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当前位置:首页 > 行业资料 > 能源与动力工程 > 直流电路教学分析与建议(陈磊)20140918
直流电路教学分析与建议丰台分院陈磊本章内容的地位与作用高中电学部分有“场”和“路”两部分.电场、磁场、电磁场是“场”,直流电流和交流电路是“路”,电磁感应则是“场”与“路”的综合。本章直流电路是上一章电场知识的发展。本章直流电路是3-2交变电流的重要基础之一。本章直流电路在日常生活、生产、电工技术、电子技术的重要基础。基本电路电流串并联电路闭合电路限流分压电路电阻串并联规律门电路与控制电路欧姆表与多用表直流电路的应用电源、电动势与内阻电阻定律电流表内外接伏安法测电阻闭合电路的欧姆定律测量电源电动势和内阻直流电路的知识结构电压电阻欧姆定律描绘小灯泡伏安特性曲线电路的能量电功、电功率、焦耳定律电表的改装测定金属的电阻率练习使用多用表重难点分析重点:串并联电路分析与计算闭合电路的欧姆定律电阻测量(伏安法、半偏法、等效法)难点:伏安特性曲线电表改装\分压电路与限流电路理解电源的电动势测量电源的电动势与内阻教学方法建议做好演示实验,通过实验理解规律指导学生完成好分组实验,通过实验提高“电学基本实验能力”P44学生实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线P46学生实验:探究决定导体电阻的因素学生实验:测量金属的电阻率学生实验:电表的改装学生实验:电阻的测量P61学生实验:测量电源的电动势与内阻P67学生实验:练习使用多用电表的教学方法建议帮助学生回顾初中所学知识,在此基础上学习新知,进行知识的重新建构.欧姆定律→闭合电路的欧姆定律电阻→伏安特性曲线→电阻定律简单的串并联电路→比较复杂的串并联电路电压→电动势简单的伏安法测电阻→比较复杂的电阻测量教学方法建议指导学生密切联系生活实际,利用学生在生活中对相关问题的感性认识促进其对知识的深入理解.结合电热器理解\电功率\焦耳定律,结合电能表理解电功结合干电池\蓄电池等理解电源电动势及电源在电路中的作用结合生活中的控制电路理解逻辑电路和控制电路教学方法建议指导学生运用”等效思想”进行电路分析与计算等效电路与等效电阻电流表可等效成一个理想电流表与一个小电阻串联\电压表可等效成一个理想电流表与一个大电阻并串联电源可等效成一个理想电源与一个小阻串联教学方法建议做好演示实验,通过实验理解规律指导学生完成好分组实验,通过实验提高“电学基本实验能力”帮助学生回顾初中所学知识,在此基础上学习新知,进行知识的重新建构.指导学生密切联系生活实际,利用学生在生活中对相关问题的感性认识促进其对知识的深入理解.指导学生运用”等效思想”进行电路分析与计算用电场的知识解释直流电路的相关知识,促进学生对直流电路相关知识的理解电荷的定向移动与电流形成、电场力做功与电功、自由电子和晶格碰撞与焦耳热、非静电力做功与电源电动势教学顺序及课时建议1欧姆定律2课时(含学生实验:描绘小灯泡伏安特性曲线)2电阻定律2课时(含学生实验:测定金属的电阻率)3电阻的串并联及应用3课时(含学生实验:电表改装、电阻的测量)4电源电动势和内阻闭合电路欧姆定律2课时5学生实验:测量电动势和内电阻1课时6焦耳定律电路中的能量转化1课时7学生实验:练习使用用多用电表1课时8逻辑电路和控制电路1课时9复习与问题解决2课时共15课时1.欧姆定律电流:电流的形成:形成电流的条件:电荷定向移动形成电流(1)存在自由电荷(2)存在电场如果正负离子同时定向移动,q应是两种电荷的电量之和(1)I=q/t(2)I=nqsvn是单位体积的电子数;v是自由电子定向移动速度;s为导体横截面积电流强度说明1。用课件模拟电流的形成,帮助学生理解。2。要知道金属导电与电解质溶液导电的实质及区别。3。I=nqsv要求较高,会推导,但不要求用此公式进行计算。导线中形成与导线平行的电场金属导电无电场有电场E电解溶液导电拓展问题:电源内部电荷如何定向移动?1.欧姆定律伏安特性曲线教学说明:1。在初中的基础上进一步理解欧姆定律。2。欧姆定律是一个通过大量实验总结出来的规律,有适用范围:粗略均匀的金属导体;浓度均匀的电解液(通常忽略温度变化的影响)。3。通过伏安特性曲线深入理解欧姆定律。4。通过实验探究,绘制伏安特性曲线,理解伏安特性曲线能很好反映电器元件导电性能。初步学会用伏安特性曲线来分析线性元件和非线性元件,二极管的导电特性。电学实验基本实验能力1.重要电学仪器的使用;2.基础电路的选择;3.基本电路图的绘制与分析;4.基本实物电路的连接与分析;5.常规数据处理方法(方程、图像);6.误差分析。2012北京高考测电阻率2013北京高考测电阻2014北京高考测电动势、内电阻学生实验:描绘小灯泡的伏安特性曲线见《高中物理实验教学知与行》P2792014丰台二模课例:参见北京四中李德胜老师“探究小灯泡的伏安特性曲线”课例:参见北京四中李德胜老师“探究小灯泡的伏安特性曲线2”2.电阻定律电阻表征导体对电流阻碍作用。电阻是电能可转化为热运动能量的起因。什么是电阻?小灯泡的伏安特性曲线为什么不是线性的?金属的电阻率为什么随温度升高而增大?什么是超导?导体与绝缘体?教学建议:用课件模拟帮助学生建立金属导电模型,通过模型理解电阻,为后续的学生打下基础。1、经典的电磁理论:金属中的自由电子通常是在点阵的离子间无规律远动着。当电子被电场加速做直线移动时会碰撞离子,将动能传递给离子构成的骨架,然后那些动能变成了热量,这就是电阻发热现象。这就是电阻产生的原因:电子移动过程中与离子碰撞。2、量子力学:电子实际上是像光线那样,按波动力学的规律运动,即电子波。运动过程中,各个电子波在原子上被散射,然后互相干涉并连续形成波前。可以把电子波理解成光线,然后穿过玻璃之类的介质,被散射。这就是电阻产生的原因:电子波移动过程中在原子上发生散射,散射量会影响电导率。电阻定律教学说明:1。影响导体电阻大小的因素已经学过了,此处应避免知识上的简单重复。2。注意研究方法:控制变量。3。注意实验能力的培养:画电路、选择仪器、制定实验步骤、设计实验表格、测量并分析实验数据。4。电阻定律和电阻率是新学内容,注意规律的规范表达和简单应用,帮助学生正确电阻率的物理意义,知道电阻率单位,了解常见金属电阻率,知道金属导体电阻大小受温度影响。5。帮助学生正确区别欧姆定律和电阻定律3.电阻的串、并联及其应用教学说明:1。电阻的串并联规律在复习初步所学的基础上达到熟练理解记忆.2.运用”等效的思想”进行电路分析和计算:等效电路、等效电阻等。3。电路分析:电流流径法+电势比较假设高电势端,沿电流方向,找寻电路分支、汇合情况,电流方向不好确定的导体比较两端电势,电流由高电势流向低电势;不同电流路径的导体为并联,同一电路径的导体为串联控制电路:滑动变阻器的限流与分压接法电压控制:电流控制:限流电路XXXURRRXXXRIRR分压电路电压控制电流控制0≤U≤ε0≤I≤ε/RXRRXε限流电路RRXε分压电路滑动变阻器两种接法比较参见《高中物理实验教学知与行》P229-P241用电器电阻20Ω参见《高中物理实验教学知与行》P229-P241用电器电阻20Ω参见《高中物理实验教学知与行》P229-P241学生实验:电表的改装教学说明:1。通过实验培养学生操作能力。2。真正理解电表改装的方法,知道表头内电阻与串联(并联)电阻的关系、知道满偏电流,会计算与表头串联(并联)电阻的大小,而不是机械地套公式。两种电表改装的比较电表改装的校准电路学生实验:电阻的测量(1).伏安测电阻AVRXAVRX法一:安培表外接法法二:安培表内接法IAIVIX∵IAIXR=测∴UIAR=UXIX故此接法用于:RXRVUAUXU∵UUXR=测∴UIAR=UXIXA故此接法用于:RXRA参见2013北京高考理综物理(2).半偏法GS1S2R1R21.按图接线,图中R1R2为电阻箱,电源为蓄电池,内阻可以不计。2.先合下S1,调节R1使电流表指针满偏.3.再合下S2,保持电阻R1不变,调节R2使电流表指针半偏,记下R2的值.4.若R1>100R2,有Rg=R2一般情况R测量<R真实2121RRRRRg测量电流表的内阻VRabSR0测量电压表电阻1.按图接线,图中R0为电阻箱.2.先合下S1,调节R0=0,再调节R使电压表指针满偏.3.保持变阻器电阻R不变,调节R0使电压表指针半偏,记下R0的值.4.若R0>>R,有RV=R0一般情况R测量>R真实(3).等效替代法当G表电流为G/表的一半时,RG=R14.电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律教学说明:1。结合生活中电源理解电动势并知道常见电源的电动势。2。从能的转化和守恒的角度理解电动势,认识电动势是描述电源特性的物理量,由电源本身决定。3。通过实验探究理解电动势和路端电压的区别和联系。4。用等效思想理解实际电源:实际电源可以等效看成一个理想电源与一个小电阻串联,从而理解内外电压及内外电压与电动势的关系。电源电动势(1)物理意义:(2)数值上:电源没接入电路时:电路接通时:表征电源本身特性的物理量,反映电源内部非静电力做功,将其它形式的能转化为电能的本领,仅由电源的性质和结构决定E=U外E=U外十U内SErR闭合电路欧姆定律引课课例电动势和路端电压的区别和联系类别比较电压U电动势ε不同联系描述对象做功的力定义式意义电场或电路电源电场力非静电力qWU电qWE非表示电能转化为其它形式的能的物理量表示其它形式的能转化为电能的物理量它们反映的都是能量的转化,单位均为伏特。U外=ε-Ir推导E=BLv电路闭合电,电源内部的电流?1.干电池电源。铵型锌-锰电池碱性锌-锰电池2.原电池电源。总反应:2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑电极反应正极:负极:(氧化反应)(还原反应)3.锂电池电源。闭合电路的欧姆定律教学说明:1。由部分电路欧姆定律和等效电源的思想推理而出比较易于理解。2。从能量转化和守恒去深入理解闭合电路欧姆定律。SErR电源提供的总电能内电路消耗电能…+qε、rRqEqU/qU外电路消耗电能※由能的转化和守恒有:qε=qU+qU/ε=U+U/ε=U+Irε=IR+Ir=I(R+r)闭合电路欧姆定律教学说明:1。由部分电路欧姆定律和等效电源的思想推理而出比较易于理解。2。从能量转化和守恒去深入理解闭合电路欧姆定律。闭合电路的动态分析思路1、明确电路中不变的物理量如E、r、定值电阻2、由变化的局部出发分析局部→整体→局部(RX变化→R全变化→I全变化→I局,U局变化)依据1、部分、全电路欧姆定律2、电动势及各部分电压的关系5.学生实验:测量电源电动势和内阻测电源电动势和内阻的方法和原理正确的操作的测量数据记录与处理图像与公式处理数据了解实验误差来源数据处理1、标明图名。坐标轴所代表的物理量及单位,各分度要用相应的有效数字标明2、尽量使图线充满图纸3、各数据点均应用记号标出4、连线作图线时,要使数据点均匀分布在图线两侧,以起到取平均值的作用参见2014北京理综6.焦耳定律电路中的能量转化教学说明:1。通过电场力做功来理解电流做功:电功,并理解电势差与电压的关系。2。学生在初中初步学习过焦耳定律,要在初步基础上能从能量的角度来理解:(电源提供)电荷电势能→电荷动能→热运动能量(内能)3。突出焦耳定律在实际生活生产的应用,实际教学应多与家庭中常见的电热器结合。4。补充讲一下纯电阻电路和非纯电阻电路的主要不同,进一步明确电功与电热、电功率与热功率的区别和关系。电功、电热、电功率电功:电热:电功与电热的关系:电功率:电流做的总功或输送的总电能W=qu=UIt(1)纯电阻电路电功等于电热;W=Q=UIt=I2Rt=U2t/RP电=P热=UI=I2Rt=U2/R(2)非纯电阻电路,电功大于电热W=Q+E其它能P电=P热+P其它P=W/t=UIQ=I2Rt电功率与热功率的关系:7.学生实验:练习使用多用电表欧姆表测电阻原理:闭合电路欧姆定律(1)刻度:短接、调节调零电
本文标题:直流电路教学分析与建议(陈磊)20140918
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