《 直流电路 》 教材分析

1. 《直流电路》教材分析 北京十中 周戟

2. 一．本章的作用和地位 • 本章是在初中的基础上加以充实和提高，是第一章静电场的知识延伸和应用，本章的电动势就是来源于在上一章电势差的概念，电路中常说的电能，其本质是上一章学习的电势能等。也是今后学习磁场的磁感应强度定义式的建立、是电磁感应中感应电流、感应电动势、交变电流的电流瞬时值和峰值概念建立的基础。本章所学习的电流、电动势等物理概念以及欧姆定律、焦耳定律等物理规律贯穿在整个电学各章之中。

3. 二、本章教学目标要求 • 1.观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用 • 2.初步了解多用表的原理。通过实际操作学会使用多用表 • 3.通过实验，探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律 • 4.知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律 • 5.测量电源电动势和内阻 • 6.知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活、生产中的应用 • 7．通过实验，观察门电路的基本作用。初步了解逻辑电路的基本原理以及在自动控制中的应用 • 8.初步了解集成电路的作用，关注我国集成电路以及原器件研究的发展情况

4. 三、本章高考要求

5. 本章高考实验说明

6. 〔新〕第二章 直流电路1欧姆定律2电阻定律 3电阻的串联、并联及其应用4电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 5学生实验：测量电源的电动势和内阻 6焦耳定律 7学生实验：练习使用多用电表 8逻辑电路 和控制电路 〔原〕第十四章　恒定电流一、欧姆定律二、电阻定律　电阻率三、半导体及其应用四、超导及其应用五、电功和电功率六、闭合电路欧姆定律七、电压表和电流表 伏安法测量电阻

7. 四、本章的重点和难点 • 本章的核心内容是欧姆定律，重点是部分电路的基本规律、电阻定律、电动势、内阻、闭合电路欧姆定律，焦耳定律。难点是伏安特性曲线、电路的分析、电路的连接和实际操作电路、电路中的能量转化以及实用的多用表。高考的热点是电路的动态分析、电路故障分析及电学实验。

8. [知识网络] 欧姆定律 电流、电压、电阻 电阻定律 串联、并联的规律 串联、并联及应用 电流表和电压表的改装 伏安法测电阻 限流电路和分压电路 电路直流 电源电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 闭合电路的欧姆定律 焦耳定律、电功、电功率、电路中的能量转化 使用多用表 应用 逻辑电路和控制电路 实验

9. 描绘小灯泡的伏安特性曲线 测定金属电阻率 实验 把电流表改装成电压表 测定电源电动势和内电阻 练习使用多用表

10. 五、本章课时建议 • 本章分为三部分： • 第一部分：第1-3节，每节各2课时，共6课时（主要介绍部分电路的基本规律） • 第二部分：第4-7节，第4节2课时，其他各1课时，共5课时（主要介绍闭合电路的相关知识、电动势、内阻、电路中能量的变化、多用表的使用） • 第三部分：第8节，1课时（体会逻辑电路在生活中的意义。） • 章节复习 1课时 • 习题课 2课时 • 总共15课时

11. 第一节 欧姆定律 知识解析 1、形成电流的条件 ：自由移动的电荷和电压 2、电流强度（定义）：通过导体横截面的电量q跟通过这些电量所用的时间t的比值叫电流强度。 3、电流强度的微观表达式：I=nqvs

12. AB之间圆柱体内自由电荷单位时间内都通过截面B，在这个圆柱体内的自由电荷数为nvs ，这些自由电荷的总电量是nvsq ，自由电荷在单位时间通过的截面B的电流I= nvsq

13. 例题：如果电解电池在1秒钟内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子穿过某截面，那么其电流强度是（ ） A. 3.2A B. 1.6A C. 0.8A D. 0 点拨：

14. 部分电路欧姆定律 伏安特性曲线 教学建议 1、比值法定义物理量 2、通过实验探究：用图像的方法，来理解电阻的定义。图像能形象地表达物理规律,能直观地描述物理过程,能鲜明地表示物理量之间的关系及变化趋势。 3、通过学生-研究性实验来描绘小灯泡的伏安特性曲线 采用方法：问题的提出-实验设计-实验操作-读取数据-数据处理-分析论证

15. 让学生讨论： 1、对实验结果进行分析(从图中能得到哪些物理量，斜率表示什么？） 2、用比值定义物理量的方法已遇多次，有哪些？例：电场强度、电势差、电容、电流强度等 3、欧姆定律的因果关系、适用条件 如：同一电阻，电流I的大小与什么有关？ 同一电压U，电流I的大小与什么有关？ 4、适用的条件：金属导体和电解液

18. 拓展：二极管的伏安特性曲线认识

19. 第二节电阻定律 • 教学要求： • 深化对电阻的认识，理解电阻定律及电阻率的物理意义 • 了解导体的电阻率与温度有关 • 经历决定导体电阻因素的探究过程，体验用控制变量研究物理问题的思维方法 • 通过学生发现问题---提出问题----方法研究-----实验操作等探究过程，使学生掌握获取知识的方法 • 通过对不同材料电阻率的介绍，加强学生理论联系实际的的意识和安全用电的意识

20. b c d a V V V V 教学过程和建议：把理论探讨和实验探究结合起来 • 探究方案一 • 1、根据上节内容提出问题（导体电阻是导体本身的一种性质，它的大小取决于哪些因素呢？） • 2、猜想 • 3、讨论实验方案：控制变量法 • 4、设计实验 • 5、分组实验 • 6、对实验结果进行讨论交流 a 和 b ：长度不同 a 和 c ：横截面积不同 a 和 d ：材料不同

21. 探究方案二 1. 理论分析导体电阻跟长度的关系 一个导体，可以把它看成是由n段相同长度、横截面积的同样导体串联而成的。 2. 理论分析导体电阻跟横截面积的关系； 一个导体，可以把它看成是由n股相同长度、横截面积相同的导体并联而成的。 3. 实验探究导体电阻跟材料的关系； 可以取不同长度、横截面积、不同材料的导体进行实验。（探究不同材料比例常数）

22. 根据探究实验结果得出---电阻定律 定义：电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比，导体电阻与构成它的材料有关 R=ρL/S （ρ为材料的电阻率，由导体的导电性决定。电阻率与温度有关，纯金属的电阻率随温度的升高而增大）

23. 教学建议：通过演示实验 认识“金属导体的电阻率随温度升高而增大”

24. 第三节电阻的串联、并联及其应用 教学要求 1、掌握串、并联电路的基本特点、等效电阻、电流或电压分配、功率分配，并能熟练地用它来解决有关的电路问题． 2、理解电流表改装的原理，知道电表内阻对测量的影响． 3、理解滑动变阻器限流和分压的原理． 本节采用等效的思想，对电路进行分析。引入了分压电阻和分流电阻的概念．了解电路中各点电势的升降， 对解决电路问题画等效电路图很有帮助  

25. A V 一个电压可读的大电阻 一个电流可读的小电阻 电表的改装 • 让学生把电流表、电压表看作可读数的电阻 • 让学生了解表头 • 表头的内阻Rg • 表头的满偏电流Ig • 满偏电压Ug的含义

27. 限流和分压电路（难点）

30. 伏安法测电阻

31. 判定待测电阻的大小方法：测大用内，测小用外判定待测电阻的大小方法：测大用内，测小用外 R<<RV R为小电阻 R>>RA R为大电阻

32. 第四节电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律 教学要求 1、知道电动势和内阻是表征电源特性的物理量，电动势表征了电源其它形式的能转化为电势能的特性，是一个确定的量。 2、创设环境使学生从差异中发现问题和矛盾，从实验探究中领悟物理概念的提出、理解电源的路端电压与电动势的关系U=E-Ir,会解释测得的电源路端电压区别于电源电动势的原因 3、理解闭合电路欧姆定律，并会用它来计算电路问题

33. 第六节 闭合电路欧姆定律 2课时 E r内 供电部分 R外 用电部分 [知识点解析] 闭合电路的欧姆定律：在含电源在内的全电路中电流I= 或E=IR外+Ir内=U外+U内

34. 第六节 闭合电路欧姆定律 2课时 [知识点解析] 路端电压与负载的关系 （1）路端电压：外电路两端的电压。 （2）电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电阻的变化而变化，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而变化的。 ①R外↑I总= 得I总↓U路=E-Ir内 得U路↑ ②外电路断路时，R外=∞ I总=0 U路=E ③外电路短路时，R外=0 I总= U路=0

35. 第六节 闭合电路欧姆定律 2课时 [教学建议] 电动势的概念在高中是个难点，用非静电力做功的办法去讲，由于学生对什么是非静电 力并不清楚，本书为降低难度，回避了这种讲法。而是通过现实生活中的现象，创设情景，引发学生探究的兴趣，通过学生实际操作、对比分析、充分讨论，对电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，并进一步认识电动势的概念。通过探究小灯泡变暗的原因，提出电源内阻的概念。

36. [教学建议] 为了得出闭合电路欧姆定律，要得出电动势与内外电路上电势降的关系(E＝Ｕ＋Ｕ′)．课本是通过讨论交流、论证推导、理论探究例题分析，最后回归到开始引入的问题，并分析解决。本节由部分电路欧姆定律和等效电源的思想，把实际电源等效为理想电压源与内阻串联，由闭合电路中电势升降的办法，推理得出Ｕ＝E－Ｉr．采取这种讲法容易讲清道理．

37. 第五节 学生实验：测量电源的电动势和内阻 教学要求 1、掌握测量电源电动势与电源内阻的原理和方法 2、学会根据物理规律设计物理实验 3、掌握实验操作的基本方法 4、会用公式法和图像法处理实验数据 5、了解误差的产生

38. 实验电路图 实验原理：E=U+Ir E、r一定 求出：E、r，原理简单，但偶然误差很大

39. 误差分析 甲图 真实值 E测﹤E真 r测 ﹤ r真 适用于RV>>r 测量值

40. 误差分析： 真实值 E测 = E真 r测 > r真 适用于RA<<r 测量值 乙图

41. 实验方法 A v 由于中学器材易满足RV远大于r，故学生实验采用甲图。 用公式的方法算平均值和图像的方法处理数据 电源要选取内阻较大的电池，从而使得路端电压变化较为明显。可以用较为旧的电池. 甲图

42. 实验电路及其实物连线图 A v 甲图 注意：电压表应连在电源和电键的两侧，电压表、电流表的量程、及电阻触头的位置

43. 把所测量的数据代入U = E−Ir， 计算出 ， 同理，把其它几组 r2、r3、E2、E3算出来， 用公式， 即为所测电源的电动势和内阻。 实验数据处理 ① 平均值法

44. U/V 1.5 1.0 0.5 0 0.5 0.3 0.4 0.1 0.2 I/A 乙 U/V 1.5 1.0 0.5 0 0.1 0.2 0.3 0.5 0.4 I/A U/V 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 0.2 0.5 0.4 0.1 0.3 I/A 丙 ②图象法 注意： 在画U-I图像时，要使较为多的点落在这条直线上或均匀分布在直线的两侧。个别点偏离直线太远可舍去不予考虑。这样做可使误差减小。 * * * * * * 甲 纵轴交点：E（电源电动势） 横轴交点：Ｉm（短路电流） 斜 率：r （电源内阻）

45. A E=I 1(R1+r) E=I2 (R2+r) 其他方法一：电阻箱和电流表测定法 R1 A R2

46. E= U1 + U1r / R1 E= U2 + U2r / R2 其他方法二：电阻箱和电压表测定法 R1 R2 V V

47. 其他方法三：用一只电压表粗测电动势 • 直接将电压表接电源两端，所测量值近似认为是电源的电动势E，需满足RV>>r

48. U/ I/ 例1. 一位同学记录的6组数据见表。试根据这些数据在下图中画出U—I图线，并根据图线读出电池的电动势E= ，电池的内阻 r = Ω . 1.48 0.75 · · · · · ·

49. 2010朝阳一模 （2）某同学采用如图甲所示的电路测定电源的电动势和内电阻。已知干电池的电动势约为1.5V，内阻约为1Ω；电压表（量程03V，内阻3KΩ），电流表（量程00.6A，内阻1.0Ω），滑动变阻器有R1（最大阻值10Ω，额定电流2A）和R2（最大阻值100Ω，额定电流0.1A）各一只。

50. ①实验中滑动变阻器应选用_ R1____________。（选填“R1”或“R2”） ②根据图甲在实物图乙中连线使之为实验电路。 ③在实验中测得多组电压和电流值，得到如图丙所示的电压与电流关系图线，根据图线求出的电源电动势E=__1.47_____V，内阻r=__0.93_____Ω。