人教版高中物理选修3-1(课件)：第二章本章整合

纯电阻电路
I = U/R
M
非纯电阻电路
I ＜ U/R
欧姆定律不适用于非纯电阻电路！
纯电阻电路与非纯电阻电路
3．纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非 Nhomakorabea电阻电路
元件特点
电路中只有电阻元件
除电阻外还包括能把电能转化为其他形式的能的用电器
电流、电压、电阻三者的关系
这个关系最初是物理学家焦耳用实验得到的，叫焦耳定律。
1. 电流通过导体时产生的热量 Q 等于电流 I 的二次方、导体的电阻 R 和通电时间 t 三者的乘积，即：
2. 热功率 ：一段电路因发热而消耗的功率称为热功率。
二、焦耳定律
1.一根 60 Ω 的电阻丝接在 36 V的电源两端，在 5 min内共产生多少热量?
在时间t 内通过这段电路上任一横截面的电荷量q 为：
在这个过程中电场力做的功为：
将q 代入得：
在这段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称电功。
1．（1）电功定义：在一段电路中电场力所做的功，也就是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
（3）单位：焦（J）常用单位有千瓦时（kW·h）千瓦时，俗称“度”，.
1kW·h＝3.6×106J
探究结论
（2）公式 W＝UIt
2.（1）电功率：单位时间内电流所做的功
（3）电功率表示电流做功的快慢．
（4）单位：瓦（W） 常用单位：千瓦（kW）．
1kW＝103W
3. 额定功率和实际功率
额定功率:是用电器长期正常工作时的最大功率，也就是用电器加上额定 电压时消耗的功率(用电器铭牌上所标称的功率是额定功率)， 实际功率:用电器在实际电压下工作的功率。 用电器只有在额定电压下工作实际功率才等于额定功率。为了使用电器不被烧坏，要求其实际功率不能大于额定功率

程，从而将其他情势的能转化为 电能 ．
3. 形成电流的条件 （1）存在自由电荷 金属导体——自由电子
电解液——正、负离子
（2）导体两端存在电压
电源的作用是保持导体两端的电压，使导体中有持续的电流。
二、恒定电流 1．恒定电场 (1)形成：当电路稳定时，导线中的电场是由 电__源__、导__线__等电路元 件所积累的电荷共同形成的。 (2)特点：任何位置的_电__场__强__度__ 都不随时间产生变化。
解析：电流传导速率等于光 速，而电子定向移动速率是 在电子以较大速率无规则热 运动基础上附加一个很小的 速率，AC不对．B对．自由 电子定向移动时仍在无规则 的热运动，D不对． 答案： B
课堂小结
1、形成电流的条件 （1）存在自由电荷 （2）导体两端存在电压 2、电源的作用：提供持续的电压 3、恒定电流:大小方向都不随时间变化的电流. 4、电流:表示电流的强弱程度的物理量.
4、一截面积S=1mm2的铜导线,通过的 电 流 I=1A, 已 知 铜 的 密 度 ρ=8.9×103kg/m3, 铜 的 摩 尔 质 量 M=6.4×10-2kg/mol,阿伏加德罗常数 NA=6.02×1023mol-1, 电 子 的 电 量 e= －1.6×10-19C,求铜导线中自由电子 定向移动的速率.可认为铜导线中平 均每个铜原子贡献一个自由电子.
正离子电荷量是多少？负 离子电荷量是多少？
总电荷量是多少？
三、电流的微观表达式 推导：一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定 向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由 电荷数为n，每个自由电荷量为q。 总电量 电荷总数
v vv
v
v
l
I
=

配人教版 物理 选修3-1
2．欧姆定律： 导体中的电流跟导体两端的电压U成__正__比__，跟导体的电 阻R成欧_反姆__比定__律_．公式：__I_＝__UR___. 欧 姆 定 律 适 用 条 件 ： 适 用 于 _金__属___ 导 电 和 _电__解__质__溶__液_ 导 电，气态导体和半导体元件不适用．
如果既要满足测量要求，又要测量误差较小，应该选用的 电流表是________，图2－3－8所示的甲、乙两个电路应该选 用的是________．
【答案】A2 图甲
配人教版 物理 选修3-1
欧姆定律的应用 【例1】若加在某导体两端的电压变为原来的3/5时，导体 中的电流减小了0.4A．如果所加电压变为原来的2倍，则导体 中的电流多大？ 解析：解法一：由欧姆定律得 R＝UI00＝I30－U00/5.4，所以 I0＝ 1.0 A．又因为 R＝UI00＝2IU2 0，所以 I2＝2I0＝2.0 A.
3．实验器材 小灯泡(3.8V,0.3A)一个，电压表 (0～ 3V～ 15V) ， 电 流表 (0～0.6A～ 3A)各一个，滑动变阻器(20Ω)一个， 学生低压直流电源(或电池组)、开关 一个、导线若干、坐标纸、铅笔．
图 2－3－7
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4．实验步骤 (1)按图2－3－7连接好实验电路．(2)把滑动变阻器的滑片 调节到a端，电路经检查无误后，闭合开关S. (3)改变滑动变阻器滑片的位置 ，读出几组相应的电流 表、电压表的示数I和U，记入记录表格内，断开开关S. (4)在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流I，横 轴表示电压U，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安 特性曲线． (5)拆去实验线路，整理好实验器材．
如何测绘小灯泡的伏安特性曲线

伏安特性曲线是一条直线的电学元件称为线性元件； 伏安特性曲线是一条曲线的电学元件称为非线性元件。
实验电路图 实验操作方法
电流表， 电压表 规格的 选取方 法？
菜单
导学 思议 展评 检评 作业 首页
闭合开关S前滑片滑到最左端
多次改变滑片的位置记录多组电压和电流值
实验数据的处理
I
创建I-U坐标系，并将 实验数据描入，用平滑 的曲线连接各点成线。
第二章 恒定电流
作业
检评 展评
高二物理组
思议
导学
菜单
导学
流过某段导体的电
思议
流I 大小与导体两端的
展评 检评
电压U 和导体的电阻R
作业
有怎样的关系？在初中
首页
时就已经初步涉及，即
欧姆定律，本节课我们
进一步深入学习。
菜单
思考与讨论
导学 思议
1.写出欧姆定律的表达式并复述内容
展评 检评
作业
首页
2.简述导体的伏安特性曲线的物理意义
3.简述测小灯泡的伏安特性曲线的实验器材、 电路图、数据处理方法及实验结论。
菜单
导学
思议
（1）电压U、电流I和电阻R
展评
检评
电压是形成电流的原因
作业
首页
电荷的定向移动形成电流
电阻： 定义式：R=U/I
物理意义：反映导体对电流的阻碍作用大小
菜单
（2）欧姆定律
导学
思议
内容表述：
展评
导体中的电流跟导体两端的电压成正比，
实验结论
0
菜单
导学 思议 展评 检评 作业 首页
U
电压较低时小灯泡的伏安特性曲线接近直 线，即电阻几乎不变；电压较高时，其图像不 断向下弯曲，即电阻不断变大。

2A
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课堂训练
3、关于电流的方向，下列叙述中正确 的是
A．金属导体中电流的方向就是自由电 子定向移动的方向
B．在电解质溶液中有自由的正离子和 负离子，电流方向不能确定
（2）导体两端存在电压 当导体两端存在电压时，导体内建立
了电场，导体中的自由电荷在电场力的作 用下发生定向移动，形成电流．
电源的作用是保持导体两端的电压， 使导体中有持续的电流．
恒定电场
导线内的电场，是由电源、 导线等电路元件所积累的电荷 共同形成的。尽管这些电荷也 在运动，但有的流走了，另外 的又来补充，所以电荷的分布 是稳定的，电场的分布也稳定。 -----恒定电场
vt
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思考题
如果认为电子的定向运动速率就 是电流的传导速率，和我们的生活 经验是否相符？怎样解释？
电子定向移动的速率约10 -5 m/s， 电子热运动的平均速率约10 5 m/s， 电场的传播速率3×10 8 m/s.
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注意
（1）适用于任何电荷的定向移动形成的电流。 （2）在金属导体中，电流方向与自由电荷（电
子）的定向移动方向相反； （3）在电解液中，电流方向与正离子定向移动方
第二章 恒定电流
2.1 电源和电流
师宗三中聂春明

❖ 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/2/62021/2/62021/2/62/6/2021 3:17:50 PM ❖ 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/2/62021/2/62021/2/6Feb-216-Feb-21 ❖ 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/2/62021/2/62021/2/6Saturday, February 06, 2021 ❖ 13、志不立，天下无可成之事。2021/2/62021/2/62021/2/62021/2/62/6/2021
分析过程： １、确定电路的类型。
２、AV表的测量位置。
３、动态分析：P右滑→R2 ↑ → U↑R=总E-↑I↓→rA2表↓→V表变大 IR1↑=U/R1 → IR2=I↓-IR1↑
❖ 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/2/62021/2/6Saturday, February 06, 2021
表达式：U外=E－Ir
E
某个电源，E、r是一定的
E
坐标原点路端电压和电流皆为０时：
①纵坐标截距等于电源电动势Ｅ
E
②横坐标截距等于Ｉ短＝
r
1 2
2
I短
1
I短
③斜率绝对值等于电源内阻
r 。 内 U阻越大，图线越陡．
I
小结
1．闭合电路欧姆定律 （1）表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正，跟内、
外电路的电阻之和成反比E．
（2）表达式:
I Rr
EIR I端电压随外电路电阻R增大而增大
断路: R ，I 0，U端 E

的电荷量 q It．
则电场力做功 W qU 即：WUIt
1．电功：在一段电路中电场力所做的功，也就 是通常所说的电流所做的功，简称为电功．
WUIt
电流在一段电路上所做的功等于这段电路 两端的电压U、电路中的电流 I 和通电时间 t 三者的乘积．
在国际单位制中电功的单位是焦（J）， 常用单位有千瓦时（kW·h）.
1kW·h＝3.6×106J
2．电功率：单位时间内电流所做的功
P பைடு நூலகம் UI t
（１）一段电路上的电功率P等于这段电路两 端的电压U和电路中电流I的乘积． （２）电功率表示电流做功的快慢． （３）单位：在国际单位制中是瓦（W），常 用单位还有毫瓦（mW），千瓦（kW）．
1kW＝103W＝106mW=10-3MW
第二章《恒定电流》
第五节
《》
复习回顾 ：
串、并联电路的规律和欧姆定 律及综合运用
• 1．通过前面的学习，可知导体内自由电荷 在电场力作用下发生定向移动，电场力对 定向移动的电荷做功吗？
• 2．电场力做功将引起能量的转化，电能转 化为其他形式能，举出一些大家熟悉的例 子：电能→机械能，如电动车。电能→内 能，如电热器。电能→化学能，如电解槽。
根据功率与做功的关系，电动机每分钟所做的机械功为: W＝P机t=（IU一I2R）t =（5×220-52×0.4） ×60J =6.5×104J
人教版高中物理选修3-1 第二章第5节 焦耳定律 课件（共20张PPT）【PPT优秀课件】 -精美 版
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例2：一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V电压 后， 消耗的功率是66W。求：

２.非纯电阻电路:电流做功只是一部分转化为内能
W=Q+E其它
IUt ＞ I2Rt
U›IR
电功：W= IUt > 电热：Q=I2Rt 电功率：P = IU > 热功率：P热=I2R
课堂训练
１、某直流电动机提升重物的装置如右图所示，
重物的质量m＝50 kg，电动机两端的电压U＝110 V， 不计各处摩擦，当电动机以v＝0.90 m/s的恒定速度向
（2）电动机正常工作时，产生的机械功率和发热功率．
P机=2W, P热=1W
结论： W电=Q热+E其他 P电=P热+P其
课堂小结
１.纯电阻电路:电流做功全部转化为内能了
电功 = 电热:
W UIt U 2 t I 2 Rt Q R
电功率=热功率：P = I U = U2/R = I2R =P热
(3)电流做功过程中的能量变化 ：
千瓦时(kW·h). 1kW·h＝3.6×106J
电 (4能)单转位化：成焦其耳它，形简式称的焦能，．符号J，KWh
2．电功率 (1)定义：电功与所用时间的比值.
(2)公式：P电＝W/t＝UI(适用于任何电路)．
(3)物理意义：描述电流做功的快慢.
（4）单位：瓦特，简称瓦，符号W; 千瓦KW
R线＝4.0 Ω 答案：4.0 Ω
２.一台电风扇，内阻为20 Ω，接上220 V电压后正常工 作，消耗功率66 W，求：
(1)电风扇正常工作时通过电动机的电流是多少？
(2)电风扇正常工作时转化为机械能的功率是多少？转化 为内的功率是多少？电动机的效率是多少？
(3)如果接上电源后，电风扇的扇叶被卡住，不能转动， 这时通过电动机的电流以及电动机消耗的电功率和发热 功率是多少？

配人教版 物理 选修3-1
高中物理课件
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配人教版 物理 选修3-1
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2 电动势
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精彩回眸
1．如图 2－2－1 所示为抽水机的工作原理示意图．你能 说明其中的能量转化情况吗？
图 2－2－1
配人教版 物理 选修3-1
【答案】首先抽水机克服水的重力做功，将其他形式的能 转化为水的重力势能，打开开关R后，水的重力势能通过重力 做功转化为水的动能．
【答案】3.6J 【解析】本题考查了电动势的定义式及相应的功能关系， 非静电力做了多少功，就有多少化学能转化成了电能，只要表 示出非静电力做的功即可． W ＝ qE ， q ＝ It ， 所 以 W ＝ EIt ＝ 3.6×10×10 － 3×100J ＝ 3.6J.
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创新拓展
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【解释】本题考查的是电动势和电压的区别，关键是区分 电动势和电势差这两个物理概念．电动势和电压有着本质的区 别，所以A选项错，C选项对；当电源开路时，电源两极间的 电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极 间的电压与外电路有关系，随外电路的变化而变化，故B、D 错.
特别提醒：(1)电动势 E＝Wq非与 U＝Wq 及电场强度 E＝Fq等 均采用比值定义法．(2)电压 U 计算时考虑正、负，而电动势 E 只能是正值．
配人教版 物理 选修3-1
1．下列说法中正确的是( ) A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压 B．电源的电动势在数值上等于电源两极间的电压 C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的 区别 D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高 【答案】C

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(双选)将阻值为4Ω和10Ω的两个电阻R1、R2分别接在同一 电源上，结果R2上消耗的功率P2比R1上消耗的功率P1大，则 ()
A．电源内阻一定小于4Ω B．两电阻串联后接此电源，外电路总功率一定大于只接 R2时的功率 C．两电阻并联后接此电源，外电路总功率一定小于只接 R1时的功率 D．只接R1时电源消耗的功率一定大于只接R2时消耗的功 率
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创新拓展
两种U－I图象的物理意义的比较及应用 在恒定电流这一章里，我们要接触两种U－I图象，即部 分电路欧姆定律的U－I图象与闭合电路欧姆定律的U－I图 象．下面就两种U－I图象的区别和联系加以剖析．
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1．两种U－I图象的区别 (1)表示的内容：部分电路欧姆定律的U－I图象如图2－7 －8所示，是对某固定电阻而言的，纵坐标和横坐标分别代表 了该电阻两端的电压U和通过该电阻的电流I，反映了I跟U的 正比例关系；闭合电路欧姆定律的U－I图象如图2－7－9所 示，是对闭合电路整体而言的，U外表示路端电压，I表示通过 电源的电流，图象反映了U外与I的制约关系．
答案：B
配人教版 物理 选修3-1
反思领悟：闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断) 引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化的问题的分析方 法如下：
1．程序法：“部分→整体→部分” (1)由局部电阻变化判断总电阻的变化． (2)由 I＝R＋E r判断总电流的变化．
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新知梳理
一、闭合电路的欧姆定律 1．内、外电路 (1)概念：内电路是电源内部电路，外电路是电源外部电 路． (2)特点：外电路中电流由电源正__极____流向负__极____，沿电 流方向电势降__低____，内电路中电流由电源负__极____流向正__极____， 沿电流方向电势升__高____．