电势差与电流（复习课）教师公开课课件

电势差与电流本课程是针对高中物理选修模块的电势差与电流专题复习课，适用于高3-1

一、高二学生的公开课教学我们将通过结构化的方式，系统回顾电势差和电流的基本概念、相互关系以及实际应用课程将结合理论讲解、实例分析和实验演示，帮助学生深入理解电学基础知识，为后续学习打下坚实基础通过本节课的学习，学生将能够熟练掌握电势差与电流的关系，并能解决相关的物理问题课程目录1电势、电势差基础2电流与欧姆定律3电势差与电流关系回顾电势能、电势的基本概念，理深入理解电流的定义、方向约定以探讨电势差如何驱动电流，以及两解电势差的物理意义和数学表达及欧姆定律的应用范围者之间的定量关系4常考题型与实验5错题分析与提升分析典型例题，掌握解题方法，了解相关实验原理和操作梳理常见错误，强化知识点理解，提升解题能力电荷守恒定律电荷量的守恒静电现象概览生活中电荷转移例子在任何物理过程中，电荷的总量保持不摩擦起电、感应起电和接触起电都遵循梳头发时的静电现象、脱毛衣时的火花、变电荷既不能被创生，也不能被消灭，电荷守恒定律这些现象在我们的日常雷电的形成等都是电荷转移的典型例子，只能从一个物体转移到另一个物体，或生活中随处可见，是理解电学现象的基这些现象帮助我们理解电荷的本质者从物体的一部分转移到另一部分础电场强度回顾电场强度定义单位及方向电场强度，表示单位正电场强度的单位是牛顿每库仑E=F/q电荷在电场中受到的电场力这（）或伏特每米（）N/C V/m是描述电场性质的重要物理量，电场强度的方向规定为正电荷在具有矢量性质该点受力的方向距离平方反比律点电荷产生的电场强度与距离的平方成反比，这一规律在解决电场问题中具有重要意义，是库仑定律的直接推论电势能和电势入门电势能概念与定义电势能是电荷在电场中由于位置而具有的能量它反映了电荷在电场中的能量状态，是标量物理量单位焦耳（）J电势能的国际单位是焦耳，符号为在实际应用中，也常用电子伏特（）作为单位，特别是在原子物理学中J eV电势定义电势是单位正电荷在电场中某点具有的电势能，即电势是描述电场能量性质的重要物理量V=Ep/q电势的物理意义标量性质等势面的理解12电势是标量，只有大小没有方向，这使得电等势面是电势相等的点构成的面，电场线总势的计算相对简单是垂直于等势面参考点选择电势与能量转换电势具有相对性，通常选择无穷远处或大地电势差体现了电场做功的能力，是能量转化43作为零电势参考点的重要表征电势差定义1两点间的电势之差电势差是两点间电势的差值，反映了这两点间电场做功的能力大小2单位伏特（）V电势差的单位是伏特，符号为，以意大利物理学家伏特的名字V命名3公式UAB=VA-VB这个公式表明电势差的计算方法，注意下标的顺序决定了电势差的正负电势差的测量电压表原理电压表是测量电势差的仪器，其工作原理基于通过表头的电流与被测电压成正比正负极的判断正确连接电压表的正负极是准确测量的关键，正极接高电势点，负极接低电势点实验器材举例常用的测量仪器包括指针式电压表、数字万用表等，选择合适的量程很重要电势差与电场强度关系公式U=Ed匀强电场中的电势差计算1推导过程与适用条件2基于电场力做功推导，仅适用于匀强电场实例平行板电容器3平行板电容器内部电场近似为匀强电场的典型应用电势差及其本质做功的观点电势差本质上反映了电场力做功的能力电场力与路径无关性电场力做功只依赖于始末位置，与路径无关路径独立的数学证明通过积分可以严格证明静电场的保守性电势差实际意义生活中的电压示例手机电池电压家用电器的工作电压、电池的电压等都手机锂电池的标准电压为，充满电

3.7V是电势差的具体体现时可达

4.2V家用电压标准电路安全知识我国家用电的标准电压为，频率了解不同电压等级的危险性，培养安全220V为用电意识50Hz电流定义电荷有序定向移动电流是电荷的有序定向移动形成的，区别于电荷的无规则热运动在导体中，自由电子在电场作用下发生定向移动电流强度公式I=q/t电流强度等于单位时间内通过导体横截面的电荷量这个定义给出了电流大小的定量描述方法单位安培（）A电流的国际单位是安培，符号为，以法国物理学家安培的名字A命名常用单位还有毫安（）和微安（）mAμA电流方向约定1正电荷移动方向约定正电荷移动的方向为电流方向2电子实际运动方向电子实际运动方向与电流方向相反3导线中的电流金属导线中主要是电子导电4电解液中电流电解液中正负离子同时移动形成电流影响电流大小的因素欧姆定律基础物理量符号单位关系式电流安培I AI=U/R电压伏特U VU=IR电阻欧姆RΩR=U/I欧姆定律是电学中最基本的定律之一，表达式为该定律表明，在温I=U/R度不变的条件下，导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比需要注意的是，欧姆定律并非对所有导体都适用，它主要适用于金属导体和电解质溶液对于半导体器件、气体放电管等，欧姆定律可能不适用电阻的物理意义阻碍电流的能力电阻是导体对电流阻碍作用的量度，反映了材料导电性能的好坏不同材料的电阻率差异很大，这决定了它们的导电性能实验室测量方法可以使用万用表直接测量电阻，也可以通过伏安法间接测量测量时要注意选择合适的量程，确保测量结果的准确性电阻串联与并联串联电路中总电阻等于各电阻之和，并联电路中总电阻的倒数等于各电阻倒数之和这些规律在电路分析中非常重要欧姆定律验证实验欧姆定律验证实验是电学实验的基础，通过改变电阻两端的电压，测量相应的电流值，验证电压与电流的正比关系实验中需要注意电表的正确连接、量程的选择以及实验数据的准确记录常见的实验误差包括电表内阻的影响、接触电阻等电势差推动电流电路能量转化视角电源的推动力类比电源将其他形式的能量转化为电源就像水泵一样，为电荷的电能，在电路中形成电势差，流动提供推动力，电势差越大，为电荷的定向移动提供动力推动力越强水流类比讲解电流类似于水流，电势差类似于水位差，电阻类似于管道的阻力电势差对电流的影响电压上升，电流增大实验数据举例反例分析在电阻保持不变的情况下，电压与电流电压时，电流对于非线性元件如二极管，电压与电流•2V

0.2A成正比关系这是欧姆定律的直接体现，不再呈现简单的正比关系这提醒我们电压时，电流•4V

0.4A也是电路分析的基础欧姆定律的适用范围是有限的电压时，电流•6V

0.6A实验数据表明，当电阻为时，电压电压时，电流10Ω•8V

0.8A从增加到，电流相应地从增2V6V

0.2A加到，完全符合线性关系

0.6A电流强度的测量电流表使用电流表必须串联在电路中，让被测电流完全通过电流表量程与读数方法选择合适的量程，读数时要注意最小刻度值连接注意事项绝对不能将电流表并联在电路中，否则会烧坏电流表电路基本元件回顾电池电阻导线提供电动势，是电路中限制电流大小的元件，连接各元件，提供电流的能量源，将化学能转将电能转化为热能通路，理想导线电阻为化为电能零开关控制电路的通断，改变电路的工作状态复杂电路中的电势差多电源回路简析开关对电路电压影响当电路中有多个电源时，需要考开关的闭合或断开会改变电路的虑电源的相对极性和电动势的大结构，从而影响各点的电势和电小电势差的计算要遵循基尔霍势差分析时要根据开关状态重夫电压定律新画出等效电路内阻概念初识实际电源都有内阻，会影响电源的端电压当电路中电流增大时，内阻上的电压降增大，端电压减小电源的电动势1电动势定义电动势是电源将其他形式能量转化为电能的能力的量度，等于电源开路时的端电压2电动势与端电压区别电动势是电源的固有属性，而端电压会随负载变化而变化3能量转化机制不同类型的电源通过不同的物理或化学过程将能量转化为电能电动势与电流关系闭合电路欧姆定律，考虑内阻的完整关系1U=E-Ir内外电阻分配2电动势在内阻和外阻上的电压分配短路与开路分析3极限情况下的电路行为分析电势图像与分析电势差与能量转化电能的高低势做功、本领与能量守恒电势高的地方具有更高的电能，就像重电场力做功等于电势能的减少，体现了力场中的高度一样能量守恒定律粒子加速器原理电子管应用利用高电势差加速带电粒子，实现高能阴极射线管中电子被加速，电势能转化物理实验为动能电流的微观实质载流子与漂移速度载流子在电场作用下的平均漂移速度很小，通常只有几毫米每秒自由电子运动模型金属中的自由电子既有无规则热运动，又有定向漂移运动温度对电子运动的影响温度升高时，金属原子振动加剧，电阻增大理科拓展电流密度高考真题应用单位换算与计算高考中常考查导线载流能力、电解池中的电流密度定义电流密度的单位是安培每平方米电流分布等问题掌握电流密度概念有助电流密度，表示单位面积内通过的（）在实际应用中，还常用于解决复杂的电流分布问题J=I/S A/m²电流大小它是描述电流分布的重要物理或计算时要注意面积单A/cm²A/mm²量，具有矢量性质，方向与电流方向相同位的统一等势面与电流方向关系电流沿电势降低方向电流总是从高电势流向低电势，这是电荷在电场中运动的基本规律等势面垂直关系电流方向总是垂直于等势面，这是静电场的重要性质等势面图与实物对照通过等势面图可以预测电流的流向和电场的分布中考衔接电压、电流基本实验简单串并联电路灯泡亮度判断口诀常见易错点串联电路中电流处处相等，电压按电阻实际功率决定亮度，串联看电阻，并联电流表串联，电压表并联•分配并联电路中电压处处相等，电流看电压记住这个口诀可以快速判断灯短路与断路的区别•按电阻反比分配泡的亮度变化滑动变阻器的正确连接•这些基本规律是分析复杂电路的基础，功率公式在串联电路中适用，电表量程的选择P=I²R•也是中考的重点内容在并联电路中适用P=U²/R典型例题基本概念判断11概念混淆点辨析电势与电势能的区别，电动势与电压的区别，电流强度与电量的关系等是常见的概念混淆点2单位换算问题注意各物理量单位之间的换算关系，特别是与、与等常用单位的mA AmV V换算3方向性判断电流方向、电场方向、电势高低的判断是选择题的常考点，需要熟练掌握判断方法4公式适用条件不同公式有不同的适用条件，如欧姆定律只适用于纯电阻电路，只适U=Ed用于匀强电场典型例题计算题基础235三个基本量五个基本公式电压、电流、电阻是电路计算的U IR I=U/R,P=UI,P=I²R,P=U²/R,W=Pt三个基本量4四个解题步骤审题画图列式求解→→→典型例题实验数据处理3典型例题多点电势分析4电势图题型路径与功无关性质计算方法总结给出电场中各点的电势电场力做功只与始末位熟练运用公式，W=qU值，要求分析电场方向、置有关，与路径无关，注意电势差的正负号含电势差大小等问题这是解题的关键义电路板块突破题并联电路分析混联电路处理电压相等，电流按阻值反比分配先局部后整体的分析方法总电阻小于最小电阻识别串并联关系••串联电路分析等效电阻计算电流分配与电阻成反比逐步化简电路••电流相等，电压按阻值分配化简复杂电路的有效方法总电阻等于各电阻之和节点法分析••电压分配与电阻成正比对称性利用••2314高考竞赛真题一/1题目分析某复杂电路中包含多个电阻和电源，要求计算各支路电流和功率分配2解题思路运用基尔霍夫定律建立方程组，结合欧姆定律求解各物理量3关键步骤正确选择回路方向，列出电压方程和电流方程，联立求解4答案验证检查功率平衡和电荷守恒，确保计算结果的正确性高考竞赛真题二/电流与能量转化题现象分析方法推导技巧总结题目涉及电动机、电热器等实际器件，从能量守恒角度分析电路中的能量转熟练运用功率公式、等，P=UI P=I²R要求分析能量转化效率和功率分配化过程，包括电能转化为机械能、热结合实际器件的工作特点进行综合分需要区分有用功率和总功率能等不同形式的能量析，注意效率的计算方法课堂小实验静电现象演示1实验步骤用丝绸摩擦玻璃棒，观察玻璃棒吸引纸屑的现象再用毛皮摩擦橡胶棒，对比两种起电现象的差异现象观察摩擦后的玻璃棒和橡胶棒都能吸引轻小物体，但两根棒子相互排斥，说明它们带有不同性质的电荷原理分析摩擦起电本质是电子的转移，玻璃棒失去电子带正电，橡胶棒得到电子带负电，验证了电荷守恒定律课堂小实验简单电路测量2搭建由电池、电阻、发光二极管组成的简单电路，使用电压表测量电阻两端电压，用电流表测量回路电流通过改变电阻值，观察电压和电流的变化关系，验证欧姆定律的正确性实验中要注意电表的正确连接和量程选择探究环节电势差产生条件电荷分离是根本电势差产生的根本原因是正负电荷的分离1电源与外电场作用2电源通过化学反应等方式实现电荷分离，外电场也能产生电势差维持电势差的机制3持续的能量输入是维持稳定电势差的必要条件易错点梳理电势、电势能混淆电势是标量，电势能也是标量，但两者的物理意义不同，要明确区分电流、电压表使用失误电流表串联，电压表并联，这是基本原则，违反会导致测量错误电势差与做功能力电势差大不一定做功多，还要考虑电荷量的大小典型易错题剖析错误选项分析学生常常混淆电流方向与电子流动方向，或者错误理解电势差的正负含义需要从根本概念入手，理清物理意义正确解法示范首先明确题目条件，画出清晰的电路图或电场分布图，然后运用相关公式进行计算，最后检验答案的合理性思维误区反思总结常见的思维误区，如机械套用公式而不理解物理过程，或者忽略公式的适用条件等，提醒学生避免类似错误概念微测试5测试题目精选道涵盖本节重点的选择填空题53难度层次基础、提高、拓展三个难度层次10答题时间限时分钟完成，培养应试能力10100满分标准每题分，总分分20100课堂互动问答电压大电流一定大吗？有电势差一定有电流吗？真实场景提问这个问题考查学生对欧姆定律的理解这个问题涉及电流产生的条件有电势为什么鸟站在高压线上不会触电？•答案是不一定，因为电流还受电阻的影差只是电流产生的必要条件，还需要有手机充电时为什么会发热？•响如果电阻很大，即使电压很高，电闭合的导电回路如果回路断开，即使雷电为什么威力巨大？•流也可能很小有电势差也不会有电流为什么要用变压器改变电压？•举例家用电器的额定电压是，例如电池的正负极之间有电势差，但220V但不同电器的工作电流差别很大，这就如果不接通外电路，就没有电流通过是因为它们的电阻不同知识体系思维导图电势电势差单位正电荷的电势能，描述电场的能量两点间电势的差值，推动电荷定向移动性质的原因能量转化电流电能与其他形式能量之间的相互转化电荷的定向移动，电势差作用下的结果电势差与常见器件电容器应用电容器是储存电荷和电能的器件，其两极板间的电势差与储存的电荷量成正比电容器在电子电路中起到滤波、耦合、调谐等重要作用半导体二极管二极管具有单向导电性，正向偏置时电阻很小，反向偏置时电阻很大这种特性使得二极管成为整流、检波等电路的核心器件发光二极管是将电能直接转化为光能的器件，具有高效率、长寿命的特点其发光强度与通过的电流大小有关，体现了电势差驱动电流的原理LED电势差与现代科技微电子芯片原理超导材料应用展望现代集成电路利用半导体材料的超导材料在特定条件下电阻为零，特性，通过精确控制不同区域的这意味着电流可以无损耗地流动电势差来实现信息的存储、处理超导技术在高速计算机、磁悬浮和传输纳米级的器件尺寸使得列车、核磁共振成像等领域有广电势差的控制达到前所未有的精阔的应用前景度新能源技术发展太阳能电池利用光伏效应将光能转化为电能，燃料电池通过化学反应产生电势差这些新能源技术的发展为解决能源危机提供了新的途径课后拓展与复习建议1课本、作业、题集推荐建议学生重点复习教材中的例题和习题，特别是涉及电路分析的综合题推荐使用《五年高考三年模拟》等辅导资料2网络资源利用可以观看相关的物理实验视频，利用仿真软件模拟电路实验推荐使用物理仿真软件进行电路分析练习PhET3实践操作建议鼓励学生动手搭建简单电路，使用万用表测量电压电流，加深对理论知识的理解安全第一，避免接触高电压课后作业选择题题4涵盖电势、电势差、电流的基本概念，以及欧姆定律的应用计算题题2一道串并联电路分析题，一道电势差与电场强度关系题实验设计题道1设计验证欧姆定律的实验方案，要求写出实验步骤和注意事项。