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1、 第八章第八章 恒定电流恒定电流 定标定标核心素养核心素养 物理观念物理观念 理解电流、电功、电功率、电热等基本概念。理解电流、电功、电功率、电热等基本概念。 科学思维科学思维 能够运用闭合电路的欧姆定律解决实际问题。能够运用闭合电路的欧姆定律解决实际问题。 定位定位主干知识主干知识 1.欧姆定律欧姆定律 2.电阻定律电阻定律 3.电阻的串联、并联电阻的串联、并联 4电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻 5.闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 6.电功率、焦耳定律电功率、焦耳定律 7实验：测量金属丝的电阻率实验：测量金属丝的电阻率 8.实验：测量电源的电动势和内阻实验：测量电源的电动势和内阻
2、 9实验：用多用电表测量电学中的物理量实验：用多用电表测量电学中的物理量 第第 1 课时课时 电阻定律、欧姆定律、焦耳定律电阻定律、欧姆定律、焦耳定律 基础自修课基础自修课 必备知识必备知识(一一) 电流的理解及表达式的应用电流的理解及表达式的应用 1公式公式 Iqt的应用的应用 如图所示， 在如图所示， 在1价离子的电解质溶液内插有两根碳棒价离子的电解质溶液内插有两根碳棒A和和B作为电极，作为电极，将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过。若在将它们接在直流电源上，于是溶液里就有电流通过。若在 t 秒内，通过溶秒内，通过溶液内截面液内截面 S 的正离子数为的正离子数为 n1，通过的负离子
3、数为，通过的负离子数为 n2，设基本电荷为，设基本电荷为 e，则，则以下说法中正确的是以下说法中正确的是( ) A正离子定向移动正离子定向移动形成的电流方向从形成的电流方向从 AB，负离子定向移动形成的电流方向从，负离子定向移动形成的电流方向从 BA B溶液内由于正、负离子移动方向相反，溶液中的电流抵消，电流等于零溶液内由于正、负离子移动方向相反，溶液中的电流抵消，电流等于零 C溶液内的电流方向从溶液内的电流方向从 AB，电流，电流 In1et D溶液内的电流方向从溶液内的电流方向从 AB，电流，电流 I n1n2 et 系统归纳系统归纳 三种电流表达式的比较三种电流表达式的比较 公式公式 公
4、式含义公式含义 定义式定义式 Iqt qt反映了反映了 I 的大小，但不能说的大小，但不能说 Iq，I1t 微观式微观式 InqSv 从微观上看从微观上看 n、q、S、v 决定了决定了 I 的大小的大小 决定式决定式 IUR I 由由 U、R 决定，决定， IU I1R 2. 微观表达式微观表达式 InqSv 的应用的应用 如图所示，一根长为如图所示，一根长为 L、横截面积为、横截面积为 S 的金属棒的金属棒，其材料的电阻，其材料的电阻率为率为 ，棒内单位体积自由电子数为，棒内单位体积自由电子数为 n，电子的质量为，电子的质量为 m、电荷量为、电荷量为 e。在棒两端加上恒定的。在棒两端加上恒定
5、的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为 v，则金属棒内的电场强度大小为，则金属棒内的电场强度大小为( ) A.mv22eL B.mv2Sne Cnev D.evSL 利用利用“柱体微元柱体微元”模型求解电流的微观问题模型求解电流的微观问题 设柱体微元的长度为设柱体微元的长度为 L，横截面积为，横截面积为 S，单位体积内的自由电荷数为，单位体积内的自由电荷数为 n，每个自由电荷，每个自由电荷的电荷量为的电荷量为 q，电荷定向移动的速率为，电荷定向移动的速率为 v，则，则 (1)柱体微元中的总电荷量为柱体微元中的总电荷量为 QnLSq
6、。 (2)电荷通过横截面的时间电荷通过横截面的时间 tLv。 (3)电流的微观表达式电流的微观表达式 IQtnqvS。 精解详析精解详析 1选选 D 电荷的定向移动形成电流，规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷电荷的定向移动形成电流，规定正电荷定向移动的方向为电流方向，负电荷定向移动的方向为电流的反方向，由题图所示可知，电流方向是定向移动的方向为电流的反方向，由题图所示可知，电流方向是 AB，带电离子，带电离子在溶液中在溶液中定向移动形成电流，电流不为零，电流定向移动形成电流，电流不为零，电流 Iqtn1en2et，故选项，故选项 D 正确，正确，A、B、C 错误。错误。 2选选 C 由
7、电流定义可知：由电流定义可知：IqtnvtSetneSv，由欧姆定律可得：，由欧姆定律可得：UIRneSv LSneLv，又，又 EUL，故，故 Enev，选项，选项 C 正确。正确。 必备知识必备知识(二二) 欧姆定律和电阻定律的理解及应用欧姆定律和电阻定律的理解及应用 1电阻率的认识电阻率的认识 下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A由由 RUI可知，电阻与电压、电流都有关系可知，电阻与电压、电流都有关系 B由由 RlS可知，电阻只与导体的长度和横截面积有关系可知，电阻只与导体的长度和横截面积有关系 C各种材料的电阻率都与温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小各种材料的电阻率都与
8、温度有关，金属的电阻率随温度的升高而减小 D所谓超导现象，就是当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，导体的电阻率所谓超导现象，就是当温度降低到接近绝对零度的某个临界温度时，导体的电阻率突然变为零的现象突然变为零的现象 2闭合电路欧姆定律和电阻定律的综合应用闭合电路欧姆定律和电阻定律的综合应用 (2020 浙江浙江 1 月选考月选考)小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管口，形成一段封闭的盐水柱，他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定，握住盐水柱两端一段封闭的盐水柱，他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定，
9、握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的将它水平均匀拉伸到原长的 1.2 倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此盐水柱( ) A通过的电流增大通过的电流增大 B两端的电压增大两端的电压增大 C阻值增大为原来的阻值增大为原来的 1.2 倍倍 D电功率增大为原来的电功率增大为原来的 1.44 倍倍 系统归纳系统归纳 1.电阻率的认识电阻率的认识 (1)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。 (2)电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高电阻率与温度的关系：金属的电阻
10、率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温度升高而减小。而减小。 2电阻的决定式和定义式的比较电阻的决定式和定义式的比较 公式公式 决定式决定式 定义式定义式 RlS RUI 区别区别 指明了电阻的决定因素指明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法提供了一种测定电阻的方法，电阻与，电阻与 U 和和I 无关无关 适用于粗细均匀的金属导体适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质和分布均匀的导电介质 适用于任何纯电阻导体适用于任何纯电阻导体 相同点相同点 都不能反映电阻的实质都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释要用微观理论解释) 3导体的伏安特性曲线导体的伏安特性曲线 如图所示为如图所示为 A
11、、B 两电阻的伏安特性曲线，关于两电阻的描述正确的是两电阻的伏安特性曲线，关于两电阻的描述正确的是( ) A电阻电阻 A 的阻值随电流的增大而减小，电阻的阻值随电流的增大而减小，电阻 B 的阻值不变的阻值不变 B在两图线交点处，电阻在两图线交点处，电阻 A 的阻值等于电阻的阻值等于电阻 B 的阻值的阻值 C在两图线交点处，电阻在两图线交点处，电阻 A 的阻值大于电阻的阻值大于电阻 B 的阻值的阻值 D在两图线交点处，电阻在两图线交点处，电阻 A 的阻值小于的阻值小于电阻电阻 B 的阻值的阻值 导体伏安特性曲线的理解导体伏安特性曲线的理解 (1)图线的意义图线的意义 由于导体的导电性能不同，所以
12、不同的导体有不同的伏安特性曲线。由于导体的导电性能不同，所以不同的导体有不同的伏安特性曲线。 伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值，对应这一状态下的电阻。 (2)两类图线的比较两类图线的比较 线性元件的伏安特性曲线是过原点的直线，线性元件的伏安特性曲线是过原点的直线，表明它的电阻是不变的，图中表明它的电阻是不变的，图中 RaQ，这时电功只能用，这时电功只能用 WUIt 计算，电热计算，电热只能用只能用 QI2Rt 计算，两式不能通用。计算，两式不能通用。 (3)由能量守恒定律得由能量守恒定律得 WQE，E 为其他形
13、式的能。对电动机来说，输入的功率为其他形式的能。对电动机来说，输入的功率 P入入IU，发热的功率，发热的功率 P热热I2r，输出的功率即机械功率，输出的功率即机械功率 P机机P入入P热热UII2r。 精解详析精解详析 1选选 AC 电动机的输入功率电动机的输入功率 P入入UI1105.0 W550 W，A 对。提升对。提升重物的功率重物的功率 P出出mgv50100.9 W450 W， B 错，错， C 对。 由对。 由 P入入P出出P热热和和 P热热I2R线线得得 R线线P入入P出出I255045025 4 ，D 错。错。 2 选选 AD 电动机和电热丝并联， 当吹热风时， 电热丝消耗的功率
14、为电动机和电热丝并联， 当吹热风时， 电热丝消耗的功率为 PP热热P冷冷1 000 W120 W880 W，由公式，由公式 PU2R可知，可知，RU2P55 ，故，故 A 正确；电动机为非纯电阻，故正确；电动机为非纯电阻，故不能使用公式不能使用公式 PU2R求解电阻，所以其电阻值不等于求解电阻，所以其电阻值不等于1 2103 403 ，故，故 B 错误；当吹风机错误；当吹风机吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为 WPt(P热热P冷冷)t(1 000120)1 J880 J，故，故C 错误；无论吹风机吹热风还是冷风，电动机的功率都是不变的，故当吹风机吹热风时，电错
15、误；无论吹风机吹热风还是冷风，电动机的功率都是不变的，故当吹风机吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为动机每秒钟消耗的电能为 120 J，故，故 D 正确。正确。 本课小结与自主评价本课小结与自主评价 课堂巩固落实课堂巩固落实 1生活中的生活中的“纯电阻纯电阻”和和“非纯电阻非纯电阻” 生活中，人们在家中会使用很多用电器，如电饭锅、空调、冰箱、电风扇、电吹风等，生活中，人们在家中会使用很多用电器，如电饭锅、空调、冰箱、电风扇、电吹风等，这些用电器有的可以这些用电器有的可以视为纯电阻，有的则不是纯电阻，请结合以下各题自主领悟。视为纯电阻，有的则不是纯电阻，请结合以下各题自主领悟。 2分析生活中的用电
16、器问题的两条思路分析生活中的用电器问题的两条思路 (1)了解用电器的结构，含有电动机且正常工作的为非纯电阻；不含电动机或含电动机但了解用电器的结构，含有电动机且正常工作的为非纯电阻；不含电动机或含电动机但电动机不转的则为纯电阻。电动机不转的则为纯电阻。 (2)从能量转化角度来区分，若消耗的电能全部转化为电热，则为纯电阻；若消耗的电能从能量转化角度来区分，若消耗的电能全部转化为电热，则为纯电阻；若消耗的电能有一部分转化为其他能量，则为非纯电阻。有一部分转化为其他能量，则为非纯电阻。 1一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为 220 V 的交流电源上的交流电源上(电源内阻可忽略电源内阻可忽略不计不计)，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是，均正常工作。用电流表分别测得通过电饭煲的电流是 5.0 A，通过洗衣机电动机的电，通过洗衣机电动机的电流是流是 0.50 A，则下列，则下列说法中正确的是说法中正确的是( ) A电饭煲的电阻为电饭煲的电阻为 44 ，洗衣机电动机线圈的电阻为，洗衣机电动机线圈的电阻为 440 B电饭煲消耗的电功率为电饭煲
