动态电路分析

1、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U和I 的大小关系，以及U的变化情况

2、，通过层层递进地讨论，由浅入深，使学生总结出分I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电源法得出；2U、I 的大小比较根据串并联规律得出；3 讨论U的变I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 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

3、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化情况分析；6 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。1动态电路分析三、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

4、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。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U的变化情况，通过层层递进地讨论，由浅入深，使学I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。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、

5、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，提高学生学习物理的兴趣。完成本设计的内容约需1 课时。2六、教学流程1教学流程图情景 I例题问题设问 2问题设问 1活动 II讨论动态电路分析活动 I自主活动方法 1问题设问 3问题设问 6问题设问 7问题设问 8活动 III自主活动活动 IV讨论活动 V自主活动活动 VI讨论问题方法2方法3设问 4、5

6、情景 II活动 VII练习讨论、课外研究3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，将滑动变阻器的滑片 P 向上移动。设通过 R1、 R2、R3 的电流分别为 I 1、 I 2 和 I3，电流改变量的绝对值分别是I 1、I2 和 I3；SR3R1、 R2 两端的电压为 U 1， R3 两端的电压为 U 3，路端电压为U ，电压改变量的绝对值分别是U1、 U3和 U。E r R2PR1问题设问 1：U1_，I 1_（填写“变大”、“变小” 或“不变”）活动 I自主活动问题设问 2： U1_U3， U1_ U （填写“ >”、“

7、=”或“ <”）活动 II讨论问题设问 3： I1_I2 ， I1_ I3（填写“ >”、“ =”或“ <”）活动 III自主活动问题设问 4： U3U3_（填写“变大” 、“变小”或“不变” ）I 3_ ， I 3问题设问5： UUI3_， I 3_（填写“变大” 、“变小”或“不变” ）问题设问 6： U1_（填写“变大” 、“变小”或“不变” ）I3活动 IV 讨论问题设问 7： U1U1_（填写“变大” 、“变小”或“不变” ）I1 _， I1活动 V自主活动问题设问8： U_r （填写“ >”、“ =”或“ <”）I1活动 VI讨论情景 II练习如图所示

8、电路中，电源的内电阻为r， R1、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（）（ A）U 变大（ B）I 变小E rSR1R4PR2R3（ C） U rI（ D） U rI活动 VII同桌讨论、课外研究。4动态电路分析七、 教学过程在闭合电路中，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。上节课我们讨论了单个阻值发生变化和电路结构发生变化这两种情况下，电路中

9、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，将滑动变阻器的滑片P 向上移动。设通过R1、 R2、 R3 的电流分SR3别为 I1 、I2 和 I3，电流改变量的绝对值分别是I1、I2 和I3； R1、R2两端的电压为U1， R3 两端的电压为U3，路端电压为U ，电压改变量ErR2PR1的绝对值分别是U 1、U3 和U。则：（ 1）U 1_， I 1_（填写“变大” 、“变小”或“不变” ）（ 2） U 1_ U3， U1_ U （填

10、写“ >”、“ =”或“ <”）（ 3） I 1_ I2， I 1_ I 3（填写“ >”、“ =”或“ <”）（4）U3_，U3I3I 3_ （填写“变大” 、“变小”或“不变” ）（5） UU_（填写“变大” 、“变小”或“不变” ）I 3_， I3（6） U1I 3_（填写“变大” 、“变小”或“不变” ）（7） U1U1I 1_， I 1_ （填写“变大” 、“变小”或“不变” ）（ 8） U _r（填写“ >”、“=”或“ <”）I 1（ 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 ， I 3 ，U

11、。R3 是定值电阻，由部分电路欧姆定律U 3I 3R3， I3， U 3 也。根据串并联规律U U1 U3，U ， U 3 ，所以 U1 必须。R2 是定值电阻， U1，由部分电路欧姆定律I 2 U1/R2 可知， I 2 也。再根据串并联规律 I3 I1 I2， I3， I2，所以 I1 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、I 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 、 I 1 的变化

12、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5动态电路分析小。将 R2、R3 都看作是电源的一部分，则I1 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，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、 U1、 U3 都是属于电路不同

13、部分的，应该用什么规律呢？生：由 U U1 U3 ，因为 U， U 3， U1，所以U1> U3，U1> 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）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 I1 I2，因为 I3， I2， I1，所以I1> I2， I 1>I3。 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。（

14、4）师：刚才我们分析了U 和 I 的大小比较， 接下来看看U 3U 的变化情况。我们先来看看第4 小问，思考一下。 （半分钟）I I，所以 U3 R ，不变。又 U I，所以U3U 3生：U33R3I333 R3I3I 33R3，不变。0I 3师： U3、 I 3 都是同一元件上的电压和电流，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？生：画电阻的伏安特性曲线，可知U 3不变；又图线斜率为U3 R3，不变。I 3I 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，

15、有时比公式法还简便，我们常常会用到。（ 5）师：接下来我们再来看看第5 小问，思考一下。 （ 1 分钟）U师：U 代表端压， I 3 代表总电流。我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）（将学生可能出现的三种图像画在黑板上）0I 36动态电路分析师：我们前面已经分析过滑片向上移动时，I3 增大， U 减小，但第一U个图 I3 增大， U 却在增大，不合理。所以我们再来看看第二和第三个图像。我们作图线找的是两个变量之间的关系，式子U I3R 外 中三个量都是变量，0I 3U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

16、有U和I3两个变量的式子，作出图线，看看应该是直线还是曲线。生：根据 U E I 3r，可画出电源的伏安特性曲线，是第三个图像，0I 3U比值 U就反应内阻的大小，所以是不变的。I 3U师：那么 I 3呢？是不是也是不变的？U生：代表阻值 R 外，由于 R 外 在减小，所以U是减小的。0I 3I3U师：这个结论能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， I 3 在增大。从图中可以看出， I3 增大， U 和 I 3的比值在逐渐变小。UU0师：所以 I 3和I 3的意义不一定是一样的。方法 3：讨论U的变化，由电阻的伏安特性曲线或者电源的伏安特I性曲线得出。师：若是

17、讨论定值电阻的U 的变化，由定值电阻的伏安特性曲线得出；若是讨论可变I电阻的U的变化，由电源的伏安特性曲线得出。I（ 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 1 分钟后讨论）师： U1、 I 3 可以归结到同一部分电路上来看吗？U 1生： U 1 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，可以将 R3 看作是等效电源的内阻，即r r R3，画出等效电U 1U1 r R3，不变。源的伏安特性曲线，可知0I 3I3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

18、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U 1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 U1 就是等效电源的端压， I1 就是等效电源的总电流，U 10I 1IIII33317动态电路分析根据等效电源的伏安特性曲线，可知U 1等于等效电源的内阻，所以不变。I1U 1变化吗？师：那么 I1U1U 1生： I1 R1，由于 R1 在减小，所以 I1 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1 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

19、考第8 小题。（1 分钟）师：通过前面的分析，我们知道U表示电阻，那么分析此题时，要么都化成电阻比较，I要么都化成U的形式比较。前后桌一起讨论一下。I生： rU ，因为I 1> I3，所以U<U，即 U < r 。I 3I 1I 3I1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。练习 如图所示电路中，电源的内电阻为r ，R1、 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

20、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E rSR1R4PR2R3（ C） U rI（ D） U rIR 总 I 总 U I 3U R3R2I 2 无法从 I I2 I3 中判断 I 的变化I 总 I1 II 总减小， U 并增大，则I1 增大，所以I 必减小I> I总UI <U I 总 r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、8动态电路分析高二上新

21、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