贵州省巧马中学2011届高三物理一轮复习教案:14.4 电路知识复习课



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专题? 专题?电路知识复习课 一、教学目标
  1.在物理知识方面要求. (
  1)加深理解电路中有关概念和规律; (
  2)进一步掌握电路连接的基本特点.
  2.通过复习总结,使学生学会处理电路问题的基本技巧,培养学生分析推理能力. 二、重点、难点分析 重点、 重点是电路连接的基本特点和处理方法. 难点是电路知识的综合运用. 由于电路的结构变化时, 常常会引起一些电路参量(如电阻、 电流、电压、电功率等)发生变化,这就造成了对电路连接形式的理解和电路知识的运用上的 困难,因而也就形成教学上的难点. 三、教具 投影片(或小黑板). 四、教学过程设计 (一)复习引入新课
  1.提出问题. (
  1)串联电路中电流、电压、电阻、电功率的关系; (
  2)并联电路中电流、电压、电阻、电功率的关系; (
  3)电路一章中的物理量、定义式、决定式、测量仪器等内容.
  2.归纳上述内容,列成表格形式,填入相应内容,打出投影片.
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适当指出各处要点,讲述本节课要讨论的问题.
四、主要教学过程设计 (一)简单电路计算
  1.求等效电阻(投影片). 例1 如图 1 所示电路中,电阻 R1=6Ω,R2=3Ω,R3=2Ω,R4=12Ω,求外电路的总电阻.
组织学生分析、讨论,归纳要点.在这类问题中,可从电流的流向出发,在外电路中, 由高电势点向低电势点流动,从而确定电势变化和等电势点,画出等效电路图.
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在图 1 所示电路中,a 点与电源正极连接,电势最高;b 点与电源负极连接,电势最低; a 点和 d 点等电势,在外电路中,电流由 a 点流向 b 点的过程中,要流经 c 点,由于电流流 经电阻时电势要降低,故 c 点电势低于 a 点电势,高于 b 点电势.由上述分析可知,该电路 中有 a、c、b 三个电势高低不同的点.如图 2 所示,将 a、c、b 三点重新排列,并把原电路 图中的各个电阻画在相应的两点间,从这一改画后的电路中,很容易看出各个电阻之间的连 接关系:R1 和 R2 并联后与 R1 串联组成一条支路,再与 R4 支路并联. 根据串、并联电路总电阻的计算方法有
解得外电路的总电阻为
R=3Ω.

  2.基本关系的运用(投影片). 例 2 图 3 中电阻 R1 的功率 P1=15W,R2 的电流 I2=2A,R3=2Ω,电压 UAB=9V.求:电阻值 R1=? R2=?
首先组织同学明确三个电阻的连接特点和各物理量之间的数量关系.为使问题明朗化可 引导学生在原图标明已知量,成下图. 如图 4 所示,将 R
  2、R3 划入一个圈内成 RCB,整个电路是 R1 和 RCB 串联,所以 UAC+UCB=UAB,RCB 是 R
  2、R3 并联,如图 5 所示.
UCB=I2R2=I3R
  3.
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解得
R2=3Ω.
小结:从本例可体会到,将已知数据标在图上是非常必要的,对解数据离散程度高的电 路尤为有利.这样,就使原来分散在题文中的数据,经过电路沟通,看到了它们间的内在联 系,使解题有的放矢. 例 3 有 3 盏电灯 L
  1、L
  2、L
  3,规格分别是“110V 100W”、“110V 40W”、“110V 25W”, 要求接到电压是 220V 的电源上,使每盏灯都能正常发光,可以使用一只适当规格的电阻,应 如何连接电路? 组织学生认真读题,仔细思考.由于本题欲求电路的连接方法,这就需要对每个元件的 特征量进行分析,利用已有的基本关系逐步分析推理,使问题的解答思路明确.
这样选择 R 的规格是“3
  45.7Ω
35W”的电阻.
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归纳简单电路分析和计算的基本思路与方法,同时指出以上三例的共同点和不同点.并 为含有电表和电容等的电路分析作些准备,然后提出如下问题. (二)电表问题 电路中的电压表和电流表的示数不是作为已知量给出,就是作为未知量待求,无论是哪 种情况,正确分析电压表所测量的是电路中哪两点间的电压,电流表所测量的是通过哪些元 件的电流,是搞清楚电压表和电流表示数含义的关键. 例4 (投影片)如图 7 所示的电路中,电源电动势ε=6V,内阻不计,电阻 R1=12Ω,R2=6 的示数.(电流表内阻的影响不计)
Ω,R3=4Ω,求电流表
首先留出一定时间,让学生识别电路,看清楚电流表的作用,即测量哪一部分的电流; 各元件的连接特点,从而找出各物理量之间的关系.具体分析思路如下: 在分析电路结构的基础上,画出电路中电流的通路,从中分析确定电流表示数的含义.
把上述思路用于本题,在如图 8 所示电路中,A 点电势最高,B 点电势最低,D 点与 A 点 等电势,C 点与 B 点等电势,电阻 R
  1、R2 和 R3 并联接在 A、B 两点间.电路中电流由电源正极 流向负极的通路如图中所示,其中 I1 为流过 R1 的电流,I2 为流过 R2 的电流,I3 为流过 R3 的电 流,IA1 为流过电流表 流过电流表 的电流,IA2 为流过电流表 的电流.从电路中电流的通路可以看出: 的示数为
的电流等于流过电阻 R2 和 R3 的电流之和.因而电流表
通过电流表
的电流等于流过电阻 R1 和 R2 的电流之和.故电流表
的示数为
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归纳本题思路和要点,引出如果在电路中由于开关 S 的断开与闭合,会使电路的结构发 生变化,在这种情况下,电表的示数也会随之改变. 例5 如图 9 所示.当开关 S 断开时和闭合时,指明各表所测量的意义.
作为复习课,教师可直接提出电压表和电流表在画等效电路图时的作用.由于与一般电 阻相比,电流表内阻小得可略去不计,因此删去电流表,两端应短接;电压表内阻可看作无 穷大,因此删去电压表,两端应保持断开,即“ 通 断”原则.
S 断开时,电路如图
  10、11 所示.由于 R2 中无电流通过,故 I2=
  0,则电压 U2=I2R2=
  0.即 UCD=U2=
  0.所以此时电压表示数即为 R1 两端电压 UAD=UAC=U
  1.
S 闭合时,电路如图
  12、13 所示.图 13 中 RCB 为 R2 与 R4 串联再与 R3 并联后的等效电阻.
电压表示数为 =I1R1+I2R
  2. 电流表示数为 I
  3.
UAD=UAC+UCD
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小结本题后,进一步提出如下问题. 例6 (投影片)如图 14 所示电路中, 电源电动势ε=6V, 内阻不计, 电阻 R1=R4=2Ω,2=R3=4 R 和 的示数.(电压表内阻的影响不计)
Ω,R5=3Ω,求电压表
给学生一定时间,让他们识别电路,看电压表是测哪两端的电压,几个电阻是怎样连接 的.从而确定它们间的关系,仿照例 5 方法等效电路如图 15 所示. 讲述:分析电路中电压表示数的思路是:先分析电压表接入电路的那两点的电势高低, 进而求出这两点间的电势差,即是电压表的示数.
把上述思路用于本题,根据图 15 所示电路的结构可知,外电路的总电阻为
电路中的总电流为
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因 R1+R2=R3+R
  4,故通过两条支路的电流
电流流过 R2 的电势降落为 UBD=I2R2=2V,即 B 点电势比 D 点电势高 2V.电流流过 R4 的电势 降落为 UCD=I4R4=1V,即 C 点电势比 D 点电势高 1V,由上述分析可知,B 点电势高于 C 点电势, B 点电势高于 C 点电势的数值,即 B、C 两点间的电势差,也即是电压表 的示数为 U1=UBC=UBD-UCD=1V. 同理,C 点电势高于 E 点的数值,即 C、E 两点间的电势差,则是电压表 电压表 的示数为 U
  2=UCE=UCD+UDE=UCD+IR
  5=1+
  1×3=4V. 归纳总结:电压表、电流表的运用情况. (三)电容问题 电容器是一种储能元件,在直流电路中,当电容器两极板间电压升高时,电容器被充电; 当电容器两极板间的电压降低时,电容器对外放电.电容器充、放电时,电路中形成充电或 放电电流. 电容器对电路起着断路作用.在研究电路中的电流、电压分配时,可以去掉电容器以简 化电路,若要计算电容器所带电量,可再将电容器接入相应位置.
  1.当电容为 C 的电容器两极板间的电压改变量为△U 时,其充电或放电电量△q=C?△U. 例 1 如图 16 所示,电源电动势ε=10 V,内阻不计,电阻 R1=3Ω,R2=2Ω,R3=5Ω,C1=4 μF,C2=1μF,开关 S 原来是闭合的,求当 S 断开后,通过 R2 的总电量. 的示数.故 的示数.故电压表
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组织学生分析讨论,然后归纳解答思路. R R N 跨 当 S 闭合电路稳定时, R
  1、 2 中有恒定电流通过, 3 为无流电阻, 点与 Q 点电势相等. 仅 接在电路中的电容 C1 两极板间的电压,等于 M 点与 Q 点间的电势差,即从 UC1=UMQ=UR2=4V.而与 R3 串接的电容 C2 两极板间的电压,等于 P、Q 两点间的电势差,即 UC2=UPQ=10V,两电容器每个 极板上带电性质如图 16 所示. 当 S 断开后,电容 C1 通过电阻 R
  2、R3 放电;电容 C2 通过电阻 R
  1、R
  2、R3 放电.放电电流都 是从 M 点流入电阻 R2 而从 Q 点流出,电流方向如图中所示.因此通过 R2 的电量 q=C1UC1+C2UC2=
  4×10-
  6×4+
  1×10-
  6×10=
  1。
  6×10-5(C).
  2.当电容器在充、放电过程中,充或放电电量为△q 时,电源的能量也会随之变化,即 △E=ε△q.其中ε为电源电动势. 例 2 (投影片)如图 17 所示电路中,电源电动势ε=6V,内阻 r=1Ω,电阻 R1=3Ω,R2=2 Ω,电容器的电容 C=2μF,开关 S 是闭合的.求将 S 断开后电源所释放的电能?
组织学生讨论一下,让学生充分发表意见,谈分析思路,集中引导学生,再由典型发言, 最后师生共同归纳如下: (
  1)S 断开前,加在电容器 C 两板间的电压为电阻 R2 两端电压,此时电容器 C 所带的电量 为
(
  2)S 断开后,电源向电容器 C 充电,直至电容器两板间电压增到等于电源电动势,这时 电容器 C 带有的电量为 q2=Cε=
  2×10-
  6×6=
  12×10-6(C). 电容器 C 充电的过程中电源要释放电能,所释放的电能为△E=ε△q,其中△q 即等于电 容器 C 充电后所增加的电量 q2-q
  1,据此电源所释放的电能为 △E=ε(q2-q
  1)=
  6×(
  12×10-6-
  4×10-
  6)=
  3.
  8×10-5(J).
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  3. 在△t 时间内, 电容器两极板间电压改变量为△U, 那么充放电的平均电流强度 I=C? △ U/△t. 例 3 如图 18 所示,将一电动势为ε=6 V,内阻 r=
  0.5Ω的电源与一粗细均匀的电阻丝 相连.电阻丝的长度为 L=
  0.30m,阻值为 R=4Ω,电容器的电容为 C=3μF.闭合开关 S,使其 达到稳定状态后,将滑动触头 P 向右以速度 v=
  0.6m/s 匀速滑动的过程中,电流计的读数为多 少?流过电流计的电流方向如何,
组织学生认真审题,判断出电路的连接方式.明确电容器两端电压与电阻丝上滑动端 P 的对应关系,然后引导学生分析得出,在△t 时间内,长度变化△L,电压变化△U,相应电 量变化△q.具体分析思路如下: 电容器通过电流计与电阻丝 PB 部分并接.当 P 向右匀速滑动时,PB 间电压随时间均匀 减小,因此电容器两极板间电压也随时间均匀减小,电容器放电,形成恒定的放电电流.流 过电流计的放电电流方向为从右向左. 在△t 时间内,触头 P 移动的距离为△L,则△L=v?△t,由于电阻丝单位长度上电压值 为 UAB/L=R/L(R+r),因此在△t 时间内 PB 间电压改变

I=Δq/Δt=C?ΔU/Δt,
最后做课堂小结. 五、教学说明
  1. 按照教学大纲的要求, 本课教学设计中所出现的电路, 大多数属于最基本的混联. 其 目的是引导学生集中学习和领会电路的分析方法和技巧上.
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  2.由于是单元复习,内容有一定的综合性.这需要教师做好知识准备.在课堂上,多给 学生一些思考问题的时间和空间,组织学生讨论分析,主要是为了增强学生的参与意识.以 利发现问题,及时调整教学策略.
  3. 在复习课中, 许多问题不宜求全, 重点是点清分析问题的基本思路. 从复习内容上看, 由于时间限制,本设计只提供了简单电路计算、电表问题、电容问题,而还有其他方面并未 涉及.这可另外安排时间,再加补充.
  4.由于内容较多,本设计可安排二至三课时完成.因各地情况不同,教师可针对实际, 具体掌握.
 

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