01第一章电路基础知识.docx

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1、1.1库仑定律一、教学目标1、在物理学问方面的要求：（1）定性了解两种电荷间的作用规律；（2）驾驭库仑定律的内容及其应用。2、通过视察演示试验，概括出两种电荷间的作用规律。培育学生视察、概括实力。3、渗透物理学方法的教化，运用志向化模型方法，突出主要因素，忽视次要因素，抽象出物理模型一一点电荷，探讨真空中静止点电荷间相互作用力问题库仑定律。二、教学重点、难点分析重点：1、重点是使学生驾驭真空中点电荷间作用力大小的计算及方向的判定一一库仑定律。难点：1、对于“点电荷”这一抽象物理模型的概念的建立。“点电荷”：带电体大小和他们之间的距离相比可以忽视，理解为带电体只为一点。2、库仑定律的运用范围：真

2、空中，两个点电荷之间的相互作用。三、教具1、演示试验：两种电荷间相互作用有机玻璃棒、丝绸、碎纸片、毛皮、橡胶棒（2支）四、教学方法演示法、讲授法（主要是启发式讲解）、多媒体课件五、教学过程I,导入人类从很早就相识了磁现象和电现象，例如我国在战国末期就发觉了磁铁矿有吸引铁的现象。在东汉初年就有带电的琥珀吸引轻小物体的文字记载，但是人类对电磁现象的系统探讨却是在欧洲文艺复兴之后才渐渐开展起来的，到十九世纪才建立了完整的电磁理论。电磁学及其应用对人类的影响特别巨大，在电磁学探讨基础上发展起来的电能生产和利用，是历史上的一次技术革命，是人类改造世界实力的飞跃，打开了电气化时代的大门。工农业生产、交通、

3、通讯、国防、科学探讨和日常生活都离不开电。在当前出现的新技术中，起带头作用的是在电磁学探讨基础上发展起来的微电子技术和电子计算机。它们被广泛应用于各种新技术领域，给人们的生产和生活带来了深刻的变更。为了正确地利用电，就必需懂得电的学问。在初中我们学过一些电的学问，现在再进一步较深化地学习。11新课一、探讨两种电荷及电荷间的相互作用试验一：用橡胶棒及毛皮摩擦后，放于碎纸片旁边视察橡胶棒吸引碎纸片状况。提问一：为什么橡胶棒会吸引碎纸片？答：橡胶棒及丝绸摩擦后就带电了，带电物体会吸引轻小物体。提问二：留意视察带电橡胶棒吸引碎纸片状况，会发觉被橡胶棒吸起的纸片中，较大的纸片先落下来，这是为什么？答：带

4、电体在空气中不断放电，使它带电量不断削减，因而吸引轻小物体的静电力也相应减小，所以较大纸片先落下来。老师总结：在以前的学习中，我们已经知道，自然界存在两种电荷,叫做正电荷及负电荷。用毛皮摩擦橡胶棒，用丝绸摩擦有机玻璃棒，橡胶棒带负电，有机玻璃棒带正电。物体带电后，能吸引轻小物体，而且带电越多，吸引力就越大，电荷的多少叫电量，电量的单位是库仑。电子带有最小的负电荷，质子带有最小的正电荷，它们电量的肯定值相等,一个电子电量e=1.6X1()7(。任何带电物体所带电量等于电子(或质子)电量或者是它们的整数倍，因此，把1.6X1()T9c称为基元电荷。试验二：请一名同学上台帮助，老师和同学同时用皮毛摩

5、擦两根橡胶棒，使之都带上负电荷，再视察两根橡胶棒带电端相互作用的状况，发觉它们相斥，而且它们的距离越小斥力越大，过一会儿，它们间的作用力会明显减弱。提问三：被毛皮摩擦过的橡胶棒的两端为什么会相斥？斥力的大小及什么因素有关？答：因为它们带上了同种电荷，而电荷间作用的规律是同种电荷相斥，异种电荷相吸，斥力的大小及电荷间的距离有关，距离越小，斥力越大，反之，距离越大，斥力越小；斥力的大小还及电量有关，电量越大，斥力越大。由于放电的缘由，棒上的电量不断减小，而斥力也随时间的增大而明显减小。提问四：若将用皮毛摩擦过的橡胶棒带电端及用丝绸摩擦过的有机玻璃棒带电端靠近，会出现什么现象？答：会吸引，异种电荷相

6、吸。老师用试验验证学生的推断。提问五：若将及有机玻璃棒摩擦过的丝绸及支起的橡胶棒带电的一端靠近，会出现什么现象？答：会相斥，同种电荷相斥。通过静电力的试验演示，使同学们加深对两种电荷性质的相识；明确电荷间作用力为“同性相斥，异性相吸”。二、库仑定律我国东汉时期就发觉了电荷,并已定性驾驭了电荷间的相互作用的规律。而进一步将电荷间作用的规律详细化、数量化的工作，则是两千年之后的法国物理学家库仑,他用精确试验探讨了静止的点电荷间的相互作用力,于1785年发觉了后来用他的名字命名的库仑定律。库仑在探讨电荷间的作用时引入了点电荷，点电荷的概念是电学中的一个重要的志向模型。什么是点电荷？简而言之，带电的质

7、点就是点电荷。点电荷的电量、位置可以精确地确定下来。正像质点是志向的模型一样，点电荷也是志向化模型。真正的点电荷是不存在的，但是，假如带电体间的距离比它们的大小大得多，以致带电体的形态和大小对相互作用力的影响可以忽视不计时，这样的带电体就可以看成点电荷。匀称带电球体或匀称带电球壳也可看成一个处于该球球心，带电量及该球相同的点电荷。库仑试验的结果是：在真空中两个电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上，这就是库仑定律。若两个点电荷幻，生静止于真空中，距离为一，则外受到92的作用力/12为大小：f12=r2方向：在两个点电荷连线上，同性相斥，异性

8、相吸。式中巴2、/、夕2、参数单位都已确定，分别为牛（N）、库（C）、库（C）、米（加），所以由试验测得k=9NNnr/C2%受到力的作用力尸2/及尸/2互为作用力及反作用力，它们大小相等，方向相反，统称静电力，又叫库仑力。若点电荷不是静止的，而是存在相对运动，那么它们之间的作用力除了仍存在静电力之外，还存在相互作用的磁场力。关于磁场力的学问，今后将会学到。学习和应用库仑定律，应当特殊留意：（1）库仑定律只适用于计算两个点电荷间的相互作用力，非点电荷间的相互作用力，库仑定律不适用。（2）应用库仑定律求点电荷间相互作用力时，不用把表示正、负电荷的“+”、“一”符号带入公式中，计算过程中可用肯定值

9、计算，其结果可依据电荷的正、负确定作用力为引力或斥力以及作用力的方向。11I例题讲解，巩固练习【例题1】两个点电荷电荷量名=-4xlO_6C,%=7.2xlO6C,在真空中的距离r=0.4m,求两个点电荷间作用力的大小及方向。解：依据库仑定律I*9xK)1K2x*27nr20.42作用力的方向在两个点电荷的连线上。因为同带负电荷，所以作用力为斥力。【例题2两个点电荷分别带电荷量方和外，当它们间的距离4=3加时，相互作用力=2x106N,当它们间的距离G=I切时，相互作用力FZ是多大？解：依据库仑定率，可列出如下两个方程(1)(2)由(1)/(2)得贝卜F2=2xl0x32=1.81O-57V&

10、I2IV .小结(I)电荷间相互作用规律：同性相斥，异性相吸，大小用库仑定律来计算。(2)电荷间作用力为一对相互作用力，遵循牛顿第三定律。(3)库仑定律适用条件：真空中静止点电荷间的相互作用力(匀称带电球体间、匀称带电球壳间也可)。V .作业略1.2电场和电场强度一、教学目标1、知道电荷四周存在电场，知道电场是一种客观存在的物质。2、理解电场强度和电力线的概念。3、知道几种典型电场的电力线分布。二、教学重点、难点分析重点：1、理解电场强度的定义、单位、物理意义；2、理解电力线的功能。难点：1、用比值定义电场强度，E及F、q无关,只由电场性质确定。三、教具略。四、教学方法讲授法、多媒体课件五、教

11、学过程I,导入复习旧课：库仑定律。提问库仑定律的含义、运用范围等。电荷之间存在相互作用力，这种相互作用是怎么发生的呢？人们对这个问题的相识在历史上曾有过两种不同的观点。在法拉第之前，人们认为两个电荷之间的相互作用力是一种超距作用，也就是一个电荷对另一个电荷的作用力是隔着肯定空间干脆赐予的，不须要中间什么媒介作传递，这种方式可以表示为：电荷=电荷在19世纪30年头，法拉第提出一种观点，认为一个电荷四周存在着由它产生的电场，另外一个电荷受这个电荷的作用力就是通过这个电场赐予的，这种作用方式可以表示为：近代物理学的理论和实践已经完全证明白场的观点的正确性。电场以及以后将要学习的磁场已被证明是一种客观

12、存在的物质形态，电视台和无线电广播电台就是靠激发电磁场的方式发送各种节目信号的。虽然电磁场“看不见，“摸不着，但是我们却可以在远离放射塔的地方，用电视机和收音机接受到它们发送的节目信号，这就是电磁场客观存在的很好例证。本节课我们就来学习描述电场的重要概念。11新课一、电场定义：存在于电荷四周空间，对电荷有作用力的特殊物质叫电场。电荷及它四周空间的电场是一个统一的整体。电场具有两个重要特性：（1）位于电场中的任何带电体，都要受到电场力的作用。（2）带电体在电场中受到电场力的作用而移动时，电场力对带电体做功，这说明电场具有能量。二、电场强度电场是一种看不见、摸不着，不依靠于人的感觉而客观存在的一种

13、特殊物质，人们对于电场性质的探讨，一般是通过检验电荷来探测的。检验电荷的一般要求：带正电，且电荷量很小的点电荷。分析：之所以要求检验电荷所带电荷量很小，是为了使检验电荷的电场不致影响原来的电场，可以科学精确的探讨原来的电场。可以通过库仑定律计算，或设计一个小试验来验证同一检验电荷在同一电场中不同位置时所受电场力（方向、大小）的不同，来分析电场中不同位置上电场的特性。针对电场中某一确定点A点，用不同的检验电荷q2q3q,q在该点所受到的电场力分别为R2F,3F,，nFo很简洁看出，放在A点的检验电荷所受的电场力和检验电荷的电荷量的比（B）,不随检验电荷的电荷量而变更，它是一个恒量。由分析得知，这

14、个比值只及场源电荷Q及该点所在电场中的位置，及检验电荷无关。“反映了电场中不同位置上电场力的特性，为了表示电场的这种特性，引入电场强度这个物理量。定义：检验电荷在电场中某一点所受电场力尸及检验电荷的电荷量q的比值叫做该点的电场强度，简称场强。用公式表示为（定义式）式中F检验电荷所受电场力，单位为牛顿,符号为N；q检验电荷的电荷量，单位是库仑,符号为C；E电场强度，单位是伏特每米，符号为V/m。留意：（1）电场强度单位：N/C（2）大小：电场中某点的场强在数值上等于单位电荷在该点受到的电场力。（3）方向：规定电场中某点场强的方向为正电荷在该点受到的电场力的方向。场强是矢量。一般电场中不同点，场强

15、的大小及方向不同，场强大的地方，电场强，场强小的地方，电场弱，通常我们也把场强的大小和方向叫做电场的强弱和方向。三、电力线为了形象地描述电场中各点场强的大小和方向，采纳了电力线（假想曲线）图示法，在电场中画出一系列从正电荷动身到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都和该点的电场强度方向一样,这些曲线叫做电力线。几种常见电力线如图1-3（教材）所示。电力线在每一点的切线方向表示该点的场强方向，电力线的疏密表示场强的大小。问：依据我们所看到的几种电力线，谁能归纳一下电力线的方向有什么特点？老师归纳：电力线总是从正电荷动身，终止于负电荷或无穷远，假如只有负电荷，则电力线来自无穷远，终止于负电荷

16、。问：随意两条电力线都不会相交，这是为什么？老师归纳：假如相交，则交点就会有两个切线方向，而同一点场强的大小和方向是唯一的。Il1.例题讲解，巩固练习例题：检验电荷的电荷量q=3x10-9。，在电场中P点受到的电场力尸=18M求该点电场强度。若检验电荷放在P点，电荷量=6x10-9。，检验电荷所受电场力是多少？解：依据电场强度的定义q3109=6109Vw由于电场中某点场强及检验电荷无关，所以P点场强不变，/所受电场力F为F,=E=61096109=36TVIV,小结小结：（投影片）r电场强度.F定义：E=-q方向：正电荷受电场力的方向（矢量）场强的叠加:平行四边形法则电荷f电场真空中点电荷场

17、强的决定式：E=号Ir切线方向一场强方向电场线（疏密场的强弱几种典型电场的电场线电场是电荷四周客观存在的一种物质，它“看不见”、“摸不着”，我们是怎么相识它的呢？依据电场和其它物质的相互作用来相识电场的。为此我们引入了检验电荷，用检验电荷是否受到电场力来推断电场是否存在；又用检验电荷受到的电场力及它的电量的比值即电场强度来定量描述电场的性质。用电力线形象地描述电场的分布。V.作业略。1.2电流一、教学目标1、了解电流的概念；2、驾驭电流的实际方向及参考方向的区分及联系；3、驾驭电流的单位。二、教学重点、难点分析重点及难点：1、驾驭金属导电介质中电流的实际方向及参考方向的联系及区分。三、教具略。

18、四、教学方法讲授法、多媒体课件。五、教学过程I.复习提问复习旧课：电场及电场强度。H.新课一、电流定义：电荷的定向运动叫做电流。留意：金属导体中的自由电子在电场力的作用下作定向运动，电解液中的正、负离子在电场力的作用下向着相反方向的运动等叫做电流。电流是一个表示带电粒子定向运动的强弱的物理量，表征电流强弱的物理量为电流强度，它是一个标量。电流强度的定义：电流强度在量值上等于通过导体横截面的电荷量4和通过这些电荷量所用时间f的比值。用公式表示为（定义式）式中q通过导体横截面的电荷量，单位是库仑,符号为C；t通过电荷量q所用的时间，单位是秒，符号为s;1电流强度，单位是安培,符号为A。在实际生活中

19、，安培是一个很大的单位。所以，电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（M）：（国际单位制）1A=103ahA=106M二、电流的方向规定正电荷定向运动的方向为电流方向。在金属导体中，电流的方向及自由电子运动方向相反；在电解液中，电流方向及正离子运动方向相同。留意：在电路计算时，我们通常无法事先确定电路中电流的真实方向，为了计算便利，经常事先假定一个电流方向（假想的电流方向）。用箭头在电路图中标明电流的参考方向，最终依据计算结果的符号推断电流真实方向。结果为正，则电流实际方向及所设参考方向一样；结果为负，则电流实际方向及所设参考方向相反。电流强度是一个标量，电流方向只表明电荷的定向运动方向。依据电

20、流的大小、方向变更刚好间的关系，电流可以分为以下三类：（如图1-4教材）所示；（1）电流的大小和方向都不随时间变更，这样的电流叫直流电流或稳恒电流,如图l-4a所示；（2）假如电流的大小随时间变更，但方向不随时间变更的电流叫脉动电流,如图l-4b所示;（3）假如电流的大小和方向都时间变更，这样的电流叫沟通电流，如图l-4c所示。Ii1.例题讲解，巩固练习例题：在5m加时间内，通过导体横截面的电荷量为3.6G求电流是多少安,合多少毫安？解：依据电流的定义式/=幺=211.=o.oi2A=12mAt560解题点要：（1）留意带入数值的单位必需是国际标准单位；（2）留意电流强度单位安培、毫安、微安之

21、间的换算关系。IV,小结（1）电荷的定向运动形成电流，电流的强弱用电流强度来表征。电流强度的量值依据电流强度定义式计算可得。其单位运用国际标准单位。（2）规定正电荷的运动方向为电流方向。在金属导体中，自由电子在电场力作用下定向移动形成电流，自由电子带负电，所以金属导体中电流方向及带电粒子运动方向相反；在电解液中，在电场力作用下正、负离子定向移动形成电流，电流方向及正离子运动方向一样。（3）电流的参考方向。在一般的电路计算中，我们无法事先确定电流的流向，为了便利计算，可以先假定一个电流参考方向。得到计算结果后，可依据计算结果的正负来判定实际电流方向。V.作业略。1.4电压和电位一、教学目标1、理

22、解电压和电位的概念。2、驾驭电压和电位间的关系及参考方向。3、驾驭电压和电位的单位。二、教学重点、难点分析重点：1、驾驭电压及电位的概念，机器大小、方向的确定。难点：1、驾驭电位的概念。（这一概念虽然要求不高，却不好理解。）三、教具略。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程I,导入前面我们曾经学习过用来描述电场力学性质的一个物理量场强（E）.下面一起来回忆一下有关内容：（1）电场的基本性质；（2）场强是如何定义的，方向如何？电场除了具有力的性质外，还具有能的性质，用什么物理量来描述这一性质电压（Uab）及电位（U）OU.新课一、电压电荷在电场中受到电场力的作用移动时，电场力要做功。在图1

23、-12（教材）所示匀强电场中，电荷夕移动的距离是1.而那么电场力对电荷做的功为W=F1.Qb为了衡量电场力做功实力的大小，引入电压这个物理量。a,b两点间的电压U而在数值上等于电场力把电荷由a移动到b所做的功W,及被移动电荷电荷量g的比值，可用下式表示:（电压定义式）（式1-4）式中q由a点移动到b点的电荷量，单位是库仑,符号为GW曲电场力将g由a移动b所做的功，单位为焦耳,符号为/；Uaba、b两点间的电压，单位是伏特,符号为几在国际单位制中，电压的常用单位还有千伏（kV）和毫伏（mV）：IkV=IO3VIV=IO3mV二、电位定义：正电荷在电路中某点所具有的能量及电荷所带电量的比叫做该点的

24、电位。探讨电位问题时，首先要选定参考点（假定该点电位为零）。其它点的电位等于该点及参考点间的电压。比参考点高的电位为正，反之为负。可见，电路中各点的电位是相对的，及参考点的选择有关。电压方向的确定：分析图1-12（教材），假如用符号匕表示a点电位，片表示b点电位。若选取a点为参考点，即匕=0,则0说明电路元件在消耗（汲取）电能；反之PVO则为发出（供出）电能。对于线性电阻元件而言，电功率公式还可以写成三、电路中的功率平衡在一个闭合回路中，依据能量守恒和转化定律，电源电动势发出的功率，等于负载电阻和电源内阻消耗的功率。即Al源=纵教+品阻U1.例题讲解，巩固练习略。（见教材1-8例题1、例题2、

25、例题3）IV,小结（1）电能及电功率实质上是能量转化及守恒定律在电路中的体现。（2）可以娴熟应用公式计算电能及电功率。V.作业略。1.9电源的最大输出功率一、教学目标1、理解电源最大功率输出定理。2、驾驭负载获得最大功率的条件。二、教学重点、难点分析负载获得最大功率条件的理解及应用。三、教具电化教学设备。四、教学方法讲授法，多媒体课件。五、教学过程I.导入复习旧课：电能及电功率的计算。提问一：电能如何计算？当电路为纯电阻电路时，电能计算公式可以写成什么形式？答：略。提问二：电功率所表达的物理意义是什么？如何计算？答：略。提问三：全电路欧姆定律的含义是什么？答：略。I1.新课由全电路欧姆定律的学

26、习，我们知道：在一个完整的电路当中，电源电动势供应的功率一部分消耗在电源的内电阻Ro上，另一部分才作用于负载电阻R上。在实际应用中，只有消耗在负载上的功率对我们才是有意义的，下面让我们来探讨一下在什么条件下，负载消耗的功率可以达到最大值。探讨过程：电源输出的功率就是负载电阻R所消耗的功率，即P=RI2下面要探讨的是，当R为何值，负载能从电源出获得最大功率。依据全电路欧姆定律将I带入负载电阻所消耗的功率式中，得到分析式可知，对于一个电路而言，电源电动势E、电源内阻Ro是肯定的，只有当分母最小时，功率P有最大值，所以，只有当R=RO时，P值最大。最大功率输出定理：当负载电阻R和电源内阻H。相等时，电源输出功率最大（负载获得最大功率R”），即当R=RO时，（式1-14）U1.例题讲解，巩固练习略。（见教材1.9节例题1）V.小结最大功率输出定理：负载电阻等于电源内阻时，电源输出的功率最大，即当R=Ro时，V.作业略。