动态电路分析

1、动态电路分析动态电路分析动态电路分析一、教学任务分析动态电路分析是继闭合电路计算之后学习的 又一内容，是电路分析的进一步深入。动态电路 分析是稳恒电流这一章中的难点，为电路的综合 应用奠定基础。这一内容在高二初学时要求偏 高，因此进一步的巩固加深需要在高三复习时完 成。这节课是在单个阻值发生变化和电路结构发 生变化已复习的情况下，对各支路或元器件的电 流改变量、电压改变量的大小比较及这两者比值 的变化情况进行分析，需要电路串并联规律、闭 合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、电阻与电 源伏安特性曲线等知识为基础。从一个简单的混联电路入手,在改变滑动变阻 器情况下，逐步分析各元器件或支路NU和H的

2、大小关系，以及方的变化情况，通过层层递进 地讨论，由浅入深，使学生总结出分析动态电路 的一般方法：1 U、I的变化情况由闭合电路欧姆 定律、部分电路欧姆定律和串并联规律或者等效动态电路分析动态电路分析电源法得出；2 AU. 4的大小比较根据串并联规律得出；3讨论写的变化，根据电阻的伏安特 性曲线或电源的伏安特性曲线得出。通过一个实例训练，巩固所学知识，并在例题基础上将知识加以拓展。本节课的学习强调学生的主动参与，使学生 在获得知识的同时，发展抽象思维能力，培养学 生观察分析、比较判断、归纳总结及处理实际问 题的能力。二、教学目标知识与技能：1 .理解闭合电路欧姆定律在动态电路分析 中的作用；2

3、 .理解部分电路欧姆定律在动态电路分析中的作用；3 .理解串并联规律在动态电路分析中的作 用；4 .掌握各元器件电压、电流改变量的大小比 较；5.掌握电流改变量和电压改变量比值的变动态电路分析1 .化情况分析；2 .应用伏安特性曲线分析动态电路。过程与方法：1 .运用等效替代的方法，简化电路计算；2 .运用图像法，解决动态电路的分析问题；3 .通过层层递进的分析，感受由浅及深的学习方法。情感、态度和价值观：通过讨论分析，层层递进，分解难点，获得学 习物理的成就感，形成不断进取的创新精神。三、教学重点与难点重点：电流改变量、电压改变量的大小比较及两者比值的变化情况分析；难点：电流改变量和电压改变

4、量比值的变化情 况分析。四、教学资源基于视频投影仪的信息化平台五、教学设计思路本设计包括电流改变量、电压改变量的大小比 较及两者比值的变化情况分析两部分内容。动态电路分析本设计的基本思路是：在完成动态电路分析的 第一课时，即掌握电阻电流电压三者变化关系的 基础上，通过一个简单的混联电路，在改变滑动 变阻器的情况下，逐步分析各元器件或支路U和I的大小关系，以及 常的变化情况，通过层 层递进地讨论，由浅入深，使学生总结出分析动 态电路的一般方法。然后再通过一个练习，巩固 学生对结论的理解，提高学生对结论的应用能 力。本设计要突出的重点是：电流改变量、电压改 变量的大小比较及两者比值的变化情况分析。

5、 方 法是：由浅入深、层层铺垫、层层递进，应用闭 合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串并联规 律、等效电源法和伏安特性曲线进行分析讨论。本设计要突破的难点是：电流改变量和电压改 变量比值的变化情况分析。方法是：应用伏安特 性曲线分析动态电路。本设计强调问题讨论、教师指导等多种教学策 略的应用，通过学生主动参与，培养学生比较判 断、归纳概括的能力，掌握用物理图像研究物理 问题的一些基本思路和方法，提高学生学习物理动态电路分析的兴趣。完成本设计的内容约需1课时六、教学流程1 .教学流程图动态电路分析2 .流程图说明情景I例题：在如图所示的电路中， 电源电动势E和内阻r不变，闭合电 键S,将滑动变阻

6、器的滑片P向上移 动。设通过Ri、R2、R3的电流分别动态电路分析为11、I2和I3,电流改变量的绝对值分别是II、I2和I3； Ri、R2两端的电压为 Ui, R3两端的 电压为U3,路端电压为U,电压改变量的绝对 值分别是Ui、 U3和U。里圜犷或珠廿- 活动I自主洁动Jg题 设回2：-3_ 与 >、=或牛一 话动II讨论问题设问3: Ii “>"、"=”或“<”）活动III自主活动> Ii（填写“变U3, Ui U （填 I i I3 （填写问题设问4: ，下（填写“变I 37 I 3 大”、“变小”或“不变”）问题设问5: T , U （填写

7、“变 I 3 I 3大”、“变小”或“不变”）问题 设问6:甘 （填写“变大”、“变I 3小”或“不变”）活动IV 讨论、一 、 UiUi问题设问7:式 ，I（填写“变动态电路分析大”、“变小”或“不变”）活动V 自主活动问题 设问8:r（填写“>"、"=”或“<”）11M .Ri ,-Or-Pr-R2R3S,一R4活动VI 讨论情景II 练习.如图所示电路中，电源的内电阻为 r, Ri、R3、R4均 为定值电阻。设路端电压为 U,电 压改变量的绝对值为 U ; R2、R3的总电流为I,电流改变量的绝对值为Io闭合 电键S,当滑动变阻器R2的滑动触头P向右滑 动

8、时，下列说法正确的是（ ）(A)(B)U变大I变小(C)UI <r(D)U、I活动VII同桌讨论、课外研究。七、教学过程10动态电路分析在闭合电路中，部分元件的阻值发生变化， 或内、外电路的结构发生改变，都会发生一系列 的连锁变化。电路的动态分析，是闭 合电路欧姆定律的具体应用。上节课r S R3 我们讨论了单个阻值发生变化和电二路结构发生变化这两种情况下，电路,，R2 0 1 中电流、电压和功率的变化情况。今 天我们要进一步来讨论分析动态电路中各支路 或元器件的电压改变量、电流改变量的大小比较 及这两者比值的变化情况。例.在如图所示的电路中，电源电动势 E和 内阻r不变，闭合电键S,将

9、滑动变阻器的滑片 P向上移动。设通过 Ri、R2、R3的电流分别为 11、I2和I3,电流改变量的绝对值分别是 1l、I2 和I3; Ri、R2两端的电压为Ui, R3两端的电压 为U3,路端电压为U,电压改变量的绝对值分 别是Ui、 U3和Uo则：(1) Ui, Ii(填写“变大”、“变 小”或“不变”)(2) Ui U3, Ui U (填写“>”、 一或“<”)(3) Ii I2, Ii I3 (填写“ >”、ii动态电路分析一或“<”）(4) U3，悍 （填写“变大”、1 3 I 3“变小”或“不变”）-U, U（填写“变大”、“变I 3I 3小”或“不变”）（6

10、）一 （填写“变大”、“变小”或1 3“不变”） d, Ui（填写“变大”、“变小”或“不变”）（8） -Ur （填写“>"、"=”或“<”）（1）师：同学们仔细审题，思考一下。（2分 钟自主活动）生：由闭合电路欧姆定律，R总J, 13T , UR3是定值电阻，由部分电路欧姆定律 U3 = I3R3, 13 T, U3也T。根据串并联规律u = Ui + U3, u J, U3 T,所以 Ui 必须 J。12动态电路分析R2是定值电阻，U1，由部分电路欧姆定律 |2= Ul/R2可知，|2也J。再根据串并联规律 I 3 = Il+l2, |3仙 |2(,所以 |

11、1一定要。(引导学生根据PPT上的解题顺序和规律，得出方法1,这就是分析U、|变化的常规方法。) 方法1： (1)电压、电流的变化总是运用闭合 电路欧姆定律着手分析，然后从干路到支路，部 分电路欧姆定律和串并联规律交替使用。师：刚才我们是通过串并联规律分析的， 还有 更简便的方法直接判断U1、|1的变化情况吗？生：利用等效电源法，将 R3看作是电源的一 部分，则U1就是等效电源的端压，一定减小。将R2、R3都看作是电源的一部分，则|1就是等 效电源的总电流，一定增大。师：等效电源的E、r与原来的不一样，但我 们不关心虚线框内的内阻到底是多少， 只要知道 不变就可以了。方法1: (2)等效电源法

12、可以将复杂问题简单 化。师：使用这个方法要注意，我们必须使研究的 电压和电流变成等效电源的端压和总电流。(2)师：这是我们上节课复习讨论过的内容，13动态电路分析接下来我们再进一步看看各物理量的变化量之 间的大小关系。（思考1分钟后，让学生讨论）师：现在我们比较的 U、Ui、U3都是属于电 路不同部分的，应该用什么规律呢？生：由 U = Ui + U3,因为 U J , U31 , Ui J , 所以 Ui> U3, Ui> U。师：U和U3的大小关系能比较吗？生：U和U3无法比较。师：从表达式可看出，U3增加越多，U就减 少越少；U3增加越少，U就减少越多，所以是无 法判断。（3

13、）师：下面请同学们用同样的方法自主完 成第3小问的分析。（自主活动）生：由 I3=li + l2,因为 I3? , I2J , lit,所 以I i> I 2, I i> I 3。 I2和I 3同样无法比较。方法2: 2、3两题中涉及的都是电路不同部分 的U和I大小的比较，所以运用串并联规律进 行分析。i4动态电路分析(4)师：刚才我们分析了I的大小比较，接下来看看变化情况。我们先来看看第4小问, 思考一下。(半分钟)U3_ _生：U3=|3R3,所以 |3 = R3,不"。又 U3 = U3_I 3 R3所以-1=R3不变。I 3师：U3、I3都是同一元件上的电压和电流

14、，所 以用了部分电路欧姆定律。物理量的关系不仅可 以用公式表示，也可以用图线表示。那么这道题 怎么用图线表示呢？、 .U3一、 一生：画电阻的伏安特性曲线，可知7不变；又I3一一人一， U3图线斜率为t=R3,不变。I 3师：可见，我们分析 U和I时，作的是U- I图像，从中可以找到 U和I的关系。图像法 是一种很重要的方法，有时比公式法还简便，我 们常常会用到。15动态电路分析I 3（5）师：接下来我们再来看看第小问，思考一下。（1分钟）师：U代表端压，I3代表总电流 们是不是也可以通过电源的端压和电源的总电 流的图线来分析，从中找到U和I3之间的关系 呢？ （1分钟）I 3I 3（将学生可

15、能出现的三种图像画在黑板上）师：我们前面已经分析过滑片向上移们再来看看第二和第三个图像。我们动时，I3增大，U减小，但第一个图 增大，U却在增大，不合理。所以我 作图线找的是两个变量之间的关系， 式子U = 13R外中三个量都是变量,是无法画出图线来的。所以我们应该将三个变量的 式子转化为只有U和I 3两个变量的式子，作出 图线，看看应该是直线还是曲线。生：根据U=E-I3r,可画出电源的伏安特性 曲线，是第三个图像，比值一就反应内阻的大I 3小，所以是不变的16动态电路分析师：那么U呢？是不是也是不变的?I 3生：代表阻值R外)由于R外在减小, 所以¥是减小的。I 3师：这个结论能

16、不能从刚才这张电 源的伏安特性曲线上反映出来？生：随着R外的减小，I3在增大。从图中可以 看出，I3增大，U和I3的比值在逐渐变小。师：所以2和4的意义不一定是一样的方法3:讨论*的变化，由电阻的伏安特性曲 线或者电源的伏安特性曲线得出师：若是讨论定值电阻的 号的变化，由定值 电阻的伏安特性曲线得出；若是讨论可变电阻的心的变化，由电源的伏安特性曲线得出(6)师：下面我们加深题目的综合程度，同学们就用这3个方法来分析接下来的题目。先看第6小题。(思考17动态电路分析1分钟后讨论）师：Ui、I 3可以归结到同一部分电路上来看 吗？生：Ui代表并联小组的电压，I3代表并联小 组的电流。根据等效电源法

17、，可以将 R3看作是 等效电源的内阻，即r = r + R3,画出等效电源U1的伏安特性曲线，可知 <=r + R3,不变。I 3师：此题不仅运用了图像法，而且把前面提到 的等效电源法也用上了，综合性增强了（7）师：同学们一步步下来，思路 已经比较清楚了，那么对于第7小问, 应该也有思考的方向了，就请同学们 自己得出结论吧。（自主活动）生：可以将定值电阻R2和R3都看成是电源的 一部分，这个等效电源的内阻不变。这样 Ui就是等效电源的端压，11就是等效电源的总电流， U1一 ，根据等效电源的伏安特性曲线，可知 一等于等11效电源的内阻，所以不变。师：那么个变化吗?18动态电路分析UiUi

18、 i生：T7=Ri,由于Ri在减小，所以是减小的。(8)师：前面两小题是图线法和等效电路法 的结合，我们还有i个方法未用，如果综合运用， 又可以解决更多更难的问题。下面请同学们思考 第8小题。(i分钟)师：通过前面的分析，我们知道 号表示电阻, 那么分析此题时，要么都化成电阻比较，要么都 化成一的形式比较。前后桌一起讨论一下。生T，因为n>所以告*即二< r。师：此题运用了 3个方法，综合程度已经很高 了。师：通过这个例题8小问的分析，我们知道了 一般处理动态电路问题有3种方法，下面就请同 学们根据这3种方法来做一个练习。i9动态电路分析练习.如图所示电路中，电源 的内电阻为r,

19、Ri、R3、R4均为定 值电阻。设路端电压为 U,电压 改变量的绝对值为 U ; R2、R3的总电流为I,电流改变量的绝对 值为I。闭合电键S,当滑动变阻器 R2的滑动 触头P向右滑动时，下列说法正确的是(ABC )(A) U变大(B) I变小(C)UT< rU(D) ：>rR总，I总，UiI3l= U V R3R2TI2 J 无法从I = I2+I3中判断I的变化I总=Ii + I I总减小，U并增大，则Ii增大， 所以I必减小I > I总U/ I < U/ I 总=r20动态电路分析关于“动态电路分析”的点评徐汇区教师进修学院张培荣这一堂课是一堂研究课，研究高三第一

20、 轮复习课应该怎么上。高三第一轮复习的指导思路是：一.第一轮复习虽然要求全面、系统， 但是与高一、高二上新课又是不同的，高一、高 二上新课时有很多观念转变性的以及亲身体验 性的内容，在高三复习时就不要了，例如电源的 路端电压会变的，在高二时要反复强调，通过实 验、推理等让学生从初中的观念转过来， 但在高 三就不必了，所以这节课也可以安排一些实验来 看电流、电压的变化，但是这属于体验性的，在 高三就不必为实验而实验了，这节课就是训练思 维能力。二.高三第一轮复习的内容是基础知识、 基本规律和基本方法，载体是典型题，要求是落 实。这节课讨论的闭合电路欧姆定律和电路 动态分析就是基础知识和基本规律的应用。基本方法有三个层次：本节课的专用方法：常规方法、等效电21动态电路分析源法、伏安特性曲线法。这要显性，所以要不断 小结和强化。是本节课要落实的。本章的专用方法：对同一部分电路用部 分电路欧姆定律，对不同部分电路关系用串并联 规律。一般方法：图线与函数式的对应关系， 特别是强调画图线的函数式中必须只有两个变 量。后两种方法应该是隐性的，否则这节课 会有很多方法，就把重点冲淡了，这些方法是在 讲课时复习强化，潜移默化。载体是典型题：本节课就是一个典型题， 一题多变，新题、难题留着让学生迁移，所以课 后的练习是徐汇区有一年的摸拟考题，很难