2/2新教材魯科版2019版物理必修第三冊第4章知識點清單目錄第4章閉合電路歐姆定律與科學用電第1節閉合電路歐姆定律第2節科學測量電源的電動勢和內阻第3節科學測量_用多用電表測量電學量第4節科學用電第4章閉合電路歐姆定律與科學用電第1節閉合電路歐姆定律一、電動勢1.電源：把其他形式的能轉化為電能的裝置。2.電動勢(1)物理意義：反映電源把其他形式的能轉化為電能本領的物理量。(2)大小：在數值上等于電源沒有接入外電路時兩極間的電壓。符號為E，單位：伏特，單位符號：V。(3)電動勢在數值上還等于將單位電荷量的正電荷由負極移動到正極非靜電力所做的功。(4)定義式：E=W非3.內阻：電源內部導體的電阻。二、閉合電路歐姆定律1.閉合電路(1)電路：一部分是電源外部的電路，稱為外電路；另一部分是電源內部的電路，稱為內電路。(2)電壓：外電路兩端的電壓稱為外電壓；內電路兩端的電壓稱為內電壓。(3)電動勢與內、外電壓的關系：在閉合電路中，內、外電路電勢的降落等于電源的電動勢，即E=U外+U內或E=IR+Ir。(4)電流：在外電路中，電流由電勢高的一端流向電勢低的一端；在內電路中，電流由電勢低的一端流向電勢高的一端。2.閉合電路歐姆定律(1)內容：流過閉合電路的電流跟電路中電源的電動勢成正比，跟電路中內、外電阻之和成反比。(2)表達式：I=ER+r(3)適用范圍：純電阻電路。三、路端電壓與外電阻的關系1.路端電壓與電流的關系：U=E-Ir。2.路端電壓隨外電阻的變化規律(1)外電阻R增大電流I減小路端電壓U增大。外電阻R增大到無限大(斷路)電流I接近于0路端電壓U=E。(2)外電阻R減小電流I增大路端電壓U減小。外電阻R等于零(短路)電流I=Er路端電壓U=0。四、對電動勢的理解1.電動勢的物理意義：它反映了電源把其他形式的能轉化為電能本領的大小，是電源的屬性，與電源的體積、外電路無關。2.電動勢的粗略測量：電動勢在數值上等于電源沒有接入外電路時兩極間的電壓，可以用阻值較大的電壓表直接接在電源兩端粗略測量，其示數近似為電源電動勢E。五、對閉合電路歐姆定律的理解1.閉合電路的組成2.閉合電路歐姆定律的表達形式表達式物理意義適用條件I=E流過閉合電路的電流跟電路中電源的電動勢成正比，跟電路中內、外電阻之和成反比純電阻電路E=I(R+r)?①E=U外+Ir?②E=U外+U內?③電源電動勢在數值上等于電路中內、外電壓之和①式適用于純電阻電路；②③式普遍適用EIt=I2Rt+I2rt④W=W外+W內?⑤電源提供的總能量等于內、外電路中電能轉化為其他形式能的總和④式適用于純電阻電路；⑤式普遍適用3.路端電壓U隨電流I變化的圖像(U-I關系圖像)(1)圖像的函數表達式：U=E-Ir。(2)討論：當外電路斷路(即R→∞，I=0)時，縱軸上的截距表示電源的電動勢E；當外電路短路(R=0，U=0)時，橫軸上的截距表示電源的短路電流I短=Er。U-I關系圖線的斜率的絕對值表示內電阻r?4.(1)當外電路斷開，用電壓表測量電源兩極之間的電壓時，其讀數可近似認為等于電源的電動勢。(2)當外電路短路時，電流I=Er六、路端電壓隨外電路的變化關系分析1.U外-R圖像的意義路端電壓U外與外電阻R的關系可用如圖所示的圖像表示，圖像中的曲線以U外=E為漸近線，曲線上過某點的切線斜率為該狀態的電流I。?

U外=IR=ERR+r=E1+rR2.閉合電路的動態分析方法當電路中的滑動變阻器的觸頭移動或支路的開關打開(閉合)時，電路的阻值或結構會發生變化，分析此時的電壓、電流或功率變化時，方法與技巧如下：(1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”。即：R局增大減小→R總增大減小→I總減小增大?I支(2)規律法：“串反并同”所謂“串反并同”規律，指的是在閉合電路中，若電源內阻不為零，則當某一電阻變大(或變小)時，與它串聯(或間接串聯)的支路上各定值電阻的電壓和電流均減小(或增大)，而與它并聯(或間接并聯)的支路上各定值電阻的電壓和電流均增大(或減小)。(3)極端法：因滑動變阻器滑片的滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論。(4)等效電源法：將電路中某些元件與電源看做一個新的電源，然后再分析、討論，可以簡化問題，使思路更簡單。七、閉合電路功率問題的分析1.各部分功率關系分析對于純電阻電路，由EIt=I2Rt+I2rt知，EI=I2R+I2r，其中EI為電源的總功率，I2r為電源內阻的消耗功率，I2R為外電路的消耗功率，也是電源的輸出功率。(1)電源的功率P：電源將其他形式的能轉化為電能的功率，也稱為電源的總功率。計算式：P=(2)電源內阻的消耗功率P內：電源內阻的熱功率，也稱為電源的損耗功率，計算式：P內=I2r。(3)電源的輸出功率P出：外電路的消耗功率，計算式：P出=IU外(普遍適用)。2.電源的輸出功率與外電阻R的關系分析電源的輸出功率：P出=UI=RE2(R+r(1)當R=r時，電源的輸出功率最大，Pm=E2(2)當R>r時，隨著R的增大輸出功率越來越小。(3)當R<r時，隨著R的增大輸出功率越來越大。(4)當P出<Pm時，每個輸出功率對應兩個可能的外電阻R1和R2，且R1·R2=r2。(5)P出與R的關系如圖所示。?3.電源的效率η=P出P=IU外IE=U外E=IR第2節科學測量電源的電動勢和內阻一、實驗目的1.測量電源的電動勢和內阻。2.學習通過計算和作圖分析處理實驗數據。二、實驗器材1.電流表、電壓表、滑動變阻器、待測干電池、開關、導線等。三、實驗原理與設計1.原理圖如圖所示2.實驗原理改變滑動變阻器接入電路的阻值，測出兩組I、U數據，代入方程E=U+Ir，可得到方程組E=U解此方程組可求得電動勢E=I2U1?I四、實驗步驟1.確定電流表、電壓表的量程，按照電路圖連接好電路，且使滑動變阻器阻值調到最大。2.閉合開關，調節滑動變阻器，使電流表和電壓表有明顯的讀數，記錄一組U、I值。3.用同樣的方法，多測幾組U、I值。4.斷開開關，整理好器材。5.利用代數法或圖像法進行數據處理。五、實驗數據處理1.代數法運用方程組E=U1+I利用所測U、I值多求幾組E和r的值，最后算出它們的平均值。2.圖像法以縱軸表示路端電壓，橫軸表示總電流，建立直角坐標系，將所測多組對應的U、I值進行描點，然后用平滑的曲線將各點連接起來。由U=E-Ir知，U-I圖像是一條斜向下的直線，如圖所示。(1)直線與縱軸的交點表示電源的電動勢E。(2)直線與橫軸的交點表示短路電流I0。(3)直線斜率的絕對值等于電源的內阻r=|k|=ΔUΔI六、實驗注意事項及誤差分析1.實驗注意事項(1)為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大些。可選用已使用過一段時間的干電池。(2)干電池在大電流放電時，電動勢會明顯下降，內阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A，短時間放電不宜超過0.5A。因此，實驗中不要將I調得過大，讀電表要快，每次讀完應立即斷電。(3)要測出不少于6組I、U數據，且變化范圍要大些。用方程組求解時，要將測出的I、U數據，第1次和第4次為一組，第2次和第5次為一組，第3次和第6次為一組，分別解出E、r值再取平均值。(4)在畫U-I圖線時，要使較多的點落在一條直線上或使各點均勻分布在直線的兩側。個別偏離直線太遠的點可舍去不予考慮。這樣，就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。(5)干電池內阻較小時路端電壓U的變化也較小，即不會比電動勢小很多，這時，在畫U-I圖線時，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據測得的數據從某一恰當值開始(橫坐標I必須從零開始)。這時圖線和橫軸的交點不再是短路電流，不過直線斜率的絕對值仍是電源的內阻。2.誤差分析(1)系統誤差產生系統誤差的原因有兩種：電壓表分流和電流表分壓。①電流表相對于待測電阻(電源內阻)外接，如圖甲所示。?a.由于電壓表分流IV，故電流表示數I小于電源的輸出電流I真，I真=I+IV，而IV=URV，U越大，IV越大，它們的關系可用圖乙表示。實測的圖線為AB，經過IV修正后的圖線為A'B，可看出AB的斜率絕對值和在縱軸上的截距小于A'B，即實測的E和b.對此也可由電路來解釋：若把圖甲中的R和電流表看成外電路，則電壓表可看成內電路的一部分，故實測的是電源和電壓表這個整體等效的r'和E'。電壓表和電源并聯，故等效內阻r小于電源內阻r真，即r測<r真；外電路斷開時，a、b兩點間電壓Uab即等效電動勢，此時電壓表與電源構成回路，故Uab<E真，即E測<E真。測量值實際上是等效電源的電動勢E'和內阻r'，當把等效電源外電路短路時，電壓表不再分流，短路電流等于通過電源的實際電流，所以兩圖線相交

于相同的短路電流處(乙圖中的B點)。②電流表相對于待測電阻(電源內阻)內接，如圖甲所示。?由于電流表的分壓作用，故電壓表的讀數比路端電壓小，電流表測得的電流等于流過電源的電流，所以在流過電流相同的情況下，U測<U真，依照分析可繪制出圖乙所示圖線，可以從圖線的意義得E測=E真，r測>r真。對此也可由電路來解釋，若把圖甲中的RA看成內阻的一部分，故實測的是電源和電流表這個整體的等效電動勢E'和內阻r'，r測=r'=r真+RA>r真；由電動勢等于外電路斷路時的路端電壓可知，把電路從A、B處斷開，E測=UAB=E真，所以兩圖線交于縱軸上的同一點，即電源的電動勢處。綜合上述，任一種電路都存在系統誤差，若電源內阻較小時，不能采用②中的測量電路，盡管電動勢的測量值準確，但內阻的測量誤差很大，因此要選用①中的測量電路。(2)偶然誤差①由于讀數視差或電表接線柱接觸不良引起的誤差。②每次讀完電表示數沒有立即斷電，而是長時間閉合開關S，甚至改變滑動變阻器阻值的全過程中始終通電，造成電池電動勢E下降，內電阻r增大。③用圖像法求E和r時，由于作圖不準確造成的偶然誤差。第3節科學測量_用多用電表測量電學量第4節科學用電一、認識多用電表1.歐姆表的改裝的理論依據就是閉合電路歐姆定律。2.測量原理如圖所示，當紅、黑表筆間接入待測電阻R時，通過表頭的電流I=ER1+r+每個R值都對應一個電流值，在刻度盤上直接標出與I值對應的R值，就可以從刻度盤上直接讀出待測電阻的阻值。3.用途：共用一個表頭，可分別測量電壓、電流、電阻。4.各部分名稱如下：?二、用多用電表測量電學量1.實驗目的(1)用多用電表測量電路元件的電壓值。(2)用多用電表測量電路元件的電流值。(3)用多用電表測量電阻的電阻值。2.實驗器材多用電表、不同阻值的電阻、學生電源、小燈泡、滑動變阻器、開關、導線等。3.實驗原理與設計多用電表的核心是一個直流靈敏電流計G，即表頭。表頭與電阻、開關等組成不同的測量電路。如圖所示是一種測量直流電流、電壓和電阻的多用電表原理示意圖。用多用電表測直流電流和電壓的原理，實質上就是我們學過的分流和分壓原理。在圖中，若將選擇開關撥至觸點“1”或“2”，可構成不同量程的電流表；若將選擇開關撥至觸點“3”或“4”，可構成不同量程的電壓表；若將選擇開關撥至觸點“5”，可構成歐姆表。測量電阻前，需先將多用電表的兩表筆直接相連，調節調零電阻(R5+R6)使指針滿偏，以校準歐姆表內部的總電阻。4.實驗步驟(1)用多用電表測量電路元件的電壓值a.觀察多用電表指針是否在零刻度。若不在零刻度，則用螺絲刀轉動機械調零旋鈕，使指針停于左端零刻度。b.選擇直流電壓擋合適的量程，并將選擇開關旋至相應位置。c.將多用電表并聯在待測電路兩端，注意紅表筆接觸點的電勢應比黑表筆接觸點的電勢高。d.讀數時注意所選量程的分度值。(2)用多用電表測量通過電路元件的電流值a.選擇直流電流擋合適的量程。b.將被測電路導線拆開一端，把多用電表串聯在電路中。c.讀數時，要認清刻度盤上的分度值。注意：電流應從紅表筆流入多用電表。(3)用多用電表測量電阻的電阻值a.檢查多用電表指針是否仍在左端零刻度。b.估測待測電阻的電阻值，將多用電表的選擇開關旋至合適倍率的歐姆擋。c.將黑、紅表筆短接，調節歐姆調零旋鈕，使指針指在右端電阻零刻度處。d.將表筆搭在待測電阻兩端，指針示數乘以量程倍率，即待測電阻阻值。通常電阻上的標稱值與測量值之間有誤差，算出對應的相對誤差。e.實驗完成之后，將表筆從插孔拔出，并將選擇開關旋到“OFF”位置或交流電壓最高擋；若長期不用，應取出電池。三、科學用電1.家庭電路一般由兩根進戶線、電能表、保險設備、用電器、插座、導線、開關等組成。2.斷路、短路是家庭用電的常見故障。3.火災和觸電是用電中較容易發生的安全事故。用電時發生的火災主要是由短路和過載造成的。觸電一般是人直接或間接接觸帶電體造成的。為了避免用電事故的發生，了解一些安全用電的常識是非常重要的。4.節約用電，不僅可以減少能源消耗，緩解能源緊張問題，還可以減少環境污染。四、對多用電表電阻擋測量原理的理解1.測量原理?當紅、黑表筆相接時(圖甲)，相當于被測電阻Rx=0，調節R的阻值，使Er+Rg+R=Ig，則表頭的指針指到滿刻度，所以將刻度盤上指針指在滿偏處定為電阻零刻度。當紅、黑表筆不接觸時(圖乙)相當于被測電阻Rx=∞，電流表中沒有電流，表頭的指針不偏轉，此時指針所指的位置是刻度的“∞”處。當紅、黑表筆間接入被測電阻Rx時(圖丙)，通過表頭的電流I=Er+Rg+R+Rx。改變Rx，電流I隨之改變，每個Rx2.歐姆表的刻度(1)歐姆表的刻度不均勻歐姆表刻度能指示出電阻的數值，但刻度是不均勻的，如圖所示。靠右邊的刻度稀，靠左邊的刻度密，這是因為刻度是根據電流與電阻的對應關系刻出的，而接入不同的被測電阻Rx時，通過的電流IxIx=Er+(2)中值電阻電流表的指針指到刻度盤的中央時所對應的Rx值叫中值電阻，R中=R內=Rg+r+R。(3)由(1)(2)可知：當Rx=2R內時，Ix=ER內+2R內=1當Rx=3R內時，Ix=ER內+3R內=1當Rx=nR內時，Ix=ER內+nR內=13.刻度標注刻度標注方法標注位置“0”紅、黑表筆相接，調節調零旋鈕，使指針滿偏，被測電阻Rx=0滿偏電流Ig處“∞”紅、黑表筆不接觸，表頭指針不偏轉，被測電阻Rx=∞電流為零處中值電阻R中=r+R+Rg刻度盤正中央“Rx”紅、黑表筆接Rx，Ix=E(r+R+Rx=EIx-r-R-Rg，Rx與I與Rx對應的電流Ix處

(1)歐姆表的刻度不均勻，且由右向左刻度越來越密，要盡可能利用歐姆表的刻度盤的中央部分。(2)使用多用電表測電流、電壓、電阻時，電流都是從紅表筆流入，從黑表筆流出。五、用多用電表測電阻1.用多用電表測電阻的步驟(1)機械調零：使用前若表針沒有停在左端的“0”位置(電流的零刻度處)，要用螺絲刀轉動指針定位螺絲(調零螺絲)，使指針指零；將紅、黑表筆分別插入“+”“-”插孔。(2)選擋：估計待測電阻的大小，旋轉選擇開關，使其尖端對準歐姆擋的合適倍率。(3)歐姆調零：將紅、黑表筆短接，調節歐姆調零旋鈕，使指針指在表盤右端的“0”刻度處。(4)測量讀數：將兩表筆分別與待測電阻的兩端接觸，表針所對刻度值乘倍率即被測電阻阻值。(5)測另一電阻時重復(2)(3)(4)。(6)實驗完畢，應將選擇開關置于“OFF”擋或交流電壓最高擋，拔出表筆。2.測電阻時應注意的問題(1)選擋后要進行歐姆調零。(2)換擋后要重新進行歐姆調零。(3)被測電阻要與電源等其他元件分離，不能用手接觸表筆的金屬桿。(4)選擇倍率時，應使指針盡可能指在中央刻度線附近。若指針偏角太大，應改換低倍率，若指針偏角太小，應改換高倍率。(5)被測電阻阻值等于表針所對刻度值