动态电路分析.docx

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动态电路分析

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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

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：

1U、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；2∆U、∆I的大小比较根据串并联规律得出；3讨论

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．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

6．

7．

8．完成本设计的内容约需1课时。

六、教学流程

1．教学流程图

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，电压改变量的绝对值分别是∆U1、∆U3和∆U。

问题设问1：

U1______，I1______（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“>”、“=”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：

______，

______（填写“变大”、“变小”或“不变”）

问题设问5：

______，

______（填写“变大”、“变小”或“不变”）

问题设问6：

______（填写“变大”、“变小”或“不变”）

活动IV讨论

问题设问7：

______，

______（填写“变大”、“变小”或“不变”）

活动V自主活动

问题设问8：

_____r（填写“>”、“=”或“<”）

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，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

（C）

＜r

（D）

＞r

活动VII同桌讨论、课外研究。

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，电压改变量的绝对值分别是∆U1、∆U3和∆U。

则：

（1）U1______，I1______（填写“变大”、“变小”或“不变”）

（2）∆U1_____∆U3，∆U1_____∆U（填写“>”、“=”或“<”）

（3）∆I1_____∆I2，∆I1_____∆I3（填写“>”、“=”或“<”）

（4）

______，

______（填写“变大”、“变小”或“不变”）

（5）

______，

______（填写“变大”、“变小”或“不变”）

（6）

______（填写“变大”、“变小”或“不变”）

（7）

______，

______（填写“变大”、“变小”或“不变”）

（8）

_____r（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↓，I3↑，U↓。

R3是定值电阻，由部分电路欧姆定律U3＝I3R3，I3↑，U3也↑。

根据串并联规律U＝U1＋U3，U↓，U3↑，所以U1必须↓。

R2是定值电阻，U1↓，由部分电路欧姆定律I2＝U1/R2可知，I2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、I1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都是属于电路不同部分的，应该用什么规律呢？

生：

由U＝U1＋U3，因为U↓，U3↑，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，∆I1>∆I3。

∆I2和∆I3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。

（4）师：

刚才我们分析了∆U和∆I的大小比较，接下来看看

的变化情况。

我们先来看看第4小问，思考一下。

（半分钟）

生：

U3＝I3R3，所以

＝R3，不变。

又∆U3＝∆I3R3，所以

＝R3，不变。

师：

U3、I3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

不变；又图线斜率为

＝R3，不变。

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。

（5）师：

接下来我们再来看看第5小问，思考一下。

（1分钟）

师：

U代表端压，I3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）

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，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－I3r，可画出电源的伏安特性曲线，是第三个图像，比值

就反应内阻的大小，所以是不变的。

师：

那么

呢？

是不是也是不变的？

生：

代表阻值R外，由于R外在减小，所以

是减小的。

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，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

和

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

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

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1分钟后讨论）

师：

U1、I3可以归结到同一部分电路上来看吗？

生：

U1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，画出等效电源的伏安特性曲线，可知

＝r＋R3，不变。

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U1就是等效电源的端压，I1就是等效电源的总电流，根据等效电源的伏安特性曲线，可知

等于等效电源的内阻，所以不变。

师：

那么

变化吗？

生：

＝R1，由于R1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。

下面请同学们思考第8小题。

（1分钟）

师：

通过前面的分析，我们知道

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

的形式比较。

前后桌一起讨论一下。

生：

r＝

，因为∆I1>∆I3，所以

<

，即

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）

＜r

（D）

＞r

R总↑I总↓U↑

I3↑＝U↑／R3

R2↑I2↓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

∆U／∆I<∆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、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，让学生学了基本方法后自己去解决，这样才能提高学生解决问题的能力。

关于落实，要做好以下几件事：

1．对每个知识点要做好层次分析：

电路动态分析就有四个层次：

电流、电压变化情况分析，电流（或电压）变化量大小比较，电压变化量与电流变化量的比值讨论，综合应用。

2．教学过程中要分层落实：

每个层次都要有练习。

在本节课的教学过程中就是逐一落实的，由于要落实，所以分二课时完成，上一课时讲了第一层次，这次课前再复习一下，以保证落实，然后再讲后两个层次，而且每个层次都有练习。

3．学生主体与教师主导作用的关系：

在教学过程中，问题的解决应该是学生自己完成，而教师不断地作方法的启示与点评、小结。

4．注意学生活动的思维性：

什么都要活动时间肯定来不及，所以没有思维性的地方就不要活动，而在有思维性的地方要让学生充分活动，本节课中第

（1）小题原来有很多个空，这样就变成依次填空，没有完整的思维过程了，所以改成只有两个问题，而且是最后的问题，学生必须要完整地分析才能得出结果，这就增加了思维性。

5．关注差生：

差生的学习习惯不好，上课时不会动手动脑，所以要逼着他们动，才能使他们有所进步和提高。

6．不超纲：

超纲会化掉很多教学时间，而且会使学生难以掌握，虽然高考中常会有超纲题，但我们要关注的是130分，所以有些超纲也没关系，本节课中大家注意到电路的连接情况都是很明显的，因为高考就只要求这样的，所以最后一个练习也是把区摸拟考的试题改了，电路连接改成串并联很明显的了。

本节课很好地体现了这一指导思想，所以是一堂很成功的复习课。