上海市初三物理电路动态及故障教案
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1 授课类型 电路动态 故障分析 教学目标 1、会分析滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化; 2、会分析开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化; 3、会判断两种基本的电路故障(断路和短路)。
1、串联电路是分压电路,在串联电路中,电阻越大的,分的电压越 多 (多或少);并联电路是分流电路,在并联电路中,电阻越大的分的电流越 少(多或少)。无论串联还是并联电路,任意一个电阻变大,其总电阻也会增大。 2、有公式I=U/R得,当电压不变时,电阻越大,电流就越 小 (大或小);有公式U=IR得,通过电阻的电流越大,它两端的电压也越 大 (大或小); 3、滑动变阻器的作用: 改变自身接入电路的电阻大小从而改变(串联电路)电路各分用电器两端的电压分配情况 ,作用原理是 通过改变自身电阻丝的长度来改变自身接入电路电阻大小 。 4、电流表的特点是电阻很 小 (大或小),通常相当于 导线 ,电压表的特点是电阻很 大 (大或小),通常相当于 断路 。
第一种类型:滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化 (一).串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化 例一、如图1,是典型的伏安法测电阻的实验电路图,当滑片P向右移动时,请你判断A表和V表的变化。
分析:先确定电路,再看电阻的变化,再根据欧姆定律判断电流的变化,最后根据欧姆定律的变形公式判断电压的变化。(让学生画出滑动变阻器的有效电阻) 【答案】 首先看下电路是串联,电压表测量R1两端的电压,电流表测量总电流,当R2滑片P右移时,R2电阻增大,电路总电阻增大,所以通过电路的总电流减少,即电流表示数变小,根据串联电路分压特点可知,串联电路电阻越大所分的电压越大,所以当R2电阻增大,R1电阻不变,所以R2所分的的电压越多,相应R1两端所分电压减小,及电压表示数减小(也可以用学生们用起来相对简单的方法:总电阻增大,总电流减少,根据U=IR可得R1两端电压减少)
图1 2
针对练习(只练习) (1)、如图2,当滑片P向左移动时, A表和V表将如何变化。
【答案】A表增大,V不变 (3)、在如图4所示电路中,当闭合开关后,滑动变阻器的滑动片P向右移动时( D ) (A)电流表示数变大,灯变暗。 (B)电流表示数变小,灯变亮。 (C)电压表示数不变,灯变亮。 (D)电压表示数不变,灯变暗。
例题 在图5所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流
表A的示数将 ,电压表V与电压表V1示数的差值跟电压表V2示数的比值 .(均选填“变小”、“不变”或“变大”)
【解析】:a.判断串并联:串联(把电压表看成断路)
b.电表的测量对象:电流表测量串联电路的电流,电压表V1测量电阻R1
两端的电压,电压表测量的是R2两端的电压,电压表V测量电源电压;
c、P向左移,电阻变小,电流表的示数变大,电压表V1示数变大,电压表V2示数的变小。故电压表V示数不变。所以,电压表V与电压表V1示数的差值跟电压表V2示数的比值等于1。 【答案】:变大 不变
(二)、并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
例二、如图6,当滑片P向右移动时,A1表、A2表和V表将如何变化? 分析:先确定电路,然后看准每个电表分别测的谁的电压和电流值, 再根据欧姆定律判断变化,欧姆定律无法判断的再用电路的电流、电压、和电阻的关系判断。 【答案】A1 、V不变 ;A2减小
【针对练习】 (5)、如图7,当滑片P向右移动时,A1表、A2表和V表将如何变化? 【答案】A1 、A2减小;V不变
图2 图4
图7 图6 A R1 P R2
S V1 V2
V 图5 3
第二种类型:开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化 (三)、串联电路中开关的断开或闭合引起的变化 例三、在如图8所示的电路中,将开关K闭合,则电流表的示数 将______,电压表的示数将________(均填“变大”、“变小”或 “不变”)。 分析:先看好开关断开和闭合是分别是什么电路,最好画出等效电路, 然后根据欧姆定律判断。 【答案】变大 ,变大 针对练习 (6)、在如图9所示的电路中,当开关K断开时,电阻R1与 R2是__串____联连接的。开关K闭合时,电压表的示数 将___变小__(选填“变小”、“不变”或“变大”)。 (四)、并联电路中开关的断开或闭合引起的变化
例四、在图10中,灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当开关K断 开时,电压表的示数将________;电流表的示数将__________ (选填“增大”、“不变”或“减小”)。 【答案】并联,不变,减小 针对练习 (7)、在图11中,灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。 当开关K断开时,电压表的示数将________;电流表A1的示 数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。 【答案】并联,减小,不变
图8 图9
图11 图10 1 (1) 确定电路的联接方式:电压表相当于断开的电路,电流表相当于导线。 (2) 确定各表测量对象:电压表只抱一个,电流表和谁串联。 (3) 电阻的变化情况:变阻器滑片的移动以及断开(或闭合)电键,注意局部短路的情况。 (4) 各表的变化情况:在并联中,电压表示数不变,测定值电阻的电流表示数不变;测滑动变阻器的电流表与电阻变化相反;测干路中的电流表与测滑动变阻器的电流表变化情况相同。在串联电路中,电流表与电阻的变化相反,测定值电阻的电压表与电流表变化相同,测滑动变阻器的电压表与电阻变化相同。 4
图5 R2 P
A
A1
S R1
V
1、 【宝山-滑动变阻器】在图12所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向左移动一小段时,电压表V1示数与电压表V2示数之和将_________,电压表V1示数与电流表A示数之比将_________。(均选填“变大”、“变小”或“不变”) 答案:变大 不变
2、【虹口-滑动变阻器】在图5所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S,且未移动滑片,三个电表中_______表的示数变大(选填“A”、“A1”或“V”);当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表A与电流表A1示数的比值将_______(选填“变小”、“不变”或“变大”)。 答案:A 变大
3、【嘉定-滑动变阻器】在图13所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表A1的示数将_(19)_,电压表V与电流表A示数的比值将_(20)_。(均选填“变大”、 “不变”或“变小”)。 答案:变小 变大
4【杨浦】在图7所示的电路中,电源电压保持不变。当电键S由断开到闭合时,电压表V示数将 (16) ,电流表A1的示数将 (17) ,电压表V与电流表A示数的比值将 (18) 。(均选填“变大”、“不变”或“变小”) 答案:不变 不变 变小 5、【杨浦】在如图8所示的电路中,电源电压不变,当电键S由闭合到断开时,电流表A的示数将 (19) ,电压表V1的示数将 (20) 。S断开后,将滑片向右移动,则电流表A的示数将 (21) ,电压表V1示数与电压表V2示数的比值将 (22) 。(均选填“变大”、“变小”或“不变”)
答案:变大 变小 变小 变大
图12 A V1 V2 R2 S P B A R1
图13 VRA
S
PVR
V A1
A
R2 S
R1 5
故障电路:故障电路是电学的重点,也是难点! 一、串联电路故障分析:
(1)、电压表示数变大,故障:L短路或R断路 (内断外短); (2)、电压表示数变小,故障:L断路或R短路 (内短外断); (3)、电流表示数变大,故障:R短路或L短路 (短路电流大); (4)、电流表示数变小,故障:R断路或L断路 (断路电流小); (5)、小灯L不亮,故障:R断路或L断路或L短路; a、R断路:电压表V变大,电流表A变小。 b、L断路:电压表V变小,电流表A变小。 c、L短路:电压表V变大,电流表A变大。
二、并联电路故障分析: 并联电路故障较简单,只有断路出现的情况,(思考:并联中短路会有什么后果?) 6
1、【黄浦】在图4所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S,电路正常工作。过了一会儿,两个电表中只有一个电表的示数变大,已知电路中各处均接触良好,除灯L和电阻R外,其它元件均完好,则下列判断中正确的是……………………………………………( )
A.可能是电阻R短路,电流表的示数变大 B.可能是灯L短路,电压表的示数变大 C.一定是电阻R断路,电压表的示数变大 D.一定是灯L断路,电流表的示数变大
分析: 典型的串联电路故障,题干条件:两个电表中只有一个电表的示数变大,只有电压表示数变大则为R断路只有电流表示数变大则为R短路。综合题干条件和选项条件选择A 答案:A 2、【卢湾】在图3所示的电路中,电源电压保持不变。由于电阻R、灯L可能出现了故障,电键S闭合后,电压表指针所在的位置不变,下列判断中正确的是 ( )
A.若灯L发光,则可能电阻R断路 B.若灯L发光,则可能电阻R短路 C.若灯L不发光,则可能电阻R短路 D.若灯L不发光,则可能电阻R断路
分析: 电键刚闭合后电压表的位置不变,则一开始电路中已存在故障,重点分析电压表在开关闭合前是测谁的电压。 电键断开时,灯L未工作: 第一种情况:若灯L断路,则电压表刚开始就没有示数,开关闭合后也一样没有示数,符合题干条件,即灯L不发光,则灯L断路,但选项中没有。 第二种情况:若灯L短路,则电压表测的是电源电压,有示数,开关闭合后,若使得电压表示数不变依然测电源电压,则灯L不发光,灯L短路,没有选项。 第三种情况:若灯是完好的用电器,因为没有电流通过,电压表可以看成接在电源两端,则电压表测的是电源电压,有示数,开关闭合后,若使得电压表示数不变依然测电源电压,则R断路,灯L不发光,选项D。 答案:D 注:解析意在学生理解,掌握故障电路分析思维,考试做题建议不采用,这类题型可以用排除法,节省时间。 3、【金山】在图3所示的电路中,电源电压保持不变。电键S由断开到闭合,三个电表的示数均不发生变化,若电路故障只发生在灯L1或L2处,则一定是 ( ) A.灯L1断路。 B.灯L1短路。 C.灯L2断路。 D.灯L2短路。 分析:典型并联电路分析,直接排除B和D选项,根据题干条件以及并联电路特点(各个支路上电流互不干扰)则为灯L2断路 答案:C
图4 R L
S
A V
R S V L 图3
图3 S L2
L1 A1
V A2