第五章第一节 简单电路

第五章 电路 第一节 简单电路

【复习思路】本节先从静电学入手，复习电学基本概念。再通过一道情景分析题对以下知识进行复习：画电路、实物连线、电路故障、电表使用、变阻器、伏安法测电阻和功率、探究电流与电压、电阻关系等。在复习题中包含实验、计算、作图等题型。要求说明道理和方法，力求从本质上理解相关知识。

【学习过程】 一、 电荷

自然界中存在两种电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。

小红用梳头（头发干燥）后的塑料梳子，能吸引轻小的纸屑（如图5-1-1所示），是通过____________的方式让梳子带了电。

图5-1-1

图5-1-2

小红和小明根据所学知识分别设计实验判断塑料梳子是带正电还是负电：

（1）小红设计实验如图5-1-2所示。把梳子靠近水平悬挂的毛皮摩擦过的橡胶棒，如果橡胶棒和梳子相互排斥分开，说明梳子带_______电，她判断依据是_________________________。如果悬挂的是丝绸摩擦过的玻璃棒，会出现什么现象？____________________________

（2）小明则把梳子接触一个原来不带电的验电器来判断梳子是带正电还是负电。你认为小明的提议是否可行？并说明理由：____________ _____________________________________________________________。

图5-1-3

归纳：电荷间的相互作用：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

二、基本电路、欧姆定律

1.请你观察小灯泡结构并作出回答：

（1）如图5-1-4所示。其主要结构部件有：

a.玻璃外壳、 b.灯丝、 c.金属螺纹外壳、 d.陶瓷环、 e.玻璃灯丝支架

请指出以上采用绝缘体材料制成___________

图5-1-4 请指出以上采用导体材料制成的__________（填部件序号）

（2）观察发现小灯泡上标有“2.5V 1.25W”字样。其中“2.5V”表示_______________，“1.25W”表示____________________________________；

（3）利用小灯泡这个标识，可以根据公式：_____________计算出小灯泡正常发光时流过

灯丝的电流为_________A=__________mA；

（4）你还可以依据公式___________，计算出灯泡正常发光时的阻值________Ω；

（5）小灯泡是利用电流的___________效应进行工作的，请你写出小灯泡使用过程中能量转化过程（在方框内填写合理的能量名称），请根据你标识能量写出小灯泡发光效率的表达式η=__________________________

图5-1-5

（6）有同学认为使用超导体制作灯泡的灯丝会更加节能！你认为这种想法合理吗？请谈谈你的看法__________________________________________________________________； （7）按图5-1-6中______图（选填序号）能够把小灯泡点亮。已知一节干电池电压为1.5V，此时小灯泡是否正常发光？请说出你的判断依据____________________________________。 （8）按图5-1-6中______________（选填序号）连接，电路处于短路状态，时间过长会烧毁___________（选填“电池”、“灯泡”）

2.请设计一个电路把小灯泡点亮，并用笔代替导线连接旁边的电路图。（要求在电路图中用箭头标出电流流动的方向）

图5-1-6

图5-1-7

该电路中蓄电池是提供________的装置，它能够使电路的电荷发生定向移动形成持续的_________，从能量角度分析，它把_________能转化为_________能；

归纳：基本电路由电源、开关、导线和用电器组成；电源是提供电压的装置，电压使电路形成电流；电路保持持续电流的条件是要有电源和闭合的回路；

电功率计算公式：P=UI； 欧姆定律公式：U=IR

3.图5-1-8中每节蓄电池的电压为2V，小灯泡标有“2.5V 1.25W”：

甲同学认为：可以通过直接调整电源电压（改变蓄电池节数）使小灯泡正常发光； 乙同学认为：需要添加变阻器才能够使小灯泡正常发光； （1）你认为哪位同学说法正确？____________________

请你根据乙同学的想法在下面方框设计出该电路

（2）滑动变阻器是通过改变______________实现阻值的改变，影响电阻阻值的因素还有___________________________________；乙同学使用观察变阻器上标有“20Ω lA”字样，“20Ω”表示_______________________；“lA”表示__________________________； （3）乙同学想使变阻器滑片右移灯泡变亮，请在下列图5-1-9中选择合适连接方式：__________（填序号）；在图5-1-9中________和_______（填序号）两种方式是无法调节灯泡亮度的，这两种连接方式，变阻器的阻值有什么不同？__________________；

图5-1-8

甲 乙 丙 丁 戊

图5-1-9

（4）一种变阻器结构如图5-1-10所示，当电路连接A、C两接线端时，顺时针旋转滑片，电路阻值将__________（选填“变大”、“变小”或“不变”），如果想逆时针转动滑片使电路中电流增大，应该连接_______两个接线端。

（5）请根据你上面设计的调节小灯泡亮度的电路计算小灯泡正常发光时变阻器的阻值： 图5-1-10

①变阻器两端电压值：观察电源由三节蓄电池串联而成，则电源电压为_______V，根据灯泡标识，灯泡正常发光时两端电压为_______V，根据串联电路电压规律：___________，计算出灯泡正常发光时滑动变阻器两端电压为________V；

②通过变阻器的电流：由于灯泡与滑动变阻器串联，根据串联电路电流规律：_________________，通过两者的电流_________；利用公式：__________（填公式）直接计算灯泡正常发光时电流为_____A，则滑动变阻器的电流为_______A，

③变阻器的阻值：根据____________（填公式）计算出变阻器阻值____Ω

④尝试计算小灯泡正常发光10s所消耗的电能、整个电路所消耗电能和滑动变阻器所消耗的电能。（请按计算格式要求写出详细过程）

⑤ 请你总结在前面四个步骤计算中所使用到的物理公式：

_________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

（6）利用这个调节小灯泡亮度电路在实际操作中能否直接判断出小灯泡是否正常发光？________（选填“能”或“不能”），如果不能还应在此电路基础上添加一个什么元件？ ________（写出该元件名称）。如果还想进一步检测灯泡正常工作时实际功率是否与标称额定功率一致，还需要再添加一个什么元件？________（写出该元件名称）。请在下面方框中画出该完整电路图；

（7）请根据你设计的电路简述检测灯泡正常发光时功率是否与标示额定值相符的步骤：

______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________

4.伏安法

实验过程中：电源由两节新的干电池（1节干电池电压为1.5V）串联成且接触良好，电源电压保持不变，小灯泡标有“2.5V”字样。

（1）请在方框内设计伏安法测量灯泡阻值电路，并给实物图连线：

图5-1-11

（2）针对该实验过程中遇到的各种错误或故障，请你依据的实际操作经验填写下表故障原因或故障现象：[说明：“故障现象”可以从电流表、电压表示数及灯泡亮度情况进行分析]

故障（或错误）现象 电压表指针向右偏转过大，超过最大刻度 电流表指针向零刻度线左端偏转 灯泡亮度很低，电流表偏转微弱，电压表有读数，无论怎样调节变阻器均无法改变灯泡亮度 电流表与电压表位置对调 故障（或错误）原因 滑动变阻器接触不良