动能
C.第二阶段减小的动能主要转化为内能,且内能等于减小的动能
D.第二阶段减小的动能主要转化为内能,且内能大于减小的动能
6.图中电动机、白炽灯、电热水壶、热机的能量流向图不符合实际的是 (　　)
A.
B.
C.
D.
【拓展探究】
7.一个同学把乒乓球从1 m高处自然放手,反弹后不能上升到1 m高的地方.
(1)这是不是违反了机械能转化和守恒规律?为什么?
(2)若要使乒乓球反弹的高度超过1 m,你该怎么办?
【答案与解析】
1.B[解析:摩擦生热过程,机械能转化为内能,A正确;发电机工作过程,机械能转化为电能,B错误;光合作用属于光能转化为化学能,C正确;给蓄电池充电时,将电能转化为化学能,D正确.故选B.]
2.D[解析:物体匀速上升的过程中,其质量不变,速度不变,动能不变;同时其质量不变,高度增加,其重力势能增加,所以机械能变大,A错误;热机的四个冲程中做功冲程将内能转化为机械能;压缩冲程将机械能转化为内能,B错误;给蓄电池充电,消耗电能,产生化学能,将电能转化为化学能,C错误;风力发电将风的动能转化成电能,D正确.故选D.]
3.内[解析:火箭发射升空时,将燃料的化学能转化为燃气的内能,然后将产生的内能转化为火箭的机械能.]
4.电　内[解析:电动自行车行驶时,消耗了电能,转化为机械能,因此是将电能转化为机械能.紧急刹车时,轮胎与地面摩擦而发热,将机械能转化为内能.]
5.B[解析:第一阶段减速过程中,速度变小,动能变小,由于继续行驶并带动发电机发电,所以将一部分动能转化为电能.减小的动能有一部分转化为电能,因此电能小于减小的动能,A错误,B正确;第二阶段减小的动能有一部分转化为内能,有一部分转化成了电能,所以内能小于减小的动能,C错误,D错误.故选B.]
6.C[解析:电动机在工作时,消耗电能产生机械能和内能,A正确;白炽灯工作原理是电能先转化为内能然后内能转化为光能,有一部分内能损失掉了,B正确;电热水壶工作过程中的能量转化是将电能转化为内能,物体增加了一部分内能,还有一部分内能损失了,C错误;热机燃烧燃料释放能量的流向:①废气带走的能量;②克服摩擦做功消耗的能量;③向外散热;④转变为对外做有用功的能量,D正确.故选C.]
7.(1)没有违反机械能转化和守恒规律;因为乒乓球在下落和碰撞过程中,需要克服空气摩擦阻力来做功和有能量损耗,消耗掉一部分能量,发生了能量的转化;(2)用力向下打乒乓球,就给了乒乓球一个初速度,也就有了初动能,在碰撞和运动过程中会有能量损失,但是如果你给的初动能大于这个能量损失,即能量补给大于能量损失,那么乒乓球弹到原先高度时,乒乓球仍具有能量,还会向上运动,弹到高出原来的高度.[解析:乒乓球在下落过程中和碰撞过程中,需要克服空气摩擦阻力来做功和有能量损耗,消耗掉一部分能量.要想使乒乓球反弹的高度超过1 m,只要想办法增大其初始动能即可.]
　　能量守恒定律的文字表述是:能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持不变.教学时,由于能量守恒定律是一个普适定律,没有一个固定的表达式,也无法进行理论论证或数学推导,学生认识不到位,只有硬背下来的份.
如何将能量守恒定律理解的更为自然、顺畅呢?我们只要解决好能量不会凭空消失、能量不会凭空产生,自然也就能说明能量的总量保持不变了.而能量的转移与转化在之前的学习中学生已经掌握.如何说明能量不会凭空消灭,可以列举一些现象和运动的例子,讨论它们的能量是不是消失了.比如自行车停蹬以后,隔一会儿停下来,自行车的动能消失了吗?保温瓶内的沸水,几天以后凉到跟室温一样,沸水的内能消失了吗?所有这些,表面上看去能量消失了,但是实际上完全是能量之间的转化和转移,这些能量都没有消失.如何说明能量不会凭空产生.可先从一个简单例子入手,有一种自动机械手表,戴在手上,不用上发条,可运转很长时间,它的能量似乎是凭空产生的?先让学生讨论一下,很容易知道这是发条和齿轮间能量转化的结果,能量没有凭空产生.
动手动脑学物理(教材第29页)
1.子弹射出的过程中,内能转化为机械能;子弹上升的过程中,动能转化为重力势能;子弹下落的过程中,重力势能转化为动能;子弹陷入土地的过程中,机械能转化为内能.
2.太阳能电池工作时将吸收的太阳能的16%转化为电能;电动机工作时将所消耗的电能的83%转化为机械能;锂电池在充电时将消耗的电能的99%转化为化学能储存起来;柴油机工作时将柴油完全燃烧所放出的热量的35%转化为机械能;电热水器工作时将所消耗的电能的87%转化为内能.
3.解:水的体积V=40 L=0.04 m3,水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=cρV(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×1.0×103 kg/m3×0.04 m3×(40 ℃-15 ℃)=4.2×106 J;天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=3.2×107 J/m3×(2366.05 m3-2365.89 m3)=5.12×106 J;故该热水器的热效率η=×100%=×100%≈82%.
　　能量守恒和机械能守恒:
1.机械能守恒:是指在只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用),物体的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总量保持不变.只有重力或弹力做功,即不考虑空气阻力及其他摩擦产生热而损失能量,所以机械能守恒是一种理想化的情况.
2.能量守恒:能量守恒定律指出能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到其他物体,在转移或转化过程中其总量保持不变.能量守恒定律的成立是不需要条件的,因为所有能量都可以在一定条件下转换成人们所需要的各种形式的能量.比如煤燃烧后放出热量,可以用来生产蒸汽,推动蒸汽机转换为机械能,推动发电机转换为电能.电能又可以通过各种用电器转换为机械能、光能等.
3.机械能守恒定律的推论:
根据机械能守恒定律,当重力以外的力不做功,物体(或者某一系统)的机械能守恒.当重力以外的力做功不为零时,物体(或某一系统)的机械能要发生改变.重力以外的力做正功,物体(或某一系统)的机械能增加;重力以外的力做负功,物体(或某一系统)的机械能减少,且重力以外的力做多少功,物体(或某一系统)的机械能就改变多少.即重力以外的力做功的过程,就是机械能和其他形式的能相互转化的过程,在这一过程中,重力以外的力做的功是机械能改变的量度.

第1节　两种电荷
1.了解摩擦起电以及怎么判断物体带电.
2.认识电荷及电荷间的相互作用,了解电荷量.
3.知道验电器的构造、原理,会使用验电器检验物体是否带电.
4.认识原子结构和元电荷e=1.6×10-19 C.
5.了解导体和绝缘体,知道导体导电的原因.
1.经历实验探究活动,感受摩擦起电,知道带电体的性质.
2.在认识自然界只有两种电荷的过程中,感受人们所用的推理方法.
3.尝试应用已知的科学知识去解决具体的问题.
1.关心生活、生产、自然现象中常见的电现象(如摩擦起电等),对电荷种类的探究产生兴趣,能主动利用简易器材动手做实验,激发学生主动学习的兴趣.
2.通过教师、学生的双边教学活动,激发学生的学习兴趣,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理.
【重点】　摩擦起电现象、电荷间的相互作用规律、电荷的概念和单位.
【难点】　从实验现象得出自然界中只存在两种电荷、原子结构和金属导体中自由电子的存在.
【教师准备】　梳子一把、毛皮一块、丝绸一块、玻璃棒两根、橡胶棒两根、验电器两个、旋转支架两个、多媒体课件等.
【学生准备】　塑料直尺或塑料笔杆一把、碎纸屑若干、气球一个、水若干、矿泉水瓶一个等.
导入一:问题导入
【演示实验】　如图所示,展示一个塑料捆扎绳,用小刀划成细丝状,用手捋几次,你会发现什么现象?能把塑料捆扎绳梳理整齐吗?
回答:不能.捋的次数越多反而越散.
　　[过渡语]　为什么越理越乱呢?从这节课开始,我们就进入电的世界,认识有关电学的知识.
导入二:情境导入
师:我们来做一个实验:在装满水的矿泉水瓶底部扎一小孔形成水流,先让梳子靠近水流观察水流有什么变化?然后在头发上摩擦几下梳子,再靠近水流,观察水流有什么变化?
生:摩擦前水流不变化,摩擦后梳子能吸引水流.
师:你知道这是什么现象吗?
生:摩擦起电.
师:对!这是摩擦起电现象,人类对电世界的认识就是从这一现象开始的.
　　[过渡语]　同学们在小学自然课的学习中已经了解了一些摩擦起电的知识.摩擦起电的现象在日常生活中经常可以看到.那么带了电的物体具有哪些性质?摩擦后梳子为什么能吸引水流?在这一节课里,我们将继续进行学习和讨论.首先我们来学习最基本的知识──电荷.
一、两种电荷
思路一
摩擦起电
下面同学们来做一个实验,老师说一下实验的做法:
【学生实验】　先用塑料尺(或塑料梳子、圆珠笔、玻璃棒、橡胶棒)靠近碎纸屑,看有什么现象.然后塑料尺、塑料梳子、圆珠笔和头发(玻璃棒和丝绸、橡胶棒和毛皮)摩擦后,再靠近碎纸屑看有什么现象.
师:这两次实验现象相同吗?
生:不同.
师:两次实验现象有什么不同?
生:不摩擦时玻璃棒、塑料尺等不吸引碎纸屑,摩擦后吸引碎纸屑.
师:被摩擦过的物体为什么会吸引碎纸屑?
生:因为摩擦过的物体带了“电”.
师:对!摩擦过的物体有了吸引轻小物体的性质,我们就说它带了电,或说带了电荷. 你刚才是用什么方法使物体带电的?
生:摩擦.
师:摩擦起电:用摩擦的方法使物体带电就叫摩擦起电. 那么在日常生活中你见过类似的摩擦起电现象吗?
生:展开讨论后举例,观看课件展示.
1.在空气干燥的时候,用塑料梳子梳头发,头发会随着梳子飘起来,如图所示;
2.在干燥的秋冬季节,晚上脱毛衣时会发现一些小火花,并伴有“啪啪”的响声,如图所示;
3.经常使用的电风扇,扇叶表面往往会带上一些灰尘,如图所示.
师:同学们回答得很好.实际上用摩擦的方法可以使各种各样的物体带电,只要你细心观察,还会有更多发现的.
【拓展延伸】　使物体带电的方式大致有三种:摩擦起电、感应起电、接触带电.
1.摩擦起电:由于相互摩擦的物体束缚电子的能力不同,使物体分别带上了等量异种电荷.
2.感应带电:是利用静电感应使物体带电的方式.
3.接触带电:一个不带电体跟另一个带电体接触后分开,使不带电体也带上了电荷的方法.无论是哪种带电方式,都不是创造了电荷,而是使物体的电荷进行重新分配.
　　[过渡语]　在刚才的实验中我们已经知道用摩擦的方法使毛皮摩擦过的橡胶棒和丝绸摩擦过的玻璃棒都带上了电荷,那么它们带的电荷是否相同呢?下面我们通过实验来研究一下.
思路二
一、摩擦起电
1.用毛皮摩擦橡胶棒,然后把棒靠近纸屑、验电羽等轻小物体,观察现象,如图甲所示.
甲
2.用丝绸摩擦玻璃棒,然后将棒靠近纸屑、验电羽等轻小物体,观察现象,如图乙所示.
乙
分析总结:我们看到,被毛皮摩擦过的橡胶棒,被丝绸摩擦过的玻璃棒,都具有了吸引轻小物体的性质.物体具有吸引轻小物体的性质,我们就说物体带了电,或者说物体带了电荷.习惯上把带了电的物体叫做带电体.
【学生实验】　如图所示,在空气干燥的时候,用塑料梳子梳几下头发,梳子为什么能吸引纸屑?
回答:是因为梳子与头发摩擦带了电,能吸引轻小物体.
　　[过渡语]　用摩擦的方法使物体带电叫摩擦起电,这种方法简单、常见.除了摩擦起电以外,你还知道哪些使物体带电的例子?
二、使物体带电的其他方法
接触带电:除摩擦外,用接触的方法也可以使物体带电.
【演示实验】　如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒甲接触没有被摩擦过的橡胶棒乙,然后用乙去靠近纸屑、验电羽,观察橡胶棒乙能否吸引纸屑、验电羽等轻小物体?
分析总结:观察到橡胶棒乙也能吸引纸屑、验电羽等轻小物体.这说明橡胶棒乙通过接触橡胶棒甲而带了电.
　　[过渡语]　我们已经知道了什么叫带电现象,知道了被毛皮摩擦过的橡胶棒和被丝绸摩擦过的玻璃棒都带上了电荷,能够吸引轻小物体,那么它们带的电荷是否相同呢?
三、两种电荷及相互作用
【演示实验】　如图所示,用丝绸分别摩擦两根完全相同的玻璃棒,将一根玻璃棒水平吊起,用另一根玻璃棒靠近.你看到什么现象?说明了什么?
生:两根玻璃棒相互排斥.说明两根玻璃棒带的电荷相同.
【学生实验】
1.如图所示,用毛皮分别摩擦两根完全相同的橡胶棒,将一根橡胶棒水平吊起,用另一根橡胶棒靠近它.你看到什么现象?说明了什么?
生:两根橡胶棒相互排斥.说明两根橡胶棒带的电荷相同.
2.如图所示,将丝绸摩擦过的玻璃棒水平吊起,用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近它.你看到什么现象?此现象又说明了什么?
生:橡胶棒和玻璃棒相互吸引,说明被毛皮摩擦过的橡胶棒和被丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷不同.
分析总结:人们通过大量的实验研究发现,用摩擦的方法可以使各种各样的物体带电.带电后的物体带的电荷不是跟丝绸摩擦过的玻璃棒带的电荷种类相同,就是跟毛皮摩擦过的橡胶棒带的电荷种类相同,没有第三种电荷,自然界中只存在两种电荷.
师:为了研究方便,美国科学家富兰克林对这两种电荷做出规定,同学们知道是怎样规定的吗?
生:用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷叫正电荷,可用“+”表示.用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷叫负电荷,可用“-”表示.
师:那么刚才我们所做的三种实验,你能得到电荷间有什么作用规律?
生:同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引.
【拓展延伸】　丝绸同时摩擦两根玻璃棒,或毛皮同时摩擦两根橡胶棒,带上同种电荷后再相互靠近,会发生排斥现象,而丝绸摩擦过的玻璃棒与毛皮摩擦过的橡胶棒靠近后,会相互吸引.任意两个带电体,若与丝绸摩擦过的玻璃棒相互吸引,就必定与毛皮摩擦过的橡胶棒相互排斥.
　　[过渡语]　如果我们想检验一个物体是否带电,根据电荷间的作用规律,你能想到什么办法?
四、验电器
问题:用摩擦过的物体去靠近碎纸片,碎纸片被吸引过来,能不能判断该物体带了电?这是用什么方法判断物体是否带电的?
回答:能;利用带电体吸引轻小物体的性质来判断.
师:除此之外,我们还可以用验电器来检验,展示验电器并介绍构造.
构造:金属球、金属杆、金属箔等.
【演示实验】　下面我们来做一组实验,看用验电器能否检验物体是否带电.
1.先用不带电的橡胶棒接触验电器的金属球,如图所示.
2.再用带电的橡胶棒接触验电器的金属球,如图甲所示.
甲
3.最后用力摩擦橡胶棒,再将它接触验电器的金属球,如图乙所示.
乙
进行1,2步后:
师:你们看到了什么现象?
生:不带电的橡胶棒接触验电器的金属球,验电器的金属箔片不张开,带电体接触验电器的金属球,验电器的金属箔片张开.
总结:可见验电器可以用来检验物体是否带电.因此验电器的作用是:检验物体是否带电.
问题:此时金属箔片带什么电荷?金属箔片为什么会张开?
小组讨论:带负电荷.当用带电体接触验电器的金属球时,有一部分电荷转移到验电器的两个金属箔片上,这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开.
总结原理:验电器就是根据同种电荷互相排斥的原理制成的.
最后老师演示第3步.
师:你们又发现了什么现象?
生:带电多的物体接触验电器的金属球,金属箔片张角变化大.
问题:从验电器金属箔片张角的大小变化我们可以判断出什么?
回答:可以判断所带电荷的多少.
总结:我们把电荷的多少叫电荷量,简称电荷,单位是库仑,简称库,符号是C.
【拓展延伸】　验电器金属箔片张角越大,说明所带电荷越多.一根摩擦过的玻璃棒或橡胶棒所带的电荷大约只有10-7C,一片带电的云所带的电荷约几十库.
　　[过渡语]　摩擦过的玻璃棒或橡胶棒带上了电荷、雷雨云也带上了电荷,那么电荷从哪里来?学习完原子及其结构的内容你就明白了.
二、原子及其结构
阅读教材P33“原子及其结构”后请回答:
问题1:什么叫元电荷?其电荷量是多少?
回答1:由实验测定的自然界存在的最小电荷量.最小电荷叫元电荷:e=1.6×10-19C.
问题2:带电体的带电荷量有什么特点?
回答2:都是e的整数倍.
问题3:通常情况下,原子为什么是中性?请看下面这个氧原子示意图,这个氧原子带电吗?
回答3:正负电荷总数相等,不带电.
问题4:摩擦起电是怎样产生的呢?从电子的得失方面去猜想一下.
回答4:原子是由原子核和核外电子组成的.通常情况下,原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷在数量上相等.原子整体不显电性,物体对外也不显电性.不同物质的原子核束缚电子的本领不同,束缚电子本领弱的物体因为摩擦会失去电子带正电荷,得到电子的物体因为有了多余的电子而带负电荷.所以摩擦起电的实质是:电子的转移.
【拓展延伸】　构成原子的基本粒子有“核外电子”“原子核”“质子”“中子”,原子的体积是由核外电子决定的;原子的质量是由原子核决定的.虽然原子是很小的粒子,但仍具有一定的质量.由于原子的实际质量很小,如果用它们的实际质量来计算的话非常麻烦,为了书写、记忆和使用方便,国际上统一采用相对原子质量来表示原子的质量.比如1个铁原子的质量是9.288×10-26 kg;铁的相对原子质量是56.
　　[过渡语]　请大家看大屏幕上视频:这个女孩用手摸带电的金属球,她的头发都竖立起来了.她的头发竖起来说明了什么?头发上的电荷从哪里来的?
三、导体和绝缘体
【演示实验】　如图所示,取两个相同的验电器A和B,使A带电,
B不带电,用金属棒把A和B连接起来.看有什么现象发生?说明了什么?
讨论回答:验电器B的金属箔由于带电会张开.说明金属杆中有电荷在定向移动.
分析总结:金属中存在大量可以自由移动的电荷,叫自由电子,可见金属是导电的.像金属这样善于导电的物体叫导体.
问题:你知道常见的导体有哪些?
回答:常见的导体有:金属、人体、食盐水溶液、大地等.
【演示实验】　接着取两个相同的验电器A和B,使A带电,B不带电,如图所示,用塑料棒把A和B连接起来.看有什么现象发生?说明了什么?
讨论回答:验电器B的金属箔不会张开.说明电荷不能通过塑料棒定向移动.
分析总结:由于塑料内部几乎没有可以自由移动的电荷,可见塑料不善于导电.我们把不善于导电的物体叫绝缘体.
问题:你知道常见的绝缘体有哪些?
回答:常见的绝缘体有:橡胶、玻璃、塑料、陶瓷等.
【拓展延伸】　导体容易导电是因为导体中有大量的自由电荷,它们受原子核的束缚力很小,能够从导体的一个部分移到另一个部分.而绝缘体中,电荷几乎都被束缚在原子的范围之内,不能从绝缘体的一个部分移到另一个部分.
1.摩擦起电.
2.两种电荷:正电荷、负电荷.
3.电荷间的相互作用:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
4.原子及其结构:原子是由原子核(带正电荷)和核外电子(带负电荷)组成的.
5.导体与绝缘体:善于导电的物体叫导体,导体内有大量的自由电荷.不善于导电的物体叫绝缘体,绝缘体内几乎没有自由电荷.
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.中央电视台的“三星智力快车”节目介绍说,蜜蜂飞行与空气摩擦产生静电,因此蜜蜂在飞行中就可以吸引带正电的花粉,以下说法正确的是 (　　)
A.蜜蜂带负电 B.蜜蜂带正电
C.空气不带电 D.空气带负电
解析:由于蜜蜂飞行与空气摩擦产生静电,蜜蜂在飞行中就可以吸引带正电的花粉,根据异种电荷互相吸引,同种电荷互相排斥的规律,蜜蜂带负电.故选A.
2.有一个带正电的物体,吸引一个轻小物体,则该轻小物体 (　　)
A.一定带正电
B.可能带正电,也可能不带电
C.一定带负电
D.可能带负电,也可能不带电
解析:带正电的物体靠近带负电的轻小物体时,会出现相互吸引现象;带正电的物体靠近不带电的轻小物体时,也能出现吸引现象.所以该轻小物体可能带负电,也可能不带电.故选D.
3.用丝绸摩擦过的玻璃棒带　　　　电,用它去接触轻质小球A后,小球A再与轻质小球B靠近,出现如图所示的现象,则B球带　　　　电.?
解析:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电,用它去接触轻质小球A后,小球A带上正电荷.球A再与轻质小球B靠近,由图可知,A,B两球相互排斥,它们带同种电荷,由于A带正电,则B球带正电.
【答案】　正　正
4.摩擦起电并不是创造了电荷,只是电荷从一个物体转移到另一个物体使正负电荷　　　　,如图所示,小女孩用橡胶棒去摩擦动物的皮毛后,橡胶棒带上了　　　　电.?
解析:当两种不同的物质相互摩擦时,束缚电子能力强的得到电子,束缚电子能力弱的失去电子.所以摩擦起电实质上并不是创造了电荷,只是电子从一个物体转移到另一个物体,使正负电荷分开.小女孩用橡胶棒去摩擦动物的皮毛后,橡胶棒得到电子带上了负电.
【答案】　分开　负
1.摩擦起电.
2.两种电荷.
3.电荷间的相互作用规律.
4.原子及其结构.
5.导体与绝缘体.
一、教材作业
【必做题】
教材第35页动手动脑学物理的1,3题
【选做题】
教材第35页动手动脑学物理的2题
二、课后作业
【基础巩固】
1.人类对原子结构的探究最早是从静电现象开始的.对静电现象的认识,下列说法中正确的是 (　　)
A.从静电现象认识到原子核是可分的
B.同种电荷相互吸引,异种电荷相互排斥
C.自然界只存在正、负两种电荷
D.摩擦起电创造了电荷
2.电脑显示屏表面比它下面的电脑桌表面有更多的灰尘是因为 (　　)
A.显示屏是用具有吸附灰尘能力较强的材料制成的
B.房间里灰尘的自然堆积
C.显示屏工作时,显示屏表面温度较高
D.显示屏工作时,显示屏表面带电,容易吸附灰尘
3.毛皮与橡胶棒摩擦后,毛皮带 (　　)
A.正电荷 B.负电荷
C.不带电 D.无法确定
4.东汉《论衡》一书中提到“顿牟掇芥”,指的是摩擦过的玳瑁(海龟)外壳吸引草屑的现象,这种吸引力是 (　　)
A.分子间引力 B.电荷间引力
C.磁极间引力 D.摩擦力
【能力提升】
5.用一根棒去接触已带正电的验电器的金属球,发现验电器的金属箔张角增大,则这根棒可能是 (　　)
A.用毛皮摩擦过的橡胶棒
B.用丝绸摩擦过的玻璃棒
C.用毛皮摩擦过的金属棒
D.不带电的金属棒
6.如图所示,用餐巾纸摩擦一根可以绕铁支架自由转动的吸管,使它带上电,现用一带电的物体靠近吸管带电的一端,发现它们互相排斥,说明它们带　　　　(选填“同种”或“异种”)电荷;吸管上的电荷没有通过铁支架转移,说明吸管是　　　　(选填“导体”或“绝缘体”).?
7.郝雷同学参观了科技馆后,一组静电实验给他留下了深刻的印象,回来后他把实验情景绘成一幅平面示意图,如图所示.图中A为放在绝缘支架上的带正电球体,B为用绝缘丝线悬吊的带正电的轻质小球,先后将小球B悬吊在距离A球远近不同的P1,P2,P3处,偏离情况如图.小球偏离竖直方向的原因是　　　　;请你根据此图,提一个科学问题　　　　　　　　??
【拓展探究】
8.小芳在厨房帮助妈妈煮菜,不小心把细小颗粒的胡椒粉撒在白糖上面,为了重新把它们分离,小芳动了动脑筋想了想,然后动手找来了小塑料汤勺在干布上搓了搓,接着拿摩擦过的小汤勺靠近混有胡椒粉的白糖,果然胡椒粉纷纷被吸在了汤勺上,而白糖依然留在原来容器里.请你运用所学的物理知识,分析胡椒粉被纷纷吸在汤勺上,而白糖却没有被吸引上来的原因.
【答案与解析】
1.C[解析:从对原子结构的认识,知道原子核是可分的,A错误;同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,B错误;自然界只存在正、负两种电荷,C正确;摩擦起电的实质是电子的转移,是电子从一个物体转移到另一个物体上,电荷的总量没有变,并不是创造了电荷,D错误.故选C.]
2.D[解析:电脑显示器在工作时,产生了大量的静电,可以吸引轻小的灰尘.故选D.]
3.A[解析:毛皮与橡胶棒摩擦,毛皮上的电子转移到橡胶棒上,毛皮因为缺少电子带正电,橡胶棒因为有多余电子带负电.故选A.]
4.B[解析:摩擦过的玳瑁(海龟)外壳吸引草屑,这种吸引力是电荷间的引力,异种电荷相互吸引.故选B.]
5.B[解析:验电器原来带正电,当与物体接触后,验电器的金属箔片张角变大,说明验电器带的正电荷增多,该物体带正电.用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电,所以不可能是用毛皮摩擦过的橡胶棒,A错误;用丝绸摩擦过的玻璃棒,失去了电子带正电,所以可能是用丝绸摩擦过的玻璃棒,B正确;用毛皮摩擦过的金属棒,因为金属是导体,很难带上电,所以不可能是用毛皮摩擦过的金属棒,C错误;因为该物体带正电,所以不可能是不带电的金属棒,D错误.故选B.]
6.同种　绝缘体[解析:用一个带电的物体靠近吸管带电的一端,发现它们互相排斥,说明它们带同种电荷;吸管上的电荷没有通过铁支架转移,说明吸管是绝缘体.]
7.同种电荷相互排斥　电荷间的作用力大小与电荷间的距离有什么关系[解析:小球在重力作用下应该在竖直方向上静止,向右偏转说明其受到向右的力,由于小球与物体A都带正电,所以其向右偏转是由于受到同种电荷相互排斥的力造成的.随着小球距离带电体A的距离增大,小球偏离竖直方向的角度在减小,其受到的作用力在减小,由此可以提出问题:电荷间的作用力大小与电荷间的距离有什么关系?(或电荷间排斥力与悬线偏离竖直方向角度有什么关系?)]
8.汤勺与衣服摩擦起电,带电的汤勺吸引细小颗粒的胡椒粉,把比白糖质量更轻小的胡椒粉从白糖中分离,而白糖重力大于带电汤勺的引力仍留在原来容器里,所以胡椒粉和白糖被成功分离.[解析:两个束缚电子本领不同的物体相互摩擦时,会发生电荷的转移从而使物体带电,带电体可以吸引轻小物体.]
　　摩擦起电虽然学生在小学自然中已经学过,但是在初中阶段有必要从头讲起.因为从电的发展史来看,人们首先得到的是静电知识;从电学系统来看,静电是电学的基本知识,所以学好这部分内容可以为以后电学知识的学习打下良好的基础.
让学生做探究实验时,教师要做适当的指导,可以提高学生的合作意识并提高课堂效率,但是如果学生明白了,老师就不要再讲了.老师做演示实验时,有时怕学生不明白,讲的较多较重复,没给学生留更多的时间去动手做实验,这是课堂效果减分的地方.
本节课教学通过分组实验使学生认识电荷间作用规律和摩擦起电现象,既体验了成功,又增强了学生合作、互助的能力,还可弥补班额较大时对弱势学生关注的不足.用毛皮摩擦橡胶棒,或者用丝绸摩擦玻璃棒时,学生手心出汗太多,会导致效果不理想,可以准备一个吹风机,随时吹干,增强实验效果.
动手动脑学物理(教材第35页)
1.负电[提示:丙物体带正电,乙吸引丙,故乙带负电;甲排斥乙,故甲带负电.]
2.(1)不能[提示:因为摩擦过的吸管带了电,带电的物体可以吸引不带电的物体或带异种电荷的物体.]　(2)吸管向玻璃棒方向转动,说明吸管与玻璃棒相互吸引,故吸管带负电,餐巾纸带正电,摩擦起电的两个物体带等量异种电荷.　(3)吸管得到了电子,餐巾纸失去了电子.
3.50个电子;8×10-18 C;因为原子核内的正电荷数与核外电子数相等.
　　1.探究不同的物体相互摩擦时带电荷种类是否相同,以及相互作用规律:
方法一:先用丝绸摩擦过的玻璃棒接触不带电的验电器,这样验电器就带上了正电.两个不同的物体相互摩擦,然后分别与验电器接触.如果带负电,验电器的箔片就会闭合一些,如果带的负电多,甚至完全闭合、再张开.反之如果带正电,箔片就会张开的大一些.
方法二:将丝绸摩擦的玻璃棒悬挂使其可以自由转动,两个不同的物体相互摩擦,然后分别靠近玻璃棒,相吸带负电;排斥带正电.
2.观察下图,在电荷重新分布的物体上,负电荷比该物体上的正电荷离外界正电荷更近,
物体上的负电荷与外界正电荷之间的吸引力大于物体上的正电荷与外界正电荷之间的排斥力.因此外界物体与被吸物体之间总体表现出是吸引力.明白了上述道理,就可以很容易理解静电为何能改变水流的方向和吸附小纸屑.
　　3.导体和绝缘体的比较:
导体
绝缘体
导电能力
容易导电
不容易导电
原因
有大量的自由电荷
电荷几乎都被束缚在原子的范围内
常见材料
金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等
玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油等
用途
输电线等
电器外壳等

第2节　电流和电路
1.知道电流的形成及其条件,知道电流方向的规定.
2.通过动手实验,知道电路的组成;能从能量的角度认识电源和用电器的作用,从电路的组成认识开关的作用;能画常见的电路元件符号.
3.结合电路的实际连接,学会按实物电路连接图画出对应的电路图.
1.经历简单的电路连接,观察实验现象,从现象中总结归纳出规律.
2.尝试用符号表示电路中的元件,会画简单的电路图.
1.通过探究实验,激发学生对认识电路组成、研究各元件的作用有强烈的兴趣.
2.在学习连接电路、画电路图等基本技能的实践活动中,培养竞争意识、合作精神、安全操作意识.
【重点】　认识简单电路;能动手连接简单电路;会画简单的电路图.
【难点】　电流的形成;根据电路图连接电路和根据电路画电路图.
【教师准备】　电路板一块、导线若干、小电动机一个、多媒体课件等.
【学生准备】　干电池两节、小灯泡两个、发光二极管若干等.
导入一:实验导入
给出小灯泡、小电动机、电源、开关、导线,先后两次连接电路,分别使小灯泡亮、小电动机转动,看谁连接的最快最好!
问题:你在实验中有什么收获和体会?有什么疑问?
　　[过渡语]　刚才我们实际上组装了一个简单的电路.生活中像照明灯、电视机、电冰箱等等这些看似复杂的东西都是由最简单的电路组成的,让我们走进神秘的电的世界吧!
导入二:问题导入
图片或视频展示(如图所示):
问题:有一样东西,每天总是默默无闻的支撑着我们整个现代化社会的运转,现代社会的高速发展离不开它,现在它也在支持着我们的学习,人类既爱它又怕它,它是什么?
　　[过渡语]　对,是电!电给了人类光明和温暖,带给人类一片生机,那么什么是电路?要形成电流需要什么条件呢? 学习完本节课,你的疑问会迎刃而解.
一、电流
一、电流的形成
1.定义:电荷的定向移动形成了电流.
2.电流的方向:习惯上把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向.比如在金属导体中导电的是自由电子,它带负电,因此它的移动方向正好与规定的电流方向相反.
3.电源内外的电流方向:电源有正、负两个极,在闭合电路中,电源外部,电流的方向总是从正极流向负极,而在电源内部,则是由负极流向正极,如图所示.
二、发光二极管的单向导电性
1.如图所示,把电池对调后观察灯泡是否发光?
观察回答:仍然会发光.
2.如图所示,有一种叫做半导体二极管的电子元件,电流只能从它的一端流向另一端,不能反向流动.即发光二极管具有单向导电性.
【拓展延伸】　能做定向移动形成电流的电荷都叫自由电荷,金属导体中的自由电荷是自由电子,酸碱盐水溶液中的自由电荷是正、负离子.物理学中规定,电流的方向与正电荷定向移动的方向一致,根据此规定,在酸碱盐水溶液中电流的方向是正离子定向移动的方向,则负离子定向移动的方向与电流的方向相反.金属导体中电流的方向就与自由电子(带负电荷)的实际定向移动方向相反.在直流电路中,电池外部的电流方向是从正极经用电器流向负极,在电池内部,电流的方向是从负极流向正极.
　　[过渡语]　由以上学习我们知道,电荷的定向移动能形成电流,那么如果要使电路中有持续电流必须满足什么条件?
二、电路的构成
思路一
一、电路元件在电路中的作用
问题:刚才大家连接的电路是最简单的电路,你认为简单电路由哪几部分构成?
回答:由电源、开关、用电器和导线构成.
1.电源——将其他形式的能转化为电能.在电路中是提供电能的装置.比如干电池、学生电源等.
2.用电器——将电能转化为其他形式的能.在电路中是消耗电能的装置.比如日光灯、电视机、电脑等.
3.开关——控制电路的通断.比如闸刀开关、按钮开关等.
4.导线——是电流流通的路径.一般是铜芯的.
二、电路中有持续电流的条件
问题:电路中有持续电流,用电器才能工作,你认为电路中形成持续电流的条件是什么?
回答:电路中形成持续电流的条件有两个:(1)有电源;(2)电路是闭合的.
【拓展延伸】　干电池是日常生活中使用最多的直流电源,从手电筒、电动玩具、照相机、计算器到家用电器的遥控器,都需要用干电池为它们提供电能.充电干电池在充电时,电能转化为化学能,放电时化学能又转化为电能.干电池的锌筒是负极,碳棒是正极,因为锌比碳棒更容易吸附电子,带负电.干电池中含有许多重金属(如锌、铜、汞、镉)和酸、碱等物质,这些物质渗漏后会污染环境,威胁人类健康,因此对废电池要进行回收.
思路二
【学生实验】
1.依据你的生活经验,如何使一盏小灯泡发光?
回答:电路连接如图所示.
2.如何控制灯泡的亮与灭?
回答:用一个开关来控制.
3.请你将这个电路连接好,观察小灯泡的工作状态.
问题:由前面的实验,同学们总结一下,一个最简单的电路,由哪几部分组成?
回答:电源、用电器、开关、导线.
小组讨论总结:
1.生活中的电源种类很多.比如各种干电池、蓄电池、发电机、学生电源等.
2.生活中的用电器更多了.比如电视机、空调机、冰箱、电脑、洗衣机、微波炉、电灯等.
3.生活中的开关.比如按钮开关、闸刀开关、声控开关、光控开关、温控开关、感应开关等.
在生活中多观察,你还会发现更多.
【拓展延伸】　从能量的角度认识电路中各元件的作用.
1.电源:物理学中把电池这类提供电能的装置叫电源;
2.用电器:消耗电能的装置叫用电器;
3.开关:控制电路通断的装置;
4.导线:输送电能的装置.
　　[过渡语]　画图时如果把电源、用电器等元件原样画出,既麻烦又不清楚,那么有什么办法把电路元件画得简洁一些呢?
三、电路图
一、电路图
用元件符号表示电路连接的图.
二、介绍常用元件的符号
电池、开关、灯泡、电动机、电铃、交叉相连导线、交叉不相连导线等,如图所示.
三、练习
请画出如下实物的电路图:开关断开时,电路处于断开状态,用电器不能工作;开关闭合时,电路处处连通,用电器工作.
实物图如图所示:
电路图如图所示:
【拓展延伸】　画电路图的技巧和注意事项:
1.线路简洁,不能出现交叉;
2.电路图中各元件的顺序一定要与实物图保持一致;
3.一般从电源的正极出发,顺着电流方向,依次连接,直至回到电源负极;
4.在连接电路前应将开关断开.
　　[过渡语]　电路连接时,无论怎样连接,通常都能归纳为三种情况,你知道是哪三种电路吗?
四、通路、断路、短路
三种电路
1.通路:电路处处连通形成回路,用电器能正常工作,如图甲所示.
2.断路:电路某处断开形不成回路,用电器不能工作,如图乙所示.
3.短路
(1)定义:直接用导线把电源的正负极连接起来,如图所示.
(2)危害:电路中电流很大,温度升高,可能会把电源烧坏.
【拓展延伸】　短路分电源短路和局部短路两种.电源短路是指电流从正极流向负极的过程中,不经过任何用电器.局部短路是在电路的某两点之间,其中有一条通过不含用电器的电路,电流全部从这条不含用电器的电路流过,被短路的用电器无电流,不工作,而整个电路仍有用电器工作.
1.电流:电荷的定向移动.
2.电路的组成:电源、用电器、开关、导线.
3.电路图:用符号表示电路连接的图.
4.三种电路:通路、断路、短路.
1.关于电流、电流的方向,下列说法正确的是 (　　)
A.负电荷定向移动不能形成电流
B.物理学规定正电荷的运动方向为电流方向
C.在电源外部,电流从电源正极经用电器流向负极
D.金属导体中自由电子定向移动的方向和电流方向相同
解析:定向移动的电荷可以是正电荷,可以是负电荷,可以是正负电荷向相反方向定向移动形成电流,因此A,B错误;在电源外部,电流从电源正极经过用电器流向负极,C正确;金属导体里面做定向移动的是带负电的自由电子,电子定向移动方向与电流方向相反,D错误.故选C.
2.如图所示是一个便携式充电器,当它正在给手机电池充电时,在充电过程中,该手机电池相当于电路中的 (　　)
A.电源 B.开关
C.导线 D.用电器
解析:在给手机电池充电的过程中,电能转化为电池的化学能,手机电池消耗电能,相当于用电器.故选D.
3.下列各电路图中,正确的是 (　　)
解析:A图没有用电器,错误;B图发生了短路,错误;C图正确;D图没有电源,错误.故选C.
4.请根据如图所示的实物图,在方框内画出对应的电路图.
解析:闭合开关,电流从电源的正极出发依次经过开关、两个灯泡回到负极,如图所示.
【答案】　如图所示.
1.电路的基本组成.
2.元件符号和电路图.
3.电路的三种状态.
一、教材作业
【必做题】
教材第40页动手动脑学物理的1,2,4,5题
【选做题】
教材第40页动手动脑学物理的3题
二、课后作业
【基础巩固】
1.下列说法中正确的是 (　　)
A.只要有电荷运动就有电流
B.只有正电荷定向移动才能形成电流
C.正电荷定向移动的方向规定为电流的方向
D.负电荷定向移动的方向规定为电流的方向
2.下列装置不属于电源的是 (　　)
A.太阳能电池板 B.电动机
C.学生电源 D.蓄电池
3.电路中有持续电流的条件是 (　　)
A.只要电路是通路即可
B.只要电路中有电源
C.有电源且电路是通路
D.有电源且开关应断开
4.如图所示,汽车在转向前,司机会拨动方向盘旁边的横杆,汽车同侧的前后两个转向灯就会同时闪亮、同时熄灭,司机所拨动的这根横杆就相当于电路中的　　　　(填电路元件)接在电路中.?
【能力提升】
5.如图所示,电路元件及导线连接均完好,闭合开关S1,S2,则 (　　)
A.L1不能发光,L2能发光
B.L1能发光,L2不能发光
C.L1,L2都能发光
D.L1,L2都不能发光
6.与如图甲所示实物图相对应的电路图是图乙中的 (　　)
7.央视《是真的吗?》节目中,主持人做了“电池+口香糖锡纸=取火工具”的实验:取口香糖锡纸,剪成条状,将锡纸条带锡的一端接在电池的正极,另一端接在电池的负极,很快发现纸条中间处开始冒烟,起火苗,如图所示.这是因为锡具有　　　　性,将它的两端直接接入电池正负极,就会造成　　　　,迅速产生大量热量使温度达到锡纸的　　　　而使之燃烧.?
【拓展探究】
8.在连接电路时:
(1)开关必须　　　　(填“断开”或“闭合”);?
(2)导线的两端要接在接线柱上,并　　　　时针旋紧(填“顺”或“逆”);?
(3)某实验小组连好图示电路时,闭合开关,发现两灯都不亮,急忙向老师求援.老师走过来,将L1按下,L1亮起来了,L2还是不亮.
老师微笑着问:“这说明了L1处发生了什么?”
同学们异口同声地回答道:“接触不良”.
“那么L2为什么还不亮呢?”
同学们又傻眼了……
如果L2处有故障,是什么故障呢?亲爱的同学,你来说说看:　　　　.?
【答案与解析】
1.C[解析:定向移动的电荷可以是正电荷,可以是负电荷,可以是正负电荷向相反方向定向移动形成电流;正电荷定向移动的方向规定为电流的方向.故选C.]
2.B[解析:常见的电源有:蓄电池、干电池、发电机、太阳能电池板、学生电源,可以把其他形式的能转化为电能,电动机是用电器,不是电源.故选B.]
3.C[解析:因为电流产生的原因是有电源,并且电路为通路.所以形成持续电流的条件:一是有电源;二是闭合回路.故选C.]
4.开关[解析:司机拨动这根横杆,转向灯才会工作,所以这根杆子起到了开关的作用.]
5.B[解析:闭合开关S1,S2,电路为L1的基本电路,L2被短路,所以L1能发光,L2不能发光.故选B.]
6.A[解析:电流从电源的正极出发,依次经过两个灯泡、开关回到负极,只有A电路图与实物图连接对应.故选A.]
7.导电　短路　着火点[解析:因为锡是金属,具有导电性,将锡纸条带锡的一端接在电池的正极,另一端接在电池的负极,造成电源短路,此时电路中迅速产生大量热量使温度达到锡纸着火点使之燃烧.]
8.(1)断开　(2)顺　(3)短路[解析:(1)为了防止短路损坏电源,开关在连接电路时应是断开的;(2)接线柱顺时针旋时是紧的,逆时针旋时是松的,故应顺时针旋;(3)由图可知,两个电灯都没有亮,可能是开路了,有地方接触不良,当按下L1后,L1亮了,说明这里接触不良,而另一个灯泡不亮,说明另一个灯短路了,因为此时电路中已有电流了.]
　　本节学习简单电路的构成和连接以及画电路图.学生初次接触简单电路的连接以及画电路图,表现出极大兴趣.讲课时,有时教师介绍正确做法时,部分学生根本无心听讲,兴奋点全在连接电路上.此时可以采用纠错教学法,先让学生动手操作,然后再纠错.这样能起以下几方面的作用:
1.能充分暴露学生学习上的问题,使教学更有针对性.
2.不约束学生的思维,适合中学生好表现的年龄特点,有助于激发学生的求知欲,培养其探索的兴趣.
3.避免以为学习内容简单而掉以轻心.
4.让学生在探索并解决问题过程中,体验成功的快乐.
动手动脑学物理(教材第40页)
1.如图所示.
2.如图甲、乙所示.
4.小电动机不能转动;如图所示.
5.如图甲、乙所示.
　　1.如何画好电路图
中考考查画电路图题型大约可分为以下四种:(1)看实物图画出电路图;(2)看电路图连实物元件;(3)根据要求设计电路;(4)识别错误电路,并画出正确的电路图.
下面是作图方法以及注意事项:先找电源正极,用笔尖沿电流方向顺序前进直到电源负极为止.明确每个元件的位置,然后作图.顺序是:先画电池组,按元件排列顺序规范作图,横平竖直,转弯处不得有元件.
2.二极管的单向导电性
二极管最重要的特性就是单向导电性.在电路中,电流只能从二极管的正极流入,负极流出.下面简单说明二极管的正向特性和反向特性.(1)正向特性.在电路中,将二极管的正极接在电源正极端,负极接在电源负极端,二极管就会接通,这种连接方式称为正向偏置.(2)反向特性.在电路中,二极管的正极接在电源负极端,负极接在电源正极端,此时二极管中几乎没有电流流过,二极管处于断路,这种连接方式称为反向偏置.二极管处于反向偏置时,仍然会有微弱的反向电流流过二极管.当某种情况导致二极管的反向电流急剧增大时,二极管将失去单向导电特性,这种状态称为二极管的击穿.

第3节　串联和并联
1.知道串、并联电路的连接特点.
2.会动手连接简单的串、并联电路.
3.会画简单的串、并联电路图;会根据要求设计简单的串、并联电路.
1.学会用实验的方法探究串、并联电路的区别,通过实验培养学生的观察能力和科学探究能力.
2.让学生经历从物理现象和实验中归纳科学规律的过程,体会到分析、归纳、论证在科学探究中的重要性.
1.通过实验培养学生相互合作的精神和对科学的求知欲.
2.通过了解生活、生产中简单串、并联电路的实际应用,认识科学技术对于人类生活、生产的影响.
【重点】　通过探究发现串并联电路的特点.
【难点】　学会画串、并联电路图;会连接串并联电路.
【教师准备】　多媒体课件、视频、电学磁性元件一套等.
【学生准备】　1.5 V干电池,2.5 V的小灯泡(包含灯座),开关、导线若干等.
导入一:实验导入
师:展示两个小灯泡、一个开关、干电池两节、导线若干.
问题:你能画出一个电路图并连接好电路,让这两个小灯泡都亮起来吗?
学生每四人组成一个学习小组,思考、展开讨论并发表自己的观点.然后画出电路图开始连接基本电路.让学生学习基本电路的设计和连接,为后面连接串、并联电路做准备.
甲组(如图所示):
乙组(如图所示):
　　[过渡语]　甲、乙两组同学连接的电路都能让这两个小灯泡亮起来,但是这两种连接方式有不同之处,你能发现吗?学习本节知识后你就会明白这两种连接方式的区别.
导入二:情境导入
展示视频或图片,节日的彩灯灯光璀璨.然后出示一长串小彩灯,接通电源使它发光,如图所示.
提出问题:漂亮的彩灯是由一个个小灯泡组成的,如果其中一个灯泡坏了,其他的灯泡还会亮吗?让学生带着这个问题开始本节课的学习.
一、串联和并联
思路一
由以上实验过程我们发现,使两个小灯泡亮起来的两种连接方式有很大的不同,一般地,我们认为电路元件可以有两种不同的连接方式:串联和并联.
一、串联
1.概念:把电路中元件逐个顺次连接起来的电路.
2.设计串联电路需要哪些实验器材?
讨论总结:电源、2个电灯泡、开关、若干导线.
3.画串联电路图(如图所示):
(1)根据上面的材料设计电路图,请两个同学上黑板画出他们设计的电路图,其余的同学在草稿纸上画.
(2)甲同学和乙同学上黑板画图,老师检查其他学生画图情况并指出错误,纠正或给予表扬,并和学生一起点评这两位同学的电路图,最后得出正确的电路图.
4.连接实物图(如图所示):
请一个学生上讲台在电路板上连接实物图,下面学生点评,老师和学生一起总结.

二、并联
1.概念:把电路中的元件并列连接起来的电路.
2.设计并联电路需要哪些实验器材:
讨论总结:电源、2个电灯泡、开关、导线若干等.
3.画并联电路图(如图所示).
4.连接实物图(如图所示).
请一个学生上讲台在电路板上连接实物图,下面学生点评,老师和学生一起总结.
【拓展延伸】　串联和并联是电路连接中两种最基本的形式,它们之间有一定的区别.要判断电路中各元件之间是串联还是并联,必须抓住它们的基本特征,具体方法是:
1.用电器连接法:分析电路中用电器的连接方法,逐个顺次连接的是串联;并列在电路两点之间的是并联.
2.电流流向法:当电流从电源正极流出,依次流过每个元件的则是串联;当在某处分开流过两个支路,最后又合到一起,则该电路为并联.
思路二
串联和并联
师:请同学们分成两人一组,先考虑一下:现有一个电源和两个灯泡,要使两个灯泡同时发光,有几种接法?
生甲:我们组认为可以把两个小灯泡一前一后串起来试一下.
生乙:我们组和他们不一样,我们觉得把两个小灯泡并起来,让电流一块流入,再一起流出.
生丙:我们组两个方法都想试一下.
师:你们的精神非常可贵,那大家动手画出每组的电路图,讨论一下是否正确.(学生画电路图,老师给予指导)
师:选取有代表性的某组同学,把他们的电路图拿上来,放到投影仪上,让大家看清楚.
生:我们设计的电路图是这样的,两个小灯泡一前一后串接后与电源相接,如图所示.
师:你们组设计的是两个小灯泡前后串接,也就是“首尾”相连接,我们称为串联电路.
生:我们组的电路,是第二种方案,两个小灯泡“首首”相接,“尾尾”相接,如图所示.
师:很好.“首首”相接、“尾尾”相接,我们叫并联,因为两个灯泡“并列地”连接在一起.
　　[过渡语]　那么我们的设计正确吗?两种方案都能让两个小灯泡同时发光吗?
二、连接串联电路和并联电路
【学生实验】
师:注意事项:任何情况下都不能不经过用电器而把电源的两端直接连在一起!
(学生连接电路,教师给予帮助、指导.)
师:同学们完成实验了,哪组同学愿意把你们的实验演示给大家?
(两个组的同学分别上台把串联、并联两种电路演示一遍,如图所示)
师:通过实验能得出什么结果呢?谈谈你们的体会吧!
生甲:在电路中,灯泡可以串联也可以并联.
生乙:刚才他说的不完整,应该说要使两个灯泡同时亮,既可以串联也可以并联.
生丙:我们要先设计电路,画出电路图,经过思考,正确后再动手连接电路,每一步都要认真.
生:老师,刚才我们手头只用了一个开关,如果您再给我们一个开关,两个灯泡,两个开关,又会是什么样子呢?
师:很好.你的思路已经展开了,你是想每个灯泡都用一个开关去控制,再对比串、并联电路有什么区别,是吗?
生:对.我是看到交替亮的彩灯后,猜想可能是不同开关控制的.
师:你给同学们提出了有创意的问题,到底结果如何,请同学在刚才的电路中各加一个开关,再实验一次,然后告诉我答案.
生甲:很有趣,串联电路中,再加一个开关,和原来结果一样.我认为,用电器首尾相接,像串糖葫芦,一个开关足够,一管到底,所以合上开关,电灯全亮,断开开关,电灯全灭.
师:你的分析很对.大家看到的全亮的彩灯就是串联的.
生乙:并联时,情况不一样.我发现两个开关分别和灯泡连在一起,两条路径互不影响.当闭合或断开一个开关时,和它相连的灯发光或不亮,但另一个小灯泡不受影响.
师:你得出的结论正是并联电路的特点.下面请大家总结一下串、并联电路的不同之处.
【拓展延伸】
串联电路有以下一些特点:
1.电路连接特点:串联的整个电路是一个回路,各用电器依次相连,没有“分支点”.
2.用电器工作特点:各用电器相互影响,电路中一个用电器不工作,其余用电器就无法工作.
3.开关控制特点:串联电路中的开关控制整个电路,开关位置变了,对电路的控制作用没有影响.
并联电路有以下一些特点:
1.电路连接特点:并联电路由干路和若干条支路组成,有“分支点”.每条支路各自和干路形成回路,有几条支路,就有几个回路.
2.用电器工作特点:并联电路中,一条支路中的用电器不工作,其他支路的用电器仍能工作.
3.开关控制特点:并联电路中,干路开关的作用与支路开关的作用不同.干路开关起着总开关的作用,控制整个电路,支路开关只控制它所在的那条支路.
　　[过渡语]　刚才我们经过共同努力,得出了串、并联电路的特点.谁还能举一些生活当中串、并联电路的实例?
三、生活中的电路
学生小组讨论举例分析:
生甲:过年的时候公园里挂的彩灯,采用的是串联方法,和老师挂在黑板上的那串一样.
生乙:家里的电灯和电视机、冰箱互不影响,是采用了并联电路.
生丙:晚上马路上的路灯有亮有灭,一盏坏了,其他的不受影响,它们是并联关系.
生丁:教室里的日光灯互不影响,采用的是并联方式.
【拓展延伸】　识别串联电路与并联电路的方法:
1.路径法:从电源的正极出发,沿开关、用电器等元件“走”回电源负极的路径中,若只有一条通路即为串联电路;如果有两条或两条以上的路径即为并联电路.
2.拆除法:若拆除一个用电器,另一用电器也不工作,说明这两个用电器是串联的;如果另一用电器仍然工作,说明这两个用电器是并联的.
3.支点法:只要电路中没有出现分支点,用电器肯定是串联的.若出现分支点,用电器可能是并联的.
1.电路的基本连接方式有串联和并联两种.
2.串联时把元件逐个首尾连接;并联时把元件首首相连,尾尾相连.
3.串联的用电器互相影响工作;并联的各用电器互不影响工作.
1.汽车仪表盘上都有一指示灯,用它提醒司机车门是否关好.四个车门中只要一个车门没有关好(相当于一个开关断开),该指示灯就会发光,在下列所示的电路图中,你认为符合上述要求的是 (　　)
解析:开关没闭合灯就亮,说明开关与灯是并联的,四个开关中任意一个未闭合指示灯会发光,四个开关要串联.由A图可知,几个开关并联,当开关都闭合时,即车门都关好时,灯泡会发光,A错误;由B图可知,几个开关串联,当有一个开关断开时,即有车门没关闭时,灯泡不亮,B错误;由C图可知,几个开关串联,当开关都闭合时,即车门都关好时,电源会被短路,C错误;由D图可知,几个开关串联,当开关都闭合时,即车门都关好时,灯泡不会发光,D正确.故选D.
2.如图所示的电路,下列判断正确的是 (　　)
A.闭合开关S1,S3,断开开关S2时,灯L1,L2串联
B.闭合开关S2,断开开关S1,S3时,灯L1,L2并联
C.闭合开关S1,S2,断开开关S3时,灯L1亮、L2不亮
D.同时闭合开关S1,S2,S3时,电源短路
解析:闭合开关S1,S3,断开开关S2时,灯L1,L2并联,A错误;闭合开关S2,断开开关S1,S3时,灯L1,L2串联,B错误;闭合开关S1,S2,断开开关S3时,灯L1被短路,不亮,L2亮,C错误;同时闭合开关S1,S2,S3时,L1和L2被短路,电源被短路,D正确.故选D.
3.如图所示,闭合开关S,电灯L1与L2的连接方式是　　　　联;断开开关S,会发生的现象是　　　　;电路连接的不妥之处是　　　　.?
解析:分析电路可知,两只灯泡并联.其中灯泡L2并联在电源两端,所以开关S对L2不起控制作用;灯泡L1与开关S串联后接在电源两端,所以开关断开时L1不亮.
【答案】　并　L1不能发光　开关对L2不起作用
4.街道上的路灯同时发光同时熄灭,据此　　　　(填“能”或“不能”)判断其连接方式.如果看到其中一盏灯因故障而熄灭,但其他路灯依然发光,由此可以断定路灯的连接方式为　　　　联(填“串”或“并”);每个用电器和控制它的开关的连接方式为　　　　联(填“串”或“并”).?
解析:街上的路灯同时发光同时熄灭,不能判断是串联还是并联,因为如果并联,电路中的总开关也可以控制整个电路.如果看到其中一盏灯因故障而熄灭,但其他路灯依然发光,可以断定路灯的连接方式是并联,因为并联电路有多条路径,各用电器之间互不影响.每个用电器和控制它的开关的连接方式为串联,这样才能实现对用电器的有效控制.
【答案】　不能　并　串
1.串联和并联.
2.串联电路和并联电路的特点.
3.生活中的电路.
一、教材作业
【必做题】
教材第43~44页动手动脑学物理的1,2,3,4题
【选做题】
教材第44页动手动脑学物理的5题
二、课后作业
【基础巩固】
1.节日用的小彩灯,在一个灯泡烧坏后,其他的灯泡都不能工作了,则这些小彩灯 (　　)
A.一定是串联
B.一定是并联
C.可能是串联,也可能是并联
D.无法判断
2.在如图所示的四个电路图中,属于并联电路的是 (　　)
3.家用三合一浴霸主要由红外线灯、照明灯和排气扇组成.红外线灯负责加热,排气扇负责换气,照明灯负责照明,它们能独立工作.由此可知,三合一浴霸中的用电器是　　　　联的.?
4.如图所示,电路中的小灯泡L1,L2是　　　　(填“串联”或“并联”)的,若小灯泡L1的灯丝断了后,再闭合开关S,小灯泡L2将　　　　(填“发光”或“不发光”).?
【能力提升】
5.如图所示是一种声光报警器电路,各元件均能正常工作.下列现象描述正确的是 (　　)
A.只闭合S1时,灯亮铃不响
B.同时闭合S1,S2,铃响灯不亮
C.同时闭合S1,S2,灯亮铃不响
D.只闭合S2时,铃响灯不亮
6.小聪家里有一台透明门的电冰箱,当他打开冰箱门时,冰箱内的灯就亮;当他关闭冰箱门时,冰箱内的灯就熄灭,但压缩机依然工作.小聪断定冰箱门上有一个开关S,下面小聪的判断中正确的是 (　　)
A.冰箱内的照明灯和压缩机串联
B.冰箱内的照明灯和压缩机并联,开关S在干路上
C.冰箱内的照明灯和压缩机并联,开关S和照明灯串联
D.冰箱内的照明灯和压缩机并联,开关S和压缩机串联
7.在公交车后门的两侧扶手上,各装有一个按钮,相当于一个开关,想要下车的乘客只要按下任何一个按钮,装在驾驶台上的指示灯都会发光,提醒司机有乘客需要下车.请设计一个符合要求的电路图.(已画出指示灯和电源,如图所示)
【拓展探究】
8.小刚用两只灯泡连接成电路并闭合开关后,发现两灯都亮;断开开关后两灯都不发光,由于连线较乱,一时无法确定电路是串联还是并联,以下是小刚设计的三种判断方法.
方法一:把其中一只灯泡从灯座上取下,观察另一只灯泡是否工作进行判断;
方法二:把任意一根导线断开,观察两只灯泡是否工作进行判断;
方法三:把任意一只灯泡的两个接线柱用导线连接起来,观察另一只灯泡是否工作进行判断.
(1)小明设计的第一种方法,在取下其中一只灯泡,闭合开关时,如果观察到　　　　的现象,说明该电路是并联的,如果观察到　　　　的现象,说明该电路是串联的;?
(2)在用方法二和方法三进行判断时,发现这两种方法都存在不足之处,方法二的不足是　　　　　　　　,方法三的不足是　　　　　　.?
【答案与解析】
1.A[解析:在串联电路中,电流只有一条路径,当其中一个用电器损坏或某一处断开,整个电路变成断路,所有用电器都将停止工作.节日用的小彩灯,一个灯泡烧坏后,其他灯泡都不能工作,因此这些小彩灯一定是串联的.故选A.]
2.C[解析:A,B,D图两个灯泡顺次连接,因此为串联电路;C图两个灯泡并列连接,因此为并联电路.故选C.]
3.并[解析:根据题意可知,红外线灯、照明灯和排气扇都可以单独工作,互不影响,因此它们是并联的.]
4.串联　不发光[解析:由图可知,电路中只有一条电流路径,所以小灯泡L1,L2串联.因为串联电路中各用电器互相影响,所以若小灯泡L1的灯丝断了,再闭合开关S,小灯泡L2将不发光.]
5.C[解析:只闭合S1时,电路断路,灯不亮铃不响,A错误;同时闭合S1,S2时,电铃短路,灯亮铃不响,B错误,C正确;只闭合S2时,灯泡和电铃串联,灯亮铃响,D错误.故选C.]
6.C[解析:由题意可知,冰箱内照明灯和压缩机能独立工作,属于并联电路,冰箱门上的开关S与灯泡串联.故选C.]
7.如图所示.[解析:只要按下任何一个按钮,指示灯都会发光,说明这两个开关互不影响,是并联的.]
8.(1)另一只灯泡仍发光　另一只灯泡不发光　(2)如果断开的是并联电路的干路导线,两只灯泡都不发光,和串联电路一样,无法判断　如果是并联电路,会造成电源短路[解析:(1)因为并联电路中各用电器互不影响,因此第一种方法中,取下其中一只灯泡,闭合开关,如果另一只灯泡仍发光,则可以判断出该电路是并联的;如果另一只灯泡不发光,则可以判断出该电路是串联的.(2)方法二:因为并联电路干路中导线的通断控制整个电路,串联电路中导线通断也控制整个电路,所以如果断开的是并联电路的干路导线,两只灯泡都不发光,和串联电路一样,无法判断;方法三:如果是并联电路,会造成电源短路,电源将被烧坏.]
　　1.在教学过程中要设法让学生体会到物理与生活的密切联系.在教学设计中,从学生熟悉的五光十色的夜景引入,这些会让学生认识到生活中无处不蕴含着物理知识,激发学生学习物理的兴趣.
2.学生对根据电路图画实物图,根据实物图连接电路图掌握情况较差,需要加强练习.
动手动脑学物理(教材第43页)
1.如图所示,并联电路.
2.如图所示.
3.如图甲和乙所示.
4.如图所示.
5.如图所示.
　　1.串联并联电路记忆口诀:
基本电路串并联,分清特点是关键;
串联就是一条路,正极出发负极回;
一灯烧毁全路断,一个开关管全局;
开关位置无影响,局部短路特殊用.
并联电路像河流,分了干路分支流,
干路开关全控制,支路电器独立行.
2.串联和并联的区别:
串联电路
并联电路
电路图
串联电路
并联电路
连接方式
元件逐个顺序连接
元件并列连接
电流路径
一条路径
多条路径
用电器
互相影响
互相不影响
开关
开关控制所有用电器,开关位置改变对控制作用无影响
干路开关控制整个电路,支路开关控制其所在支路

第4节　电流的测量
1.知道用电流来表示电流的强弱以及电流的单位.
2.能正确使用电流表测量电流.
3.会根据所选量程正确读出电流表的示数.
1.通过实验观察小灯泡亮度的变化,获得电路中电流强弱的变化.
2.通过观察认识电流表,动手连接电流表,掌握正确使用电流表测电流的方法.
1.在电流表的读数中,培养学生严谨的科学态度和主动积极的合作意识.
2.通过教师、学生的双边教学活动,进一步提高学生学习物理的兴趣.
【重点】　正确使用电流表,并能准确读数.
【难点】　正确连接电路,正确使用电流表测量电路中的电流.
【教师准备】　多媒体课件、视频、磁性电路板一块、电流表一个等.
【学生准备】　干电池2节,小灯泡2个,开关一个,导线若干.
导入一:实验导入
【演示实验】
1.用一节干电池作电源,把小灯泡接入电路中,闭合开关,观察小灯泡的亮度,如图甲所示.
2.用两节干电池作电源,使小灯泡发光,观察小灯泡的亮度,如图乙所示.
【现象】　从实验现象可以看出,用一节干电池作电源时,小灯泡发光较暗.用两节干电池作电源时,小灯泡发光较亮.
　　[过渡语]　比较前后两次小灯泡的发光情况,你认为通过小灯泡的电流哪次更大些?
导入二:情境导入
多媒体视频
用多媒体展示调光灯,并调节灯泡的亮度不同.
【问题】　灯泡亮度为什么会强弱不同呢?
　　[过渡语]　灯泡的亮度不同,说明通过灯泡的电流有强弱.那么如何测量电流呢?学了这节内容,问题就迎刃而解了.
一、电流的强弱
一、学生阅读“电流的强弱”这一小节的内容,了解电流的符号,单位以及换算关系.多媒体展示长度单位与之对比.叫学生当堂回答几道换算题.
自主阅读、自学总结:
意义:表示电流强弱的物理量.
符号:用字母I表示.
单位:1.国际单位:安培,简称安,符号是A.
2.常用单位:毫安,符号是mA;微安,符号是μA.
换算关系:1 A=1000 mA;1 mA=1000 μA.
若通过小灯泡的电流是200 mA,可以记作:I=200 mA=0.2 A.
二、阅读小资料“常见的电流”
常见的电流
计算器中电源的电流　　　　约100 μA
半导体收音机电源的电流 约50 mA
手电筒中的电流 约200 mA
家庭节能灯中的电流 约0.1 A
家用电冰箱的电流 约1 A
家用空调器的电流 约5 A
雷电电流 可达2×105 A
你还知道哪些用电器电流的大小.回忆生活中各用电器的耗电情况,并对应其电流值(如图所示),形成越耗电的用电器,一般电流就越大的意识.
【知识拓展】　普通短路有两种情况:(1)电源短路.导线不经过用电器直接连在电源两极上,电流很大,容易损坏电源.(2)用电器短路,也叫部分电路短路.就是一根导线接在用电器的两端,此用电器被短路,容易产生烧毁其他用电器的情况.
　　[过渡语]　我们已经知道某些用电器电流的大小,那么用什么仪器来测量电路中的电流呢?你对这种仪器了解多少?
二、电流的测量
思路一
各小组观察实物电流表,了解电流表的结构,包括零刻度线、量程、分度值、接线柱、调零旋钮等.
观察实物电流表,回答下列问题:
问题1:你怎样知道它是一只电流表?
回答1:表盘上有字母A.
问题2:它的零刻度线在最左端吗?
回答2:是.
问题3:它有几个接线柱?各标有什么符号?表盘上有几排刻度?
回答3:三个接线柱.最左端标有“-”号,中间标有“0.6”字样,右端标有“3”字样.表盘上有两排刻度.
问题4:当使用标有“-”和“3”的两个接线柱时,量程是多少?每一大格表示多少安?每一小格表示多少安?
回答4:量程是0~3 A;每一大格表示1 A;每一小格表示0.1 A.
问题5:当使用标有“-”和“0.6”的两个接线柱时,量程是多少?每一大格表示多少安?每一小格表示多少安?
回答5:量程是0~0.6 A;每一大格表示0.2 A;每一小格表示0.02 A.
　读出下列电流表的示数.
【答案】　甲图是0.14 A;乙图是1.4 A.
电流表使用规则:
使用规则
违反使用规则造成的后果
电流表要与被测用电器串联
“+”、“-”接线柱的接法要正确
如果“+”、“-”接线柱接反,电流表指针会反向偏转,不仅测不出电流,指针还会被打弯
被测电流不要超过电流表的最大测量值
如果被测电流超过电流表量程,指针偏转角度过大,指针会被打弯,还可能烧坏电流表
绝对不允许不经过用电器而把电流表直接接到电源的两极上
电流表不经过用电器直接接到电源的两极上,会造成短路,会烧坏电流表或电源
　　【知识拓展】　量程和最大测量值不是一个概念,最大测量值与最小测量值之差是量程,对于最小测量值是0的电表,这两个物理量的数值是一样大的.
思路二
电流的大小用电流表测量,下图是电流表的实物图.
一、电流表的使用方法
1.电流表和被测用电器串联.例如:如果要测量灯泡的电流,则电流表和灯泡串联.
实物图:
电路图:
2.电流从电流表的“+”接线柱(红色接线柱)流入,从“-”接线柱(黑色接线柱)流出.
3.选择正确的量程.初中物理实验室常用的电流表有两个量程:“0~3 A”量程和“0~0.6 A”量程(如图所示).
二、电流表的读数
1.看清电流表所选的量程.即看清是接“0.6”接线柱还是“3”接线柱;
2.确定电流表分度值.即明确每一小格代表的电流是多大.
　请说出下图中的电流表读数各是多少?
　　【答案】　1.6 A　0.32 A
【知识拓展】
电流表使用
方法五要
一要观察:包括量程,分度值,零刻度线;
二要调零;
三要正进负出;
四要串联;
五要试触.
电流表使用
方法四不要
一不要并联;
二不要负进正出;
三不要超过量程;
四不要直接接到电源两极.
1.电流的单位是安培,简称安,符号是A,常用的单位还有毫安(mA)、微安(μA),1 A=1000 mA;1 mA=1000 μA.
2.电流表的接法:
(1)电流表和被测用电器串联.
(2)电流从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出.
(3)选择正确的量程.(“0~3 A量程”还是“0~0.6 A量程”)
1.在使用电源时绝对不允许用导线把电源的正、负两极直接连接起来,这是因为 (　　)
A.电流太大,会损坏电源
B.电流太大,要损坏用电器
C.电流太小,用电器不能工作
D.电流太大,会损坏电源和用电器
解析:用导线把电源的正、负两极直接连接起来,会造成电源短路,电路电流很大,可能损坏电源,所以在使用电源时绝对不允许用导线把电源的正、负两极直接连接起来.故选A.
2.在如图所示的几种电路中,电流表只测量灯泡L2中电流的是 (　　)
解析:由A图可知,电流表串联在干路中,测干路电流,A错误;由B图可知,电流表串联在L2支路中,测L2电流,B正确;由C图可知,两灯泡并联,电流表串联在干路中,测干路电流,C错误;由D图可知,两灯泡串联,电流表串联在电路中,测通过两灯泡的电流,D错误.故选B.
3.小明同学在使用电流表测电流时,他发现表针是向左边偏转的,则这是因为电流表的正、负接线柱　　　　.电路连接正确后,他测得的电流(如图所示)是　　　　A.?
解析:如果电流表指针向左偏转,则电流从电流表的负接线柱流入,从电流表的正接线柱流出,这是电流表的正、负接线柱接反造成的.当选择0~0.6 A量程时,指针指在0.2处,说明测得的电流是0.2 A.
【答案】　接反了　0.2
4.如图所示是实验室中常见的一种仪表的示意图,请你写出从图中得到的三条信息:
(1)　　　　　　　;(2)　　　　　　　　;(3)　　　　　　　　.?
解析:通过表盘上的“A”标志可知,这是一个电流表;根据接线柱确定电流表选择的量程是0~3 A;电流表使用量程的分度值为0.1 A,则电流表的示数为1.5 A.
【答案】　(1)这是一个电流表　(2)电流表选择的量程是0~3 A　(3)电流表的示数为1.5 A
1.电流(I):
意义:表示电流强弱的物理量.
单位:安培,符号:A.
换算关系:千进制.
2.电流表:
读数:
使用方法:
一、教材作业
【必做题】
教材第48页动手动脑学物理的1,3,4题
【选做题】
教材第48页动手动脑学物理的2题
二、课后作业
【基础巩固】
1.关于电流,下列说法中不正确的是 (　　)
A.电流是表示电流快慢的物理量
B.电流是表示电流强弱的物理量
C.电流的单位是安培,符号是“A”
D.电流的符号是“I”,单位可以用毫安,也可以用微安
2.某种用电器正常工作时,测得通过它的电流为4 A,则此用电器可能是图中的 (　　)
3.关于如图所示电路,下列说法正确的是 (　　)
A.L1,L2串联
B.开关S只控制L2
C.电流表测支路中电流
D.电流表只测L1的电流
4.在测量电路电流时,必须将　　　　表和被测用电器　　　　联.如图所示,电表的示数是　　　　A,合　　　　mA.?
【能力提升】
5.某同学在连接电流表的过程中,出现下列现象并及时加以处理,其中处理错误的是 (　　)
A.指针静止不动,表明电流表与被测电路并联;拆除全部导线、重新连接
B.指针向右微转,没有超过表盘上的一个小格;换用能够测量较小电流的量程
C.指针向右猛偏,超过表盘上的最大电流;换用能够测量较大电流的量程
D.指针向左反转,表明电流表两个接线柱接反;立即对调连接两接线柱的导线
6.某同学使用电流表时,估计待测电路中的电流应选用0~0.6 A的量程,但他误用0~3 A的量程来测量.这样做的结果是　　　　.?
7.观察如图所示四个电路图,并填空:
在图A所示的电路中,电流表测量的是　　　　的电流;?
在图B中电流表测量的是　　　　的电流;?
在图C中的电路出现的错误是　　　　;?
在图D中出现的错误是　　　　.?
【拓展探究】
8.小明有一个蓄电池,正负极的标志已模糊不清,但他只有一个电流表,如何才能分辨出电源的正负极,如果需要其他元件,说出需要的元件,及辨别的方法和现象.
【答案与解析】
1.A[解析:电流是表示电流强弱的物理量,A错误,B正确;电流的符号是“I”,国际单位安培,符号是“A”,单位还可以用毫安,也可以用微安,C,D正确.故选A.]
2.D[解析:小电扇电流约为0.5 A,远低于4 A,A错误;计算器采用干电池供电,电流较小,约为0.1 mA,B错误;收音机电流仅有100 mA左右,C错误;电磁炉电流可达到4 A左右,D正确.故选D.]
3.A[解析:由图可知:整个电路只有一个通路,所以两只灯泡串联,A正确;在串联电路中,开关控制所有用电器,B错误;串联电路只有一个通路,无干路、支路之分,C错误;电流表同时测量通过两只灯泡的电流,D错误.故选A.]
4.电流　串　0.5　500[解析:在测量电路电流时,必须将电流表与被测用电器串联.由题图可知:电流表选择的是0~0.6 A量程,对应的分度值为0.02 A,此时示数为0.5 A,即为500 mA.]
5.A[解析:指针静止不动,说明电路某处断路,需要检查电路断路的位置,不用拆除全部导线,A错误;指针向右微转,说明电流很小,需换用能够测量较小电流的量程,B正确;指针向右猛偏,说明电流过大,需换用能够测量较大电流的量程,C正确;指针向左反转,表明电流表两个接线柱接反,立即对调连接两接线柱的导线,D正确.故选A.]
6.读数不太准确,误差变大[解析:在电流表的使用过程中,在保证安全的情况下,应该尽量选用小量程.估计待测电路中的电流应选用0~0.6 A量程,但误用0~3 A的量程来测量,分度值变大了,指针摆动角度较小,读数不太准确,误差会变大.]
7.总　L2　电流表造成短路　电流表“+”“-”接线柱接反了[解析:图A所示电路中,电流表串联在干路上,测干路中的电流,即L1,L2总电流;图B所示电路中,电流表串联在L2所在支路上,测L2的电流;在图C电路中,电流表和灯泡并联,发生短路,即错误是电流表造成短路;在图D中出现的错误是:电流表正负接线柱接反了.]
8.方法一:让一个电流表与一个电灯串联,再接到蓄电池两极上,采用试触的方法,观察电流表指针偏转方向.如果指针向反方向偏转,则与电流表正接线柱靠近的一端是蓄电池的负极;如果指针正向偏转,则与电流表正接线柱靠近的一端是蓄电池的正极.　方法二:找一个发光二极管,把二极管的正负极分别与蓄电池两极相连.若二极管发光,则与二极管正极相连的一端为电池正极,与二极管负极相连的一端为电池负极;若二极管不发光,则与二极管正极相连的一端为电池负极,与二极管负极相连的一端为电池正极.[解析:电池有两极:正极和负极,电路中的电流方向是从正极出发经过用电器回到负极.要判断电池的正、负极,我们可以利用与电流方向有关的,使用过程中要考虑电流方向的器材进行辨别.]
　　对于电流的单位以及换算,由于有长度单位的类比,效果较好;但是对于常见的电流值学生没有什么概念,基本要靠死记硬背.
对于电流表的用法,学生背诵的挺好,但是真正动手老是会漏掉一些过程.比如:连接时开关要断开、要试触、要选择合适的量程等容易忘记.
对于简单电路中电流的测量,大部分学生都能正确连接串联电路和并联电路.测干路电流时基本都能连接正确,但测量支路电流时老是弄错;有些学生会重新拆除导线,重新连接,比较浪费时间.有些学生在原来的基础上调换一两根导线就能重新测量,方法比较巧妙.
对于比较标准的串、并联电路,电流表测量哪个灯泡的电流,学生基本都能认清楚;但是对于变形的串、并联电路,大部分学生不会分析,导致判断错误.
动手动脑学物理(教材第48页)
1.250 mA;0.12 A.[提示:1 A=103 mA或1 mA=10-3 A.]
2.如图所示.
3.甲示数为0.32 A,乙示数为0.58 A,丙示数为1.4 A.[提示:先确定所用量程再读数,“0~0.6 A”量程对应的分度值为0.02 A,“0~3 A”量程对应的分度值为0.1 A.]
4.丁
　　1.电流表读数的“三看”与使用的“三问”:
读数时要“三看”:
一看量程:电流表的测量范围.
二看分度值:表盘的每一小格代表多少.(一般而言,量程0~3 A,分度值为0.1 A;量程0~0.6 A,分度值为0.02 A.)
三看指针位置:指针的位置包含了多少个分度值(一定从正面观察).
使用时要“三问”
一问:电流表是与被测用电器串联吗?
二问:电流是“正”进“负”出吗?
三问:电流表的量程选择的合适吗?
2.用“试触法”选择电流表的量程:
连接电流表之前,为了选择合适的量程要进行试触,然后根据指针偏转情况具体分析.
(1)不偏转.可能是电流表所在的电路断路,也可能是电流表已经损坏.
(2)反偏.即指针向反方向偏转.说明“+”“-”接线柱接反了,会造成通过表中的电流方向相反.这样不但无法读数,还会损坏电流表.
(3)满偏.即指针大幅度向满刻度偏转.造成满偏的原因:一是待测电路可能发生短路,电流过大;二是可能所选量程太小.短路和量程太小都会损坏电流表.
(4)偏转太小.偏转太小是由于电流表所选量程太大造成的.一个电流表有0~3 A和0~0.6 A两个量程,用 0~3 A量程时每小格表示0.1 A,用0~0.6 A量程时,每小格表示0.02 A,比较而言0~0.6 A量程准确度高些.比如通过电流表的电流是0.04 A,用0~3 A量程去测量就不如用0~0.6 A量程去测量准确.可见换用小量程能提高测量的准确度,所以用大量程测量偏角很小时,应该换用小量程测量.

第5节　串、并联电路中电流的规律
1.学会正确将电流表接入串、并联电路中,并会画出相应的电路图.
2.会分析实验数据,能归纳总结出串、并联电路各自电流的规律.
1.在探究过程中,亲历科学探究的环节,体验科学研究的方法.
2.学习用实验的方法探究串并联电路中电流规律,通过实验培养学生的观察能力和科学探究能力.
1.通过探究实验,使学生体验探究过程,激发学生主动学习的兴趣.
2.在实验中培养实事求是,尊重自然规律的科学态度,体会交流合作的重要性,获得共享成果的喜悦.
【重点】　学生能自主设计方案,并且在正确连接电路和使用电流表的基础上进行实验.
【难点】　激发学生主动学习的兴趣.
【教师准备】　电流表3个、开关若干、实物展示台、多媒体课件、视频等.
【学生准备】　电池组1个、小灯泡多个(2.5 V灯泡2个,3.8 V灯泡2个)、导线等.
导入一:问题导入
【提出问题】　同学们看黑板上的电路,从前面学过的知识知道,这是两个小灯泡组成的串联电路,电路中各点的电流之间有什么关系?
【猜想或假设】　大家现在先来猜想一下各点的电流之间有什么关系?有多少种可能?
猜想1:电流可能从正极到负极由大变小.电流每经过一个小灯泡,就消耗一部分,回到负极时最小.
猜想2:小灯泡如果型号相同,电路中各点电流就相同.小灯泡如果型号不同,电路中各点电流就不同.比如大灯泡较亮,它需要的电流较大;小灯泡较暗,需要的电流较小,电流大小与用电器有关.
猜想3:靠近电源正负极的地方电流应该大些.电流大小与用电器处在电路中的哪个位置有关.
猜想4:导线粗的地方电流大;导线细的地方电流小.像粗水管中的水流大,细水管中水流小一样.
　　[过渡语]　电路中的电流到底是怎么样的呢?下面我们通过实验来探究串、并联电路中电流的规律.
导入二:情境导入
类比分析:导体中流过的电流类似于水管中流过的水流,水的流动形成了水流,电荷的定向移动形成了电流.
问题:电流既看不见也摸不着,怎样才能知道它的大小呢?
回答:人们发现,电流通过导体时会产生各种效应,我们可以根据产生的效应的大小来判断电流的大小.例如电流通过灯泡时,灯丝变热发光,这是电流的热效应.同一个灯泡发光越暗,表明通过灯泡的电流越小;灯泡发光越亮,表明通过灯泡的电流越大.
问题:把任意两个灯泡连接到电路中,请问两小灯泡的连接方式有几种?
回答:有两种,串联和并联.
【提出问题】　大家猜想一下,在串联电路中,通过灯泡L1和L2的电流之间有什么样的关系呢?在并联电路中干路电流和各支路电流之间又有什么关系呢?
　　[过渡语]　学习完本节知识,你的疑问就会迎刃而解.
一、串联电路中的电流规律
思路一
【提出问题】　串联电路中各点的电流有什么关系?
【猜想或假设】
利用身边现有的器材,连接成一个串联电路.观察灯泡的亮暗,并猜想串联电路中的电流规律是怎样的.以下是几种猜想:
小组1:我们猜想串联电路电流处处相等.因为我们的串联电路中只有一条回路.
小组2:我们猜想串联电路中电流从正极出发越来越小.因为电流通过用电器要消耗能量.
小组3:我们猜想串联电路电流从负极往正极越来越小.因为我们的灯泡靠近负极的比较亮.
小组4:我们猜想串联电路电流靠近电源两极比较大,中间比较小.因为我们的两个灯泡一开始靠近负极的比较亮,把它们互换位置后,靠近正极的又比较亮.
【设计实验】
1.实验器材:干电池两节、小灯泡(2.5 V灯泡2个,3.8 V灯泡2个)、开关一个、电流表一个、导线若干等.
2.实验原理:实验电路图如下.图中A,B,C三点分别在L1左侧、L1和L2之间、L2右侧,分别测出A,B,C三点的电流,比较电流大小关系,就可以找出串联电路中各处电流的关系.
3.实验步骤:
(1)根据电路图连接电路,测出A点的电流并记录在表格中.

(2)根据电路图连接电路,测出B点的电流并记录在表格中.

(3)根据电路图连接电路,测出C点的电流并记录在表格中.

(4)换用不同规格的小灯泡重复测量,并把数据记录下来.
　　　电流
实验次数　　　
IA/A
IB/A
IC/A
第1次
第2次
第3次
　　【分析论证】　测量结果说明了什么?得出了什么结论?
实验结论:三处电流相等.说明串联电路各处电流相等.
【评估】　实验操作中你出现了什么失误或问题?你是怎么解决的?有哪些值得总结的经验?
【知识拓展】　电流表正确使用要注意以下几点:
“两要”:电流表要与被测用电器串联;电流要“+”入“-”出.
“两不要”:被测电流不要超过电流表量程;不要把电流表直接连到电源的两极上.
“两看清”:看清电流表所用量程;看清每一小格所表示的电流值.
　　[过渡语]　通过实验我们已经知道了串联电路的电流规律,那么并联电路的电流特点是怎么样的呢?
思路二
一、猜想与分类
同学们结合上次组装串联电路的实验现象,分组讨论,然后提出自己的猜想并给出恰当的理由:
小组1:因为我们串联在电路中的灯泡一样亮,所以我们猜想串联电路电流处处相等.
小组2:我们猜想串联电路中电流从正极出发越来越小.因为在电源的外部电流的方向是从电源的正极出发,流经用电器,回到电源的负极.
小组3:我们猜想串联电路电流从负极往正极越来越小.因为我们的灯泡靠近负极的比较亮.
小组4:我们猜想串联电路电流靠近电源两极比较大,中间比较小.因为我们的两个灯泡一开始靠近负极的比较亮,把它们互换位置后,靠近正极的又比较亮.
小组5:我们猜想串联电路电流从正极到负极越来越小.因为我们的灯泡靠近正极的比较亮.
小组6:我们猜想串联电路中电流从正极出发越来越小.电流每经过一个小灯泡就消耗了一部分电能,回到负极时就小了.
小组7:我们猜想串联电路电流从负极往正极越来越小.因为在电路中,虽然在电源的外部,电流的方向是从电源的正极出发,流经用电器,再回到负极,但是在电路中真正流动的是自由电子啊!我们知道河中水流在流动时,逐渐减小,电流的流动类似于水流的流动,所以猜想串联电路电流从负极往正极越来越小.
师:同学们提出这么多的猜想,猜想的理由也是各不相同,为了找到串联电路中电流的规律,下面我们对这些猜想进行分类,你认为应该如何分类?
生:这些猜想大致可以分为两大类:电流相等和不相等,认为电流不相等的也可以分为三大类:靠近正极的电流大,靠近负极的电流大和靠近两极的电流大.
串联电路中电流关系分类:
串联电路中电流关系
相等
小组1
不相等
正极大:小组2、小组5、小组6
负极大:小组3、小组7
靠近两极大:小组4
　　[过渡语]　那么在这么多猜想中,到底哪种或者哪些猜想才是正确的呢?下面我们通过探究活动来寻找答案.
二、设计方案、交流合作
前面大家有了猜想,下面讨论一下应该如何设计实验才能证实我们的猜想,各小组给出自己的设计方案.
方案一:测2个点的电流:
1.电源正极和灯泡L1之间的电流;
2.电源负极和灯泡L2之间的电流.
方案二:测3个点的电流:
1.电源正极和灯泡L1之间的电流;
2.灯泡L1和灯泡L2之间的电流;
3.灯泡L2和电源负极之间的电流.
师:方案一和方案二设计略有不同,方案一测量2个点的电流,方案二测量3个点的电流,那么哪个小组的方案更好呢?
生:方案二更好些.
师:给出你的理由?
生:如果A,B,C三点电流相等,那么小组1猜想正确;如果C点电流大于B点电流,B点电流又大于A点电流,那么小组2,小组5,小组6猜想正确;如果反过来,A点电流大于B点电流,B点电流又大于C点电流,那么小组3,小组7猜想正确;如果A点电流和C点电流都比B点电流大,那么小组4猜想正确.
师:其他小组的同学是否还有其他的设计方案,是否还有补充?
生:补充方案1:还应变换两个灯泡的位置,因为如果A点电流大于B点电流,B点电流又大于C点电流,则小组3,小组7猜想正确.可是如果变换两个灯泡的位置后,情况改变了,那么结论就不可靠了.
师:也就是说,这个实验不但应该多做几次,还应该变换两个灯泡的位置后,重复实验.这样才能提高实验的准确性.
生:补充方案2:还应更换两个不同规格的灯泡重复刚才的实验,或者在电路中多接入几个小灯泡进行实验,这样实验更具有代表性.
最终方案:使用电压不同的电源,粗细不同的导线,使用多个灯泡进行实验,测量A,B,C三点的电流.
三、分组实验,收集数据
下面请同学们按照我们刚才提供的思路,探究串联电路电流规律.实验时要注意正确使用电流表,把实验结果如实记录下来,填写在下面的实验记录表格中,并把实验中遇到的问题也记下来.
串联电路测得的电流数据:
　　【分析实验数据】
小组1:我们组测得A,B,C三点的电流值相同.
小组2:我们组也观察到A,B,C三点的电流值相同.
小组3:我们猜想电流靠近电源负极比较大,但结果A,B,C三点一样大.
小组4:我们猜想电流靠近两极比较大,但结果A,B两点电流值都小于C点电流值.
……
师:同学们无论如何猜想,不管如何设计实验最终都达到了我们的目的,现在我们来分析一下第1组、第2组、第3组和第4组数据,你们发现了什么规律?
生:串联电路中各点的电流都相等.
师:但是第4组数据,前两个数据相等,第三个数据和前两个数据不同,并不支持各点的电流都相等啊!那么第4组数据又有什么问题呢?
生:可能是电流表量程看错了.因为电流表0~0.6 A量程指针指在0.5 A处,和0~3 A量程指针指在2.5 A的位置相同,所以第三个数据应该为0.5 A.
【归纳总结】　如果我们换用不同的灯泡或者其他的用电器进行相同的实验,或者增加用电器的个数并把它们串联起来,多测几个点的电流,进行更多的实验,我们会发现各点的电流都相等.所以我们认为:串联电路中电流处处相等.
二、并联电路中的电流规律
【提出问题】　并联电路中干路电流与各支路电流有什么关系?
【猜想或假设】　你认为并联电路中各点电流可能有怎样的关系?你的猜想是什么?
小组1:猜想并联电路中干路电流大于支路电流.因为电流从干路出发分成两条支路.
小组2:猜想并联电路中干路电流是支路电流的二倍.因为电流从干路出发分成两条支路.
小组3:猜想并联电路中干路电流是支路电流之和.因为从干路出发的电流虽然分成两条支路,但不一定平均分配电流.
小组4:猜想并联电路中干路电流可能是支路电流的二倍也可能是支路电流之和.因为实验中选择的两只小灯泡规格可能一样也可能不一样.
【设计实验】
1.实验器材:干电池两节、小灯泡(2.5 V灯泡2个,3.8 V灯泡2个)、开关一个、电流表一个、导线若干等.
2.实验原理:实验电路图如下.图中A,B,C三点分别在L1支路、L2支路、电路干路上,分别测出A,B,C三点的电流,比较大小关系,就可以找出并联电路中各处电流的关系.
3.实验步骤:
(1)根据电路图连接电路,测出A点的电流并记录在表格中.
(2)根据电路图连接电路,测出B点的电流并记录在表格中.
(3)根据电路图连接电路,测出C点的电流并记录在表格中.
(4)换用不同规格的小灯泡重复测量,并把数据记录下来.
　　【分析论证】　测量结果说明了什么?得出了什么结论?
实验结论:C点电流等于A点和B点电流之和.说明并联电路干路电流等于各支路电流之和.
【评估】　实验操作中你出现了什么失误或问题?你是怎么解决的?有哪些值得总结的经验?
【交流】　大家还存在什么疑问和还想知道的问题呢?　　　　　　　　.?
【知识拓展】　电流表测电流注意事项:
1.连接时,先把各仪器按电路图上位置排列好.串联电路:根据“电流流向法”;并联电路:“先支路、后干路、再电源”.连线过程中,开关应保持断开.
2.连线完毕,应按照电路中电流流向检查线路是否接错;是否会出现短路;电流表正、负接线柱是否接反;各接线柱是否旋紧.检查、纠正完毕,才能闭合开关.
3.在不能预先估计电流大小的情况下,可用导线试触电流表的最大量程接线柱,如果指针的示数较小,在小量程范围内,再换较小量程连接.
1.串联电路中电流的规律:串联电路中各处电流相等.
2.并联电路中干路和支路之间的电流关系:在并联电路中,干路的电流等于各支路电流之和.
1.如图所示,在探究串联电路中的电流规律时,小华同学用电流表测出a,b,c三处的电流分别为Ia=0.2 A,Ib=0.2 A,Ic=0.2 A,在表格中记录数据后,下一步应该做的是 (　　)
A.整理器材,结束实验
B.分析数据,得出结论
C.换用不同规格的小灯泡,再测出几组电流值
D.换用电流表的另一量程,再测出一组电流值
解析:只进行一次实验,只根据一次实验数据就得出结论,结论不具有普遍性,为得出普遍结论,做完一次实验得出数据后,应该依次换用不同规格的实验器材,进行多次实验,测出多组实验数据,然后分析数据得出结论,使实验结论具有普遍性.故选C.
2.如图所示电路,闭合开关后,比较a,b,c,d四处电流的大小,其中不正确的是 (　　)
A.Ia=Id
B.Ia>Id
C.Ia>Ib
D.Id>Ic
解析:由并联电路中电流特点可知,干路中的电流等于各支路电流之和,故A,C,D正确,B错误.故选B.
3.如图是长度相同,横截面积为2倍关系的同种导线连在一起,流过AB的电流为IAB,流过BC的电流为IBC,则IAB与IBC的关系为IAB　　　　IBC.?
解析:两段导体串联,通过两导体的电流相等,即IAB=IBC.
【答案】　=
4.如图所示,电流表A1的示数为1.6 A,电流表A2的示数为0.9 A,则L1中的电流是　　　　A,L2中的电流是　　　　A.?
解析:由图可得,两灯并联,电流表A1测干路电流,电流表A2测L2的电流,由于电流表A1的示数为1.6 A,电流表A2的示数为0.9 A,故通过L1的电流是:1.6 A-0.9 A=0.7 A,电流表A2测L2的电流,因此L2中的电流是0.9 A.
【答案】　0.7　0.9
1.串联电路:电流处处相等.
2.并联电路:干路电流等于各支路电流之和.
一、教材作业
【必做题】
教材第51页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】
教材第52页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.将灯L1,L2串联在某电路中,发现灯L2比灯L1亮很多,下列说法正确的是 (　　)
A.通过L2的电流比L1大
B.通过L2的电流比L1小
C.通过两灯的电流一样大
D.无法比较通过两灯的电流大小
2.如图电路,关于电路中电流关系表达正确的是 (　　)
A.IA=IB=IC B.IA=IB+IC
C.IA+IB=IC D.IB=IA+IC
3.如图所示是一种LED手电筒,它用两节干电池做电源,由5个LED并联组成,每个LED的额定电流为15 mA,则这种LED手电筒正常工作时的总电流为　　　　mA.?
4.“红灯停,绿灯行,黄灯也要等一等,交通安全要注意”.路口的这些交通指示灯是　　　　的(填“串联”或“并联”).有时红灯快结束时黄灯也同时亮了,此时电路中的总电流　　　　(填“变大”“不变”或“变小”).?
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【能力提升】
5.小红和小丽用电流表测量电路中的电流,小红接入电路中的是0~0.6 A量程,而小丽却按照0~3 A量程读得测量电流值为2.4 A,则实际测得的电流应该是 (　　)
A.1.2 A B.4.8 A
C.0.12 A D.0.48 A
6.如图所示,当开关闭合后,电流表A1和A2的示数与开关闭合前相比较,下列说法中正确的是 (　　)
A.A1不变,A2增大
B.A1和A2的示数都增大
C.A1和A2的示数都减小
D.A1减小,A2增大
7.如图所示的电路,当只闭合S1时,L1　　　　、L2　　　　(均填“发光”或“不发光”),当S1,S2都闭合时,A1的示数为1.2 A,A2的示数为0.5 A,则通过灯泡L2的电流为　　　　A.?
【拓展探究】
8.小明同学家中有一台电视机、一台洗衣机、四盏相同的照明电灯、一台电脑,它们工作时的电流分别为300 mA、1 A、200 mA(每盏照明灯)、500 mA,则它们同时工作时,干路电流是多少?如果干路中的电流不允许超过3 A,问这些用电器能否同时使用?
【答案与解析】
1.C[解析:因为串联电路中各处电流相等,所以通过两灯泡的电流相等,与灯泡的亮暗没有关系,故C正确,A,B,D错误.故选C.]
2.C[解析:根据图示可知两灯泡并联,C点电流为干路电流,A,B两点电流为支路电流,因此C点电流等于A,B两点电流之和.故选C.]
3.75[解析:5个LED并联,正常工作时的总电流为:I=5IA=5×15 mA=75 mA.]
4.并联　变大[解析:根据交通指示灯工作时的常识可知,红灯亮时,黄灯不亮,绿灯不亮,它们是相互不影响工作的,是并联.因为指示灯是并联的,红灯快结束时黄灯同时亮了,相当于又增加了一条支路,干路电流会变大.]
5.D[解析:电流表使用“0~0.6 A”的量程时,按照“0~3 A”的量程读成了2.4 A,正确读数应为=0.48 A.故选D.]
6.B[解析:开关闭合前,电路中只有L1,电流表A1测量通过L1中的电流,A2的示数为0;当开关闭合时两灯并联,电流表A1测量干路电流,A2测量通过支路L2中的电流,并联电路互不影响,I=I1+I2,A1示数变大,A2示数变大.故选B.]
7.不发光　发光　0.7[解析:当只闭合S1时,电路为L2的基本电路,因此L1不发光,L2发光;因为并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以通过灯泡L2的电流:I2=1.2 A-0.5 A=0.7 A.]
8.它们同时工作时,干路电流等于2.6 A;能同时使用.[解析:家用电器都是并联的,并联电路中干路电流等于各支路电流之和,如果它们同时工作,则干路中的总电流:I=0.3 A+1 A+0.2 A×4+0.5 A=2.6 A,因为2.6 A<3 A,所以这些用电器能同时使用.]
　　在实验操作过程中,要求学生接好电路后,在闭合开关前,要对照电路图认真检查;闭合开关后,如果出现故障,应立即切断电源,然后从电源的一个极出发,逐段检查原因.在实验过程中,既要强调独立思考,又要强调分工协作,培养学生的合作精神,不能出现一个同学忙活,其他同学旁观的现象.给每个学生以同样的参与机会,增强学生学习物理的兴趣和信心,让每个学生的能力和素质都得到提高.
学生在操作过程中还存在一些不足之处:
1.部分学生操作没能按要求去操作,导致电路接触不良,影响了实验效果.
2.部分学生连接好电路后,急于观察实验现象,没有进行必要的检查,就闭合了开关,导致有短路现象的发生.
3.部分同学,尤其是女同学,胆子小,不敢动手操作,出现故障后只会等待老师救援,不能主动想办法排除故障,其实有的故障很简单,比如灯泡接触不良引起的电路不通,只要用手按一下灯泡就能解决问题.
动手动脑学物理(教材第51页)
1.0.3 A;0.3 A.[提示:灯泡L1和L2串联在电路中,串联电路电流处处相等,故两个电流表的示数相同.]
2.实物连接图如图所示,通过L1的电流为0.3 A,通过L2的电流为0.2 A.
3.如图所示.
4.如图所示.
　　1.设计电路顺口溜:
设计先画电路图,开关位置是关键.
开关控谁跟谁串,通常闭合电灯亮.
所有电器都控制,开关一定在干路.
任一开关闭合后,铃响铃定在干路.
2.使用节点法识别串并联电路:
节点法:就是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.以甲图为例,具体方法是:先把图中各接点处用字母表示出来.由“节点法”可知,导线的a端和c端可以看成一个点,导线的b端和d端可以看成一个点,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,因此这个电路是三盏电灯的并联电路,等效电路如乙图所示.

第1节　电　压
1.初步认识电压,知道电压的作用,电源是提供电压的装置.
2.知道电压的单位:伏、千伏、毫伏.
3.会连接电压表,会读电压表.
1.通过观察小灯泡亮度的变化,获得电路中电流的强弱.
2.通过阅读仪器的“说明书”,学会在实践中探索使用电压表.
3.尝试应用已知的科学知识去解决具体的问题.
1.通过对学生正确使用电压表技能的训练,使学生会阅读说明书,并养成严谨的科学态度和工作作风.
2.通过教师、学生的双边教学活动,激发学生的学习兴趣,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理.
【重点】　正确使用电压表,并能准确读数.
【难点】　正确连接电压表,并用电压表测量电压.
【教师准备】　蓄电池、小发电机、教学用电压表、多媒体课件、电路板等
【学生准备】　干电池、开关、灯泡、电压表、导线等.
导入一:问题导入
【演示实验】　利用两节干电池、两只灯泡、一个开关、导线若干连接简单电路,使灯泡发光,并画出电路图(如图所示).
问题1:小灯泡为什么能发光?
回答1:电路中有电流.
问题2:没有了电源电路中还有电流吗?(去掉电源,重新连接,观察小灯泡是否发光)
回答2:没有.
　　[过渡语]　为什么电路里必须有电源才会有电流?电流是怎样形成的?从这节课开始,我们就来学习有关电压的知识.
导入二:情景导入
师:电与我们的生活息息相关.“电压”这个词听起来也很熟悉,生活中经常接触.同学们你们还知道哪些知识与电压有关呢?
生甲:我见过爸爸更换遥控器里的干电池时,干电池外壳上标有电压,电压值是1.5 V(如图所示).
生乙:我戴的电子表里用的电池也有电压(如图所示).
生丙:我以前玩的电动玩具汽车里用的电池也有电压(如图所示).
　　[过渡语]　同学们说得很好!那么到底什么是电压?电压是从哪来的?在这一节课里,我们将一起来探究什么是电压.
一、电压
思路一
一、电压是电路中形成电流的原因.
师:为了说明在什么情况下才能形成电流,我们先用水流作比喻,看看水流是怎样形成的?
问题:如图所示,将装有水的U形管连通器的底部用止水钳夹住,两管内水面相平.打开止水钳,两管内水会不会发生流动?
生:不会.
演示:用止水钳夹住U形管,再向U形管内加水,使左管水面高出右管.
问题:打开止水钳,两管内的水会不会发生流动,如果发生流动,水怎样流动呢?
生:根据水往低处流的现象,水从左管向右管流动.
问题:为什么在连通器里的水面相平时,水不会流动,而在左管水面高时,水从左管流向右管?U形管中的水能不能持续不断地流动呢?
师:利用多媒体展示出连通器水流的动态过程,反映这一过程中水位的变化和连通器底部液片受到的压强变化.请同学们认真观察.
问题:由此可见,水位差(又叫水压)是使水定向流动形成水流的原因.那么怎样才能使水位时刻都有一定的水位差呢?
解决办法:如图所示,我们用一台抽水机不断地把水从右边抽到左边,使左边的水位总比右边的水位高,由于水管两端总保持一定的水位差(水压),于是水管内就有持续的水流.
类比分析总结:电源的正极聚集有大量的正电荷,负极聚集有大量的负电荷,在电源正、负极之间就产生了电压.这个电压使电路中电荷发生定向移动,使正电荷从正极流向负极,或
者使负电荷从负极流向正极,于是在电路中产生了电流(如图所示).
师:请同学们用一句话概括电路中形成电流的原因.
生:电压是使电路中形成电流的原因.
二、电源是提供电压的装置.
师:同学们很聪明啊,概括得很好!在电路中,电源在工作时不断地使正极聚集正电荷,负极聚集负电荷,保持电路两端有一定的电压,使电路中有持续的电流,因此电源是提供电压的装置.
板书:
1.电压是使电路中形成电流的原因.
2.电源是提供电压的装置.
　　[过渡语]　通过前面学习水流的形成演示中,如果不断改变抽水机抽水的快慢,发现水流的快慢也不同,由此可以得出结论,水压是有大小的.既然电压与水压相似,那么电压也应该有大小.那么我们先来确定电压的符号和单位.
三、电压的符号及单位
师:我们规定,电压的符号是U.在国际单位制中,电压单位是伏特,简称伏,符号是V.
常用到的单位还有:千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV).
问题:根据前面我们学过的电流的单位换算关系,同学们想一想,电压单位之间的换算关系是怎样的呢?
生:它们的换算关系是:1 kV=103 V、1 V=103 mV、1 mV=103 μV.
板书:
3.电压的符号:U.
4.电压的单位:
国际单位:电压单位为伏特,符号(V).
常用单位:千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV).
换算关系:1 kV=103 V、1 V=103 mV、1 mV=103μV
师:为了方便以后的学习以及应用,我们应该记住课本给出的常见电压值表,特别要牢记的是:一节干电池的电压值为1.5伏;家庭电路的电压值为220伏;对人体安全电压不高于36伏;一节铅蓄电池的电压为2伏.
板书:
5.应记住的电压值.
【拓展延伸】　伏特是意大利物理学家.善于思考、喜欢探求、勇于实践的他在青少年时期就开始了电学实验,他读了很多电学的书,他的实验超出了当时已知的一切电学知识.1800年3月20日他宣布发明了伏打电堆,这一神奇发明,对电学的研究具有划时代的意义,伏特被称为“电源之父”.后人为纪念这位著名的物理学家,把电压的单位规定为伏特.
　　[过渡语]　既然电压有大小,那么应该有测量其大小的仪器.接下来我们来学习测量电压大小的仪器——电压表.
思路二
一、交流生活感受
师:生活中的“电压”在你心中是什么印象?
生:雷电(如图甲所示)很厉害,可以击死人和牲畜;高压危险,不能靠近;照明电路的电压是220 V;有些生物体内可以产生较高的电压(如图乙所示)──生物电……
师:非常不错.看来学习“电压”之前,大家知道了很多相关知识.其实很多电现象,都是电压在起作用.
二、探究灯泡发光、分析原因
师:同学们猜一猜,一节干电池和2节干电池使灯泡发光一样亮吗?
生:肯定不一样,当然是2节干电池使灯泡发光要亮.
师:你是怎么知道的?
生:我家里有一个手电筒,用三节干电池时,灯泡发光非常亮,只用2节时,灯泡要暗一些.我经常用,体会太深了.
师:你们知道是什么原因吗?
生:电池越多,灯泡越亮.
进行不完全探究活动,得出结论.
师:大家通过实验发现:连入2节干电池比连入1节干电池时要亮.这给我们什么启示呢?
生:电压越高,灯泡越亮.
师:电源的作用就是给用电器两端提供电压.
板书:
电压:
(1)电压:要在一段电路中产生电流,它的两端就要有电压.
(2)电压的单位:千伏(kV),伏特(V),毫伏(mV)
1 kV=1×103 V;1 V=1×103 mV.
　　[过渡语]　那么电压的大小如何测量呢?请同学们阅读教材P57的电压表使用说明书,并在“使用”中找出关键词.
思路三
自主学习
任务:认识电压的概念、单位和记住常见电压值(阅读教材P55~56页内容,完成下列问题)
活动1:教师演示教材图16.1-2实验(如图所示)
分析总结:
1.要在一段电路产生电流,它的两端就要有电压.
2.同一段电路,电压越高,小灯泡越亮,说明电路中的电流越大.因此电源的作用就是给用电器两端提供电压.
3.电压单位:伏特(V)、千伏(kV)、毫伏(mV).
4.换算关系:1 kV=1000 V;1 V=1000 mV.
注意:说电压时,要说“???”两端的电压,说电流时,要说通过“???”的电流.
活动2:阅读P56小资料:记住常见电压值.
常见的电压/V
维持人体生物电流
约10-3
手机电池
3.7
干电池
1.5
家庭电路
220
电子手表用
氧化银电池
1.5
无轨电车电源
550~600
铅蓄电池
2
闪电时云层间
可达106
　　【拓展延伸】　新旧电池不能混用:旧电池的性能比新电池差很多,混用时,新电池首先会向旧电池供电,两者之间达到平衡之后才一起向用电器供电.另外旧电池一般都会先于新电池放完电,此时即使新电池带电,也不能向用电器供电.如果把新旧电池混在一起用,旧电池就成了电路中的一个用电器,会把新电池的电能白白消耗掉,而且要消耗到新旧电池的电压相等时才停止,所以新旧电池不能混在一起用,混用时两种电池都将无法达到最佳效果.
　　[过渡语]　我们已经知道了电压的单位和常见电压的大小,那么电压的高低用什么仪器测量?应该如何测量呢?
二、电压的测量
一、电压表的构造
1.电压表符号是 .如果看到表盘上标有字母“V”的就是电压表.
2.电压表结构(如图所示):
(1)电压表的零刻度线在表盘的最左端.
(2)电压表有三个接线柱,两个量程.一个公共的“-”接线柱和两个“+”接线柱.
(3)使用“-”和“3”两个接线柱时,量程是3 V,刻度盘上每一大格表示“1 V”,每一小格表示“0.1 V”;使用“-”和“15”两个接线柱时,量程是15 V,刻度盘上每一大格表示“5 V”,每一小格表示“0.5 V”.电压表中间的旋钮可以调零.
二、电压表的使用
1.电压表要与被测电路并联.要测哪部分电路的电压,电压表就和哪部分电路并联.
2.注意观察电压表的量程.要使被测电压不超过电压表的量程(先选用较大量程),明确分度值,零刻度线.
3.电压表接进电路时,要使电流从其“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出.
4.电压表可以直接接在电池的两极上,这时它测的是电池的电压.
【拓展延伸】　用电压表测量电压时,一要确保被测电压不能超过电压表的最大测量值;二要确保电压表安全的前提下尽量提高测量的准确程度,因此要根据被测电压的大小选择电压表的量程.一般情况下,要通过试触来选择量程.试触的作用有二:一是检查电压表的连接是否正确;二是确定选用的电压表的量程是否合适.
1.电压
作用:电压是形成电流的原因.
符号:U.
单位:伏特,简称伏,符号V.
2.电压表
结构:接线柱、指针等.
使用:(1)电压表必须和用电器并联;(2)红色接线柱接正极,黑色接线柱接负极;(3)选择合适的量程.
3.电压表读数
(1)确定量程;(2)确定分度值;(3)看指针偏转的格数.
1.下列电源的电压为2 V的是 (　　)
A.一节干电池两端的电压
B.三节蓄电池串联成蓄电池组的电压
C.一节蓄电池的电压
D.照明电路的电压
解析:一节干电池两端的电压是1.5 V,A错误;一节蓄电池的电压是2 V,所以当三节串联时电池组的电压为6 V,B错误;一节蓄电池的电压是2 V,C正确;我国家庭照明电路电压是220 V,D错误.故选C.
2.如图所示,当开关S闭合后,下列说法正确的是(　　)
A.灯L1与灯L2是串联,且灯L1被短路
B.电压表可测出灯L1两端的电压
C.电流表A1测的是灯L1的电流
D.电流表A2测的是干路电流
解析:开关S闭合后,灯L1与灯L2并联,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量通过电灯L2的电流,电压表既测量灯L1两端的电压,又测量灯L2两端的电压,还测量电源电压,所以A,C,D错误,B正确.故选B.
3.在用电压表测某用电器两端的电压时,若选用0~3 V的量程,测得的电压值为2.2 V;若选用0~15 V量程,测得的电压值为2.0 V,那么该用电器两端电压的大小应是 (　　)
A.2.2 V　　　　　　　B.2.0 V
C.2.1 V D.无法确定
解析:当选择大量程时,分度值是0.5 V,读数读成2.0 V,最后一位是不准确的,选小量程读数2.2 V,最后一位是准确的.故选A.
4.小明按图甲所示的电路进行实验,当闭合开关用电器正常工作时,电压表V1和V2的指针位置完全一样,如图乙所示,则L2两端的电压为　　　　V,L1两端的电压为　　　　V.?
解析:从图甲中可以看出V1测电源电压,V2测L2两端电压,两表指针一样,说明V1选的是大量程,V2选的是小量程,则V1示数为10 V,V2示数为2 V;又因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,则灯L2两端电压为2 V,灯L1两端电压为10 V-2 V=8 V.
【答案】　2　8
1.电压
(1)电压作用:使电路中形成电流的原因.
(2)电压的单位和换算:千伏(kV),伏特(V),毫伏(mV).1 kV=103 V,1 V=103 mV.
2.电压表的使用:(1)并联连接;(2)“+”进“-”出;(3)不超量程.
3.电压表的读数.
一、教材作业
【必做题】　
教材第59页动手动脑学物理的1,3,4题
【选做题】　
教材第59页动手动脑学物理的2题
二、课后作业
【基础巩固】
1.一节干电池的电压为 (　　)
A.1.5 V　　　　　　　B.24 V
C.36 V D.220 V
2.如图所示电路中,当开关S闭合时,电压表测的是谁的电压 (　　)
A.L1　　　　　B.L2
C.L1,L2总电压 D.电源和L1
3.如图所示是电压表的表盘,下面读数中正确的是 (　　)
A.若量程为3 V,示数为1.7 V
B.若量程为15 V,示数为9.7 V
C.若量程是3 V,示数为1.35 V
D.若量程为15 V,示数为5.7 V
4.在如图所示的电路图中,能用电压表正确测出灯L1两端电压的是 (　　)
A.
B.
C.
D.
【能力提升】
5.下图是小明同学在某次测量中连接的实物图,以实物图为根据画出的电路图,其中正确的是(　　)
6.如图甲所示是小贺同学制作的土豆电池,将电池两极接在电压表的正负接线柱上时,表盘指针偏转情况如图乙所示,则金属片　　　　(选填“A”或“B”)为电池的负极,该电池提供的电压为　　　　V.要给用四节干电池供电的手电筒提供电量,则需要　　　　个这样的土豆电池串联.?
7.图中圆圈a,b为连接正确的电表,闭合开关后,两灯都发光,a应是　　　　表,b应是　　　　表.?
【拓展探究】
8.果汁也能做电池.先向杯中倒入芭乐汁,再把分别接有导线的铜棒和铝棒插入芭乐汁中,作为电池的正负极,如图所示,一个芭乐电池就做成了.那么芭乐电池的正极是铜棒还是铝棒呢?给你电流表、电压表、低压发光二极管、开关各一个,导线若干,请选择其中合适的器材设计-个实验方案进行探究.
【答案与解析】
1.A[解析:一节干电池的电压为1.5 V.故选A.]
2.B[解析:从电路图可以看出,当S闭合时,电压表并联在L2两端,因此电压表测量L2两端的电压.故选B.]
3.A[解析:若电压表所选量程为0~15 V,对应分度值为0.5 V;根据指针所指位置读出电压值为8.5 V.若电压表所选量程为0~3 V,对应分度值为0.1 V;根据指针所指位置读出电压值为1.7 V.故选A.]
4.D[解析:电压表串联在干路中,A错误;电压表与L1串联,B错误;灯泡L1,L2并联,电压表并联在灯泡L1两端,但是电流从电压表的负接线柱流入,正接线柱流出,C错误;灯泡L1,L2并联,电压表并联在灯泡L1两端,正负接线柱接法正确,D正确.故选D.]
5.B[解析:A图电压表V1测量L1两端的电压表,电压表V2测量电源两端的电压,但是开关不能控制电压表,A错误;B图电压表V1测量L1两端的电压表,电压表V2测量电源两端的电压,开关控制整个电路,B正确;C图电压表V1测量L1两端的电压,电压表V2测量L2两端的电压,C错误;D图电压表V1测量电源两端的电压,电压表V2测量L1两端的电压,D错误.故选B.]
6.B　0.4　15[解析:由图可知,电压表指针向右偏转,说明“+”接线柱连接电池正极,“-”接线柱连接电池负极,故金属片B为电池负极.此时该电压表量程是0~3 V,分度值是0.1 V,所以电池电压是0.4 V.串联电路中,各部分电压之和等于总电压,所以需要这种电池的个数是:n==15个.]
7.电压　电流[解析:由图可知,a与电路并联,该处电表是电压表;b与小灯泡串联,该处电表是电流表.该电路为串联电路,电压表测量灯泡L2的电压.]
8.解析:电流从电源正极流出,经过外电路回到电源
负极.因此要确定电源的正负极要从能够明确电流方向的器材考虑.电流表和电压表的使用规则中都涉及到电流的方向,因此都可用来确定电源的正负极,再将其与给定的器材联系起来即可解决.
方案一:按如图甲所示连接电路,再利用开关试触,若电压表指针正向偏转,说明与电压表正接线柱连接的铜棒是芭乐电池的正极;若电压表指针反向偏转,则铝棒是电池正极.
方案二:将芭乐电池的铝棒用导线和电流表负接线柱连接,然后用与铜棒连接的导线跟电流表正接线柱试触.如果电流表指针正向偏转,说明铜棒是电池正极;若电流表指针反向偏转,则铝棒是电池的正极.
方案三:按如图乙所示连接电路,闭合开关,若低压二极管发光,说明铜棒是电池的正极;若二极管不发光,则铝棒是正极.
　　本节重点是电压表的正确使用以及读数,连接电路时部分学生容易将串、并联电路混淆,教师可先组织学生画出电路图,然后让学生动手连接再测量.在学生进行连接测量的过程中,教师加强对各小组的指导,发现学生存在的问题马上纠正.读数可以在学生动手测量后进行,应该多测几遍,培养学生科学严谨的态度,并使学生体会使用的电压表量程不同,读数也会有差异.
动手动脑学物理(教材第59页)
1.如图所示.
3.甲:2 V;乙:12.5 V;丙:1 V.
4.(1)如图甲所示.　(2)如图乙所示.
　　1.电压表使用“一不二要三看清”:
一不:不能超过电压表的量程;
二要:电压表要并联在被测电路两端;电流要从“+”接线柱流入,从“-”接线柱流出;
三看清:看清所用的量程;看清分度值;看清指针所指的位置.
2.如何试触
(1)在连接电路时,一般应先预留一根与电压表接线柱相连的导线.这根导线先不要连接,待连好电路后,闭合开关,用这根预留的导线头迅速与接线柱接触,并迅速离开,同时观察电压表指针的偏转情况,以判定指针的偏转是否正确.若发现指针反偏,则应调换电压表的“+”“-”接线柱.
(2)如果不能确定或估计被测电压的大小,连好电路后要先用电压表的大量程进行试触,即手持预留的导线头迅速地接触电压表大量程的接线柱,同时观察电压表的指针.若发现指针偏转角度过小,应换用小量程;若发现指针超过量程,则要改用更大量程的电压表.
(3)试触的速度要快.如果过慢,指针反偏时极易碰弯或损坏指针;选用的量程过小时,有可能损坏指针,甚至烧坏电压表.电压表的指针只有正偏和选用合适的量程,才能确保电压表安全,才能精确测量电压值.
第4节　变阻器
1.了解变阻器的构造,在电路中的符号.
2.理解变阻器的工作原理.
3.通过探究怎样用变阻器改变灯泡的亮度,知道正确使用变阻器的方法.
1.在探究滑动变阻器使用过程中,体验科学探究的方法.
2.通过理解滑动变阻器的设计、制作过程,了解科学发明创造、科技革新的过程.
1.激发学生运用所学知识解释变阻器改变电阻的道理,调动学生的发明创造热情.
2.通过教师、学生的双边教学活动,激发学生的学习兴趣,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理.
【重点】　滑动变阻器的原理及使用.
【难点】　正确连接与使用变阻器.
【教师准备】　实物投影仪、电路示教板、灯泡、三节干电池、导线若干、铅笔芯(约10厘米长)、亮度可变台灯、电位器、多媒体课件等.
【学生准备】　滑动变阻器、小灯泡(3.8 V)、学生电源、开关、导线、实验报告单等.
导入一:问题导入
师:上节课我们学习了电阻的有关知识,知道导体中有一种阻碍电流的性质,我们把它叫做电阻.如果在某个简单电路中,接有一个小灯泡,如何改变小灯泡的亮度呢?老师连接实验电路,并演示灯泡的发光情况.
生:连一个电阻.
师:如果想让灯泡的亮度连续变化,应该怎么办呢?
生:连一个阻值可以变化的电阻.
视频:演示滑动变阻器在声音、亮度等方面的控制(如图所示).
　　[过渡语]　滑动变阻器是如何改变阻值大小的?它的原理是什么?今天我们就来学习阻值可以变化的装置——滑动变阻器和电阻箱.
导入二:情景导入
【多媒体视频】
教师演示:调光台灯亮度发生变化(如图所示).
分析:调光台灯亮度发生变化,说明电流发生变化,而电流的变化是由电阻的变化引起的.
　　[过渡语]　调光台灯的电阻变化是由改变导体电阻的什么因素引起的?这节课我们就来了解有关变阻器的知识.
一、变阻器
一、变阻器的原理
思路一
1.变阻器:电阻大小可以发生变化的装置.
2.变阻器的原理
问题1:影响电阻大小的因素有哪些?
回答1:有长度、横截面积、材料和温度.
问题2:利用这些因素如何改变电阻的大小呢?
回答2:①改变材料;②改变长度;③改变横截面积;④改变温度.
问题3:上述四种方法中,哪一种方法改变电阻比较方便?
回答3:靠改变长度来改变电阻的大小比较容易,其他的因素都比较麻烦.
思路二
师:要解释台灯亮度的变化,我们来做下面的实验:在电路中加入一段铅笔芯,在一端自由移动金属夹,使连入的铅笔芯长度改变,观察现象.
生:改变铅笔芯的长度,小灯泡的亮度发生变化.连入电路的铅笔芯越长,灯越暗,连入电路的铅笔芯越短,灯越亮.
师:电源电压不变,铅笔芯越长,电阻越大,电流越小;铅笔芯越短,电阻越小,电流越大.所以通过改变铅笔芯在电路中的长度来改变电阻,从而改变电路中的电流,这就是滑动变阻器的原理.
　　[过渡语]　利用金属夹在铅笔芯上移动来改变电阻就构成了一个简单的变阻器.变阻器一般分为滑动变阻器和变阻箱两类,本节重点学习滑动变阻器.
二、变阻器的构造
思路一
师1:要增大导线电阻的可调范围,应该怎么做?
生1:电阻线必须做得很长.
师2:如何使之小巧、轻便呢?
生2:可以将电阻线绕在绝缘瓷管上,并使各线圈之间互不接触.
师3:怎样保证不互相接触呢?
生3:电阻丝外面涂上一层绝缘层.
师4:滑片滑动时又如何保证滑片与电阻丝接触呢?
生4:把滑片与电阻丝接触地方的绝缘层去掉.
师5:电阻丝是用什么材料做的?
生5:为使变阻器的可调范围变大,它是用电阻率较大的合金线制成的,这种合金线又叫电阻线.
【观察】　大家观察滑动变阻器的构造,重点看电阻线的绕法、绝缘皮是否刮掉,滑片是如何与电阻线连接的.
【组成结构】　瓷筒、电阻线、金属棒、金属滑片、4个接线柱.
【原理】　滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻线的长度来改变其电阻的.
师6:滑动变阻器在电路中的符号是怎样的?
生6:画出其在电路中的简单结构图和电路图符号.如图所示:
【拓展延伸】　滑动变阻器在电路中的作用:①通过改变电路中的电阻,逐渐改变电路中的电流和部分电路两端的电压;②保护电路.
思路二
讨论滑动变阻器的构造(需要解决以下几个问题)
问题1:电阻线选择什么材料?
解决方案1:为了滑动变阻器的调节范围更大,我们需要更长的电阻线,应该选择什么材料最合适?让学生充分讨论,最后得出结论:相同长度和横截面积的条件下,镍铬合金线的电阻比较大,容易调节.
问题2:导线太长怎么办?
解决方案2:有同学提出解决办法是将导线绕成线圈,并且解释说,平时我们见到的缝纫机线,弹簧就是这样的.但是导线较软,线圈没有支架,容易散乱怎么办?
问题3:支架用什么材料?
解决方案3:是导体还是绝缘材料,学生基本一致认为:绝缘材料.
问题4:众多的绝缘材料用哪种材料比较好呢?
解决方案4:同学提出了很多方案,硬纸筒,圆木棒,塑料棒(没有同学提瓷筒,可能对它不熟悉).
问题5:如果用这些材料作变阻器线圈支架的话,也有缺点.比如线圈中通过的电流较大时,因为导体发热,容易出现什么不好的结果?
解决方案5:这时有部分学生开始议论:会燃烧起来.这时很多同学都醒悟过来.让同学们继续找既能绝缘,又不会出现因电流过大而引发事故的绝缘材料.最终确定用瓷筒.
问题6:线圈短路怎么办?
解决方案6:紧密排绕的镍铬合金线圈横向之间会导电,怎么解决这个问题?同学们提出用塑料隔开绝缘.注意提示:塑料、油漆等绝缘都可以,但是塑料绝缘比油漆绝缘线圈占用的空间大,所以常用油漆绝缘.
问题7:滑片靠贴在绝缘油漆上,不能跟镍铬合金线接触,电路不是通路怎么办?
解决方案7:经过启发、讨论,认为采用把与滑片接触的镍铬合金线绝缘油漆刮掉的方法解决这个问题.
问题8:怎样改变镍铬合金线的长度?
解决方案8:引导学生回忆刚才做的实验,导线一端在铅笔芯上自由滑动.类似的,滑动变阻器的滑片在镍铬合金线圈上滑动来改变镍铬合金线的长度.
问题9:用什么把滑片固定,连接接线柱?
解决方案9:一根金属棒.
总结:综上所述,滑动变阻器的构造、电路图符号如图所示:
【拓展延伸】　滑动变阻器不能表示出连入电路的电阻值,但它可以连续改变接入电路中的电阻.电阻箱能准确表示出连入电路中的阻值大小,但阻值变化是不连续的.
　　[过渡语]　物理仪器上一般会有一块铭牌,滑动变阻器上同样也有,你能根据前面的学习,说出滑动变阻器上铭牌的意义吗?
三、变阻器的铭牌
问题:如图所示的变阻器滑片上有一个铭牌,上面写有“20 Ω　2 A”是什么意思呢?
回答:允许通过的最大电流是2 A,最大电阻值是20 Ω.为了防止烧坏变阻器,通过变阻器的电流,不能超过允许的最大值.
【拓展延伸】　观察是科学探究的基础,是提出问题获得证据或数据的来源.在观察到现象后及时做记录,这是科学研究的最基本方法.
　　[过渡语]　了解了滑动变阻器的构造和铭牌,那么怎样用滑动变阻器改变灯泡的亮度呢?
四、滑动变阻器的使用
同学们在设计实验和进行实验前要弄清下列6个问题.
问题1:滑动变阻器有4个接线柱,接入电路时,如果只需接两个,共有几种接法.
回答1:6种接法.如图所示.
问题2:滑动变阻器哪两个接线柱之间的电阻是不变的.
回答2:同时接最上面CD两个接线柱;或者同时接最下面AB两个接线柱(如图所示).
问题3:滑动变阻器哪两个接线柱之间的电阻很小,几乎为零?
回答3:同时接最上面CD两个接线柱(如图所示).
问题4:移动滑动变阻器的滑片,哪两个接线柱之间的电阻随着改变?向哪个方向移动时电阻变大?
回答4:如图所示,AD,AC,BC,BD四组.其中AD,AC两组滑片向右移动时电阻变大;其中BD,BC两组滑片向左移动时电阻变大.
问题5:要使灯泡和变阻器中的电流大小相同,滑动变阻器应该与灯泡串联还是并联?
回答5:串联.
问题6:要使灯泡由暗变亮,接通电路前应将滑动变阻器滑片放到什么位置上?
回答6:最大阻值处
学生分组讨论,设计实验电路图及实验步骤.
实验电路图:如图所示.
实物连接图:如图所示.
把学生设计的电路图和实验结果拿出来投影,交流,引导学生总结滑动变阻器的正确使用规则,然后再用多媒体课件动态演示变阻器的正确使用方法.在指导学生判断滑片移动引起电阻变化时,应注意让学生培养先分析变阻器上电流流向的习惯.
结论:使用方法是:上、下各接入一个接线柱,串联在电路中.
【拓展延伸】　变阻器的使用顺口溜:
串入电路,调流控压;一上一下,作用最大;
同上同下,没有变化;接入电路,拨到最大.
二、变阻器的应用
师:在生活中有哪些地方应用了变阻器?试举例说明.
生:电视、音箱的音量调节器等(如图所示).
师:补充介绍,展示电位器(如图所示).
【拓展延伸】　电阻箱是一种可以调节电阻大小并且能够显示出电阻阻值的变阻器.使用时,把两个接线柱接入电路(两接线柱不分正负极),调节旋盘就能得到0~9999.9欧之间的任意阻值.各旋盘对应的指示点的示数乘以面盘上标出的倍率,然后加在一起,就是接入电路的阻值.如图乙所示,阻值为4520欧姆.
1.原理:利用改变连入电路中电阻线长度来改变电阻,从而改变电流.
2.结构:瓷筒、电阻线、金属棒、金属滑片、接线柱等.
3.符号:如图所示.
4.使用:①变阻器连接要“一上一下”,同上同下阻值不变化.②滑片越靠近下端的接线柱,接入电路的电阻越小.
1.如图所示的滑动变阻器连入电路的4种接法中,当滑片P向右滑动时,滑动变阻器连入电路部分的电阻增大的是 (　　)
解析:A图滑动变阻器连入左下方接线柱,滑动变阻器接入左半段,滑片右移电阻长度变长,阻值变大,A正确;B图滑动变阻器接入下面两个接线柱,滑动变阻器相当于定值电阻,滑片移动不能改变电阻阻值,B错误;C图滑动变阻器连入右下方接线柱,滑动变阻器接入右半段,滑片右移电阻的长度变短,电阻变小,C错误;D图滑动变阻器连入右下方接线柱,滑动变阻器接入右半段,滑片右移电阻长度变短,电阻变小,D错误.故选A.
2.常用的变阻器有两种:滑动变阻器和电阻箱,下列说法中正确的是 (　　)
A.电阻箱能逐渐改变它连入电路的电阻,但不能表示出它连入的阻值
B.滑动变阻器能够表示出它连入电路时其滑片处在不同位置时的阻值
C.电阻箱能够表示出它连入电路时的阻值
D.这两种变阻器规定有最大阻值,但对于通过它们的电流却没有任何限制
解析:电阻箱能表示出连入的阻值,但不能逐渐地改变连入电路的电阻,A错误,C正确;滑动变阻器能连续地改变接入电路中的阻值,但不能读数,B错误;滑动变阻器和电阻箱都有允许通过的最大电流,D错误.故选C.
3.电动自行车是一种非常方便快捷的交通工具.旋转右手的“调速”把手,发现电动机带动后轮的转速会发生改变,与这个“调速”把手联动的电路元件实质是一个　　　　;它是利用改变　　　　来改变电路中电流大小的.?
解析:“调速”把手相当于滑动变阻器,是利用改变电阻的大小来改变电路中电流大小的.
【答案】　滑动变阻器　电阻的大小
4.如图所示,d为旋钮触片,将该变阻器接入电路中调节灯泡的亮度,当顺时针旋转旋钮触片时,灯泡变亮,则应连接接线柱　　　　(选填“a,b”“b,c”或“a,c”)和灯泡　　　　联后接入电路中.?
解析:顺时针旋转旋钮触片时,灯泡变亮,原因是电流变大.电源电压不变,电路中电阻变小,应连接接线柱b,c与灯泡串联后接入电路.
【答案】　b,c　串　
1.原理:利用改变连入电路中电阻线长度来改变电阻.
2.结构:瓷筒、电阻线、金属棒、金属滑片、接线柱等.
3.符号:
4.使用:“一上一下”、“同下”电阻大,“同上”电阻小.
一、教材作业
【必做题】　
教材第71页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】　
教材第71页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.利用滑动变阻器改变电阻,是通过改变下列哪个因素来实现的 (　　)
A.电阻线的材料
B.电阻线的横截面积
C.电阻线的总长度
D.连入电路中电阻线的长度
2.一个滑动变阻器铭牌上标有“50 Ω　2 A”的字样,它的含义是 (　　)
A.电阻变化范围是0~50 Ω,允许通过的最大电流是2 A
B.电阻最小值是50 Ω,允许通过的最大电流是2 A
C.电阻最小值是50 Ω,允许通过的最小电流是2 A
D.电阻最大值是50 Ω,允许通过的最小电流是2 A
3.如图所示的电阻箱的示数是　　　　Ω.?
4.滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的　　　　来改变电阻的.如图所示,当滑片向C端移动时,它的电阻值　　　　(填“变大”“变小”或“不变”).?
【能力提升】
5.一位同学设计了一个风力测定仪(如图所示).O是转动轴,OC是金属杆,下面连接着一块受风板.无风时OC是竖直的,风越强,OC杆偏转的角度越大.AB是一段圆弧形电阻,P是金属杆与弧形电阻相接触的点,测风力时,闭合开关S.通过分析可知:金属杆OC相当于一个　　　　,观察电流表可以较准确地反映风力的大小.通过分析你认为此电路还存在的问题是　　　　.?
6.旋转式变阻器(如图甲所示)与滑动变阻器相比,外形不同,但原理都是通过改变接入电路的导体的长度来改变其连入电路的电阻.若图乙中旋转式变阻器的A,C两接线柱连入电路,则连入电路的弧形电阻片是　　　　(选填“AP”“PB”或“AB”)段,当轴顺时针旋转时,它连入电路的电阻将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”).?
7.如图是大型电子地磅的电路图,当称重物时,在压力作用下滑片P向下端滑动,变阻器连入电路的电阻　　　　,电流表的示数　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”).这样把电流对应的重量刻在电流表的刻度盘上,就可以读出被称物体的重量.?
【拓展探究】
8.电动自行车控制电路有以下特点:
①调速变阻器与电动机串联,调节变阻器阻值改变流过电动机的电流,以改变电动车的行驶速度;
②除电源总开关S外,左右刹车上各装有一只开关(分别用S1和S2表示),刹车时装在该刹车上的开关断开,使电动机停止工作.请将图中电路连接完整.(不能改动已连接部分)
【答案与解析】
1.D[解析:滑动变阻器是靠改变接入电路的电阻线的长度来改变电阻的.故选D.]
2.A[解析:“50 Ω　2 A”表示允许通过的最大电流是2 A,这个滑动变阻器的最大电阻值是50 Ω或滑动变阻器电阻变化范围为0~50 Ω.故选A.]
3.2014[解析:电阻箱的示数:R=2×1000 Ω+1×10 Ω+4×1 Ω=2014 Ω.]
4.长度　变小[解析:滑动变阻器是通过改变接入电路中电阻丝的长度来改变电阻的.由图可知,变阻器接的A,C两接线柱,当滑片向C端移动时,滑片与A之间的电阻丝长度变短,电阻变小.]
5.滑动变阻器的滑片　当滑片P移至B点时,可能烧坏电流表[解析:当风力大小不同时,AB接入电
路中的电阻会变化,所以金属杆OC与弧形电阻AB组合在一起相当于滑动变阻器,OC相当于一个滑动变阻器的滑片.当风力过大时,会造成电源短路,烧坏电流表.]
6.AP　变大[解析:图中旋转式变阻器的A,C两接线柱连入电路,连入电路的弧形电阻片是AP段,当轴顺时针旋转时,它连入电路的电阻丝长度变大,连入电路的电阻将变大.]
7.变小　变大[解析:滑片P向下滑动,PB段变短,变阻器连入电阻变小,总电阻变小,所以电流变大.]
8.如图所示[解析:调速变阻器与电动机串联,根据开关的控制作用可以看出,除总开关S外,左右刹车的开关都对电动机起控制作用,且任何一个开关断开,都能使电动机停止工作,所以它们要串联连接,如图所示.]
　　本节课教师要给学生的发散性思维、创造性活动提供一个展示的机会.让学生积极参与探究,讨论活动,积极寻找学生的思想火花,遵循“不干涉”原则.比如在讲授变阻器的原理时,引导学生分析与电阻有关的几个要素为后面的教学设伏,通过用铅笔芯改变小灯泡亮度的实验,让学生自主得出应该改变导线的长度.接着在学生实验的基础上将铅笔芯换成变阻器演示实验,运用“类比”的方法因势利导突破难点,揭示变阻器的原理,这样效果比较好.实验结束后,将使用方法及注意事项以口诀的形式总结出来,学生乐于接受,易于识记掌握.
变阻器的学习属于实验技能性训练类的,因此探究方式与前面的学习有所不同,以提出思考性问题的方式展开教学,并且教材中的思考题只有动手操作,才会深刻体会,所以对学生实验过程中出现的错误要及时纠正.还要提醒学生把滑片置于电阻最大位置处,然后再合上开关;移动滑片,要会判断接入电路的电阻的大小变化,边实验边观察灯泡亮度的变化和电流的大小,学会正确使用滑动变阻器.
动手动脑学物理(教材第71页)
1.要使灯泡变亮说明电路中电流变大,滑动变阻器接入电路的电阻变小,图
中右下方接线柱接入电路,当滑动变阻器的滑片向右移动时灯泡变亮.如图所示.
2.不能;因为滑动变阻器作为一个定值电阻串联接入电路.按这个图进行操作时,滑动变阻器的阻值不改变,不能改变小灯泡的亮度.
3.D
4.电流表示数越大,表示油箱中的油量越多,原因是当油箱内油量增加时,浮子上浮,在滑杆的作用下,变阻器接入电路中电阻变小,所以电路中电流变大.
　　1.变阻器使用方法:
变阻器使用方法概括为:选、串、接、调
选
根据铭牌选择合适的滑动变阻器
串
串联在控制电路中
接
接法:“一上一下”
调
接入电路前应将电阻调到最大
　　2.滑动变阻器使用方法巧记规律:
使用滑动变阻器;改谁电流跟谁串.
一上一下连接线;关键是看连下线.
左连右移电阻大;右连右移电阻小.

第1节　电流与电压和电阻的关系
1.通过实验探究得出并认识电流、电压和电阻的关系.
2.会同时使用电压表、电流表,会用滑动变阻器来改变部分电路两端的电压.
3.会分析实验中的数据,并用图像法处理实验数据.
4.能说出电流与电压和电阻的关系.
1.使学生初步领会用控制变量法研究物理规律的思路;
2.通过实验、分析和探究的过程,提高归纳物理规律的能力;
3.尝试应用已知的科学知识去解决具体的问题.
1.在收集、处理数据的过程中培养学生实事求是的科学态度.
2.重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识,注意学生科学世界观的形成.
【重点】　通过经历完整的实验探究,认识电流与电压和电阻的关系.
【难点】　运用控制变量法进行实验和对实验数据进行分析得到结论.
【教师准备】　学生电源、教学用电流表、教学用电压表、定值电阻、滑动变阻器、多媒体课件、电路板一块等.
【学生准备】　干电池、开关、灯泡、电压表、电流表、导线等.
导入一:问题导入
通过前面的学习和实验,同学们已经隐约感觉到电流、电压、电阻之间存在着一定的关系,那么这三者之间到底存在着怎样的关系呢?这里有三个研究它们之间关系的课题,请同学们分组讨论以下哪个课题有研究的必要,为什么?
1.电流跟电压、电阻的关系;
2.电压跟电流、电阻的关系;
3.电阻跟电流、电压的关系.
　　[过渡语]　结合前面所学的知识:1.电压是形成电流的原因;2.导体的电阻是导体本身阻碍电流的一种性质,跟导体两端的电压及导体中的电流无关.你的猜想是什么?该如何探究你的猜想?从这节课开始,我们就来研究电流、电压、电阻之间的关系.
导入二:情景导入
情景:我们常常看到这样的现象:傍晚灯的亮度较暗,深夜灯的亮度较亮,这是为什么?
师:通过前面的学习,我们基本了解了电流、电压、电阻的概念,并学会了电流表和电压表的使用.今天请同学们先看老师的这组实验,请同学们仔细观察三次演示小灯泡的发光情况.
演示实验:小灯泡和干电池、开关组成串联电路.
演示1:一节干电池和2.5 V小灯泡串联发光;
演示2:两节干电池和2.5 V小灯泡串联发光;
演示3:两节干电池和3.8 V的小灯泡串联发光.
师:通过观察实验,根据上节课的学习,你能告诉大家什么?你还想知道些什么呢?
生:一个灯泡,两节干电池做电源比一节干电池做电源时亮,说明小灯泡电阻不变,电压大时,电流也大.
同样两节干电池,2.5 V的灯比3.8 V的灯亮.灯泡不同,其电阻值一般不同,由此可知,电路中的电流跟导体的电阻关系.
　　[过渡语]　那么电流、电阻、电压之间数量上存在什么样的关系呢?学习完这节课,你就会明白的.
导入三:实验导入
演示实验:出示调光台灯,打开开关,并转动旋钮,让学生观察台灯亮度的变化.
问题1:同学们都使用过台灯,当我们调节台灯旋钮的时候,台灯的亮度会发生改变,灯泡逐渐变亮(或变暗),说明通过灯泡的电流是怎样变化?
回答:电流逐渐变大(或变小).
学生实验1:把2.5 V小灯泡和教学用电流表串联,分别跟一节干电池和两节干电池组成电路.闭合开关,观察先后两次电流表示数及小灯泡的亮度.分析实验现象,大胆猜想电流的变化可能跟什么有关?
猜想1:跟两节干电池串联时,灯泡较亮,电流较大.由此可猜想:灯泡两端所加电压越高,电流会越大.
学生实验2:分别把2.5 V和3.8 V小灯泡跟两节干电池和教学用电流表组成串联电路.闭合开关,观察先后两次电流表的示数和小灯泡的亮度.分析实验现象,大胆猜想电流的变化可能跟什么有关?
猜想2:3.8 V小灯泡较暗,电流较小.灯泡不同,其电阻值一般不同.由此可猜想:导体电阻越大,电流就越小.
注意:猜想不是瞎猜、乱猜,是在原有知识的基础上有根据、符合逻辑地进行猜想.所以在这里设计实验,让学生通过实验猜想.
　　[过渡语]　实验告诉我们:通过导体的电流大小跟导体两端的电压和导体的电阻这两个因素有关.那么电流与电压、电阻之间有什么样的定量关系呢?这就是我们这节课要探究的内容.
一、探究电流与电压的关系
思路一
(一)探究方法
由前面的猜想知道导体中的电流跟导体两端的电压、导体的电阻有关,那么如何研究电流跟电压、电阻的定量关系呢?让学生分组讨论下面两个问题:
问题1:前面学过的哪些实验课题与该实验课题类似?举例说明.
回答1:探究影响导体电阻大小的因素与此类似.
问题2:你列举的实验中用到的物理研究方法是什么?
回答2:控制变量法.
(二)研究电流跟电压的关系
设计实验电路的时候应考虑的问题:
问题1:怎样测量导体两端的电压U和导体中的电流I呢?
回答1:利用电压表测量导体两端的电压U,利用电流表测量电路中的电流I.
问题2:怎样保持导体的电阻R不变呢?
回答2:使用定值电阻.
问题3:通过什么方法改变定值电阻两端的电压U呢?
回答3:利用串联的滑动变阻器改变定值电阻两端的电压U.
学生分别独立设计电路,以小组为单位进行组内讨论,拟定一个达成共识的设计方案.师生共同讨论,对各组设计方案的优缺点进行评估,帮助学生形成科学的思想,以确定出实验的最佳方案.指导学生设计出实验电路图.
(三)学生分组实验与收集数据
1.研究电流跟电压的关系
按电路图连接实物电路,利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,并记录所对应的电流值,填入表一中:
表一:R=10 Ω
电压U(V)
1
1.5
2
电流I(A)
　　2.更换定值电阻,利用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,记录对应电流值,填入表二中:
表二:R=15 Ω
电压U(V)
1
1.5
2
电流I(A)
　　(四)分析与论证
实验数据是客观事实的反映,不等于实验结论.实验结论是在数据基础上进行科学分析的结果.教师选择两组实验数据展示在黑板上,以供分析与论证.引导学生进行因果推理,认识因果推理关系,在控制物理条件下,关注物理条件改变与物理现象变化之间的联系,寻找数据之间的相互关系的特征,培养学生分析简单的因果关系的能力.
学生讨论回答下列问题,逐层概括电流与电压的关系:
问题1:电流与电压两个物理量,是谁随谁变化?
回答1:电流随电压变化.
问题2:分析表一,可得出什么结论?
回答2:通过导体的电流与导体两端的电压成正比.
问题3:这个结论前提是保持哪个物理量不变?
回答3:保持电阻不变.
问题4:有人说,这个结论可叙述为“在电阻不变时,导体两端的电压与通过导体的电流成正比.”这种说法对吗?
回答4:不对.因为是电流随电压变化,不是电压随电流变化.
(五)实验结论
在电阻不变时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比.
【拓展延伸】　台灯的调节旋钮其实是一个变阻器,转动旋钮,实际上是调节变阻器,使加在灯泡两端的电压发生变化,而灯的电阻不变,所以电流随电压成正比变化.
　　[过渡语]　利用刚才的电路如何开展探究电流跟电阻的关系?
思路二
【提出问题】　展示部分用电器的电流:浴霸:约5 A;滚筒洗衣机:约1 A;电烤箱:约2 A.
问题1:各种用电器的电流大小不同,那么电流大小与哪些因素有关?
展示家庭电路中不同的灯泡,亮度不同:
问题2:通过灯泡的电流与灯丝电阻有关吗?电路中的电流与电压、电阻有什么关系?
【猜想】　若电阻一定,电压越大,电流越大.
【实验器材】　电源、滑动变阻器、开关、电阻、电流表、电压表、导线等.
实验探究:电流与电压的关系
【设计实验】
1.测电阻两端电压,选择什么器材?如何改变电阻两端电压?怎么操作?
2.测通过电阻的电流,选择什么器材?
3.实验过程中的不变量是什么,如何控制其不变?
4.滑动变阻器在实验中都起到什么作用?
【实验电路图】
【实物图】
【表格设计】
R=10 Ω不变
1
2
3
U/V
I/A
　　【实验步骤】
1.电流表、电压表调零,按电路图连接电路,调节滑动变阻器的滑片至阻值最大端;
2.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,将电压表示数U,电流表示数I记录到表格中;
3.分别调节滑动变阻器的滑片在不同位置,仿照步骤2再做2次实验,分别记录电压表示数U、电流表示数I.
【实验分析与结论】
R=10 Ω不变
1
2
3
U/V
1.0
1.5
2.0
I/A
0.1
0.15
0.2
　　分析:当电压成比例增大时,电流也成比例增大.
实验结论:当导体的电阻一定时,通过导体的电流跟导体两端的电压成正比.
【拓展延伸】　1.实验时间不宜过长,最好做完一次实验断开开关一次,避免电阻温度升高,阻值发生变化.2.结论中导体中的电流和导体两端的电压都是针对同一导体来说的.3.不能反过来说,电阻一定时,电压与电流成正比.这里存在一定的因果关系,电压是原因,电流是结果.因为导体两端加了电压,导体中才有电流,不是因为导体中通了电流才加了电压.
　　[过渡语]　我们已经探究出了通过导体的电流跟导体两端的电压之间的关系,那么通过导体的电流跟导体的电阻之间有什么样的关系呢?
二、探究电流与电阻的关系
【设计实验】
1.在电路中如何改变电阻,选用什么器材?怎么操作?
2.如何使电阻两端电压不变,如何控制其不变?
3.滑动变阻器在实验中起到什么作用?
【表格设计】
U=3 V不变
1
2
3
R/Ω
I/A
　　【实验步骤】
1.电流表、电压表调零,按电路图连接电路,调节滑动变阻器的滑片移至阻值最大端;
2.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,电压表示数为U,将定值电阻的阻值R和电流表示数I记录到表格中;
3.断开开关,改变连入电路中定值电阻的阻值,闭合开关,调节滑动变阻器使电压表的示数为U不变,将定值电阻的阻值R和电流表示数I记入表格.
4.仿照步骤3再做1次实验,分别记录定值电阻的阻值R和电流表示数I.
【实验分析与结论】
U=3 V不变
1
2
3
R/Ω
5
10
15
I/A
0.6
0.3
0.2
　　分析:当电阻成比例增大时,电流成比例减小.
结论:当导体两端电压一定时,通过导体的电流跟导体的电阻成反比.
【拓展延伸】　结论中导体中的电流和电阻的关系不能反过来说电压一定时,电阻与电流成反比.因为电阻是导体本身的一种性质,它只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端电压和导体中的电流无关.
电流跟电压的关系:
1.实验电路:
2.实验表格:
R=　　　　Ω?
电压U/V
电流I/A
　　3.实验结论:在电阻一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比.
电流跟电阻的关系:
1.实验电路:
2.实验表格:
U=　　　　V?
电阻R/Ω
电流I/A
　　3.实验结论:在电压一定的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比.
1.关于导体中的电流与导体两端的电压的关系,下列叙述正确的是 (　　)
A.在导体电阻不变的情况下,导体中的电流与导体两端的电压成正比
B.在导体电阻不变的情况下,导体两端的电压与导体中的电流成正比
C.导体中的电流越大,其电压越大
D.导体中的电流越小,其电压越小
解析:在电阻不变的情况下,导体中的电流与导体两端的电压成正比,是电流由电压决定,不是电流决定电压,A正确,B,C,D错误.故选A.
2.如图是小明连接的“电流跟电压、电阻的关系”实验电路图,闭合开关S,电流表、电压表可能出现的现象是(　　)
A.电流表、电压表示数均为零
B.电流表和电压表指针迅速发生最大偏转,电表损坏
C.电流表示数为零,电压表示数接近电源电压
D.电流表示数为0.4 A,电压表示数为3 V
解析:电流表内阻很小,相当于导线,电流表与电阻并联会将电阻短路.电压表内阻很大,相当于断路,此时电路中电流很小,电流表示数为0,不会损坏电流表;电压表通过电流表、滑动变阻器与电源两极相连,此时电压表测量电源两端电压,示数接近电源电压.故选C.
3.小强同学用如图所示电路研究电流跟电阻关系,在实验过程中,当电阻R由5 Ω换成10 Ω后,他下一步的操作是 (　　)
A.记录电流表和电压表示数
B.将变阻器滑片向左适当移动
C.将变阻器滑片向右适当移动
D.增加电池个数
解析:在滑动变阻器阻值不变的情况下,将5 Ω定值电阻换成10 Ω定值电阻,整个电路阻值变大,此时电路中电流减小,滑动变阻器两端电压减小,此时定值电阻两端的电压变大.要使定值电阻两端电压不变,应减小电路中电流,增大滑动变阻器接入电路的阻值,即将变阻器滑片适当向左移动,才可能使电压表的示数不变.故选B.
4.如图所示是研究电流跟电压、电阻关系的实验电路图,表一、表二记录的是实验数据,分析表一数据可得出结论:　　　　;分析表二数据可得出结论:　　　　.?
表一(R=15 Ω)
表二(U=2 V)
电压U/V
1.5
3
4.5
电阻R/Ω
5
10
20
电流I/A
0.1
0.2
0.3
电流I/A
0.4
0.2
0.1
　　解析:(1)电压表与电阻R并联,电流表串联在电路中,如题图所示.(2)表一中的电阻R=15 Ω不变,随着导体两端的电压增大,通过导体的电流也增大,并且均成倍数变化;表二中的电压U=2 V不变,当电阻增大时,通过导体的电流减小,并且均成倍数变化.
【答案】　在导体电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比　在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
电流跟电压、电阻的关系:
在电阻一定的情况下,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比.
在电压一定的情况下,导体中的电流跟导体的电阻成反比.
一、教材作业
【必做题】　
教材第77页动手动脑学物理的2题
【选做题】　
教材第76页动手动脑学物理的1题
二、课后作业
【基础巩固】
1.在“研究电流跟电压、电阻的关系”实验中,需要采用控制变量的方法,即 (　　)
A.分别保持电阻不变和保持电压不变两个步骤进行实验
B.分别保持电流不变和保持电压不变两个步骤进行实验
C.分别保持电阻不变和保持电流不变两个步骤进行实验
D.分别保持电流不变、电阻不变、电压不变三个步骤进行实验
2.如图所示是研究电流与电压、电阻关系的电路图,实验分“保持电阻不变”和“保持电压不变”两步进行.在“保持电压不变”这一步实验时应 (　　)
A.保持R2滑片的位置不动
B.保持R1不变
C.更换R1,并调节R2滑片到适当位置,保持电压表示数不变
D.保持电路中电流不变
3.某同学在探究“电流与电压、电阻的关系”时,根据收集到的数据画了如图所示的图像,下列结论与之相符的是 (　　)
A.电压一定时,电流随着电阻的增大而减小
B.电压一定时,电阻随着电流的增大而减小
C.电阻一定时,电流随着电压的增大而减小
D.电阻一定时,电压随着电流的增大而减小
4.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,李明同学进行实验时,在a,b间先接入5 Ω的电阻,闭合开关,移动滑片P,使电压表的示数为3 V,并记下相应的电流值;再依次改接10 Ω,15 Ω,20 Ω的电阻,共进行了四次实验.依次改接其他电阻时,李明同学都将滑片P向右端移动至适当的位置,他这样做的目的是:　　　　.李明同学完成的四次实验记录的电流表的示数分别为:0.6 A,0.3 A,0.2 A,0.15 A,依据测量结果可以得到的结论是:　　　　.?
【能力提升】
5.关于电流、电压和电阻,下列说法正确的是 (　　)
A.只要将导体连入电路,电路中就有电流
B.导体中通过的电流越大,它的电阻越小
C.有电流通过的小灯泡,其两端不一定有电压
D.导体两端电压越大,通过该导体的电流就越大
6.在“探究电流与电压的关系”的实验中,分别用R1,R2两个电阻进行了探究,并根据各自的实验数据绘制出如图所示的I - U关系图像,从图中可以看出R1,R2的大小关系为 (　　)
A.R1>R2　　B.R1C.R1=R2 D.不能确定
7.小君和小丽在研究导体中电流与导体两端电压的关系时,除了电源(3 V)、开关、导线、电流表、电压表、滑动变阻器外,还有可供选择的:A.定值电阻;B.小灯泡.
(1)为了完成研究需要选择器材　　　　(填序号“A”或“B”);理由是:　　　　.?
(2)用笔画线完成图甲中的实物电路连接(你所选的器材在图甲中用接线板代替,导线连线不能交叉),并使滑动变阻器接入电路的阻值最大.
(3)小君通过实验得出了表(一)中的数据,请读出图乙中两表的示数,记在表中最后一列的空格处.
表(一)
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
　　　?
电流I/A
0.05
0.1
0.15
0.2
　　　?
(4)小丽通过实验得出了表(二)中的数据,并且通过分析实验数据得出了:“在电阻一定时,导体中的电流随电压的增大而减小”的结论.小君观察并检查了小丽所连接的电路后,发现了问题.你认为原因可能是　　　　.?
表(二)
电压U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
电流I/A
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
【拓展探究】
8.设计实验证明,当电流一定时,电阻两端的电压与电阻成正比.
(1)画出实验电路图;
(2)写出主要实验步骤.
(3)画出数据表格.
【答案与解析】
1.A[解析:在“研究电流跟电压的关系”实验中,控制不变的物理量是电阻;在“研究电流跟电阻的关系”实验中,控制不变的物理量是电压.故选A.]
2.C[解析:研究电流跟电阻的关系时,保持电压不变,更换R1,并调节R2滑片到适当位置,保持电压表示数不变,就可以研究电流跟电阻的关系.故选C.]
3.A[解析:右图像的横坐标表示电阻,纵坐标表示电流,是反比例函数图像,可得电流与电阻成反比,A正确;电阻是导体本身的一种性质,与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与导体两端的电压和通过导体的电流无关,B错误;左图像的横坐标表示电压,纵坐标表示电流,是正比例函数图像,可得电流与电压成正比,C错误;电压是形成电流的原因,即先有电压后有电流,不是先有电流后有电压,D错误.故选A.]
4.保持定值电阻两端的电压不变　在电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比[解析:将5 Ω的电阻换成10 Ω时,电路的总电阻变大.要探究电流和电阻之间关系,必须保持定值电阻两端的电压不变,即与定值电阻并联的电压表示数不变,所以应调节滑片P向右移动,增大滑动变阻器接入电路的电阻,使电压表的示数达到3 V时,读取电流表示数.因此小李移动滑动变阻器滑片P的目的是保持定值电阻两端电压为3 V不变.实验过程中,保持定值电阻两端电压不变,依次改接5 Ω,10 Ω,15 Ω,20 Ω的电阻,得到的电流分别为0.6 A,0.3 A,0.2 A,0.15 A,可以看出在电压一定时,通过导体的电流与电阻成反比.]
5.D[解析:导体接入电路,如果电路没有构成通路,电路中就没有电流,A错误;当导体两端电压一定时,导体中通过的电流越大,它的电阻越小,题中没有“电压一定”这个条件,B错误;电压是形成电流的首要条件,小灯泡有电流通过,则小灯泡两端一定有电压,C错误;电阻一定时,其电压越大,通过的电流越大,题中电阻一定,因此D正确.故选D.]
6.B[解析:从图中看出当R1,R2两端的电压相同时,电流值不同,即I1>I2,则R17.(1)A　小灯泡电阻随温度而改变,不能控制电阻一定　(2)如图所示.　(3)2.4　0.24　(4)电压
表并联在滑动变阻器两端了[解析:(1)探究电流跟电压的关系时,应控制电阻不变,而小灯泡两端电压越高,小灯泡越亮,电阻值越大,因此要保持电阻一定,应使用定值电阻;(2)滑动变阻器要求接入电路的电阻最大,必须使接入电路的电阻线最长,所以连接左下端的接线柱;(3)电压表选择0~3 V量程,示数是2.4 V;电流表选择0~0.6 A量程,示数是0.24 A;(4)探究电流与电压的关系,必须保持电阻一定,由表(二)对应的数据可知,电阻值是变化的,原因是电压表并联在滑动变阻器两端了.]
8.(1)电路图如图所示.　(2)主要实验步骤:①将阻值不同的6只电阻连接成如图所示的电路;②闭合开关,读出电流表示数为I并记录;③用电压表分别测出电阻R1,R2,R3,R4,R5,R6两端的电压U1,U2,U3,U4,U5,U6并记录.　(3)数据表格如下:
电阻(R)/Ω
R1
R2
R3
R4
R5
R6
电流(I)/A
I
I
I
I
I
I
电压(U)/V
U1
U2
U3
U4
U5
U6
[解析:根据控制变量法的思想,控制电流一定,改变电阻的阻值,记录电压表的示数,分析电压与电阻的关系.(答案合理即可)]
　　电源最好选择学生电源,测量的数据比较一致.采用干电池时,测量的数据存在一定的误差,处理数据时,要求教师考虑到数据可能不一致来指导学生如何得出结论.
在探究实验过程中的设计实验环节时,可以设计两种方法进行科学探究,使学生明白科学探究过程的多样性,在交流和评估时,知道不同科学探究方法对于研究问题的优劣之处.
采用图像法进行数据处理时,可以把电压U看成纵坐标y轴,电流I看成横坐标x轴,则由U - I图像可知U和I是一个正比例函数,这样用数学方法处理有利于学生快速得出U,I和R的数学表达式.
动手动脑学物理(教材第76页)
1.(1)略.　(2)从图中可知,错误的一组数据是(1.2,0.4).
2.如图所示.
　　1.探究电流与电压的关系时,改变电压有两种方案:
方案1:利用滑动变阻器改变定值电阻两端电压,比较方便,节约时间,可减少误差.
方案2:更换电池改变定值电阻两端电压,要重新连接电路,比较麻烦,容易出现接触不良等问题.
　　
2.本节课学生分析成正比和反比较困难,是学习的一个难点,教师可以从多角度分析突破:①从小学的正比和反比知识突破:比如当=常量时,a与b成正比;当ab=常量时,a与b成反比;②从倍数角度分析;③从图像角度分析.
第2节　欧姆定律
1.能根据实验探究得到的电流、电压、电阻的关系得出欧姆定律.
2.理解欧姆定律,并能利用欧姆定律进行简单的计算.
1.通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生逻辑思维能力,培养学生解答电学问题的良好习惯.
2.进一步体验控制变量的科学研究方法和用图像来说明物理现象和过程,揭示物理规律的方法.
1.通过感受欧姆得出欧姆定律的不易,学习科学家为科学艰苦奋斗的精神.
2.引导学生认识物理规律的客观性、普遍性和科学性,促进学生科学世界观的形成.
【重点】　欧姆定律的内容和公式.
【难点】　理解欧姆定律的内容;弄清变形公式的含义.
【教师准备】　多媒体课件等.
【学生准备】　复习上节课所学内容.
导入一:情景导入
情景1:用课件播放有关欧姆事迹的视频动画.
问题:故事的主人公是谁?他对初中物理有什么贡献?
　　[过渡语]　这节课我们就来学习以他的名字命名的电学重要定律.要想知道答案,让我们进入本节课的学习吧.
导入二:问题导入
多媒体展示:上节实验课某小组的实验数据.
表一:电阻R=10 Ω
实验次序
电压U/V
电流I/A
1
1
0.1
2
2
0.2
3
3
0.3
　　表二:电压U=3 V
实验次序
电压R/Ω
电流I/A
1
5
0.6
2
10
0.3
3
15
0.2
　　师:请同学们认真观察实验数据,从表格的数据中可得出什么实验结论?
生1:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端的电压成正比.
生2:在电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比.
师:两位同学的归纳都很好,如果将上面的实验结论综合起来,又可以得到什么结论?
生3:通过导体的电流与导体两端的电压成正比,与导体本身的电阻成反比.
　　[过渡语]　同学们讲得非常好,这个结论就是我们今天要学习的欧姆定律,这节课,我们同时还要学习该定律的简单应用.
一、欧姆定律
思路一
师:由上节课的结论可知:在电阻一定时,电流与电压成正比;在电压一定时,电流与电阻成反比.
我们把它综合起来,用一句表示就是:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,这个结论就是欧姆定律.
师:我们再看上节课的实验数值,你会发现,每组数值的电压与电阻的比值都等于其电流的大小.同学们验证一下上节课数值是不是存在上述关系.
所以欧姆定律还可以用这样的公式表示:电流=;用符号表示为:I=,式中的I表示电流,单位是安培(A);U表示电压,单位是伏特(V);R表示电阻,单位是欧姆(Ω).
师:电阻的单位必须用“欧姆”,电压的单位必须用“伏特”,由公式得出的电流单位才是“安培”.
【拓展延伸】　欧姆定律不是一下子就被发现的,而是经过了许多次的改进实验,克服了许多的缺点才得出的,人类一切文明进步的成果与科学家的辛勤工作是分不开的.
　　[过渡语]　我们已经知道了欧姆定律的表达式,那么如何利用它来进行简单计算呢?
二、例题与变式
1.让学生自己看例题,并注意解题步骤.
(1)解中包括已知条件;
(2)注意写出原始公式;
(3)对物理符号尽量有必要的文字说明;
(4)代入的数值要带单位;
(5)最后说明所求的量,不必写答.
　一辆汽车的车灯电阻为30 Ω,接在12 V的蓄电池上,则通过灯丝的电流是多少?
解:已知灯丝两端电压U=12 V,灯丝电阻为30 Ω.根据欧姆定律可得通过灯丝的电流:
I==0.4 A.
2.解电学问题时审题的一般思路:
(1)根据题意画出电路图;
(2)在电路图上标明已知量的符号、数值,未知量的符号;
(3)利用相应公式进行求解.
　闭合开关后,电路中某一定值电阻R两端的电压为6 V,电流为0.3 A,则电阻R的阻值是多少?
解:电路图如图所示:
已知电阻R两端电压U=6 V,通过电阻R的电流为0.3 A.根据欧姆定律I=可得电阻R的阻值为:R==20 Ω.
3.检查学生对步骤、审题方式的一些失误,一并纠正.
4.应用解释:短路
(1)电源短路:电源两端直接用导线连接起来,由于导线电阻几乎为零.由欧姆定律可知,其电流会很大,电源难以承受,会损坏电源.
(2)用电器短路:把用电器两端直接用导线连接起来,电流将不通过用电器,或通过时电流非常非常小,可以忽略不计.
【拓展延伸】　欧姆定律的几点说明:1.同时性:导体的电压和电流是同一时刻的.2.同体性:电压和电流是同一段导体两端的电压和通过其中的电流.
欧姆定律
1.文字表述:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.
2.字母公式:I=
3.例题讲解:(强调计算题格式)
1.某导体中的电流与它两端电压的关系如图所示,下列分析正确的是 (　　)
A.该导体中的电流随电压的增大而减小
B.当导体两端的电压为0 V时,电流为0 A
C.当导体两端的电压为0 V时,电阻为0 Ω
D.当导体两端的电压为2 V时,电流为0.2 A
解析:该导体中的电流随电压的增大而增大,A错误;电压使电路中形成电流,因此电压为零时,电流也为零,B正确;电阻是导体本身的一种性质,与材料、长度、横截面积以及温度有关,与电压和电流无关,C错误;由图可知,当导体两端的电压为2 V时,电流为0.4 A,D错误.故选B.
2.在一段电阻不变的导体两端加20 V电压时,通过的电流为1 A;现在把该导体两端的电压变为8 V,则此时通过该导体的电流和它的电阻为 (　　)
A.0.4 A　20 Ω　　　B.1 A　20 Ω
C.0.4 A　10 Ω D.1 A　10 Ω
解析:这段导体两端加20 V电压时,电阻为R==20 Ω;当所加电压变化时,电阻不变,仍是20 Ω.电压是8 V时,电流为I'==0.4 A.故选A.
3.如图所示,R1=10 Ω,开关闭合后电流表的示数是0.2 A,电压表的示数是4 V,R2的电阻为　　　　Ω.?
解析:把电压表看成断路分析电路连接情况,R1与R2串联,电压表测R2两端的电压,电阻R2的阻值R2==20 Ω.
【答案】　20
4.如图所示,电源电压U=6 V保持不变,R1的阻值为5 Ω,R2的阻值为10 Ω,闭合开关S后,电流表的示数为　　　　.?
解析:由图可知电流表在干路中,根据欧姆定律:I1==1.2 A,I2==0.6 A,I=I1+I2=1.2 A+0.6 A=1.8 A.
【答案】　1.8 A
欧姆定律
1.文字表述:
2.字母公式:
3.应用
一、教材作业
【必做题】　
教材第79页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】　
教材第79页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.欧姆定律表明 (　　)
A.导体电阻大小是由电流和电压决定的
B.导体两端的电压跟电流成正比,跟电阻成反比
C.导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比
D.导体电阻大小跟电压成正比,跟电流成反比
2.下列图像中,能正确表示定值电阻上的电流与两端电压关系的是 (　　)
3.如图所示,R是一只光敏电阻,当光照射强度增大时,其电阻会减小.
闭合开关S,减小对光敏电阻的照射强度,电压表和电流表示数的变化情况是 (　　)
A.两表示数均减小
B.电流表示数增大,电压表示数减小
C.两表示数均增大
D.电流表示数减小,电压表示数增大
4.工厂中,车床照明灯经常采用36 V的安全电压供电,工作时灯丝的电阻约为60 Ω,此时通过灯丝的电流是　　　　A.?
【能力提升】
5.甲、乙、丙三根镍铬合金丝,其横截面积关系S甲>S乙=S丙,长度关系为L甲=L乙A.I甲>I乙>I丙　　　B.I甲>I乙=I丙
C.I甲6.如图所示,电源电压保持不变,开关S闭合后,灯L1,L2都能正常工作,甲、乙两个电表的示数之比是2∶3,此时灯L1,L2的电阻之比是 (　　)
A.2∶1 B.1∶2
C.3∶2 D.2∶3
7.如图所示,电源电压为6 V,电阻R1的阻值为10 Ω.闭合开关后,电流表的示数为0.9 A,则通过电阻R1的电流为　　　　A,通过R2的电流为　　　　A,R2电阻为　　　　Ω.?
【拓展探究】
8.某物理兴趣小组的同学制作了一种自动测定油箱内油面高度的装置,如图所示,油量表是由电流表改装而成的,R是滑动变阻器,它的金属滑片是杠杆的一端.从油量表指针所指的刻度,就可以知道油箱内油面的高度或存油量,请简要说明它的工作原理.
【答案与解析】
1.C[解析:欧姆定律的内容是:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比,故B,D错误,C正确;导体的电阻是导体本身具有的性质,与通过它的电流、它两端的电压无关,A错误.故选C.]
2.A[解析:A图为正比例函数图像,表示电阻一定时,电流与电压成正比,A正确;B图不过原点,表示电流为0时,电路中有电压,B错误;C图表示随着电压的增大,电流减小,C错误;D图不过原点,表示没有电压的情况下,导体中也有电流,D错误.故选A.]
3.D[解析:光照射强度增大时,电阻R的阻值减小.若减小对光敏电阻的照射强度,电阻R的阻值增大,由欧姆定律可知电路中电流减小,灯泡两端的电压变小.由串联电路的电压规律可知,光敏电阻两端的电压与灯泡两端的电压之和等于电源电压,因为电源电压不变,灯泡两端的电压变小,可知光敏电阻两端的电压增大,即电压表示数增大.故选D.]
4.0.6[解析:通过灯丝的电流:I==0.6 A.]
5.A[解析:导体的电阻与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,其他条件相同时,导体越长、横截面积越小,导体的电阻越大.三根镍铬合金丝的材料相同,且S甲>S乙=S丙,L甲=L乙I乙>I丙.故选A.]
6.B[解析:如果甲、乙任何一个为电流表,将会发生短路,因此甲、乙都为电压表.此时灯L1,L2串联,电压表甲测量L2两端电压,电压表乙测量电源电压.因为串联电路两端电压等于各部分电压之和,且甲、乙的示数之比是2∶3,所以灯L1,L2两端电
压之比U1∶U2=(3-2)∶2=1∶2.又因为串联电路电流相等,即I1=I2,则R1∶R2=U1∶U2=1∶2.故选B.]
7.0.6　0.3　20[解析:通过R1的电流:I1==0.6 A;通过电阻R2的电流:I2=I-I1=0.9 A-0.6 A=0.3 A,电阻R2的阻值:R2==20 Ω.]
8.当油面上升,浮子位置升高,滑动变阻器连入电路的阻值变小,电路中的电流变大,电流表示数变大.当油面下降,浮子位置降低,滑动变阻器连入电路的阻值变大,电路中的电流变小,电流表示数变小.把电流表表盘的刻度转换成油面高度或油箱内油的体积就可以知道油箱内的存油量.[解析:油面上升通过浮子和杠杆使滑动变阻器连入电路中的电阻变小,电路中电流变大.油面下降通过浮子和杠杆使滑动变阻器连入电路中的电阻变大,电路中电流变小.]
　　本节课部分学生感到疑惑的是:为什么不研究“保持电流I不变,探究电压U与电阻R之间的关系”?按照控制变量法的思想,应当是保持其中一个物理量不变,研究其他两个量与其之间的关系.但是电阻是导体的一种性质,它并不随着电压、电流的变化而变化,当电压变了,由于电阻不改变,电流也会变化,所以保持电流不变不可能,因此无法研究.
学生的解题能力和动手实践能力之间存在较大差距.同样的电路如果出现在考试卷上,许多学生能够顺利地解答出来.但是在实际操作中,高分学生往往连最简单的电路故障都不会排除,比如找出短(断)路所在的位置和原因,总是寄希望于老师来帮助解决.于是在探究实验课堂上,往往是学生只顾记录数据,观察表面现象,缺乏动手实践能力.鉴于此种情况,实验探究的教学要充分发挥学生的自主能力,教师不能、也不要越俎代庖.
动手动脑学物理(教材第79页)
1.解:I==2.75 A.
2.解:U=IR=0.2 A×10 Ω=2 V.
3.解:R==8.3 Ω.
4.这种说法不对,因为导体的电阻是导体本身的一种性质,它只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,而与导体两端的电压及通过导体的电流大小无关,公式R=只是一个计算式,通过此公式可以求出导体的电阻,而不能决定导体电阻的大小,若导体两端的电压为零时,导体中的电流也等于零,而这个导体的电阻却不为零,它是一个确定的值.
1.实验中为何要用滑动变阻器?
如果不用滑动变阻器,虽然能够测出R两端的电压和其中的电流,但是该电路只能测出一组电压和电流的值,由一组电流和电压的数据是无法找出二者之间关系的.应该多测几组电压和电流数据,因此就需要改变R两端的电压.方法是可以不断改变电阻,也可以采用改变电池节数的方法,还可以用滑动变阻器.比较而言,当然是用滑动变阻器更方便快捷;同时滑动变阻器还可以起到保护电路的作用.
2.如何做图像题?
图像类试题以图像为信息载体,主要考查考生识别图像、从图像中提取有效信息的能力、分析能力.图像类试题在中考中一直占有重要的地位,很多学生不能很好地利用图像分析处理试题中的问题,尤其是数学差的学生,一见到图像题便产生畏惧,致使在这类试题中失分较多.下面分析常见的电压——电流图像和电流——电压图像有关试题.
(1)电压——电流关系图像
　如图是甲、乙两电阻的电流与电压关系的图像,现将甲、乙串联后接在电压为4.5 V的电源两端.下列分析正确的是 (　　)
A.甲的阻值是乙的阻值的两倍
B.通过乙的电流是甲的电流的两倍
C.乙两端的电压是甲两端电压的两倍
D.甲两端的电压是乙两端电压的两倍
解析:本题图像是电阻两端的电压与流过电阻的电流关系的图像,图像的纵轴表示电阻两端的电压,横轴表示通过同一电阻的电流,图像是一条直线且过坐标原点.图像上除原点以外的点的纵坐标和横坐标的比值就是直线的斜率,斜率值等于相应的电阻值.在甲图线上取横坐标(电流)为0.6 A的点,对应的纵坐标(电压)为3.0 V,纵横坐标的比值等于甲图线对应的电阻值,则R甲==5 Ω;同理可得乙图线对应的电阻值R乙=10 Ω.知道了甲乙两电阻的阻值后,根据相关电路知识可得,A,B,D错误,C正确.故选C.
(2)电流——电压关系图像
　如图所示是A,B两定值电阻的I - U图像,若把A,B电阻串联在同一电路中,下列说法正确的是 (　　)
A.通过A,B电阻的电流之比是2∶1
B.A的阻值大于B的阻值
C.A,B电阻的两端电压之比是1∶2
D.A,B电阻的两端电压之比是2∶1
解析:由图像可知通过两电阻的电流与两端的电压成正比,即两电阻是定值电阻.从图像中读出任意一点的电流和电压值,根据欧姆定律求出两电阻的阻值,RA=5 Ω,RB=10 Ω,然后比较即可.根据串联电路的电流特点可知通过两电阻的电流关系,根据欧姆定律求出两电阻两端的电压关系,可得A,B电阻的两端电压之比为1∶2.故选C.

第3节　电阻的测量
1.进一步掌握使用电压表和电流表的方法.
2.学会用伏安法测量电阻.
3.加深对欧姆定律及其应用的理解.
1.通过实验测量出待测电阻的阻值.
2.通过测量小灯泡电阻的实验加深对温度影响电阻的理解.
1.重视学生对物理规律客观性、普遍性和科学
性的认识.
2.注意学生科学世界观的形成.
【重点】　根据实验原理设计电路图,并能用滑动变阻器来改变待测电阻两端的电压.
【难点】　引导学生分析实验数据,发现规律,加深对电阻概念的认识.
【教师准备】　定值电阻、电流表、电压表、滑动变阻器、多媒体课件等.
【学生准备】　干电池组、开关、导线若干、小灯泡等.
导入一:问题导入
教师展示灯泡,突出显示灯泡的钨丝,提出问题:如何测量灯丝电阻的大小呢?
学生根据已有知识、经验,提出解决办法:
1.可以根据生产厂家在灯泡上的标记来计算.
2.可以用一种表(如万用表)直接测量.
3.可以用电流表、电压表间接的测算.
　　[过渡语]　同学们的办法都很好!老师建议用我们所学的知识来测量,即用电流表、电压表来间接测算出电阻——伏安法测电阻.
导入二:情境导入
出示预先准备好的几种电阻:
情景:实验室里有些定值电阻时间长了没有标签了,你能帮老师重新给这些电阻贴好正确阻值的标签吗?
　　[过渡语]　电流可以用电流表测量,电压可以用电压表测量.那么,用什么方法测量这些阻值未知的电阻呢?本节课我们就一起来学习电阻的测量.
电阻的测量
思路一
问题1:用什么方法可以帮老师测出没有标签的定值电阻的阻值?需要哪些实验器材?
学生讨论回答:
测量方法:测出待测电阻两端的电压、通过的电流,利用欧姆定律计算出电阻.
实验器材:电源、开关、电阻、电流表、电压表、导线等.
问题2:测量长度的实验中我们是采用什么方法减小误差的?测量电阻实验中我们应怎样减小误差,需要哪种器材来达到此目的?
学生讨论回答:
减小误差的方法:采用多次测量求平均值减小实验误差的实验方法.与此类似,测量电阻时也可以采取测量多组电压值、电流值来减小误差.测量电流与电压、电阻关系实验中我们用滑动变阻器改变定值电阻两端的电压,所以测量电阻实验中实验器材还需要滑动变阻器.
问题3:你能设计出测量定值电阻的实验电路图吗?试试看.
实验电路图:
教师指导电路图的画法:电压表与待测电阻并联,电流表与待测电阻串联,为改变待测电阻两端的电压需将滑动变阻器与待测电阻串联.
请设计实验数据记录表格.
次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
2
3
　　设计思路:实验测量数据有电流和电压,根据欧姆定律计算出电阻,再多次测量求平均值.
按照电路图连接实物图时,向同学们展示连接过程及连接时注意事项.将实验数据记录在表格中,实验结果与大家分享,为没有标签的电阻贴好标签.
注意事项:连接过程中,开关要断开,注意电流表、电压表是否校零、量程选择是否正确、电流是否“正入负出”、滑动变阻器的滑片是否处于阻值最大处.
实验步骤:
1.调节电流表、电压表的指针到零刻度线处;按电路图连接实物,调节滑动变阻器到阻值最大端;
2.闭合开关,调节滑动变阻器的滑片至适当位置,分别读出电流表的示数I、电压表的示数U,并记录在表格中;
3.调节滑动变阻器的滑片,改变待测电阻中的电流及两端的电压,再测几组数据,记录在表格中;
4.根据公式R=计算出R的数值,并记录在表格中.
【拓展延伸】　按照电路图连接实物时遵循一一对应原则.此电路是串联电路,一般从电源正极出发依次连接,再将电压表并联在待测电阻的两端.
思路二
1.实验原理:R=
2.实验电路图:
学生设计电路图,教师巡视辅导.展示学生设计的电路图,引导学生讨论设计的电路图:能不能测出小灯泡的电阻,是否合理.
生1:合理,能测出灯丝的电阻.
生2:可以测,但只能测小灯泡一种工作状态(亮度)时的电阻.
师:如果要测出小灯泡在不同工作状态(亮度)下的电阻,要对电路图进行怎样的改进呢?
生:在电路中串联一个滑动变阻器.
师:对了,在电路中串联一个滑动变阻器就可以改变小灯泡两端的电压和通过的电流,从而测出小灯泡在不同工作状态(亮度)下的电阻.
引导学生画出实验电路图.
师:由于电压表也叫伏特表,电流表也叫安培表,所以这种用电压表、电流表测电阻的方法叫“伏安法”.
3.实验步骤:
(1)根据电路图把实验器材摆好.
(2)按照电路图连接电路.引导学生回答在连接电路中应注意的事项:①在连接电路时,开关应断开;②注意电压表和电流表量程的选择,“+”“-”接线柱的接法;③滑动变阻器采用“一上一下”接法,闭合开关前,滑片应位于阻值最大处.
(3)检查无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片(注意:移动要慢),分别使灯泡暗红(灯泡两端电压1 V)、微弱发光(灯泡两端电压1.5 V)、正常发光(灯泡两端电压2.5 V),测出对应的电压值和电流值,填入下面的表格中.
次数
灯泡亮度
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
暗红
1
2
微弱发光
1.5
3
正常发光
2.5
　　在实验过程中,用手感受灯泡在不同亮度下的温度.随着灯泡亮度的增加,灯泡的温度　　　　.?
(4)算出灯丝在不同亮度时的电阻.
4.学生分组实验,记录数据.
教师巡视辅导:
(1)学生电路的连接正确与否.
(2)三次实验在允许的范围内拉开三组数据的差距,便于分析结论.
(3)注意实验器材不会因电流过大而损坏.
5.分析与论证:
展示学生的几组实验表格,对实验数据进行分析.
师:同学们发现什么问题?
生:灯泡的电阻不是定值,是变化的.
师:是什么原因使灯丝的电阻发生变化的呢?
生1:是电压变化了.
生2:是电流变化了.
生3:是灯泡亮度变化了.
师:同学们众说纷纭,到底是什么原因造成灯丝电阻变化的呢?是电压与电流吗?我们做一个补充实验.
6.补充实验:
步骤:
(1)如图连接电路.
(2)改变滑动变阻器的阻值,读出电压表、电流表示数.
(3)根据R=算出R.
实验表明:R的阻值一定,不随电压、电流的变化而变化.
师:通过论证,灯丝电阻发生改变的原因不是电压与电流,那是什么原因造成的呢?
引导:我们在前面学过,影响电阻大小的因素有哪些?
生:材料、长度、横截面积和温度.
师:那是什么因素影响了灯丝的电阻呢?
生:是温度.
师:对了,请同学们思考灯丝的电阻和温度有怎样的关系?分析数据表格,相互交流.
生:温度越高,灯丝电阻越大.
师:正确.一般来说,金属导体的电阻随温度升高而增大.这个实验再一次验证了这一点,所以测量灯丝电阻时不能求平均值.
7.评估与交流
(1)同学们了解到得到结论的方法有多种,不能拘泥于某一种解决问题的办法与途径.
(2)实验的分析与论证要注意技巧,学会分析现象发生的原因.
(3)实验数据的填写要尊重实验事实,不能随意改动.
【拓展延伸】　几种灯泡不亮的原因:灯泡不亮的原因有灯泡断路、灯泡短路、接线柱接触不良导致电路断路、电压表串联在电路中等等.
1.实验目的:伏安法测电阻
2.实验原理:R=
3.实验器材:电源、开关、导线、待测电阻、电压表、电流表、滑动变阻器等.
　　4.实验电路:
5.实验记录表:
次数
电压U/V
电流I/A
电阻R/Ω
1
2
3
电阻平均值:
　　6.实验结论:R=.
1.如图是用伏安法测电阻的电路图,电流表电阻可忽略不计,只考虑电压表本身的电阻,那么 (　　)
A.测量值等于电阻的实际值
B.测量值小于电阻的实际值
C.测量值大于电阻的实际值
D.测量值加电压表的电阻值等于电阻的实际值
解析:测量电阻时,应该测量电阻两端的实际电压和通过电阻的实际电流.而电流表实际测量的是通过待测电阻和电压表的总电流,电流偏大;而电压表与电阻并联,测量的电压是准确的,因此电阻的测量值小于实际值.故选B.
2.小明同学练习用伏安法测电阻,他所测电阻的阻值约为2 Ω.电压表的量程为3 V,电流表的量程为3 A.测量结束后测得待测电阻的阻值为10 Ω,他在测量中出现的错误可能是 (　　)
A.电压表和电流表的位置接反了
B.他没有多次测量取平均值,致使误差过大
C.电压表按15 V量程读数,电流表按3 A量程读数
D.电压表按15 V量程读数,电流表按0.6 A量程读数
解析:如果电流表和电压表位置接反了,电路相当于断路,电压表测量电源电压,电流表示数接近于零,A错误;已知待测电阻的阻值约为2 Ω,测量值应该接近或等于2 Ω,不可能为10 Ω,与测量次数多少没有关系,B错误;电压表按15 V量程读数,电流表按3 A量程读数,得到的电压是实际电压的5倍,所以2 Ω的电阻测成了10 Ω,C正确;电压表按15 V量程读数,电流表按0.6 A量程读数,得到的电压是实际电压的5倍,得到的电流是实际电流的,测量的电阻是实际电阻的25倍,D错误.故选C.
3.伏安法测电阻的原理是　　　　,实验中移动滑动变阻器到某一位置时电流表和电压表示数如图,分别是　　　　和　　　　,电阻是　　　　.?
解析:电流表测量通过电阻的电流,电压表测量电阻两端电压,所以测量原理是R=.由图可知:电流表选择0~0.6 A量程,电流表的示数为I=0.28 A,电压表选择0~3 V量程,电压表的示数为U=1.4 V.电路中电阻R==5 Ω.
【答案】　R=　0.28 A　1.4 V　5 Ω
4.同学们在做用伏安法测电阻的实验中,看到每张实验桌上都有以下器材:
实验器材:电源(电压恒为4.5 V)、电流表、电压表各一只,开关一个,标有“? Ω　2 A”的定值电阻一只,两只滑动变阻器(“10 Ω　2 A”,“50 Ω　1 A”),导线若干.
(1)小丽连接好电路,闭合开关后,通过调节滑动变阻器,测得几组数据,并算出定值电阻的阻值如下表所示:
电压/V
2.9
2.1
1.7
电流/A
0.16
0.24
0.28
电阻/Ω
18.13
8.75
6.07
　　小华认为同一个电阻的电阻值不可能相差这么大,请你帮他们分析一下,其错误的可能原因是什么?　　　　.?
(2)找出了原因后,小丽准备重新连接电路进行实验,但小华认为不必要重新做实验,请你帮他们划去错误的数据,并将正确的实验数据填入表中.
(3)他们在实验中选择的滑动变阻器的规格应为　　　　.?
解析:(1)分析表中数据可知:电阻越大电压越高,而且电阻是变化的,可判断电压表测的是滑动变阻器两端的电压;(2)定值电阻两端的电压等于电源电压减去滑动变阻器两端的电压;(3)由第一组数据电阻阻值为18.13 Ω,可判断选择的是“50 Ω　1 A”的滑动变阻器.
【答案】　(1)将电压表接到了滑动变阻器两端
(2)如下表所示.　(3)“50 Ω　1 A”
电压/V
1.6
2.4
2.8
电流/A
0.16
0.24
0.28
电阻/Ω
10
10
10
伏安法测电阻:
1.方法:伏安法
2.原理:R=
3.原理图:
4.分析:
一、教材作业
【必做题】　
教材第81页动手动脑学物理的1,2,3题
【选做题】　
教材第81页动手动脑学物理的4题
二、课后作业
【基础巩固】
1.用电压表与电流表测电阻的方法叫做“伏安法”,如图所示,“伏安法”测电阻R的电路图应该是(　　)
2.在用电流表、电压表测电阻的实验中,下列注意事项中错误的是 (　　)
A.连接电路时,先闭合开关
B.连接电路时,可以先从电源的负极开始
C.在无法估计被测值大小时,电流表、电压表应选用较大的量程
D.能将电压表直接接在电源的两极上
3.在“用伏安法测电阻”的实验中,为了使测量结果的误差较小,一般可采取的措施有　　　　、　　　　.?
4.在“用伏安法测电阻”的实验中,已知电源电压为6 V,待测电阻R约为10 Ω,电流表有0~0.6 A和0~3 A两个量程,电压表有0~3 V和0~15 V两个量程,则电流表应选择　　　　量程,电压表应选择　　　　量程.?
【能力提升】
5.如图所示是小江同学为测量小灯泡电阻而连的电路,以下有关该实验的说法中,错误的是 (　　)
A.闭合开关前,应将滑动变阻器的滑片滑到最左端
B.实验过程中两电表都有可能需要换接较小的量程
C.所测小灯泡的电阻可能随电压表的示数的不同而不同
D.在如图位置闭合开关后,向左移动滑动变阻器的滑片小灯泡变亮
6.在相距20 km的甲、乙两地之间有两条输电线,已知每1 m输电线的电阻为0.01 Ω.现输电线在某处发生短路,为确定短路位置,检测员用电压表、电流表和电源连成如图所示电路进行检测,电压表的示数为3 V,电流表的示数为20 mA.这是应用了　　　　法测电阻从而确定短路位置离甲地　　　　km.?
7.利用伏安法测电阻时常常用到如图所示的两种电路,某同学实验时所用电流表的内阻约为10 Ω,电压表的内阻约为20 kΩ,待测电阻的阻值约为100 Ω,为了减小误差,他应该采用图　　　　(填“甲”或“乙”)所示的连接方法,利用该方法进行实验时,测量结果会偏　　　　(填“大”或“小”).?
【拓展探究】
8.小明在使用铅笔时发现,铅笔芯有很多型号.于是他想测量手边2B铅笔芯电阻的大小,为此他准备了电压表、电流表、电源、滑动变阻器和开关各一个,以及一些导线.请你写出测量铅笔芯电阻的主要实验步骤.
【答案与解析】
1.A[解析:伏安法测电阻,需要电源、滑动变阻器、待测电阻、电流表、开关等组成串联电路,电压表并联在待测电阻两端.故选A.]
2.A[解析:为了保证电路安全,连接电路时要断开开关,A错误;连接电路时,可以先从电源的负极开始,B正确;在无法估计被测值大小时,电流表、电压表应选用较大量程,C正确;能将电压表直接接在电源的两极上,D正确.故选A.]
3.多次测量取电阻的平均值　在量程范围内,电表使用小量程[解析:在“用伏安法测电阻”的实验中,为了使测量结果的误差较小,一般可采取的措施有:多次测量取电阻的平均值;在量程范围内,电表使用小量程.]
4.0~0.6 A　0~15 V[解析:通过待测电阻的电流最大约为0.6 A,所以电流表选0~0.6 A量程;电源电压为6 V,当滑动变阻器接入电路的电阻最小时,电阻两端电压最大为6 V,所以电压表选0~15 V量程.]
5.D[解析:由电路图可知,滑片在最左端时滑动变阻器接入电路的阻值最大,因此闭合开关前,滑片应滑到最左端,A正确;两电表量程选择过大,读数
误差较大,为减小误差应更换小量程,B正确;灯泡电压变化,温度变化,灯泡电阻受温度影响也变化,C正确;在如图位置闭合开关后,向左移动滑动变阻器滑片,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路中的电流变小,流过灯泡的电流变小,灯泡变暗,D错误.故选D.]
6.伏安　7.5[解析:已知电压与电流,由欧姆定律求电阻,应用的是伏安法;连接短路位置到甲地的两段输电线的电阻值:R==150 Ω;导线总长度:L=×1 m=15000 m=15 km.短路位置离甲地的距离:s==7.5 km.]
7.甲　小[解析:因为=200;=10,故待测电阻相对于电压表内阻较小,与电压表并联时,电压表分流较小,所以采用接法甲误差较小.由甲图可知:通过电流表的电流是R和电压表并联后的总电流,则电流值偏大,测量结果会偏小.]
8.1.如图所示,将铅笔芯、电源、滑动变阻器、电流表、开关用导线组成串联电路,将电压表并联在铅笔芯两端;2.闭合开关,读出此时电流表示数I1、电压表示数U1,并将数据记录在表格中(未画出);3.改变滑动变阻器连入电路的阻值,再测量两组数据,并填入表格中;4.根据欧姆定律变形公式,计算出每一次测量铅笔芯的电阻值,并求平均值.[解析:首先要设计并连接好电路,然后再闭合开关进行测量,通过改变滑动变阻器连入电路的电阻多次测量,最后计算铅笔芯电阻的平均值.]
　　1.实验电路图要由学生得出,说出电路图设计后,还要问为什么这样设计,这是很关键的,这样有利于培养学生的分析能力,知其然,知其所以然.
2.注意事项可以放在实验进行中说明,或学生有问题时再指出,这样比单独占用一些时间要好一些.否则说了效果也不好,没有几个学生有耐心听讲.直到学生出错了,就知道注意事项的珍贵了,不
会做实验了,就产生对老师的需要感.做实验时留给学生更多的动手时间有利于培养他们的操作能力.
动手动脑学物理(教材第81页)
1.(1)电流表正负接线柱接反了,应“正进负出”;(2)电流表量程选择不合适,应选0~0.6 A;(3)滑动变阻器均接在金属杆上,应“一上一下”的连接.
2.解:根据欧姆定律I=得:U=IR=0.91 A×242 Ω=220 V;并联一个电阻后,此电阻两端的电压为220 V,则通过此并联电阻的电流为:I'=
==1.33 A,根据并联电路的电流关系可知,此时电路的总电流为:I总=0.91 A+1.33 A=2.24 A.
3.(1)略.　(2)0.4 A,2.4 V　(3)6 Ω
4.(1)自左至右依次填入:8.08,7.08,6.19,4.74,3.13,2　(2)小灯泡越亮,灯丝电阻越大,小灯泡的电阻值随着小灯泡的亮度增大而增大,说明灯丝电阻受灯丝温度的影响.
　　1.伏安法测量定值电阻的阻值和小灯泡的阻值数据处理的区别:测小灯泡电阻时不能求平均值,因为在不同电压下灯泡的温度不同,其电阻是不同的,求平均值没有意义;测定值电阻的阻值时应该求平均值,因为定值电阻的阻值不变,求平均值可以减小测量误差.
2.实验过程中的常见故障及分析:
现象
故障分析
灯泡不亮
灯泡与灯座处接触不良;或灯丝烧断;或灯泡被短路;或灯泡两接线柱到电源两极间的电路中某处出现断路
电压表无示数
电压表被短路;或电压表两接线柱到电源两极间的电路某处断路
现象
故障分析
电流表无示数,电压表示数接近于电源电压
灯泡开路;或电压表串联在电路中了
电流表无示数
电流表被短路;或从电流表接线柱到电源两极间的电路某处断路
无论怎样移动滑片,电压表和电流表示数都不变,灯泡亮度不变
滑动变阻器接线柱使用的都是上端接线柱;或使用的都是下端接线柱
第4节　欧姆定律在串、并联电路中的应用
1.理解欧姆定律,并能利用欧姆定律进行简单的计算.
2.能根据串联电路中电压及电流的规律,利用欧姆定律得到串联电路中电阻的规律.
1.根据实验现象体会等效电阻的含义.
2.了解等效电阻的研究方法.
通过师生的双边教学活动,激发学生努力学习的积极性和勇于为科学献身的热情.
【重点】　理解欧姆定律及其应用.
【难点】　欧姆定律在计算中的灵活运用.
【教师准备】　实物投影仪、电路示教板、多媒体课件等.
【学生准备】　电源、定值电阻两个、小灯泡两个、开关、导线等.
导入一:问题导入
问题1:欧姆定律的内容是什么?
回答1:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.
问题2:欧姆定律的字母公式是什么?
回答2:I=.
问题3:欧姆定律公式中对单位的要求有哪些?
回答3:U的单位是伏特(V),R的单位是欧姆(Ω),I的单位是安培(A).
问题4:将一个100 Ω电阻连到0.2 kV的电路中,此电阻中通过的电流是多少?
回答4:I==2 A.
　　[过渡语]　欧姆定律在串、并联电路中该如何使用?今天这节课我们就来学习这方面的内容.
导入二:研究方法导入
研究方法分析:研究平面镜成像时,用玻璃板代替平面镜,这种“等效替代”的思想,在电学中同样存在.如果一个电阻的效果和几个电阻在同一电路中的效果相同,可以认为这个电阻是几个电阻的等效电阻.这里的“等效”可以理解为在同一个电路中,电源电压相同,电阻对电流的阻碍作用相同,电路中的电流大小相同.
问题:比如我们需要一个10 Ω的电阻,而我们手头上的电阻只有5 Ω的或20 Ω的,那该怎么办呢?
　　[过渡语]　这种“等效替代”的方法在研究串、并联电路中电阻之间的关系时有什么样的作用?这节课我们就来学习有关欧姆定律在串、并联电路中的应用的知识.
一、串、并联电路中电阻的特点
思路一
1.对于串联电路来说:
电压规律:U=U1+U2;电流规律:I=I1=I2;欧姆定律:I=.
欧姆定律I=适用于单个的用电器和由几个用电器组成的一段电路,所以对R1来说:I1=;对R2来说:I2=,将以上三式变形后得U1=I1R1,U2=I2R2,U=IR,根据串联电路的电压规律得:U=U1+U2,则IR=I1R1+I2R2.由于串联电路电流相等,即I=I1=I2,所以R=R1+R2.即串联电路的总电阻等于各串联电阻之和.
2.对于并联电路来说:
并联电路的电流规律:I=I1+I2;电压规律:U=U1=U2;欧姆定律:I=.
对于R1来说:I1=;对R2来说:I2=.根据I=I1+I2,则,由于电压相等,所以.即并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和.
【拓展延伸】　把几个导体串联起来,相当于增加了导体的长度,其总电阻一定比每一个导体的电阻大.由R总=R1+R2+…+Rn可推出,n个阻值均为R的电阻串联,其总电阻为R总=nR.把几个导体并联起来,相当于增加了导体的横截面积,其总电阻一定比每一个导体的电阻小.
思路二
串、并联电路电阻的关系
(1)串联电路:
师:在图甲和图乙中,如果电源电压相同,电流表示数相同,可以认为R是R1和R2串联后的等效电阻,也称总电阻.那么,总电阻与R1和R2有什么关系呢?
学生推导:在图甲中,因为R1和R2串联,因此通过它们的电流相同,设R1两端电压为U1,R2两端电压为U2,则有U=U1+U2,即U=IR1+IR2.图乙中有:U=IR.综合以上推导有:R=R1+R2,因此可以得到串联电路总电阻和分电阻的关系:R=R1+R2.
推论:串联电路的总电阻比任何一个分电阻都大.
(2)并联电路:
师:并联电路中同样也可以得到R与R1,R2的关系,请同学们尝试自己推导出来.
学生推导:在图甲中,因为R1和R2并联,因此它们两端的电压相同,设R1两端电压为U1,R2两端电压为U2,则有U1=U2.电流规律:I=I1+I2,即I=.图乙中有:I=.综合以上推导有:,因此可以得到并联电路总电阻和分电阻的关系:.即并联电路总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和.
推论:并联电路的总电阻比任何一个分电阻都小.
【拓展延伸】　几个导体并联起来,相当于增加了导体的横截面积,总电阻变小,并且比任何一个分电阻都小.设有N个电阻并联,电阻分别为R1,R2,R3,…,RN,总电阻为R,则有+…+.设这N个电阻当中,电阻最小的为R1,则+…+,得到,进而R二、欧姆定律在串、并联电路中的应用
师:请同学们自主学习教材P83~84,例题1和例题2,不懂的地方互相之间讨论交流.
串联电路中:U=U1+U2IR=IR1+IR2R=R1+R2
并联电路中:I=I1+I2
1.如图所示的四个电路中,电源及各灯泡规格均相同.当开关闭合时,电流表示数最大的是 (　　)
A.只有甲　　　　B.只有乙
C.甲和丙 D.甲和丁
解析:由电路图可知,甲、丁两电路中,灯泡并联,总电阻为,电流表测干路电流,I=;乙图中,两灯泡串联,电流表测干路电流,I乙=;丙图中两灯泡并联,电流表测其中一条支路的电流,I丙=.甲、丁电路中电流表示数最大,乙电路中电流表示数最小.故选D.
2.电阻R1和R2串联时的总电阻是20 Ω,并联时的总电阻 (　　)
A.一定是5 Ω
B.一定是大于5 Ω或等于5 Ω
C.一定是小于5 Ω或等于5 Ω
D.一定是小于5 Ω
解析:根据串联电阻规律:串联的总电阻比任何一个分电阻的阻值都大,由于两电阻串联的总电阻等于20 Ω,因此分电阻中较小电阻的最大值为10 Ω,所以它们并联后的总电阻一定小于或等于5 Ω.故选C.
3.阻值分别为5 Ω和10 Ω的两个定值电阻串联后的总电阻是　　　　Ω,若通过5 Ω电阻的电流为0.4 A,则通过10 Ω电阻的电流为　　　　A,10 Ω电阻两端的电压是　　　　V.?
解析:两个定值电阻串联后的总电阻:R=R1+R2=5 Ω+10 Ω=15 Ω;在串联电路中电流相等,所以通过10 Ω电阻的电流也为0.4 A.10 Ω电阻两端的电压是U2=IR2=0.4 A×10 Ω=4 V.
【答案】　15　0.4　4
4.如图所示,电源电压不变,R1=6 Ω,R2=4 Ω.
(1)当开关S1闭合,S2,S3断开时,电流表的示数为0.6 A,电路总电阻是　　　　Ω,电源电压为　　　　V.?
(2)当开关S1,S2和S3都闭合时,电流表示数为1.5 A,此时通过L的电流是　　　　A.?
解析:(1)当开关S1闭合,S2,S3断开时,R1与R2串联,电路中的总电阻:R=R1+R2=6 Ω+4 Ω=10 Ω;则电源电压:U总=I总R=0.6 A×10 Ω=6 V.(2)当开关S1,S2和S3都闭合时,R2短路,R1与L组成并联电路;I1==1 A;通过L的电流为IL=I-I1=1.5 A-1 A=0.5 A.
【答案】　(1)10　6　(2)0.5
串联电路中:R=R1+R2
并联电路中:
课后作业
【基础巩固】
1.一个滑动变阻器标有“50 Ω　1.5 A”的字样,当它与一个阻值为30 Ω的电阻串联接入电路时,整个电路总电阻的变化范围为 (　　)
A.30~80 Ω　　　　　B.0~80 Ω
C.0~50 Ω D.0~30 Ω
2.两个完全相同的电阻,它们串联后的总电阻是并联后总电阻的 (　　)
A. B.2倍
C.4倍 D.
3.两电阻的阻值分别为30 Ω和90 Ω,将它们串联后,其总电阻为　　　　;将它们并联后,其总电阻为　　　　.?
4.小华同学通过实验探究并联电路中电阻的特点,研究过程如图(a)、(b)和(c)所示.请仔细观察图中电路的连接及电流表的指针偏转情况,然后归纳得出初步结论.
(1)比较图中的(a)和(b)两图及相关条件可知:　　　　;?
(2)比较图中的(b)和(c)两图及相关条件可知:　　　　.?
【能力提升】
5.现有一个电压为3 V的电源和三个相同的电阻,连接在黑匣子内,其外部有4个接线柱与黑匣子中的电路相连接,用电压表分别测试任意两个接线柱间的电压,其读数分别为:UAB=3 V,UAC=UAD=2 V,UCB=UDB=1 V,则黑匣子(虚线框)内电路连接正确的是 (　　)
6.有两只电阻R1,R2,它们串联后的总电阻为R串,并联后的总电阻为R并.若R串=nR并,则n值的大小可能为 (　　)
A.n=1 B.n=2
C.n=3 D.n=4
7.一段粗细均匀的电阻丝电阻值为16 Ω,将它围成一个封闭的圆圈,如图所示,则A,B两点间的电阻为　　　　Ω.若在A,B两端接一电压6 V的电源,则C,D间的电压为　　　　V.?
【拓展探究】
8.小明是一个无线电爱好者,在一次修理电视机时,发现有一只阻值为30 Ω的电阻需要更换,而现在只有10 Ω,20 Ω,40 Ω,60 Ω,120 Ω几种规格的电阻若干,请你帮小明想两种解决办法.
办法一:　　　　;?
办法二:　　　　.?
【答案与解析】
1.A[解析:滑动变阻器上标有“50 Ω　1.5 A”,表示这个滑动变阻器的电阻变化范围是0~50 Ω;与一个阻值为30 Ω的电阻串联,整个电路总电阻的变化范围为30~80 Ω.故选A.]
2.C[解析:两个阻值相同的电阻串联时,总电阻R1=2R;并联时,总电阻R2=,即R1=4R2.故选C.]
3.120 Ω　22.5 Ω[解析:串联总电阻等于各分电阻之和,因此两电阻串联时,总电阻:R串=R1+R2=30 Ω+90 Ω=120 Ω;并联电路总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和,两电阻并联时,R并==22.5 Ω.]
4.(1)当电阻并联后,总电阻变小　(2)两个电阻可以由一个电阻来等效替代[解析:(1)比较图(b)和图(a),给R1并联了电阻R2,电路中总电流变大,说明电阻并联后变小,从而得出结论;(2)图(c)和图(b)比较,电流表示数相同,说明R3与R1和R2并联后阻碍电流效果相同,从而得出结论.]
5.C[解析:因为UAB=3 V,所以AB应该连在电源两端.当三个电阻串联时,因为三个电阻相同,电源电压为3 V,所以每个电阻分担的电压相同,大小都为1 V.又因为UAC=2 V,所以AC和AD之间应该连有2个电阻.又因为UCB=UBD=1 V,所以CB和DB之间应该连有1个电阻,故C正确.故选C.]
6.D[解析:串联电阻R串=R1+R2,由并联电路特点可知:,即R并=,已知R串=nR并,所以R1+R2=n,(R1+R2)2=nR1R2,则可得出n=4,故D正确.故选D.]
7.3　2[解析:阻值为16 Ω的电阻丝弯成一圆环,其四分之一电阻值为4 Ω,四分之三的电阻为12 Ω,两段电阻丝并联后的总阻值,根据R并=可得R并=3 Ω;由题意可知,AB,ADCB并联,所以AB,ADCB两端的电压均为6 V;由于AD,CD,CB串联,则CD间的电压等于×6 V=2 V.]
8.将一只10 Ω和一只20 Ω的电阻串联　将一只40 Ω和一只120 Ω的电阻并联[解析:办法一:将一只10 Ω电阻和一只20 Ω的电阻串联,R串=10 Ω+20 Ω=30 Ω;办法二:将一只40 Ω电阻和一只120 Ω的电阻并联,R并==30 Ω;方法三:两只20 Ω电阻并联,再和一只20 Ω的电阻串联,R总=R并+20 Ω=×20 Ω+20 Ω=30 Ω.]
　　教材没有展示串并联电路的电阻规律,从表面看起来学生少学习一个知识点,降低了学生的学习难度.但实际上在学生解题过程中,少了一种思路和方法,限制了学生的思维,同时也为高中课程的衔接埋下了不利的种子.所以在教学中,还应当补充串、并联电路的电阻规律.在引入电阻规律的时候,可以先用实验器材演示,让学生有生动的体验和直观的
感受,然后再通过理论推导出实验结论.对于串、并联电路电阻规律的推导是教学中的一个难点,因为要用到串并联电压、电流的综合知识,学生对公式的理解有难度,计算也有难度.因此,并联电路的公式可以先不做硬性要求.不管用何种方法,只要能正确解题,步骤完整,思路清晰,能学会,就可以.
1.如何理解“串联分压与并联分流”问题:分压原理:在串联电路中,根据各处电流相等以及欧姆定律可知:I1=I2,即,变形得,这就是分压原理,即在串联电路中,电压的分配与电阻成正比.分流原理:在并联电路中,由于并联电路电压相等,即U1=U2,则I1R1=I2R2,变形得,这就是分流原理,即在并联电路中,电流的分配与电阻成反比.
2.连接在电路中的滑动变阻器,能够起到多种作用.(1)在“探究导体中的电流与导体两端电压的关系”时,滑动变阻器的作用是改变导体两端的电压;(2)在“探究导体中的电流与导体电阻的关系”时,滑动变阻器的作用是保持导体两端电压不变.(3)在“伏安法测小灯泡电阻”的实验中,要求用伏安法测出小灯泡亮度由不亮到灯丝暗红、微弱发光以至正常发光时的电流与电压.这里整个过程的多次测量都依赖于调节电路中的滑动变阻器.通过改变滑动变阻器在电路中的电阻,使通过小灯泡的电流和电压相应发生改变,从而改变小灯泡的亮度.(4)在用伏安法测量定值电阻实验中,用滑动变阻器来实现多次测量,以达到多次测量求平均值而减小误差的目的.
　如图所示,电源电压U=6 V,电阻R1=4 Ω,R2=6 Ω,闭合开关S.求:
(1)电路总电阻多大.
(2)电路中电流多大.
(3)电阻R2两端的电压多大.
解:已知R1=4 Ω,R2=6 Ω,U=6 V.
(1)电路总电阻:R=R1+R2=4 Ω+6 Ω=10 Ω.　(2)电路中电流:I==0.6 A.　(3)电阻R2两端的电压:U2=IR2=0.6 A×6 Ω=3.6 V.
　在如图所示电路中,R1=10 Ω,R2=20 Ω,闭合开关后,电流表的示数为0.3 A.
(1)电阻R1两端的电压是多少?
(2)通过R2的电流是多少?
解:已知R1=10 Ω,R2=20 Ω,I=0.3 A.
(1)电阻R1两端的电压:U=IR1=0.3 A×10 Ω=3 V.　(2)因为R1与R2并联,所以它们两端电压相等,所以通过R2的电流是I2==0.15 A.
【拓展延伸】　串并联电路中电流、电阻、电压的特点.
1.串联电路:电流:I=I1=I2;电阻:R=R1+R2;电压:U=U1+U2.
2.并联电路:电流:I=I1+I2;电阻:;电压:U=U1=U2.

第1节　电能　电功
1.知道电流做功的过程就是消耗电能的过程,了解不同用电器能量的转化.
2.知道电能表是测量电能的工具,了解电能表的参数.
3.结合实例理解电功,知道电能的计算公式及单位.
1.认识电能表的各项参数,会使用电能表测某段时间内电路消耗的电能,会通过电能表计算电费.
2.尝试应用已知的科学知识去解决具体的问题.
1.通过了解1 kW·h的电能的作用,对节约用电有进一步的认识.
2.通过教师、学生的双边教学活动,激发学生的学习兴趣,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理.
【重点】　电功和电能的计算.
【难点】　对电功的理解以及计算电路中电流做的功.
【教师准备】　电能表、家庭电路演示板(含电能表、插座、开关等)、实物投影仪、多媒体课件等.
【学生准备】　功率不同的用电器(灯、取暖器、电吹风等)、秒表、电费缴费单等.
导入一:问题导入
师:天气冷的时候,我们经常两手相互搓一搓,手心就会感到暖和,从能量转化过程来分析能量是怎样转化的?
生:机械能转化为内能.
师:这种改变内能的方式我们称为什么?
生:做功.
师:可见,能量的转化是可以通过做功来实现的.
师:用电器的作用是什么?
生:把电能转化为我们需要的各种能.
师:你能举出一些例子吗?
生1:电热水器:把电能转化为内能.
生2:电动机:把电能转化为机械能.
生3:给蓄电池充电:把电能转化为化学能.
生4:电灯泡:把电能转化为内能和光能.
　　师:电能转化为其他形式的能,是通过电流做功来实现的.电流做了多少功,就有多少电能转化为其他形式的能,也就要消耗多少电能.比如:电热水器,如果知道电流做了多少功,就可以知道有多少电能转化为内能,也就知道要消耗多少电能.
　　[过渡语]　想一想:电流做功与哪些因素有关?这节课我们就来学习有关电能和电功的知识.
导入二:情景导入
师:近期,我们一直在学习电学知识.但说到电,其实我们最熟悉的还是家庭用电和每月要交多少电费.请同学们讨论并回答:你的家庭用什么样的仪器测量用了多少度电?每月或每年你家需要交多少电费?
生甲:我家用的是转盘式电表.不知道一年交多少电费.
生乙:我们家用的是电子式电表.都是爸爸交电费,我没注意交多少钱.
生丙:我们家最近改用预付费插卡式电表了.好像听爸爸妈妈说,一年1000多块钱的电费呢.
师:这是一张电费核对单,回家查找你家的电费清单,算算你家一年要交多少电费.
　　[过渡语]　同学们都能了解自己家庭测量用电的仪器,很好!那么到底如何读出一段时间内家庭用了多少电?一度电到底能干什么?在这一节课里,我们将一起来学习这方面的知识.
一、电能
师:请学生们阅读课本,小组讨论、交流,总结归纳电能的来源和应用.
生1:电能的来源:从发电厂、电池里提供电能.
生2:电能的应用:电灯照明、电风扇旋转、冰箱制冷、电视机播放节目等,都是其应用.
师:阅读教材P87~88,查找电能的单位以及换算方法.
电能的单位:千瓦时,符号是:kW·h,俗称“度”.
师:物理学中能量的单位是焦耳,它们之间如何换算?
生:1 kW·h=1000 W×3600 s=3.6×106 J.
【拓展延伸】　常见能量转化:
　　[过渡语]　电压和电流有大小,都有测量其大小的仪器:电压表和电流表.那么电能用什么仪器来测量呢?接下来我们来学习测量电能大小的仪表——电能表.
二、电能的计量
1.认识电能表
介绍电能表的作用:在前面的学习中我们知道测量导体电流用电流表,测量导体两端电压用电压表.而用电器消耗的电能,就可以用它测量出来——电能表.电能表是用来测量用电器在一段时间内消耗电能多少的仪器.
2.介绍电能表的面盘
这里有一个电能表,我们共同来看一下它的面盘,最顶端有显示数字的窗口,前4位是黑色窗口,最后1位是红色窗口,说明前4位是整数,最后一位是小数,窗口边上写有kW·h,说明读取的数值是以千瓦时为单位的,电能表的中间部位有一个铝质圆盘,电能表工作时它进行转动,圆盘下面写有该电能表的一些重要参数.
3.电能表参数解读
下面我们来了解一下电能表上重要参数的意义.比如:220 V,5(20)A,3000 r/kW·h.
(1)“220 V”表示该电能表在220 V的电路中使用;
(2)“5(20)A”表示这个电能表的标定电流是5 A;额定最大电流是20 A.
(3)“3000 r”为转盘转数,“3000 r/kW·h”表示每消耗1 kW·h的电能,该电能表的转盘转3000转.
4.电能表的读数
生活中,电工师傅收取电费时都要记录月初和月末的电能表的示数,这样月末和月初两次读数之差就是该月所用电的度数.提示:在生活中电工师傅为了收缴电费的方便,电能表最后一位小数部分通常不读,但是在我们的计算当中必须读出来.
5.体会一度电的作用,培养节约意识
电是我们生活中最重要的资源,社会需求也很大,1度电究竟有多大的作用,我们共同来认识一下.我国是世界能源需求的大国,对电的需求日益紧张,我们每个人都应该有节约用电的意识,为节约一度电我们要从一点一滴做起.
【拓展延伸】　一只家用电能表标着3000 r/kW·h.现在室内只接了一只灯泡,测出转盘3 min内转了15 r,利用这些数据,可算出灯泡在这段时间消耗的电能:
30001 kW·h kW·h=5×10-3 kW·h=1.8×104 J
　　[过渡语]　我们已经知道了电能的单位和测量仪器,那么电能和电功之间存在什么关系呢?
三、电功
思路一
1.电功的概念及理解
用电器工作时,有电流通过用电器,用电器把电能转化为其他形式的能,比如电动机工作时,把电能转化为机械能;电炉子工作时,把电能转化为内能,我们可以说电流通过电动机在做功,也可以说电流通过电炉子在做功,因此电流做功的过程就是把电能转化为其他形式能的过程,电流做了多少功就有多少电能转化为其他形式的能,电流做的功就叫做电功,用字母“W”表示,生活中我们常说用电器消耗了多少电能,而很少说电流做了多少功,其实两种说法是一样的,因此电功的单位和电能的单位是一样的,是焦耳也是千瓦时.
2.电功的计算
电流做功的多少与电压、电流和通电时间有关:
(1)在电流、通电时间相同时,电压大的电路电流做功多;
(2)在电压、通电时间相同时,电流大的电路电流做功多;
(3)在电压、电流相同时,电流做功的多少与通电时间成正比.
进一步研究可得出如下结论:某段电路上电流做功的多少,跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电时间成正比.当电路两端的电压为U,电路中的电流为I,通电时间为t时,电功W=UIt.
3.电功的单位
电功的单位是焦耳,简称焦,符号J.1 J=1 V·A·s,意思是当某用电器两端的电压为1 V,通过用电器的电流为1 A时,该用电器在1 s时间内消耗的电能为1 J,或者说在1 s内电流对该用电器做了1 J的功.
【拓展延伸】　1焦耳=1伏·安·秒.即1 J=1 V·A·s.那么,1焦耳有多大呢?在生活中通过手电筒的电流,每秒钟做的功大约是1焦耳;通过普通电灯泡的电流,每秒钟做的功一般是几十焦耳;通过洗衣机中电动机的电流每秒钟做的功是200焦耳左右.
思路二
1.电功及其大小的决定因素
(1)定义:电能转化为其他形式能的过程是做功过程,有多少电能发生了转化就说电流做了多少功.电流所做的功就叫做电功.
(2)单位:我们常说消耗了多少电能,很少说做了多少功,其实这两种说法完全一样,通常用W代表功,功和能的单位一样都是焦耳,也可以用千瓦时.
(3)探究影响电功大小的因素:
实验过程
按图设计实验装置,给小电动机通电,电动机可以把砝码提起
电流、电压相同,通电时间不同,观察实验现象
通电时间相同,电流、电压不同,观察实验现象
实验装置图
实验过程
注意事项
在测量过程中要注意测量数据的准确性和可靠性
每组实验要明确要控制的量和要研究的量
实验现
象分析
保持电压和电流不变,通电时间越长,砝码被提起得越高,电流做的功越多
在通电时间相同的情况下,电压越大,电流越大,砝码被提起得越高,表明电流做的功越多
　　探究归纳:电流做功多少与电流、电压、通电时间的长短有关;电流、电压越大,通电时间越长,电流做功越多.
2.电功的计算公式
定义式:W=UIt.U表示某段电路两端的电压,单位是V;I表示通过该电路的电流,单位是A;t表示通电时间,单位是s;W表示电流在该段电路上所做的功,单位是J.
【拓展延伸】　应用公式过程中的“同一性”:
说明
举例
电路的同一性
W,U,I,t四个物理量必须是同一个导体上的四个物理量
电流通过某灯泡做的功,等于该灯泡两端电压、通过该灯泡的电流和该灯泡通电时间的乘积
单位的同一性
W,U,I,t的单位必须分别是J,V,A,s,若有一个单位不符合以上单位,不经换算就代入公式计算会出现错误
某灯泡两端电压是6 V,通过灯泡的电流是0.2 A,求通电1 h电流做的功.
解:W=UIt=6 V×0.2 A×3600 s=4320 J.
若不换算就计算:
解:W=UIt=6 V×0.2 A×1 h=1.2 J,结果显然是错误的.
1.电能:单位:千瓦时;符号:kW·h
能量:单位:焦耳;符号:J
1 kW·h=3.6×106 J
2.电能表
3.电功:
概念:电流所做的功
单位:焦耳或千瓦时
公式:W=UIt
1.如图所示的几种用电器工作时,以电能转化成内能为应用目的的是 (　　)
A.电视机　　　　B.电动自行车
C.抽油烟机 D.电烤箱
解析:电动自行车、抽油烟机把电能转化为机械能,电视机把电能转化为内能和光能,电烤箱把电能转化为内能.故选D.
2.小红同学家的电冰箱正常工作时电流大约是1 A,则它正常工作10 h所消耗的电能是 (　　)
A.2200 J B.1.32×105 J
C.7.92×105 J D.7.92×106 J
解析:W=UIt=220 V×1 A×10×3600 s=7.92×106 J.故选D.
3.一天,小红看她家电能表的表盘如图所示,此时电能表的读数是　　　　kW·h;该电能表的表盘每转300转,说明小红家的用电器消耗了　　　　kW·h的电能.?
解析:电能表示数:314.5 kW·h;小红家用电器消耗的电能:W=kW·h=0.5 kW·h.
【答案】　314.5　0.5
4.有一个用电器接在220 V的电路中,工作了2小时,用了1.1度电,通过用电器的电流是多大?
解析:由W=UIt得,I==2.5 A.
1.电能:
(1)来源:各种各样的发电厂、电池等,把其他形式的能量转化为电能.
(2)单位:国际单位制中,能量的单位是焦耳,生活中电能的单位常用度,学名叫千瓦时,符号是kW·h.
(3)换算:1 kW·h=3.6×106 J.
(4)测量仪表:电能表.
2.电功计算公式:W=UIt.
一、教材作业
【必做题】　
教材第90页动手动脑学物理的1,3,4题.
【选做题】　
教材第90页动手动脑学物理的2题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.家庭电路中,电能表可直接测量 (　　)
A.电功　　　　　B.电阻
C.电流 D.电压
2.关于电功,下列说法中正确的是 (　　)
A.用电器通电的时间越长,电流做的功一定越多
B.通过用电器的电流越大,电流做的功一定越多
C.用电器两端的电压越大,电流做的功一定越多
D.用电器消耗的电能越大,电流做的功一定越多
3.如图甲所示,为某家庭在4月底抄表时电能表的示数,图乙为5月底抄表时电能表的示数,由此可知该家庭5月份用电　　　　kW·h.?
【能力提升】
4.小明想验证他家电能表表盘上标注的每千瓦时的转数是否正确,于是他将标有“220 V　3 A”的用电器单独接入电路中,当该用电器正常工作5 min后,电能表的转盘正好转了110 r,则该电能表每千瓦时的实际转数应是 (　　)
A.2400 r B.2000 r
C.1500 r D.1200 r
5.如图所示的电路中,电压U保持不变,电阻R=4 Ω,L为标有“6 V　0.5 A”的小灯泡,当小灯泡L正常发光时,在相同时间内电流通过灯泡L和电阻R做功之比为 (　　)
A.1∶3 B.1∶1
C.3∶1 D.4∶1
6.如图所示为某智能手机电池,铭牌上标的正常工作电压为3.8 V,电池容量为2100 mA·h,如图所示,此电池在充满电时贮存的电能为　　　　J.电极处略有凹陷,可以在一定程度上防止与硬币、钥匙等金属物体接触引起　　　　从而损坏电池.?
【拓展探究】
7.请用玩具汽车或者儿童小风扇里的电动机、滑动变阻器、开关、电源、导线、质量已知的钩码一个、细线、刻度尺、铁架台、秒表等器材设计一个实验,探究电流通过电动机做的功与通电时间的关系.
(1)画出实验电路图.
(2)写出实验步骤.
【答案与解析】
1.A[解析:电能表是用来测量用户所有用电器消耗电能的仪表,因为电路中消耗电能的过程就是电流做功的过程,所以也可以说电能表是测电功的仪表.故选A.]
2.D[解析:通电时间长,但是电压、电流大小不确定,A错误;电流大,但是时间长短未知,电压大小也不确定,B错误;电压大,电流不一定大,时间也不确定,C错误;电流做的功是由消耗的电能转化来的,所以消耗的电能大时,电流做功一定多,D正确.故选D.]
3.62[解析:4月底电能表示数为1323.5 kW·h,5月底电能表示数为1385.5 kW·h,则5月份消耗的电能:W=1385.5 kW·h-1323.5 kW·h=62 kW·h.]
4.B[解析:用电器消耗的电能为:W=UIt=220 V×3 A×300 s=1.98×105 J=0.055 kW·h,电能表的转盘正好转了110 r,=2000 r/kW·h,电能表每千瓦时的实际转数为2000 r.故选B.]
5.A[解析:灯泡正常发光,所以电源电压为6 V,通过灯泡的电流I1=0.5 A;电阻R两端的电压为6 V,通过R的电流为:I2==1.5 A;在相同时间内电流通过灯泡L和电阻R做功之比为:.故选A.]
6.28728　短路[解析:其中2100 mA·h是指电池贮存电能的多少,含义是当电池以2100 mA的电流放电时可连续放电1 h.电池贮存的电能W=UIt=3.8 V×2.1 A×3600 s=28728 J.电极处略有凹陷,可以在一定程度上防止与硬币、钥匙等金属物体接触引起短路,而损坏电池.]
7.(1)电路图如图所示.(2)①把电动机水平固定在支架上,将长细线一端系在电动机转轴上,另一端系在钩码上,钩码垂于转轴下方,根据电路图连接电路,调节滑动变阻器为适当阻值;②闭合开关S,用刻度尺测出钩码被提升的高度h,用秒表测出钩码上升的时间t,断开开关S,记录h和t,恢复钩码到初始位置;③改变提升的高度,仿照步骤②再做2次;④记录钩码的质量m,利用公式W=Gh=mgh计算每次电动机做的功,并记录.[解析:电动机与滑动变阻器串联,通过调节滑动变阻器电阻大小来调节通过电动机的电流的大小,从而控制钩码上升的速度.用电动机提升钩码,分别记下钩码被提升的高度和所用的时间.分析几次数据得出结论.]
　　本节教材对于电功的公式是直接给出的,没有实验探究影响电功的因素.学生对于影响因素和计算公式缺乏直观、形象具体的感受,理解接受的效果不好.教学时可以补充一个演示实验,总结出电功的大小与电压、电流和通电时间的关系,从而得出电功的计算公式.在探究电功的大小与哪些因素有关时,探究前应做好两个工作,首先通过实验创设情景,引
导学生猜想,不至于没有边际的乱猜,起不到良好的教学效果.其次引导学生设计实验,并通过设计实验表格,使学生注意实验记录,得出结论,避免学生实验时不知道做什么,达不到实验的目的.通过讨论培养学生用精练的物理语言进行归纳和概括出实验结论的能力,这样既体现了学生的参与过程,也培养了学生的思考和动手能力.
动手动脑学物理(教材第90页)
1.意思是接在该电能表上的用电器每消耗1 kW·h的电能,电能表的转盘转过720转.
2.解:本周小明家用电量:W=W2-W1=823.3 kW·h-781.5 kW·h=41.8 kW·h.若一个月按4周计算,则小明家每个月用电为:W总=4×W=4×41.8 kW·h=167.2 kW·h.电费=0.6元/kW·h×W总=0.6元/kW·h×167.2 kW·h=100.32元.所以,估算可知,小明家每个月需要付100.32元的电费.
3.解:t=2 min=60 s×2=120 s,W=UIt=2.5 V×0.3 A×120 s=90 J.电流做功的过程就是消耗电能的过程,做了多少功就消耗了多少电能.所以,电流做功90 J,消耗的电能也是90 J.
4.解:电池的容量是Q=It=1130 mA·h=1130×10-3 A×3600 s≈4.07×103 A·s.充电时消耗的电能为W=UIt=3.7 V×4.07×103 A·s≈1.506×104 J.充电时消耗的电能被电池以化学能的形式储存起来,即储存的电能大约是1.506×104 J.
电功导出式:
导出式
说明
W=I2Rt,
W=t
公式W=UIt=Pt可以用来计算任何情况下电流所做的功,而导出式是由欧姆定律推出的,它仅适用于纯电阻电路中.所谓纯电阻电路,是指电流流过该电路时,电能全部转化成内能,若电能只有一部分转化成内能,这样的电路被称为非纯电阻电路,在此电路中,不能用导出式计算电功,例如:电动机电路,蓄电池充电等.
第2节　电功率
1.知道电功率的物理意义、定义、单位.
2.理解电功率的公式P=,并能进行简单的计算,知道P=UI.
3.理解和区分用电器的额定功率和实际功率.
1.通过实验,让学生体验电功率概念的建立过程.
2.通过实验,探究在不同电压下,实际功率、额定功率的关系,提高学生收集和处理信息的能力.
1.通过演示实验,激发学生学习兴趣,培养学生热爱科学、积极探索科学知识的精神.
2.通过交流讨论,使学生学会与人交流自己的见解,学会倾听别人的见解,有与他人合作的意识,认识到交流合作的重要性.
【重点】　电功率概念的建立和理解.
　　【难点】　用电功率的公式进行计算、理解实际功率和额定功率的区别与联系.
【教师准备】　多媒体课件、滑动变阻器、电流表、电压表、800 W电吹风机、白炽灯(25 W,40 W,100 W各一只)、电能表一块、演示电路板等.
【学生准备】　2.5 V的小电灯,导线,开关,电源等.
导入一:情景导入
情景:把一只40 W的灯泡和800 W的电吹风机接在电路中,让它们分别工作,观察电能表铝盘转动的快慢.
问题:电能表铝盘转动的快慢相同吗?这种现象说明了什么?
回答:电能表铝盘转动的快慢不同,表明用电器消耗电能的快慢不同,也就是电流做功的快慢不一样.
　　[过渡语]　在力学中我们学习过表示机械做功快慢的物理量——功率.刚才的实验表明电流做功也有快慢之分,那么用什么来表示电流做功的快慢呢?要想知道答案,下面让我们进入本节课的学习吧.
导入二:问题导入
师:展示两个白炽灯(25 W和100 W),大家见过吗?请一组学生观察,你们观察到了什么?请告诉我们大家.
生:一个灯泡上标有“220 V　25 W”,一个标有“220 V　100 W”;100 W的灯泡灯丝粗一些,25 W的灯泡灯丝细一些.
师:很好,观察得很仔细.你们知道25 W的准确含义吗?
生:可能是功、功率、电功率,不太清楚.
师:希望通过这节课的学习,大家都能明白这25 W的准确含义.
教师演示:让这两只白炽灯先后接进电路,先100 W后25 W,让学生观察.提示从灯泡的亮度、电能表铝盘转动的快慢去观察.
生:100 W的白炽灯接进电路时亮,同时铝盘转动的快;25 W的白炽灯接进电路时暗,同时铝盘转动的慢.
师:转盘转速不同,说明了什么?能说明电流对100 W的白炽灯做的功多,对25 W的白炽灯做的功少吗?为什么?
生:不能.两个灯泡工作时间长短不确定.
师:转盘转的快慢不能代表电流做功的多少,那能代表什么呢?
生:电流做功的快慢.
师:在物理学中,我们用什么物理量来描述电流对用电器做功的快慢呢?大家回忆一下在力学中我们用什么物理量来描述力对物体做功的快慢呢?
生:功率.
　　[过渡语]　很好,在力学中我们用功率来描述力做功的快慢.同样,在电学中我们用电功率来描述电流做功的快慢.这节课我们就来学习有关电功率的知识.
一、电功率
1.电功率的意义:表示电流做功快慢的物理量.
2.定义:电流在单位时间内所做的功(或所消耗的电能).
3.定义式:P=.
4.推导式:P==UI.
5.单位及换算关系:国际单位:W;常用单位:kW,mW.1 kW=1000 W;1 W=1000 mW.
6.电功与电能有什么关系?电功率与电能又有什么关系呢?
总结:电流做功的过程就是电能转化为其他形式的能的过程,就是用电器消耗电能的过程.那么电功率就是表示用电器消耗电能快慢的物理量.
7.应用:800 W的电吹风机比40 W的灯泡在相同的时间内消耗的电能多,也就是消耗电能快,所以相同时间内电能转化为其他形式的能就多.800 W和40 W的意义分别是灯泡在1 s内消耗的电能是800 J和40 J.
【拓展延伸】　常见用电器的电功率:
电器
电功率
电器
电功率
电器
电功率
空调
1000 W
电熨斗
500 W
电冰箱
100 W
微波炉
1000 W
洗衣机
500 W
排风扇
20 W
电热水壶
1000 W
液晶电视机
100 W
手电筒
0.5 W
抽油烟机
800 W
台式计算机
200 W
计算器
0.5 mW
　　[过渡语]　前面我们学习电能时,曾经提到“千瓦时”这个单位,你知道它是如何得来的吗?
二、“千瓦时”的来历
把公式P=变形,得到W=Pt,如果P和t的单位分别用kW,h,那么它们相乘之后,就得到电能的另一个单位:千瓦时(度).1千瓦时就是电功率为1千瓦的用电器工作1小时消耗的电能.
　某电视机的电功率是150 W,每天使用3 h,一个月用电多少千瓦时?(每月按30天计算)
解:P=150 W=0.15 kW;t=3 h×30=90 h.
由P=得
W=Pt=0.15 kW×90 h=13.5 kW·h.
　一台电视机5 h耗电1度,这台电视机的功率是多少?
解:1度=1 kW·h,
P==0.2 kW=200 W.
【拓展延伸】　千瓦(kW)和千瓦时(kW·h):kW表示瞬间的电力,而kW·h表示某一段时间内的电力总和.简言之,kW可称为电力,kW·h可称为电量.就灯泡等照明器具而言,kW与亮度有关,kW·h与电费有关.对电暖气来说,kW与温暖程度和制暖强度有关,kW·h与电费有关.在电动汽车上,kW与加速能力有关,kW·h与可续航距离有关.对蓄电池来说,kW与当时使用蓄电池的设备数量有关,kW·h与可使用的时间有关.
　　[过渡语]　我们已经知道,不同用电器的电功率一般不同,那么同一用电器,电功率是否固定不变呢?
三、额定电压额定功率
思路一
【演示实验】　将两灯泡先后并联和串联接入家庭电路中,观察灯泡的发光情况.
现象:在并联电路中更亮的灯泡,在串联电路中反而变暗.
问题:灯泡的功率改变了吗?
说明:铭牌上的“220 - 100”是指用电器正常工作时的电压和功率.即额定电压——用电器正
常工作时的电压,额定功率——用电器在额定电压下(正常)工作时的功率.
【演示实验】　按图连接电路,用滑动变阻器改变小灯泡两端的电压,观察小灯泡在不同电压下工作时的亮度情况.
【实验记录表格】
U实与U额的关系
P实与P额的关系
亮暗程度
U实=U额
U实>U额
U实>U额
　　【实验结论】　小灯泡在高于额定电压的电压下工作时,实际功率大于额定功率,不能正常工作,使用寿命短;小灯泡在低于额定电压的电压下工作时,实际功率小于额定功率,也不能正常工作,发光暗.　　
师:展示部分电器的铭牌,让学生学会读取铭牌上的相关信息,并布置课外作业:查找并记录几种家用电器的铭牌,了解不同用电器的额定功率大小.
【拓展延伸】　“PZ 220 - 40”的含义:“PZ”:普通照明灯泡中“普”和“照”的汉语拼音的第一个字母,表示灯泡的型号.“220”:该灯泡的额定电压是220 V.“40”:该灯泡的额定功率是40 W.
思路二
以图片形式展示各用电器的铭牌或技术参数.
　　问题1:一些家用电器铭牌上的额定电压为何都为220 V?
回答1:因为我国家庭电路电压是220 V.
问题2:家用电器铭牌上的额定功率是指在什么情况下的功率?
回答2:指的是用电器在额定电压下工作时的功率.
问题3:如果将一个额定电压为110 V的用电器直接接到220 V电压下会有什么后果?
回答3:该用电器将会被烧坏.
问题4:为什么在用电高峰期时,家里的白炽灯会比平常时暗些?
回答4:在用电高峰期,照明电路电压降低,家用电器不能正常工作,电功率变小.
问题5:电冰箱的技术参数中有耗电量一栏,你能说出它表示的意义吗?冰箱耗电量的计算方式和其他用电器为何不同?
BG-65B电冰箱
额定电压:220 V
工作频率:50 Hz
额定功率:70 W
耗电量:0.50 kW·h/24 h
　　回答5:表示该电冰箱每使用24小时电流所做的功是0.50千瓦时.因为电冰箱并不是时时刻刻都在工作的,它是间断性地工作,每次工作的时间也不固定.
【拓展延伸】　节能灯上的标识含义:Y荧光灯;P普通;Z自镇流;额定电压220 V;额定功率5 W;RR表示光色,也就是色温,代表日光色;E表示螺口式灯头;E27表示螺口式灯头的螺纹外径约为27 mm.
一、电功率
1.意义:表示电流做功快慢的物理量.
2.国际单位:瓦特,简称瓦,符号:W.
3.定义:电流在单位时间内所做的电功.
4.定义式:P=,推导得到:P=UI.
5.千瓦时的来历:1 kW·h=1 kW×1 h(W=Pt).
二、额定功率和实际功率
1.额定电压——用电器正常工作时的电压.
额定功率——用电器在额定电压下工作时的功率.
2.实际功率与额定功率的关系:
U实=U额
P实=P额
U实>U额
P实>P额
U实>U额
P实>P额
1.甲、乙两用电器电功率之比为1∶2,通电时间之比为3∶4,则消耗电能之比为 (　　)
A.1∶2　　B.3∶8　　C.3∶4　　D.2∶3
解析:甲乙用电器消耗的电能之比:.故选B.
2.1 kW·h的电能可以使 (　　)
A.“220 V　40 W”的电灯正常工作50 h
B.“220 V　80 W”的电灯正常工作20 h
C.“220 V　100 W”的电灯正常工作10 h
D.“220 V　100 W”的电灯正常工作3 h
解析:t==25 h,A错误;t==12.5 h,B错误;t==10 h,C正确,D错误.故选C.
3.如表是小丽在实验过程中记录的实验数据,请根据表中的数据归纳出电功率P和电阻R的关系:P=　　　　.?
R/Ω
5
10
15
20
25
30
P/W
2.75
2.50
2.25
2.00
1.75
1.50
　　解析:分析表中数据可知,电阻的电功率与电阻成反比例关系,设P=kR+b,当R=5 Ω时,P=2.75 W;当R=10 Ω时,P=2.5 W.则2.75 W=k×5 Ω+b,2.5 W=k×10 Ω+b,解得:k=-0.05,b=3 W,所以电功率P和电阻R的关系式是:P=3 W-0.05 R.
【答案】　3 W-0.05 R
4.一个标有“220 V　40 W”的灯泡接入某电路,测得通过它的电流是0.1 A,则灯泡的实际功率是　　　　W.?
解析:灯泡的电阻为:R==1210 Ω,通过它的电流是0.1 A时,灯泡的实际功率为:P'=I'2R=(0.1 A)2×1210 Ω=12.1 W.
【答案】　12.1
电功率
1.意义:表示电流做功快慢的物理量.
2.定义:电流在单位时间内所做的电功.
3.国际单位:瓦特,简称瓦,符号:W.
4.计算:P==UI.
5.额定电压和额定功率
一、教材作业
【必做题】　
教材第95页动手动脑学物理的1,2,3题.
【选做题】　
教材第95页动手动脑学物理的4题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.额定功率最接近800瓦的是 (　　)
A.白炽灯　B.电风扇　C.洗衣机　D.微波炉
2.甲、乙用电器上分别标着“220 V　15 W”“110 V　100 W”,它们都在额定电压下工作,则下列说法中正确的是 (　　)
A.甲用电器做功一定少
B.乙用电器做功一定快
C.完成相同的功,甲用电器所用的时间一定少
D.相同的时间内,乙用电器消耗的电能一定少
3.用同种材料制成的横截面积相同的电阻丝甲、乙,乙的长度比甲大,将它们并联在电路中,则它们的电功率 (　　)
A.甲的较大　　　　　　B.乙的较大
C.一样大 D.无法确定
4.学习电功率时,老师拿来分别标有“36 V　40 W”“110 V　40 W”“220 V　40 W”的三个灯泡.针对这三个灯泡都在各自的额定电压下工作时的亮暗情况,小明做出了四种猜想:①“36 V　40 W”的灯最亮;②“110 V　40 W”的灯最亮;③“220 V　40 W”的灯最亮;④三个灯泡一样亮.你认为猜想　　　　是正确的(只填序号即可).?
【能力提升】
5.甲、乙两只白炽灯的铭牌如图所示,下列分析正确的是 (　　)
A.若将两灯分别接入电压为220 V的电路,乙灯消耗的电能多
B.若将两灯并联接入电压为220 V的电路,甲灯比乙灯亮
C.若灯丝的材料、长度相同,乙灯的灯丝比甲灯的灯丝粗
D.若将两灯串联,只要电源电压适当,甲、乙两灯就能同时正常发光
6.如图所示,闭合开关,将滑动变阻器的滑片向上滑动时,观察到的现象是 (　　)
A.灯泡变暗,电压表示数变大
B.灯泡变亮,电压表示数不变
C.电路消耗的总功率变小,电压表示数不变
D.电路消耗的总功率变大,电压表示数变大
7.如图甲所示的电流表为学校实验室里常用的电流表,图乙闭合开关后,两电流表的指针都正常偏转且偏转角度相同,此时电阻R1和R2所消耗的电功率P1和P2的比值为　　　　.?
【拓展探究】
8.小聪家的电炉铭牌标记模糊不清,为了测出电炉的额定功率,他断开了其他所有的用电器,只接入电炉让其正常工作,家中电能表上标有“3000 r/kW·h”,测量发现1 min电能表的转盘转了50转,那么:
(1)该电炉的额定功率是多少?
(2)小聪想让该电炉增加一挡功率,为使电炉的该挡功率为额定功率的,给你一个开关、一个定值电阻R',请帮他完成电路设计,画出电路图,并计算出定值电阻R'的阻值.(R,R'均用定值电阻的元件符号)
【答案与解析】
1.D[解析:家庭用白炽灯大约40 W,A错误;电风扇的额定功率约为60 W,B错误;洗衣机的额定功率在400 W左右,C错误;微波炉的额定功率约为800 W,D正确.故选D.]
2.B[解析:由W=Pt可知,电流做功的多少与通电时间有关,A错误;电功率是表示电流做功快慢的物理量,甲用电器的功率小于乙用电器的功率,所以乙做功快,B正确;完成相同的功,甲用电器用的时间多,C错误;相同时间内,乙用电器消耗的电能多,D错误.故选B.]
3.A[解析:用同种材料制成的横截面积相同的电阻丝,因为乙长度比甲大,所以乙电阻大于甲的电阻.将它们并联在电路中时,电压相同,由P=可知,电阻越大的电功率越小,相反电阻越小的电功率越大,所以甲的实际功率较大.故选A.]
4.④[解析:因为三个灯泡的额定功率相同,当它们工作在额定电压下时,实际功率等于额定功率,即三个灯泡的实际功率相同,所以三个灯泡的亮度相同.故选④.]
5.C[解析:将两灯分别接入电压为220 V的电路均正常发光,但不知道通电时间,根据W=Pt可知无法判断消耗电能的多少,A错误;将两灯并联接入电压220 V的电路,由于乙灯额定功率大,实际功率大,所用乙灯比甲灯亮,B错误;由R=得,额定电压相同,额定功率大的电阻小,乙灯灯丝电阻小,若灯丝的材料、长度相同,乙灯灯丝比甲灯灯丝粗,C正确;将两灯串联,由于串联电路电流处处相等,则甲、乙两灯两端的电压不相同,无法达到相同的额定电压值,不能同时正常发光,D错误.故选C.]
6.C[解析:此电路小灯泡和滑动变阻器串联,滑动变阻器的滑片向上滑动时,其阻值增大,电路总阻值:R总=R滑+R灯,也增大,根据欧姆定律可以知道I减小.据公式P=I2R可知,若I减小则灯泡实际功率P减小,灯泡变暗,B错误;该电路中电压表测总电压,即电源电压,所以示数不变,A,D错误.故选C.]
7.4∶1[解析:由电路图可知,两电阻并联,电流表A2测量干路电流,电流表A1测量通过R2的电流.电流表A2的示数大于A1的示数,通过R1的电流为I1,通过R2的电流为I2,根据两电流表的指针偏转角度相同,可知;又因为=I1+I2,=I2,所以;所消耗的电功率P1和P2的比值为:.]
8.解:(1)该电炉消耗的电能W=×3.6×106 J=6×104 J;额定功率为:P==1000 W.(2)电路图如图所示.根据公式P=I2R可知功率减为原来的,则电流减为原来的,总电阻变为原来的3倍,定值电阻的阻值为电炉电阻的2倍;电炉电阻为:R==48.4 Ω,所以定值电阻为:R'=2R=2×48.4 Ω=96.8 Ω.
　　如何比较用电器消耗电能的快慢的教学,可以采用直观的方法,就是演示不同用电器接入电能表上时,观察铝盘转动的快慢,使学生形象地认识到电能表铝盘转动的快慢跟用电器的关系,从而引导学生用类比比较物体运动快慢的方法去比较消耗电能的快慢,克服学生理解电功率意义的困难.
教材对于电功没有很好地进行处理,学生对电功和电功率常常会混淆,因此在教学中对这两个概
念有必要进行比较,并让学生辨别区分.
这部分内容,公式多、计算复杂,在教学时要让学生重视教材中的例题,通过例题加深对各物理量的理解.按照例题的做法写出物理量用什么字母表示,单位是什么.这样做能让学生分清每一个物理量和单位,加深识记和理解.在每天上课时可以对公式进行一下默写,还有对基本公式进行变形处理,以此加深学生的记忆.
动手动脑学物理(教材第95页)
1.解:P=UI,I=≈4.55 A.
2.解:P==0.04 kW=40 W.
3.解:由P=,知R==60.5 Ω,P实=≈661.16 W.
4.解:P=UI=2×104 A×108 V=2×1012 W,由P=,知W=Pt=2×1012 W×0.001 s=2×109 J.
　　1.色温,是黑体加热到某温度后所发出光的颜色.温度低白里透红,高些白里透黄,再高些成白,再高些白里透蓝,再高些白的发青.
按国家标准,照明灯有六种色温区.见下表:
编号
名称
符号
相关色温
F6500
日光色
RR
6430
F5000
中性白色
RZ
5000
F4000
冷白色
RL
4040
F3500
白色
RB
3450
F3000
暖白色
RN
2940
F2700
白炽灯色
RD
2720
　　常用的有:RR,RL,RD.
家中:卧室用RD为好,显得温馨;客厅用RR为佳,显得大气;餐厅用RL为宜,显得平和.
2.电功和电功率:
电功和电功率
电功
概念:电流所做的功
公式:W=UIt(W为电功,U为电压,I为电流,t为通电时间);
W=Pt(W为电功,P为电功率,t为通电时间)
单位:焦耳(J),kW·h(度);换算:1 kW·h(度)=3.6×106 J
电功率
概念:电流在单位时间里所做的功.表示用电器消耗电能的快慢.
公式:P=(W为电功,P为电功率,t为通电时间);
P=UI(P为电功率,U为电压,I为电流)
单位:瓦特(W)、千瓦(kW)、毫瓦(mW)
第3节　测量小灯泡的电功率
1.知道用伏安法测定小灯泡的功率.
2.知道如何测定小灯泡的额定电功率和实际电功率.
3.会设计实验电路、选用实验器材、设计实验记录表格、有序进行实验、读取数据、计算小灯泡的功率.
1.经历测量小灯泡功率的过程,对科学探究的要素有更全面的体验与理解.
2.通过实验,培养学生设计实验的能力、实验操作的能力、分析处理数据的能力.
1.通过实验过程,培养学生精益求精的实验态度和尊重事实、探求真理的科学态度.
2.通过讨论和交流,培养学生合作学习的意识和态度.
【重点】　用伏安法测量小灯泡的电功率.
【难点】　设计实验电路图、表格,排除操作中遇到的困难.
【教师准备】　多媒体课件、电学磁性元件一套、小灯泡1个、演示滑动变阻器一个、导线若干.
【学生准备】　干电池组(电池2~3个,带电池盒)、电流表、电压表、滑动变阻器、额定电压为2.5伏小灯泡(带灯座)、开关、导线等.
导入一:问题导入
师:同学们在上一章已经测量过小灯泡的电阻.还记得是怎么测量的吗?
生1:利用电流表测出通过小灯泡的电流,再利用电压表测出小灯泡两端的电压,然后用欧姆定律I=的变形公式R=算出小灯泡的电阻.
生2:为了测量更准确,还利用变阻器进行了多次测量,然后求平均值.
师:同学们对学过的知识掌握得很好.出示一个实验用的小灯泡,这个小灯泡上标有“2.5 V　0.3 A”.同学们知道“2.5 V 0.3 A”是什么意思吗?是不是只能在2.5 V的电压下工作,通过它的电流只能是0.3 A?
生1:2.5 V是小灯泡的额定电压,0.3 A是小灯泡在额定电压下正常工作时的电流.
生2:小灯泡可以在不同的电压下工作,通过的电流也可以大于或小于0.3 A.
师:那么怎样测量小灯泡的电功率呢?
生1:根据P=可知,可以利用电能表和秒表测量.
生2:也可以利用公式P=UI,测出电压和电流,计算出电功率.
　　[过渡语]　如果我们要测“小灯泡”的电功率,用哪种方法更好呢?你能设计一个方案来测出小灯泡的功率吗?这节课我们就来研究如何测量小灯泡的电功率.
导入二:情境导入
问题:我们在前面学习了额定电压和额定功率,判断灯的亮度能否根据它的额定功率?
回答:不能.(部分同学拿不准)
观察:展示两个小灯泡,其上标有“2.5 V　0.3 A”和“3.8 V　0.3 A”字样,它们表示的意义是什么?
回答:2.5 V和3.8 V是额定电压;0.3 A是额定电流.
【演示实验】
1.“2.5 V　0.3 A”和“3.8 V　0.3 A”两个小灯泡串联,观察哪个灯更亮些?
2.“2.5 V　0.3 A”和“3.8 V　0.3 A”两个小灯泡并联,观察哪个灯更亮些?
　　[过渡语]　判断灯的亮度应该根据什么?它的亮度和实际功率之间又有什么样的关系呢?本节课我们就用实验的方法探究一下它们之间的关系.
测量小灯泡的电功率
思路一
师:同学们能设计一个方案来测出小灯泡的功率吗?
生:能.
师:大家一定还记得用电器在额定电压下工作时的功率叫额定功率.如果不是在额定电压下的功率叫什么功率?
生:实际功率.
分别测量以下三种情况下的实际功率.
1.使小灯泡在额定电压下发光.
2.使小灯泡两端电压是额定电压的1.2倍,并观察小灯泡亮度.
3.使小灯泡两端电压低于额定电压,并观察小灯泡亮度.
师:同学们现在可以设计实验,并做好记录.
【设计实验】
实验目的:测量小灯泡在不同电压下工作时的电功率.
实验原理:P=UI.测出小灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流,计算出小灯泡的电功率.
实验电路:如图所示.
实验器材:干电池三节、开关一个、2.5 V小灯泡一个、3.8 V小灯泡一个、电流表和电压表各一只、滑动变阻器一个(20 Ω　1 A)、导线若干.
实验记录表格:
次数
电压U/V
电流I/A
功率P/W
灯泡亮度
1
2
3
　　【进行实验】
实验操作步骤:
1.按电路图连接实物电路.
2.合上开关,调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压,观察小灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数.
3.调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压为额定电压值的1.2倍,观察灯泡发光情况,记录电流表、电压表示数.
4.调节滑动变阻器,使小灯泡两端电压低于额定电压,观察并做记录.
5.换用不同型号的小灯泡,重复上述实验.
6.断开开关,整理实验器材.
实验结论:
1.不同电压下,小灯泡的功率不同.实际电压越大,小灯泡功率越大.
2.小灯泡的亮度由小灯泡的实际功率决定,实际功率越大,小灯泡越亮.
交流与评估:
师:谈谈你在设计实验及实验过程中有什么感想,发现了什么问题?
生1:我们组认为实验中最容易出错的就是滑动变阻器,阻值最大的位置一错,滑动变阻器阻值就从你想的最大成为实际的最小.合上开关就容易使电表偏转过大.
生2:电流表、电压表的接线也很重要,如果接反了,表针“反打”也会损坏电表的.
生3:实际接线前可以先将实物按电路图中的位置摆放好,然后再连接,这样接起来不容易连接错,检查也容易.
生4:实验过程中,滑动变阻器开始在阻值最大的位置,调节的时候阻值从大到小,小灯泡两端的电压会从小变到大.测量时为什么不先测低于额定电压时的功率,依次测量等于额定电压和高于额定电压时的功率,以免变阻器阻值一会儿变大,一会儿变小,还容易错?
师:同学们非常认真,观察的很仔细,非常棒.谁能来解释刚才那个同学的问题呢?
生:我们认为先从低于额定电压开始测也可以,但是先测额定电压更好.这样在观察小灯泡亮度时有明显的区分,容易观察.
生:我们发现今天测“小灯泡功率”的实验装置与上一章测“小灯泡电阻”时的装置一模一样.测量的内容也一样,都是测灯泡两端的电压和通过小灯泡的电流.实验过程中的要求和注意的问题也基本一样.
师:有不一样的吗?
生1:两次测量的目的不同,上次是测电阻,这次是测功率.
生2:从今天的测量数据也可以算出小灯泡电阻.
师:大家算一下电阻,看有什么发现?
生1:三次测量算出的电阻值基本相同,但有小的差别.灯泡的电阻不能求平均值,因为在不同电压下温度不同,导致灯丝电阻不同,所以不能求平均值,定值电阻可以求平均值.
生2:电阻可以求平均值,今天测的功率不能求平均值.
生3:上次多次测量是为了求平均值减小误差,这次是为了比较在不同电压下小灯泡的功率和发光情况.
师:同学们分析的非常好,请同学们比较计算电阻的公式R=和计算电功率的公式P=UI,式中的电流和电压相同吗?
生:如果是同一次测量,电流值和电压值就相同.
师:大家用电流替换电压或用电压替换电流,看有什么结果.
P=UI=(IR)I=I2R;P=UI=U.
师:现在请同学们观察你手中小灯泡上的数值,求出小灯泡的电阻,和你测量的结果进行比较.如有误差,尝试分析原因.
【拓展延伸】　1.连接电路过程中开关应该始终处于断开状态.2.根据小灯泡上的数值,估计电路中电流、电压的最大值,选择合适的量程,并注意正负接线柱的连接及滑动变阻器正确接法.3.合上开关前,应检查滑动变阻器滑片是否在最大值的位置上.若不是,要弄清楚什么位置是最大位置并调整.4.调节滑动变阻器的过程中,首先要明白向什么方向可以使变阻器阻值变大或变小,怎么调节能使小灯泡两端电压变大或变小.
思路二
1.实验目的和原理:
实验目的:学会测定小灯泡的额定功率和不在额定电压时的实际功率,并加以比较.
实验原理:P=UI.
2.学生自行设计实验:
问题:由P=UI可以看出,要测小灯泡的功率需测量的物理量有哪几个?需要的测量器材是什么?如何使小灯泡两端电压正好等于其额定电压呢?
回答:用电压表测电压,用电流表测电流.可以增加或减少电池,也可以用滑动变阻器.但是用滑动变阻器更方便.
实验器材:额定电压为2.5 V的小灯泡一个、电池组、开关、滑动变阻器、电压表、电流表、导线若干.
实验电路图和实物连接图:
实验步骤:
1.按电路图连接电路.
2.闭合开关S前,滑动变阻器的滑片P放置在电阻最大端.
3.调节滑动变阻器滑片P的位置,先后使电压表的示数小于、等于和略大于小灯泡的额定电压,观察小灯泡的亮度,并将实验数据填入下表:
小灯泡规格
要求
电压
U(V)
电流
I(A)
小灯泡
亮度
电功率
P(W)
U额=2.5 V
U实=U额
U实>U额
U实>U额
　　4.归纳结论:分析比较额定电功率和实际电功率的大小,比较小灯泡的亮暗程度与电功率之间的关系.
(1)当U实=U额时,则P实=P额,正常发光
(2)当U实>U额时,则P实>P额,较暗
(3)当U实>U额时,则P实>P额,较亮
【拓展延伸】　实验探究是学习物理的一种重要方法,而实验离不开测量,对某个物理量往往需要进行多次测量,虽然多次测量的目的各不相同,却是有规律可循的.物理实验探究中多次测量主要有两个目的:一是为了求平均值减小误差;二是为了寻找普遍性规律.由于不同物理量之间内在联系的多样性和复杂性以及少数几次测量往往具有一定的偶然性、片面性,如果仅仅通过少数几次测量就轻易做出结论,结论往往是不科学、不全面甚至是错误的,所以为了全面科学地探究各物理现象的规律,要求我们必须进行多次测量.比如测量小灯泡的电功率中多次测量就是第二个目的,而“伏安法”测电阻多次测量则是为了减小误差.
1.实验要求
2.实验原理
3.设计实验
4.记录数值
次数
要求
亮度
电流
电压
电功率
1
U=U额
2
U>U额
3
U>U额
　　5.完成实验报告
1.某同学利用如图所示电路,测量额定电压为2.5 V的小灯泡的额定功率,下列说法错误的是 (　　)
A.闭合开关前,滑片P应滑到B端
B.闭合开关后,小灯泡不发光,一定是小灯泡灯丝断了
C.当电压表示数为2.5 V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率
D.实验还可得知,小灯泡的实际功率越大,小灯泡越亮
解析:闭合开关前,滑动变阻器应滑到B端,即电阻最大位置,A正确;闭合开关后,小灯泡不发光的原因有很多,不一定是小灯泡灯丝断了,B错误;当电压表示数为2.5 V时,测出通过小灯泡的电流,可算出小灯泡的额定功率,C正确;小灯泡的亮度取决于小灯泡的实际功率,实际功率越大,小灯泡越亮,D正确.故选B.
2.下列电路图中电源电压U保持不变,小灯泡的额定电压为U0,且U>U0,定值电阻的阻值为R.在不改变电路连接的情况下,能测出小灯泡额定功率的是 (　　)
解析:A图中S2闭合S3断开时,电流表把小灯泡短路,小灯泡不发光;S2断开S3闭合时,电流表把电阻短路;两个都闭合或断开时,电流表均无示数,测不出小灯泡的额定电流,A错误;B图中S2闭合S3断开,电压表测小灯泡两端的电压,其上端为正接线柱,下端为负接线柱;S3闭合S2断开,电压表测定值电阻R两端的电压,其上端为负接线柱,下端为正接线柱,电压表的两次接线方法相反,在不改变电路连接方式的情况下,无法进行测量,B错误;C图中开关处于1的位置时,电压表测量小灯泡和电阻串联后的两端电压U',开关处于2的位置时,电压表测量小灯泡两端电压U0,则小灯泡的额定电流为I=,小灯泡的额定功率表达式是P=U0I=U0;D图中开关处于1的位置时,电流表把小灯泡和电阻短路,电流表测量滑动变阻器的电流;开关处于2的位置时,电流表把小灯泡短路,测量通过电阻的电流,测不出小灯泡的额定电流,D错误.故选C.
3.在“测定小灯泡的功率”的实验中,小明应用的是如图所示的电路,当开关S闭合时,可能出现的现象如下表所示,下列判断正确的是 (　　)
A.表明电流表断路
B.表明小灯泡断路
C.表明电压表短路
D.表明小灯泡断路
电流表示数
电压表示数
小灯泡发光情况
A
无
有
发光
B
无
有
不发光
C
有
无
发光
D
有
无
不发光
　　A.A　　　B.B　　　C.C　　　D.D
解析:电流表无示数,电压表有示数,小灯泡发光,则电流表被短路,A错误;电流表无示数,电压表有示数,小灯泡不发光,灯泡断路,B正确;电流表有示数,电压表无示数,小灯泡发光,说明电压表两端断路或电压表损坏,C错误;电流表有示数,电压表无示数,小灯泡不发光,说明电压表或小灯泡被短路,D错误.故选B.
4.在测定额定电压为2.5 V的小灯泡的电功率实验中,电流表和电压表的示数如图所示.则通过小灯泡的电流为　　　　A,两端所加电压为　　　　V,灯丝电阻为　　　　Ω,此时小灯泡的电功率为　　　　W.(设灯丝电阻不变)?
解析:由图看出,电流表量程为0~0.6 A,分度值为0.02 A,示数为0.24 A;电压表量程为0~3 V,分度值为0.1 V,示数为2.4 V,所以:R==10 Ω;P=UI=2.4 V×0.24 A=0.576 W.
【答案】　0.24　2.4　10　0.576
测量小灯泡的电功率
目的:测量小灯泡的电功率.
方法:伏安法
原理:P=UI
电路图:如图所示.
实验结论:灯泡的功率越大,灯泡越亮,额定电压下才有额定功率.
一、教材作业
【必做题】　
教材第97页动手动脑学物理的1,2,3,4题.
【选做题】　
教材第97页动手动脑学物理的5题.
二、课后作业
【基础巩固】
1.在“测定小灯泡额定功率”的实验中,当手移动变阻器滑片时,眼睛应观察 (　　)
A.小灯泡的发光情况
B.变阻器滑片的位置
C.电压表的示数
D.电流表的示数
2.如图是小红在测量小灯泡电功率时连接实验器材的情况,其中错误的是 (　　)
A.电流表没有串联接入电路中
B.电压表没有与灯泡并联
C.滑动变阻器的接线柱的连接
D.开关没有串联接入电路中
3.在“测定小灯泡的功率”的实验中,某同学电路连接正确,闭合开关,小灯泡发光,但无论怎样调节滑动变阻器,电压表的示数虽然有变化,却始终达不到灯泡的额定电压.其原因可能是下述的哪一种 (　　)
A.电压表的量程太大
B.电流表的量程太大
C.电源电压太低
D.变阻器的电阻太大
4.如图,是测定小灯泡的额定功率的实验电路图,在实际操作时,闭合开关前,滑动变阻器滑片P应位于　　　　端(填“a”或“b”),闭合开关后,应调节滑动变阻器使电压表的示数等于小灯泡的　　　　.?
【能力提升】
5.在测定小灯泡功率的实验中,已知小灯泡的额定电压为2.5 V,秀秀同学通过正确实验得到的数据如下表.分析数据得到的下列结论,正确的是 (　　)
电压U/V
1.5
2
2.5
3
电流I/A
0.25
0.29
0.32
0.35
A.灯丝的电阻随电压增大而减小
B.小灯泡的额定功率为0.8 W
C.小灯泡的额定功率为四次功率的平均值
D.通过小灯泡的电流与它两端的电压成正比
6.李明同学为了探究“电功率与电阻的关系”,他找来额定电压均为6 V的L1,L2两只灯泡.将两灯串联起来,按照如图所示的电路开始实验探究,闭合开关后,看见灯L2微微发光,灯L1几乎不发光,则关于两灯的电阻R1和R2、两灯的额定功率P1和P2的大小关系成立的是(不考虑灯丝电阻值随温度的变化) (　　)
A.R1>R2,P1>P2　　B.R1>R2,P1>P2
C.R1>R2,P1>P2 D.R1>R2,P1>P2
7.小明应用如图甲所示的电路“探究定值电阻R0的发热功率P0、滑动变阻器R消耗的电功率PR和电源总功率PU随电流I变化的关系”,将得到的数据绘成a,b,c三条图线画在了同一坐标系中,如图乙所示,b图线表示定值电阻R0的发热功率P0随电流I变化的关系,则表示“电源总功率PU随电流I变化的关系”的图线是　　　　.如电源电压U保持不变,则由图像可知:电源电压U为　　　　V,定值电阻R0的阻值为　　　　Ω.?
【拓展探究】
8.小明为了弄清楚“用久了的白炽灯发光变暗”的原因,他将家里一盏标有“220 V　40 W”的旧白炽灯打开后,跑到楼道里观察电能表,并用手表配合测出用电功率为1200 W.
(1)“咦!灯泡的功率怎么会有这么大呢?”小明检查读数和计算均无误,且电能表和手表均准确.在爸爸的帮助下,小明又测得了白炽灯两端的电压为220 V.请你分析小明在测量过程中,导致测量结果有这么大差异的原因.
(2)弄清原因后,小明重新测出了这盏白炽灯的电功率是36 W,导致白炽灯实际功率低于所标额定功率的原因是什么?请你对此进行解释.
【答案与解析】
1.C[解析:额定功率是指用电器在额定电压下的功率,“测定小灯泡额定功率”正确的操作步骤应该是:移动滑片时,同时观察电压表的示数,直到等于小灯泡的额定电压,记下此时电流表的示数,然后根据P=UI计算出小灯泡的额定功率.故选C.]
2.C[解析:电流表与小灯泡串联,电流表接线正确;电压表与小灯泡并联,电压表接线正确;滑动变阻器没有按照“一上一下”的原则进行接线,滑动变阻器接线错误;开关与小灯泡串联,开关接线正确.故选C.]
3.C[解析:电压表量程的大小,不会影响小灯泡两端的电压,A错误;电流表量程的大小,也不会影响小灯泡两端的电压,B错误;如果电源电压太低,即使变阻器阻值最小,也有可能达不到小灯泡的额定电压,C正确;变阻器是可以调节的,而且最小可调节至阻值为零,因此它不是电压过低的原因,D错误.故选C.]
4.b　额定电压[解析:由图可知,滑动变阻器左端接在a处,在闭合开关前应将滑片移至b端,使其阻值最大;闭合开关后,应调节滑动变阻器使电压表的示数等于小灯泡的额定电压,此时小灯泡的电功率等于额定功率.]
5.B[解析:由表中数据可知,灯丝电阻随电压增大而增大,A错误;由表中数据可知,小灯泡额定电压U=2.5 V对应的电流I=0.32 A,小灯泡的额定功率:P=UI=2.5 V×0.32 A=0.8 W,B正确;小灯泡在额定电压下的功率为额定功率,不能把四次功率的平均值作为灯泡的额定功率,C错误;由A可知灯丝电阻R随电压U的增大而增大,不是定值,则通过小灯泡的电流与它两端的电压不成正比,故D错误.故选B.]
6.D[解析:灯泡的亮度由灯泡的实际功率决定,因为灯L2微微发光,灯L1几乎不发光,所以L2的实际功率比L1的实际功率大.由于两灯是串联,根据P=I2R可知,在电流相同的情况下,用电器的电功率与阻值成正比,所以R2>R1.因为两灯的额定电压U相同,根据P=可知,电功率与电阻成反比,由于R1>R2,所以P1>P2.故选D.]
7.a　3　1[解析:电源总功率PU与电流I成正比,图像是一条倾斜的直线,由图像可知,电源总功率PU随电流I变化的关系图线是a.由图像可知,当电源功率PU=9 W时,电流I=3 A,则电源电压:U==3 V;由图像可知,定值电阻R0的功率P0=9 W时,电路电流I=3 A,电阻阻值:R0==1 Ω.]
8.(1)没有关闭白炽灯之外的其他用电器.　(2)白炽灯钨丝受热会升华而变细,在材料、长度不变时,钨丝变细造成电阻变大,根据公式P=UI=可知:在电压不变时,电功率随电阻增大而减小,功率变小,灯泡变暗.[解析:(1)在读数和计算无误,电能表和手表准确并且电压不变时,只有一种可能:没有关闭白炽灯之外的其他用电器;(2)白炽灯长时间使用,灯丝因升华逐渐变细,在材料、长度不变时,导体越细,电阻越大,所以长时间使用后灯丝电阻要增大,由P=可知,电压不变的情况下,电功率随着电阻增大而减小,故长时间使用后灯泡的实际功率低于所标的额定功率.]
　　本节课是电学中最重要的一个学生实验,它涉及的器材多、操作步骤复杂,如果完全放手让学生去操作完成,对学生来说难度不小,所以在课堂上,教师要适时给予适当的引导、启发,对一些关键性的问题给予必要的提示,这样学生的正确率能得到明显提高,实验也能够比较顺利地完成.
很多学生的实验失误主要出现在对电表的使用上,包括电表的连接、量程的选取、数值的读取等,所以练习对电表的使用,仍然是实验成功的关键.
对电路故障的排除,尽量让学生自己去解决,教师只提供可能的位置和方法,让学生学会根据现象排除故障,进一步加深对电路方面通路、短路和断路的体会.
动手动脑学物理(教材第97页)
1.错误之处:(1)滑动变阻器接线错误,都接在下面两个接线柱上了;(2)电流表量程选大了.纠正方法:(1)一上一下连接;(2)电流表量程选择0~0.6 A.电路图如图所示.
2.(1)连接电流表时应选用0~0.6 A这个量程.　(2)如图甲所示.
(3)电路图如图乙所示.[提示:先估算电流I=≈0.32 A>0.6 A.]
3.解:由3000 revs/(kW·h)可知,电能表转盘转一转,用电器消耗电能为 kW·h.1 min内该用电器所消耗电能为W=15× kW·h=0.005 kW·h=1.8×104 J.该用电器额定功率P额==300 W.
4.解:由P=,得R==48.4 Ω,P实==640 W.
5.解法1:都使用60 W的普通照明灯泡每天消耗电能W1=P1t=100P1't=100×60×10-3 kW×4 h=24 kW·h.都改用40 W的日光灯,每天消耗电能W2=P2t=100P2't=100×40×10-3 kW×4 h=16 kW·h.都改用40 W的日光灯,每天节约电能W=W1-W2=24 kW·h-16 kW·h=8 kW·h.一年可节约电能W总=365×8 kW·h=2920 kW·h.所以,该校一年(365天)可节约2920度电.解法2:每盏灯每天节能W'=W1'-W2'=P1't-P2't=(P1'-P2')t=(60×10-3 kW-40×10-3 kW)×4 h=0.08 kW·h.100盏灯一年节能W总=100×365×0.08 kW·h=2920 kW·h.所以,该校一年(365天)可节约2920度电.
　　1.小实验:用电能表测量家用电器的电功率.
电能表铭牌上标的“3000 r/kW·h”的物理意义是,电路中每消耗1度电,电能表的铝盘转动3000转.那么该如何利用电能表测量家用电器的电功率呢?
实验器材:根据公式P=分析可知,除了测电能的电能表,还需要测量时间的秒表.
实验方法:先在电路中只接入一个家用电器,设电能表上标有N r/kW·h,让这个用电器工作一段时间,记下所用的时间t(用小时作单位),并记下电能表所转的圈数n,则用电器的电功率为:P=(单位是千瓦).
2.如果有标识已经模糊不清的灯泡,如何辨别它们额定功率的大小呢?
方法一:看灯丝的外观.导体的电阻与导体的材
料、长度、横截面积有关.导体越长,电阻越大;横截面积越小,电阻越大.所以如果观察灯泡的灯丝,它们有长短粗细之别.灯丝短而粗的,电阻就小,其额定功率就大.反之灯丝长而细的电阻大,其额定功率就小.
方法二:将灯泡串联.把灯泡串联后,由于通过它们的电流相同,根据P=I2R可知,电阻大的,实际功率就大.实际功率越大,灯泡越亮.所以将两灯泡串联后,灯泡越亮的电阻越大,其额定功率越小.灯泡越暗的电阻越小,其额定功率越大.
方法三:将灯泡并联.把灯泡并联后,由于它们的电压都相同,根据P=可知,电阻大的实际功率小,灯泡越暗.所以将灯泡并联后,灯泡越暗的电阻越大,其额定功率越小.灯泡越亮的电阻越小,其额定功率越大.

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