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2015-2016 高中物理人教新课标 选修3-1 第二章 恒定电流教材分析 课件(35张)


《恒定电流》教材分析

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各节内容分析、课标解读 本章教学安排建议 实验要注意的问题 实验器材

?新?第二章 恒定电流
1 导体中的电场和电流

?原?第十四章
一、欧姆定律√

恒定电流

2 电动势
3 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

增 加

4 串联电路和并联电路 5 焦耳定律√ 6 电阻定律 √

√ 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

7 闭合电路欧姆定律 √
8 多用电表 9 实验:测定电池电动势和内阻 10 简单的逻辑电路

各节内容介绍

静电场中导体达到静电平衡的存在 瞬间电流的过程 如何在导体中获得持续电流? 电源 导线中恒定电场 恒定电流 I=q/t I=nesv

第一节 导体中的电场和电流

为什么要引入 “恒定电场”

P41思考与讨论:

电源把正电荷从负极搬到正极

第二节 电动势
为什么要花一节课,慢慢搭台阶 讲电动势?

电源内有从正指向负的电场 搬移正电荷需要克服电场力做功 一定存在着非静电力

为什么要强调从功和能角度学习 电动势?

不同电源,搬移相同的正电荷,做功不同

同一电源W/q是相同的:定义E
电源也是导体有内阻:r

欧姆定律
定义电阻 导体的伏安特性曲线 线性元件、非线性元件

第三节 欧姆定律

1、逻辑思路很顺,层层递近; 2、注意U-I图象,和伏安特性曲线 的处理,P47旁批; 3、“小灯泡伏安特性曲线”学生实验, 要做!可置后。 4、《新课标》活动建议:分别描绘电 炉丝、小灯泡、半导体二极管的I-U 特性曲线,对比它们的导电性能的特 点。

测:小灯泡的伏安特性曲线

析:二极管的伏安特性曲线

根据电势差的 根据“电荷分 概念理论分析 布稳定”分析 得出 串、并联电路 串、并联电路 的电压关系 的电流关系
串、并联电路的电阻 关系 电流表和电压表 (及量程改变)

第四节 串联电路和并联电路

1、为什么不从实验引入串联电路 和并联电路电流、电压的关系? 2、电学实验考查重视操作, 但是也非常重视电路原理的分析 3、电表的改装,以两个例题的形式 出现,目的:不是新的知识点,是欧 姆定律的应用,着眼点在基本物理规 律 4、电表改装实验,要做! 5、P53习题1,分压电路道理清楚, 应用熟练

电流做功、功率 电流做功和能量的转化的关系 焦耳定律 纯电阻、非纯电阻的功能关系

第五节 焦耳定律

1、为什么不从实验得出? (1)物理学是靠逻辑关系自洽的体系! (2)再次强调功能关系! (3)这个实验难做! 2、纯电阻、非纯电阻电路的分析只是焦耳定律的应用,不是新知识点! 例题的分析,还是希望大家在教学时,着眼于焦耳定律本身!

探究方案一 (实验)
电阻定律

探究方案二 (逻辑推理)

第六节 电阻定律

电阻定律应用

1、是理论探究和实验探究相结合的示范 2、教材为什么这么编写?——来自《新课程标准》““通过实验,探究决 定导线电阻的因素,知道电阻定律。” 3、P61说一说,习题都是生活中的素材,要培养的是学生的实践意识! 4、教科版中的P48,金属的电阻随温度的变化,通过灯丝未断的旧灯泡, 小心砸碎后,接入电路,然后,通过酒精灯加热,观察金属的电阻随温 度变化的情况。

第2节课文 ●非静电力移送电荷 做的功等于其电势能 的增加量。 ●电动势与非静电力 做功的关系 E=W/q ●练习题:根据电动 势计算非静电力做功

第七节 根据“电场力做功,电势能减小;非静 闭合回路欧姆定律 电力做功,电势能增”分析闭合电路各
点的电势高低关系。 一个沿电流方向电势高低变化的直观图

在图中分清哪是内电路、哪是外电路
在内、外电路电势降落处应用焦耳定律

本节课 的结构 和线索

电池化学反应层

EIt

= I2 R t

外电路



内电路

I2 r t

根据能量守恒推导出闭合电路欧姆定律 通过路端电压跟负载的关系理解欧姆定律 用断路和短路两种极端情况深化对定律的理解

第七节 闭合回路欧姆定律
《课程 标准》要求:“理解闭合电路欧姆定律” 教科书用理论分析的方法推导出闭合电路欧姆定律,比 用实验更有利于对定律的理解。

同时,再次突出编者对从功和能量的角度分析物理问题
的强烈推崇,也保持了贯穿全书的功能关系思想! 推导的核心过程是分析闭合电路以下三处的能量转化 外电路: 内电路: E外=I2R t E内=I2 r t ① ② ③

电池化学反应层: W =E I t

这是主线,但是需要老师清晰地、合理安排整个教学!

一道欧姆定律应用例题说起

第八节 多用电表

欧姆表的原理
能否将电压表、电流表、欧姆表合而为一 ——多用电表 用多用电表测电压、电流、测定值电阻

测量二极管的正反向电阻

1、《新课标》要求:“初步了解多用电表的原理,通过实际操作学会使用多用电 表。” 原大纲没有关于多用电表的知识点,只在学生实验中涉及多用电表的使用。 ——难怪编者,如此深入地在教科书中分析多用电表的原理! 2、教科书继续向老师学生传达一个信息:这又是基本规律闭合回路欧姆定律的 一个应用;

——着眼点:欧姆定律的应用练习,其次才是欧姆表的原理 3、“通过真实的问题、情境来构建物理知识规律”的理念
4、通过习题和最后的思考与讨论,留下问题让学生思考,要想用多用电表的 欧姆档,应该是怎样的步骤 5、练习使用多用电表,要做为学生实验!

6、《新课标》给出两个例子: 例1 以多用电表代替学生用电表进行各种电学实验——如校准电路 例2 以多用电表为测量工具,判断二极管的正、负极,判断大容量的电容器 是否断路或漏电——用电流档测电容充放电

实验原理:多种方案

第九节 实验:测定电池的 电动势和内阻

实验方法:水果电池 数据处理

1、《新课标》明确要求:知道电源的电动势和内阻;测量电源的电动势和内阻 ——未说明用什么方案和测什么电源——教材多种方案的依据 2、关于水果电池实验的一些说明: 3、关于传统干电池实验的一些说明: 4、统一、基本的实验要求和灵活、多样的实验方法相结合,这是人教版高中 物理课程标准教科书对待物理实验(学生实验)的基本原则。

测量电源的电动势和内电阻
水果电池的实验方案(新教材推荐)
有趣味,内电阻明显,对器材要求比较特殊。
在新鲜的苹果中插入面积不小于3 cm 2 的铜片和铁片(大些更好), 相距约7mm (近些更好)。 用数字万用表测电压(电表内阻10MΩ),直流微安表(0 - 200μA、 J0415型)测电流,10kΩ的电位器调节电流。
图表标题
0.45 0.4 0.35
U(V)

前推0.08;后推0.024

汪维澄老师实验结果 :

U = -6I + 0.394

(用Excel 处理数据拟合图线 ) E = 0.394V ,

0.3 0.25 0.2 0.15
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

r = 6.0 kΩ
加大极板面积、减小极板间距, 可减小电池的内阻。
I(mA)

不同水果的 E 不同。

BACK

干电池的实验方案(传统方法、电流表外接)
误差分析 1. 系统误差:主要是开关和电池卡子的接触电阻(相当于增 加电池的内 阻);电表本身的示值误差。其它是次要的。 2. 偶然(随机)误差:主要是实验人读电表的误差。 3. 最大的缺憾:放电过程中,电池内的化学反应导致E、r 值不稳定(电流越大、放电时间越长 就越严重)。所以 最后得到的结果可认为是该测量条件下、测量过程中E、r 的“平均值”。 操作要点 1. 电流要有较大的变化范围。例如1号干电池,其放电电流可 在0.1 ~ 0.4 A之间。 2. 放电时间要尽量短。测量每一组数据时,要迅速读数,随 即断电。 3. 测量过程中,干电池的路端电压变化很小,使用J0408型 指针式电压表3V 档要估读到最小分度(0.1V)的1/10 。用 数字表可提高精度,可使得到的 r 值误差减小。 BACK

要求到什么程度? 新课标 “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中的应用。” “初步了解集成电路的作用。关注我国集成电路 以及元器件研究的发展情况。” 新课标活动建议:用光敏二极管和微型话筒制作楼道灯 的光控——声控开关;制作简单的门电路 解读: (1)这里要求很低;(2)学习逻辑电路必须做实验; 做法: (1)课堂上完成教科书中的演示,学生能动手的动手 (2)课后完成”问题与练习“中题目。学生设计!

第十节 简单的逻辑电路

第十节 简单的逻辑电路 主要内容:

逻辑关系 实验现象 与 门 或 门 非 门 符号 真值表 实例

●逻辑关系
条 件
A
B
结果

结 果
Z

条 件

结果

A
B

结 果
Z

条 件
Z

A

结 果

●真值表

“与”逻辑关系

“或”逻辑关系

“非”逻辑关系

与门
输入 A B 0 0 0 1 1 0 1 1 输出 Y 0 0 0 1 输入 A B 0 0 0 1 1 0 1 1

或门
输出 Y 0 1 1 1
输入 A 0 1

非门
输出 Y 1 0

●符号

A B

&

Y

A B

≥1

Y

A

1

Y

●实验现象
A Y A R


R Y V 晶体管三极管 开关电路演示

1

0

B

V

1

0

B

晶体管“与”门电路

晶体管“或”门电路

晶体管“非”门电路

本章教学安排建议

?新?第二章 恒定电流
1 导体中的电场和电流 2 电动势

3 欧姆定律
4 串联电路和并联电路 5 焦耳定律 6 电阻定律 7 闭合电路欧姆定律

学生必须得做的实验: 1、测金属丝的电阻率 2、测绘小灯泡的伏安特性 曲线 3、测量电源的电动势和内阻 4、改装电表 5、练习使用多用表(测定值 电阻,二极管、黑盒子问题) 6、简单逻辑电路

8 多用电表
9 实验:测定电池电动势和内阻 10 简单的逻辑电路

内容
1 第1节,第4节部分内容 电流强度、串、并联特点,

内容
10 第8节 多用电表原理分析




第3节 欧姆定律第4节电表原理 伏安法测定值电阻,
实验 测绘小灯泡伏安特性曲线(分 压 第5节 焦耳定律 第6节 电阻定律 小结 第2节、第7节 电源和闭合回路欧姆定律 第9节实验

11 实验 多用表的使用
12 实验 电表改装(用多用表校准) 13 14 实验 逻辑电路 15 16 17 18 建议在讲完电场后,讲千 分尺和游标卡尺

4 5 6 7 8 9

实验要注意的事项

关于各种电表读数 2.5级表,允许最大误差:量程×2.5% 3A、3V:允许最大误差:3×2.5%=0.075 每个小格都代表0.1,最大误差已经接近3/4格了。 一般就采取(1/10估读)如:2.23A,最后一位估读 0.6A:允许最大误差: 0.6×2.5%=0.015A 最小刻度为0.02A,基本一位基本上不准了,所以一般 采用1/2读法即可,即:0.42A,0.43A,0.44A; (但是,有时由于需要,也采用1/4分法:即0.425A 0.430A,0.435A,0.440A) 15V:允许最大误差: 15×2.5%=0.45V 最小刻度为0.5V。 由于需要,我们有时采用1/5估计:6.5V,6.6V,6.7V等 欧姆表不用估读,科学计数法(不用的也不扣分)

实验系统误差的分析:

伏安法——安培表的内外接 半偏法——要学生会分析 测电源电动势和内阻——不要求,但是最好得会
U

U

I

I

注意的一些地方: 1、测金属的电阻率实验中,要求用到螺旋测微器的使用 2、电源电动势和内阻实验中,电池选用旧一点的,内阻 大些好。(但不是废电池) 3、半偏法测内阻时,最后往下深入一步,即可使知识变 活,即:1/4,或2/3偏等等; 4、改装电表实验中,我们一般只装成电压表,电流表改 装容易使电表烧坏,慎重!在校准时,可以采用多用表进 行校准; 5、建议加利用多用电表的电流档测电容器充放电和漏电 实验;(课标要求,)

实验器材

关于实验室仪器安排:将相应的仪器放在一个大箱子里 每桌一个! 测绘小灯泡。。。 测量金属电阻率 测电源电动势和内阻 放在一个箱子里

? 描绘电学元件的伏安特性曲线 小电珠2.5V;二极管2CP10/2CP12;定值电 阻(10Ω);电压表;电流表;滑动变阻 器(10Ω);学生电源;电键;导线若干。 测定金属的电阻率 被测金属导线,直流电源(4V),电流表 (0~0.6A),电压表(0~3V),滑动变阻 器(50Ω),电键,导线若干,螺旋测微 器,米尺。

? 用电流表和电压表测定电池的电动势和内 电阻 ? 定值电阻300Ω,直流电源(示值2V),电 流表(0~10mA),电压表(0~3V),滑动 变阻器(10Ω),电键,导线若干 ? 练习用多用电表测电阻 ? 定值电阻300Ω,直流电源(示值2V),电 流表(0~10mA),电压表(0~3V),滑动 变阻器(10Ω),电键,导线若干

? 把电流表改装成电压表 ? 电流表200?A,学生电源(8~10V),5钮 电阻箱(99999Ω),电位器(22 kΩ+39kΩ),电键,导线若干,电压表 (0~3V,用于校准),滑动变阻器(50Ω)

假设在电源正、负 极之间连一根导线
A B

Ft F Fn

N

M

E0

假设在电源正、负 极之间连一根导线
A B

Ft F Fn

N

N E0
E′

N
E0

M

M

E

E0

M E

意图:●建立第一、第二两章的联系,消除困惑 ●经历一次由不平衡到动态平衡的变化分析过程 ●为串、并联电路的电流关系提供理论分析基础

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