初中物理电学部分.docx
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初中物理电学部分
初中物理电学部分
主要内容:
1、静电知识2、电路
3、电流4、电压
5、电阻6、欧姆定律
7、电功和电功率8、焦耳定律
9、家庭电路10、电磁学
一、静电知识
1、摩擦起电的现象及其原因
2、带电体的性质(吸引轻小物体)
3、自然界中只有两种电荷(正、负电荷)
4、电荷间的作用规律
5、验电器的原理及作用
6、电荷量及元电荷
7、中和
二、电流和电路
1、电流的形成:
电荷的定向移动形成电流。
(任何电荷的定向移动都会形成电流)。
2、电流的方向:
把正电荷定向移动的方向规定为电流方向。
(而负电荷定向移动的方向和正电荷移动的方向相反,即与电流方向相反)。
3、电源:
能提供持续电流(或电压)的装置。
4、电源是把其他形式的能转化为电能。
如干电池是把化学能转化为电能。
发电机则由机械能转化为电能。
5、持续电流的条件:
必须有电源和电路是通路
6、导体:
善于导电的物体叫导体。
如:
金属,人体,大地,酸、碱、盐的水溶液等。
7、绝缘体:
不善于导电的物体叫绝缘体。
如:
橡胶,玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等。
8、导体和绝缘体的主要区别是:
导体内有大量自由移动的电荷,而绝缘体内几乎没有自由移动的电荷,但导体和绝缘体是没有绝对的界限,在一定条件下可以互相转化。
9、金属导电靠的是自由电子,它移动的方向与金属导体中的电流方向相反。
10.电路的基本组成:
由电源、导线、开关和用电器组成。
11.电路有三种状态:
(1)通路:
接通的电路叫通路;
(2)开路:
断开的电路叫开路;(3)短路:
直接把导线接在电源两极上的电路叫短路
理清“短路”概念。
在教材中,只给出了“整体短路”的概念,“导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路,叫短路。
”而在电学题中常常会出现局部短路的问题,如果导线不经过其他用电器而将某个用电器(或某部分电路)首尾相连就形成局部短路。
局部短路仅造成用电器不工作,并不损坏用电器,因此是允许的。
因它富于变化成为电学问题中的一个难点。
局部短路概念抽象,学生难以理解。
可用实验帮助学生突破此难点。
实验原理如图1,当开关S闭合前,两灯均亮(较暗);闭合后,L1不亮,而L2仍发光(较亮)。
为了帮助初中生理解,可将L1比作是电流需通过的“一座高山”而开关S的短路通道则比作是“山里的一条隧洞”。
有
了“隧洞”,电流只会“走隧洞”而不会去“爬山”。
12.电路图:
用符号表示电路连接的图叫电路图。
13.串联:
把元件逐个顺序连接起来,叫串联。
(电路中任意一处断开,电路中都没有电流通过,所有的用电器都不工作)
14.并联:
把元件并列地连接起来,叫并联。
(并联电路中各个支路是互不影响的,一个用电器工作或不工作不影响其它用电器)
正确理解并联电路中各支路互不影响(各支路两端的电压、电阻、电流、电功率都互不影响)
例:
1.如图1所示,S1S2闭合两灯都发光,把S2断开,灯L1的亮度及电流表示数变化情况是()
A.灯L1的亮度不变,电流表示数不变。
B.灯L1的亮度不变,电流表示数变小。
C.灯L1的亮度变亮,电流表示数不变。
D.灯L1的亮度变亮,电流表示数变小。
15.常见的串、并联实例
串联:
节日用的小彩灯、开关与用电器之间
并联:
教室里的日光灯、马路上的路灯、家庭电路中的各用电器
16.看懂电路图
分清串、并联、简单电路及开关的开闭引起的电路改变的识别
识别串联电路与并联电路的方法
本质区别:
串联电路中电流只有一条路径,各用电器工作相互影响,电路呈“O”字形;
并联电路中电流有多条路径,各用电器工作互不影响,电路呈“8”字形;
(1)定义法:
分析电路中电路元件的连接方法,逐个顺次连接的是串联电路,并列接在两点间的是并联电路。
(2)电流法:
从电源正极开始,沿电流的方向分析电流的路径,直到电源的负极。
如果只有一条回路,则是串联;如果电流路径有若干条分支,则是并联电路。
(3)断路法:
若去掉电路中的某个元件时,出现开路的话则是串联;若去掉电路中的某个元件后,其他元件仍能正常工作则是并联。
反之,则为串联。
(4)等效电路法:
在电路中,无论导线有多长,只要其间没有电阻都可以看成是同一个点。
因此,我们可以找出各元件两端的公共点画出简化的等效电路图,然后确定其连接方式。
(5)去表法:
由于电压表的内阻很大,并联在电路中时,通过它的电流很小,可忽略不计;而电流表的内阻很小,串联在电路中时,几乎不影响电路中的电流大小。
因此,对于有电表电路可采取去表法分析,即把接电压表处看成断路,接电流表处看成由一根导线连接。
然后重新整理电路,确定其连接方式。
17、电流的大小用电流强度(简称电流)表示。
18、电流I的单位是:
国际单位是:
安培(A);常用单位是:
毫安(mA)、微安(μA)
19、测量电流的仪表是:
电流表,它的使用规则是:
①电流表要串联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从"+"接线柱入,从"-"接线柱出;③被测电流不要超过电流表的量程;④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上。
1)实验室中常用的电流表有两个量程:
①0~0.6A,每小格表示的电流值是0.02A;②0~3A,每小格表示的电流值是0.1A。
2)电流表、电压表和滑动变阻器的正确使用,是学生必须掌握的基本技能。
从“接线连入、选择量程、读取示数及安全使用”等,都是命题人员常考的目标。
20.串并联电路中电流特点
1)串联电路中各处的电流都相等。
即I=I1=I2=…
2)并联电路干路中的电流等于各支路电流之和。
即I=I1+I2+…
电路故障判断(注:
前提是电路中故障只有一处)
1)一般电路故障
例:
1.如图所示,闭合开关S时,灯泡L1、L2都不亮。
用一段导线的两端接触a、b两点时,两灯都不亮;接触b、c两点时,两灯都不亮;接触C、d两点时,两灯都亮。
则[]
A.灯L1断路B.灯L2断路C.灯L2短路D.开关S断路
解题思路:
用导线分别搭接在a、b,b、c,c、d两点之间,相当于在两点之间搭起一座电流通过的桥梁,若刚好搭接的两点之间有断开,则这座桥就搭成功了,电路中就会有电流通过。
2.如图所示的电路中,电源电压保持不变.闭合开关S后,灯L1、L2都发光.一段时间后,其中一盏灯突然熄灭,观察电压表的示数不变,而电流表的示数变小.产生这一现象的原因是[]
A.灯L1断路B.灯L1短路C、灯L2断路D.灯L2短路
2)有电表的电路故障判断
电流表:
(1)有示数:
说明电路是通路(故障:
只能为某用电器短路);
(2)无示数:
说明电路是断路。
电压表:
(1)有示数:
电压表的两个接线柱跟电源两极连通
(故障:
①电压表跟电源连通的部分只能为短路;
②跟电压表并联的用电器断路)
(2)无示数:
①电压表跟电源没有接通,没接通的部分断路;
②被测电阻短路,相当于一根导线。
例:
1、如图是小文同学研究串联电路中电流、电压特点的实物连接图,当开关闭合时,灯L1亮,灯L2不亮,电流表和电压表均有读数.则故障原因可能是()
A.L1断路B.L1短路
C.L2断路D.L2短路
21、四种基本题型
(1)连接实物图
(2)画电路图
(3)按要求设计电路(4)电路改错
要求:
1、根据实物图画电路图或根据电路图连接实物图。
要求两图的连接方式一致,包括电源、电流表、电压表的正负极一致,各用电器的位置和开关的作用一致。
画电路图的方法是先把实物图看懂,特别是看清楚各用电器的连接关系以及开关的作用。
然后在头脑中进行加工,形成一个完整的电路图。
最后根据电路图“横平竖直”的要求画出相应的电路图。
连接实物图的方法是看懂电路图以及看清实物图的分布,然后从电源的一极出发,根据电路图中电流的流向,一段一段地连接实物图。
连接时应尽量避免连接的导线相互交叉。
2、简单的电路设计。
电路设计应根据题目的要求分析各用电器的连接方式,以及开关的控制对象。
例如:
由“一个开关同时控制两个灯泡亮或暗”的要求,可知电路连接方式有两种可能:
一是开关和两个灯泡是串联的连接方式;二是两个灯泡并联开关接在干路上。
由“一个开关控制一个灯泡,另一个开关同时控制两个灯泡,一个灯泡坏了不影响另一个灯泡”的要求,可知两个灯泡是并联的连接关系,一个开关时接在一个灯泡的支路上,而一另开关接在干路上起到总开关的控制作用。
然后再根据各用电器的连接方式画出电路图。
例:
1.下列电路图与实物图一致的是
()
2.一般家庭的卫生间都要安装照明灯和换气扇。
使用时,有时需要各自独立工作,有时需要它们同时工作。
在下图所示的电路,你认为符合上述要求的是()
3、某机要室大门控制电路的两把钥匙分别由两名工作人员保管,单把钥匙无法打开.下列电路中最为可行的是()
4、如图所示,电冰箱内有一个通过冰箱门来控制的开关,当冰箱门打开时,开关闭合使冰箱内的照明灯点亮;当冰箱门关闭时,开关断开使冰箱内的照明灯熄灭.在下图的四个电路中,能正确表示冰箱开门状态下冰箱内照明电路的是()
二、电压
1.电压(U):
电压是使导体中的自由电荷发生定向移动形成电流的原因,电源是提供电压的装置。
2.电压U的单位是:
国际单位是:
伏特(V);常用单位是:
千伏(KV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。
3.电压表
(1)作用:
测量电路两端电压的仪表。
(2)量程:
实验室中常用的电压表有两个量程:
①0~3V,每小格表示的电压值是0.1V;②0~15V,每小格表示的电压值是0.5V。
(3)读数:
一看量程;二看分度值;三看指针的位置。
(4)它的使用规则是:
①电压表要并联在电路中;②接线柱的接法要正确,使电流从“+”接线柱入,从“-”接线柱出;③被测电压不要超过电压表的量程;
4.熟记的电压值:
①1节干电池的电压1.5V;②1节铅蓄电池电压是2V;③家庭照明电压为220V;④安全电压是:
不高于36V;⑤一块手机电池电压3.6V。
三、电阻
1.电阻(R):
表示导体对电流的阻碍作用。
(导体如果对电流的阻碍作用越大,那么电阻就越大,而通过导体的电流就越小)。
2.电阻(R)的单位:
国际单位:
欧姆(Ω);常用的单位有:
兆欧(MΩ)、千欧(KΩ)。
1兆欧=1000千欧;1千欧=1000欧。
3.决定电阻大小的因素:
导体的电阻是导体本身的一种性质,它的大小决定于导体的:
材料、长度、横截面积和温度。
(电阻与加在导体两端的电压和通过的电流无关)
4.变阻器:
(滑动变阻器和变阻箱)
(1)滑动变阻器:
①原理:
改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的。
②作用:
通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压。
③铭牌:
如一个滑动变阻器标有"50Ω2A"表示的意义是:
最大阻值是50Ω,允许通过的最大电流是2A。
④正确使用:
A、应串联在电路中使用;B、接线要"一上一下";C、通电前应把阻值调至最大的地方。
(2)变阻箱:
是能够表示出电阻值的变阻器。
5.滑动变阻器和变阻箱的优缺点:
①滑动变阻器:
能连续改变连入电路中的阻值,但不能读出连入电路中的阻值;
②变阻箱:
能直接读出连入电路中的阻值,但改变连入电路中的阻值是不连续的。
四、欧姆定律
1.探究电流与电压、电阻的关系:
(1)实验电路图:
(2)实验方法:
控制变量法。
(3)滑动变阻器的作用:
调节电阻两端的电压;
(4)实验结论:
①电流与电压的关系:
在电阻一定时,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比;②电流与电阻的关系:
在电压一定时,导体中的电流跟这段导体的电阻成反比。
注:
自实施新课标以来,“探究电流与电压、电阻的关系”,是以科学探究式学习欧姆定律的极好形式。
所以,在许多的中考试卷中,围绕这一探究性的实验内容,从科学思想方法、实验设计、数据分析、归纳结论、评估交流等,考查学生对该探究性实验过程经历、思想感悟及实验能力。
例:
1、如图所示,在研究电流与电阻的关系实验中,先用一个5Ω的电阻做实验,再在ab间换一个10Ω的电阻,接下来的一步操作是()
A.把滑片向左移B.把滑片向右移
C.直接读出电表示数D.保持滑片位置不动
解题思路:
为了保证定值电阻两端的电压恒定,必须保证U定/U滑为定值,根据欧姆定律可知,U定/U滑=R定/R滑,所以当R定增大时,滑动变阻器阻值也应随之增大。
2、小刚同学通过实验,探究电流随电阻变化的规律。
得到的实验数据如下表。
(l)实验中加在导体两端的电压是_________V。
(2)请在坐标系上画出电流互随电阻R变化的图像。
(3)分析表中的数据或图像,你能得出什么探究结论?
3、孙楠同学用如图所示的电路研究导体中的电流跟导体电阻的关系,他先后将5Ω、15Ω和25Ω的定值电阻接入电路A、B两点间,闭合开关S,读出电流表示数(如下表)。
由实验数据可以看出电流I与电阻R并不成反比。
问:
(1)该实验中选错了什么器材?
请你说出应换用的器材。
(2)为保证实验正确进行,还需要什么仪器?
2.欧姆定律:
(1)内容:
导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。
(2)公式:
I=U/R式中单位:
I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω)。
1安=1伏/欧。
(3)公式的理解:
①公式中的I、U和R必须是在同一段电路,同一时间的;即具有“同体性、同时性”②I、U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一;④此公式只适用于纯电阻电路;即电路中只发生电流的热效应。
3.测电阻的方法:
①伏安法②伏阻法③安阻法
注:
围绕“用伏安法测电阻”的实验要求,从实验原理、选用实验器材、画实验电路图或连接实物图、实验操作步骤及运用滑动变阻器等方面综合命题,重点考查学生的实验能力。
它与“测小灯泡的额定功率”的实验一道,在中考电学实验中交替现身。
此外,用特殊方法测电阻的实验设计、判断或纠正错误的实验电路、分析和排除实验故障、改变或减小实验误差等,这是较高实验能力的考查,复习时应有必要的防范。
4.欧姆定律的应用:
①同一个电阻,阻值不变,与电流和电压无关但加在这个电阻两端的电压增大时,通过的电流也增大。
(R=U/I)
②当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小。
(I=U/R)
③当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大。
(U=IR)
5.电阻的串联有以下几个特点:
(指R1,R2串联)
①电流:
I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等)
②电压:
U=U1+U2(总电压等于各处电压之和)
③电阻:
R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个阻值相同的电阻串联,则有R总=nR
④串联电路的总电阻比任何一个串联电阻都大;原因是:
几个电阻串联相当于增加了导体的长度。
⑤分压作用:
U1∶R1=U2∶R2;或U1∶U2=R1∶R2
⑥比例关系:
电流:
I1∶I2=1∶1
6.电阻的并联有以下几个特点:
(指R1,R2并联)
①电流:
I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和)
②电压:
U=U1=U2(干路电压等于各支路电压)
③电阻:
总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数和;或
1/R=1/R1+1/R2。
如果n个阻值相同的电阻并联,则有R总=R/n
④并联电路的总电阻比任何一个并联电阻都小;原因是:
几个电阻并联相当于增加了导体的横截面积。
⑤分流作用:
I1∶I2=R2∶R1
⑥比例关系:
电压:
U1∶U2=1∶1
7、利用欧姆定律解电学问题的一般思路
(1)先根据题中电路图,有较复杂的原电路图的,要结合具体的开关和滑动变阻器的变化情况画出等效电路图,并在电路图上标明已知量的符号,便于分析。
(2)利用电路的特点和欧姆定律时,特别要重视“对应”关系。
必须是“同一导体”和“同一时间”上的U、I和R。
(3)如果题目给出的是两个物理过程,要注意分析两个过程之间的联系(如电路的总电压不变,同一定值电阻的阻值不变),必要时分别画出两个过程的电路图,分布加以解决。
8、运用欧姆定律分析电路中电流、电压的变化:
不少同学反映“变化的电路难,不只从何下手”。
这是因为分析变化的电路涉及的内容广,考虑问题深。
对电阻、电流、电压及电功率相互关系的分析,稍有不慎就会造成连错反应,得出错误的结论。
电路的变化,关键是分析电阻的变化。
分析电路变化的方法一般可分为四步:
1, 从变化电阻人手。
2, 由串、并联电路的特点,看电阻的变化情况。
3, 由总电压(电源电压)不变,得出总电流的变化情况。
4, 根据电路特点以及题意,判断部分电路电流、电压、电功率的变化。
例:
1)串联电路中滑动变阻器滑片的移动来改变电路中电流、电压:
①如图所示,闭合开关后,滑片P向右端滑动时,会出现的现象是()
A.电流表的示数变大,电灯变亮。
B.电压表的示数减小,电灯变暗。
C.电流表的示数不变,电灯变亮。
D.电压表的示数变大,电灯变暗。
②右图所示电路中,电源电压为3V且保持不变,R=10Ω,滑动变阻器的最大阻值R’=20Ω.当开关S闭合后,在滑动变阻器的滑片由A端移动到B端的过程中,电流表示数的变化范围是.
2)并联电路中开关的断开与闭合来电路中电流、电压:
①如图所示,S1、S2闭合两灯都发光,把S2断开,灯L1的亮度及电流表示数变化情况是()
A.灯L1的亮度不变,电流表示数不变。
B.灯L1的亮度不变,电流表示数变小。
C.灯L1的亮度变亮,电流表示数不变。
D.灯L1的亮度变亮,电流表示数变小。
②如图所示,电源电压不变,当开关S闭合时,电表示数的变化情况是().
A.电流表、电压表示数均变大
B.电流表、电压表示数均变小
C.电压表示数变大,电流表示数变小
D.电压表示数变小,电流表示数变大
③如图所示电路中,电源电压一定。
当开关S由闭合到断开时,下列说法正确的是()
A.灯泡的亮度不变B.电路的总电阻变小
C.电压表的示数不变D.电流表的示数变大
3)电路中电阻的变化可以改变电表的示数,反过来,电流表电压表的量程也限制了滑动变阻器的取值范围。
①如图所示,电源电压为4V,灯泡L上标有“3V1W”字样,滑动变阻器最大电阻为71Ω,电压表的量程为0~3V,闭合开关S,问:
(1)要使灯泡正常发光,接入电路的滑动变阻器的电阻值Rap应取多大?
(2)
此时,滑动变阻器每分钟产生的热量?
LP
(3)灯泡L消耗的最小功率是多大?
ab
②如图电路,电源电压保持不变,R0为定值电阻。
闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P在某两点之间来回滑动时,电流表的示数变化范围是0.5~1.5A,电压表的示数变化范围是6~3V。
则电源电压为()
A.6VB.7.5VC.9VD.15V
五、电功率
1.电功(W):
电流所做的功叫电功,
2.电功的单位:
国际单位:
焦耳。
常用单位有:
度(千瓦时),
3.测量电功的工具:
电能表(电度表)
①读数②表盘上“220V10A、2400Revs/kw.h”的含义
③允许接的最大功率④利用电能表、停表测用电器的电功率
4.电功计算公式:
W=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒(s))。
5.利用W=UIt计算电功时注意:
①式中的W.U.I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量。
6.计算电功还可用以下公式:
W=UIt=U2t/R=I2Rt=Pt
7.电功率(P):
电流在单位时间内做的功。
单位有:
W(国际);常用单位有:
kw
8.计算电功率公式:
P=W/t=UI
(式中单位P→瓦(w);W→焦(J);t→秒;U→伏(V);I→安(A)
9.利用P=W/t计算时单位要统一,①如果W用焦、t用秒,则P的单位是瓦;②如果W用千瓦时、t用小时,则P的单位是千瓦。
10.计算电功率还可用右公式:
P=UI=U2/R=I2R=W/t
11.额定电压(U0):
用电器正常工作的电压
额定功率(P0):
用电器在额定电压下的功率。
12.实际电压(U):
实际加在用电器两端的电压。
实际功率(P):
用电器在实际电压下的功率。
13.当U>U0时,则P>P0;灯很亮,易烧坏。
当U 当U=U0时,则P=P0;正常发光。 14.注意: 1)灯泡的亮度取决于灯的实际功率 2)同一用电器的额定功率和实际功率之间的关系: P额: P实=U2额: U2实。 如: 当实际电压是额定电压的一半时,则实际功率就是额定功率的1/4。 3)"220V100W"是表示额定电压是220伏,额定功率是100瓦的灯泡如果接在110伏的电路中,则实际功率是25瓦。 并能利用额定功率、额定电压求用电器的电阻值及正常工作时的电流。 15.焦耳定律: 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。 16.焦耳定律公式: Q=I2Rt(计算电热适用于一切导体) (式中单位Q→焦(J);I→安(A);R→欧(Ω);t→秒(S)。 ) 17.当电流通过导体做的功(电功)全部用来产生热量(电热),即在纯电阻电路中,则有Q=WUIt=U2t/R=Pt,可用电功公式来计算Q。 18.电热器是利用电流的热效应来工作的,电流通过电热器做的功(电功)全部用来产生热量Q。 19.电热的利用: ①电热加热②电热驱潮 20.电学计算公式 电路 串联电路 并联电路 电流关系 I=I1=I2 I=I1+I2 电压关系 U=U1+U2 U=U1=U2 电阻关系 R串=R1+R2 1/R并=1/R1+1/R2 (或R=R1R2/(R1+R2)) n个阻值都为R的 电阻 R串=nR R并=R/n R串=n2R并 分压或分流 U1: U2=R1: R2 I1: I2=R2: R1 欧姆定律 I=U/RU=IRR=U/I 电功 W=UIt=U2t/R=I2Rt=Pt 电功及电功率之比 (时间相等) W1: W2=P1: P2 =U1: U2=R1: R2 W1: W2=P1: P2 =I1: I2=R2: R1 电功率 P=UI=U2/R=I2R=W/t 串、并联电路的总功、总功率的计算方法 W总=W1+W2=U总I总t=U总2t/R总=I总2R总t=P总t P总=P1+P2=U总I总=U总2/R总=I总2R总 焦耳定律 Q=I2Rt(适用于一切导体) Q=W=UIt=U2t/R=Pt(适用于纯电阻电路) 对同一段导体电功率之比(即电阻不变) P1: P2=U21: U22=I21: I22 对同一段导体 (即电阻不变) 当U=1/2U额时: P=1/4P额 利用电能表测 电功率 ①电功=转数/3000r/kwh(W=
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- 初中 物理 电学 部分