2018年新课标人教版高中物理选修3-1全套教学设计

重、难点知识归纳和讲解 一：闭合电路

1、闭合电路是由内电路和外电路组成的。

总结：只有用导线把电源、用电器连成的循环电路叫做闭合电路，用电器、导线组成外电路，而电源内部为内电路。 二、闭合电路欧姆定律 2、闭合电路欧姆定律 （1）闭合电路由电源的内部电路和电源的外部电路组成，也可叫含电源电路、全电路。 （2）在闭合电路里，内电路和外电路都适用部分电路的欧姆定律，设电源的内阻为r，外电路的电阻为R，那么电流I通过内阻时在电源内部的电压降U内=Ir，电流流过外电阻时的电E压降为U外=IR， E= IR+ Ir 得I?。该式反映了闭合电路中电流强度与电源的电动R?r势成正比，与整个电路的电阻成反比，即为闭合电路欧姆定律，(适用条件是外电路为纯电阻电路)。 由E= U外＋U内，式中E为电源的电动势；U外=IR，他是外电路上总的电势降落，习惯上叫做路端电压,这就是说电源的电动势等于内外电路电势降落之和。 三、路端电压与负载变化的关系 电路中，消耗电能的元件常常称为负载，负载变化时，电路中的电流就会变化，路端电压也随之变化。路端电压实际上就是外电压U外，为方便简单记为U U内=Ir，得出路端电压的表达式为U=E- Ir 1、路端电压与电流的关系 U=E－Ir（普适式）其关系用U—I图象可表示为 因为U＝E－Ir ① I?E ② 其中，r=|tgθ|. 由上二式可知：[来有两个极端R?r情况：

（1）当R→∞，也就是当电路断开时，I→0则U=E。当断路（亦称开路）时，路端电压等于电源的电动势。在用电压表测电源的电压时，是有电流通过电源和电压表，外电路并非开路，这时测得的路端电压并不等于电源的电动势。只有当电压表的电阻非常大时，电流非常小，此时测出的路端电压非常近似地等于电源的电动势。

E（2）当R→0时，I→，可以认为U=0，路端电压等于零。这种情况叫电源短路，发生短

rE路时，电流I叫做短路电流，I?一般电源内阻都比较小，所以短路电流很大。

r

由于短路电流很大，电源易烧坏，还可能引起火灾，因此要千万避免短路．

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例1、如图所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以（ ）

A．增大R1 B．减小R1 C．增大R2 D．减小R2 分析：

电路是灯泡R与R2并联后再与电阻R1串联。

若增大R1，灯泡两端电压变小，灯泡变暗。同样若减小R1，则灯泡变亮。

若增大R2，使得回路的总电阻增大，干路中电流减小，灯泡两端电压变大，灯泡变亮。 同样若减小R2，则灯泡变暗。 故AD正确。答案：AD

例5、如图所示的电路中R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r0.设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U.当R5的滑动触点向图中a端移动时（ ）

A．I变大，U变小 B．I变大，U变大 C．I变小，U变大 D．I变小，U变小

分析：当滑头向a移动时，R5的阻值变小，使R2、R4、R5的总阻值Rab变小，从而引起总的外阻R外的变小.

得到Uab变小，所以的

数值变小. 答案：D

评注：在讨论电路中电阻发生变化后引起电流、电压发生变化的问题时，应根据电路的结构，由局部到整体的思路，得到总电流的变化情况，然后再到局部分析出电压和支路电流的变化情况。

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磁场、安培力 1、磁场 （1）不仅通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。 （2）磁场的方向：物理学规定，在磁场中的任一点，小磁针北极受力的方向，亦即小磁针静止时北极所指的方向，就是那一点磁场的方向。 2、磁感应强度 （1）定义：在匀强磁场中，垂直于磁场方向放置的通电直导线，所受的安培力F跟电流F强度I和导线长度L的乘积之比，叫做通电导线所在处的磁感应强度，即B?，磁感应强IL度B只是由磁场本身决定，与所放置的电流I和导线长度L均无关。 （2）单位：特斯拉，简称特，符号是T，。 （3方向： 把小磁针静止时N极所指的方向规定为该点的磁感应强度方向 3、几种常见的磁场 （1）磁感线：是形象地描述磁场而引入的有方向的曲线。在曲线上，每一点切线方向都在该点的磁场方向上，曲线的疏密反映磁场的强弱。 （2）磁感线的特点： a.磁感线是闭合的曲线，磁体的磁感线在磁体外部由N极到S极，内部由S极到N极。 b.任意两条磁感线不能相交。 （3）通电直导线磁场的磁感线 通电直导线磁场的磁感线的形状与分布如图所示，通电直导线磁场的磁感线是一组组以导线上各点为圆心的同心圆。 需要指出的是，通电直导线产生的磁场是不均匀的，越靠近导线，磁场越强，磁感线越密。电流的方向与磁感线方向的关系可以用安培定则来判断，如图所示。用右手握住直导线，伸直的大拇指与电流方向一致，弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向。 （4）环形电流磁场的磁感线 环形电流磁场的磁感线是一些围绕环形导线的闭合曲线，在环形的中心轴上，由对称性可知，磁感线是与环形导线的平面垂直的一条直线。如图甲所示，环形电流方向与磁感线方

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向的关系也可以用右手定则来判断，如图乙所示，让右手弯曲的四指和环形电流的方向一致，伸直的大拇指所指的方向就是圆环轴线上磁感线的方向；如图丙所示，让右手握住部分环形导线，伸直的大拇指与电流方向一致，则四指所指的方向就是围绕环形导线的磁感线的方向。

（5）通电螺线管的磁感线

通电螺线管表现出来的磁性很像一根条形磁铁，一端相当于北极（N），另一端相当于南极（S），形成的磁感线在通电螺线管的外部从北极（N）出来进入南极（S），通电螺线管内部具有磁场，磁感线方向与管轴线平行，方向都是由S极指向N极，并与外部磁感线连接形成一些闭合曲线，其方向也可用安培定则判断，用右手握住螺线管，让弯曲的四指所指的方向跟电流的方向一致，那么大拇指所指的方向就是螺线管内部磁感线的方向，如图所示。

4、匀强磁场

如果磁场的某一区域里，磁感应强度的大小和方向处处相同，这个区域的磁场叫做匀强磁场，距离很近的两个异名磁极之间的磁场，通电螺线管内部的磁场都可以看成是匀强磁场。匀强磁场的磁感线为相互平行，等间距的平行线。

5、磁通量（1）定义： 磁感应强度B与线圈面积S的乘积，叫做穿过这个面的磁通量 （2）表达式：φ=BS

（3）单位：韦伯，简称韦，符号Wb 1Wb = 1T·m2 【注意】①对于磁通量的计算要注意条件，即B是匀强磁场或可视为匀强磁场的磁感应强度，

S是线圈面积在与磁场方向垂直的平面上的投影面积。 ②磁通量是标量，但有正、负之分。

?（4）磁感应强度的另一种定义（磁通密度）:即B?

S上式表示磁感应强度等于穿过单位面积的磁通量，并且用Wb/m2做单位

F?? 即 磁感应强度 B?ILS

6、安培力的大小和方向

（1）定义：磁场对通电导线的作用力叫安培力。

（2）大小：当通电导线与磁场方向垂直放置时，安培力最大，为F=BIL。当通电导线与磁场方向平行放置时，安培力最小，为零。当通电导线与磁场方向成其他任意角放置时，安培力介于最大值和最小值之间。F=BIL只适用于匀强磁场，对非匀强磁场中，当L足够短时， 可以认为导线所在处的磁场是匀强磁场。

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