教学设计 完整版：典型案例分析

典型案例分析教学设计【学习目标定位】1.了解欧姆表内部结构，会用闭合电路欧姆定律分析欧姆表的工作原理。2.会运用闭合电路欧姆定律分析动态电路问题。【知识储备】多用电表电阻挡测电阻原理图1如图1所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝eq\f(E,r＋Rg＋RP＋Rx).改变Rx，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值．【学习探究】一、多用电表电阻挡测电阻的原理[问题设计]1．电压表、大量程电流表都是由电流表改装的，试画出把电流表改装成测量电阻的欧姆表的原理图。答案2．当黑、红表笔短接时(如图2甲所示)，调节RP的阻值，使指针指到满刻度，则Ig＝eq\f(E,RP＋Rg＋r)，此时表示的黑、红表笔间电阻为多大？图2答案为零．3．当黑、红表笔不接触时(如图乙所示)，电路中无电流，指针不偏转，即指向电流表的零点．此时，黑、红表笔之间电阻为多大？答案无穷大．4．当将电阻Rx接在黑、红表笔间时(如图丙所示)，则通过电流表的电流I与Rx的关系是怎样的？答案I＝eq\f(E,Rg＋r＋RP＋Rx).[延伸思考]1.欧姆表的刻度均匀吗？为什么？答案不均匀．因Rx与I是非线性关系，所以欧姆表的刻度是不均匀的，零刻度在刻度盘最右端，越向左刻度越密集．2．当I＝eq\f(1,2)Ig，即指针半偏时，待测电阻Rx与欧姆表内阻有什么关系？答案当I＝eq\f(1,2)Ig(指针半偏)时，Rx＝r＋Rg＋RP，即欧姆表表盘的中值电阻等于欧姆表内阻。[要点提炼]1．欧姆表内部结构：表头、电源、可变电阻。2．欧姆表原理：闭合电路欧姆定律．如图1所示，由I＝eq\f(E,Rg＋r＋RP＋Rx)知，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。3．I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀。欧姆表的电阻零刻度是电流最大刻度处，而欧姆表电阻“∞”刻度是电流零刻度处，所以欧姆表偏角越大，表明被测电阻越小。4．当欧姆表指针指向表盘中央时，有eq\f(1,2)Ig＝eq\f(E,Rx＋Rg＋r＋R)，解得Rx＝Rg＋r＋R＝R内，即当指针半偏时，表盘的中值电阻R中＝R内．二、闭合电路的动态问题分析[问题设计]如图3所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在滑动变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中。图3(1)电路中的总电阻如何变化？(2)通过电源的电流如何变化？(3)内电压如何变化？外电压(即电压表的示数)如何变化？(4)R1两端电压(即电压表示数)如何变化？(5)R2和R0并联部分电压(即电压表的示数)如何变化？(6)R2上的电流(即的示数)如何变化？答案(1)R0滑动端向下滑动，使R0减小，电路中的总电阻R总减小(2)由I＝eq\f(U,R总＋r)知，R总减小，I增大(3)由U内＝Ir，知U内增大由U外＝E－Ir知，U外减小，示数减小(4)R1两端电压U1＝IR1，U1增大，示数增大(5)R2和R0并联电压U并＝U外－U1，所以U并减小，示数减小(6)R2上的电流I2＝eq\f(U并,R2)，因U并减小，故I2减小，示数减小[要点提炼]闭合电路动态问题分析的具体步骤：（1）由题目给出的条件判断动态的变化，进而判断闭合电路总电阻的变化情况；（2）依据I＝eq\f(E,R＋r)，判断闭合电路干路电流的变化情况；（3）依据U＝E－Ir，判断外电路电压(路端电压)的变化情况；（4）依据分压、分流原理判断电路其他部分电流、电压的变化情况。【典型例题】一、欧姆表的原理例1如图4所示为一简单欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大阻值为10kΩ，电池的电动势E＝V，内阻r＝Ω，图中与接线柱A相连的表笔颜色应是________色．按正确使用方法测量电阻Rx阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝________kΩ，若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述Rx，其测量结果与原结果相比将________(填“变大”、“变小”或“不变”)．图4解析由I＝eq\f(E,Rg＋R＋r＋Rx)及Ig＝eq\f(E,Rg＋R＋r)知，指针指中央，I＝eq\f(1,2)Ig＝150μA，Rx＝5kΩ；因欧姆表的内阻变大，同样的电阻值，电流变小，读数变大．答案红5变大二、闭合电路的路端电压例2如图5所示，电源的电动势为3V，内阻为1Ω，两个相同的小灯泡H1和H2的额定电压均为V，额定电流均为0.3A.图5(1)当开关S1闭合，S2断开时，试计算H1中的电流和加在H1上的电压；(2)当开关S1、S2都闭合时，试计算H2中的电流和加在H2上的电压．有同学做了如下解答：(1)小灯泡H1和H2的电阻均为R＝eq\f,Ω＝Ω干路中电流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(3,＋1)A＝0.32A小灯泡H1上的电压即为路端电压U＝E－Ir＝(3－×1)V＝V(2)因小灯泡H2与小灯泡H1并联，小灯泡H2上的电压U＝V，小灯泡H2中的电流I2＝eq\f(U,R2)＝eq\f,A＝0.32A.你认为这位同学的解答正确吗？为什么？请把你的想法说出来，并与同学进行交流．再把你的解答过程写出来．解析问题(1)的解答正确，对于问题(2)，这位同学的解答不正确．当开关S1、S2都闭合时，H1和H2并联的总电阻R总＝Ω，路端电压发生变化，不再是V.电路中的总电流I＝eq\f(E,R总＋r)＝eq\f(3,A＝0.58AH2中的电流I2＝eq\f(1,2)I＝0.29AH2两端的电压U2＝I2R＝V.答案见解析三、闭合电路的动态问题分析例3在如图6所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则()图6A．A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮B．A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮解析滑片P向下移动，变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，根据I＝eq\f(E,R＋r)知，电路电流增大，灯A两端电压UA增大而变亮，根据U＝E－Ir，路端电压变小，U＝UA＋UB，所以UB减小，灯B电阻不变，所以灯B电流IB减小，灯B变暗．干路电流I＝IB＋IC，因为I增大、IB减小，所以IC增大，灯C应变亮，选项D是正确的．答案D【课堂小结】【自我检测】1．(欧姆表测电阻的原理)如图7为多用电表电阻挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300μA，内阻Rg＝100Ω，调零电阻最大阻值R＝50kΩ，串联的固定电阻R0＝50Ω，电池电动势E＝V，内阻不计，用它测量电阻Rx，能准确测量的阻值范围是()图7A．30kΩ～80kΩB．3kΩ～8kΩC．300kΩ～800kΩD．3000kΩ～8000kΩ答案B解析当红、黑表笔短接调零时，Ig＝eq\f(E,R＋Rg＋R0)，R＋Rg＋R0＝eq\f(E,Ig)＝eq\f,300×10－6)Ω＝5000Ω使用欧姆表读数时在中值电阻5kΩ左右读数最为准确，所以能准确测量的阻值范围为3kΩ～8kΩ.2．(闭合电路的动态问题分析)如图8所示的电路中，当变阻器R3的滑动触头P向a端移动时()图8A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C．电压表示数变大，电流表示数变大D．电压表示数变小，电流表示数变小答案B3．(闭合电路欧姆定律的应用)如图9所示，R1＝14Ω，R2＝9Ω，