第三章+恒定電流+知識(shí)點(diǎn)總結(jié) 高二上學(xué)期物理魯科版（2019）必修第三冊(cè)

2/2新教材魯科版2019版物理必修第三冊(cè)第3章知識(shí)點(diǎn)清單目錄第3章恒定電流第1節(jié)電流第2節(jié)電阻第3節(jié)電功與電熱第4節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路第5節(jié)科學(xué)測(cè)量長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用第6節(jié)科學(xué)測(cè)量金屬絲的電阻率第3章恒定電流第1節(jié)電流一、電流的形成1.電流：由自由電荷的定向移動(dòng)形成。2.形成電流的條件：回路中存在自由電荷和電壓。3.形成持續(xù)電流的條件：導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓。4.電流的速度：并不是電子的運(yùn)動(dòng)速度，而是電場(chǎng)的傳播速度，它等于3.0×108m/s。5.電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率：構(gòu)成導(dǎo)體的自由電子在不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，常溫下金屬內(nèi)的自由電子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率數(shù)量級(jí)為105m/s。6.電子定向移動(dòng)速率：自由電子在電場(chǎng)的作用下做整體的定向移動(dòng)，其定向移動(dòng)速度很小，數(shù)量級(jí)大約是10-5m/s。二、電流的方向和大小1.電流的方向(1)規(guī)定：正電荷定向移動(dòng)的方向。(2)金屬內(nèi)部的電流方向跟負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反。(3)外電路中，電流總是從電源正極流向電源負(fù)極。2.電流的大小和單位(1)流過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量與所用時(shí)間之比稱為電流。(2)定義式：I=qt(3)單位電流單位：安培，符號(hào)為A。常用單位還有毫安(mA)和微安(μA)。換算關(guān)系：1A=103mA=106μA。(4)直流電：方向不隨時(shí)間改變。恒定電流：大小和方向都不隨時(shí)間改變。三、電流的大小及微觀解釋1.對(duì)電流的定義式I=qt(1)電流指電荷定向移動(dòng)時(shí)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量，即I=qt，其中q是在時(shí)間t(2)電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，應(yīng)用I=qt時(shí)，q(3)在應(yīng)用I=qt2.電流的兩個(gè)公式I=qt和I=neSv兩個(gè)公式I=qI=neSv公式性質(zhì)定義式?jīng)Q定式電流的意義t時(shí)間內(nèi)的平均電流某時(shí)刻的瞬時(shí)電流描述的角度大量電荷定向移動(dòng)的宏觀表現(xiàn)形成電流的微觀實(shí)質(zhì)聯(lián)系由I=qt可推導(dǎo)出第2節(jié)電阻一、導(dǎo)體電阻與相關(guān)因素的定量關(guān)系1.電阻的測(cè)量——伏安法(1)原理：用電壓表測(cè)出導(dǎo)體兩端的電壓U，用電流表測(cè)出導(dǎo)體中通過(guò)的電流I，代入公式R=UI求出導(dǎo)體的電阻。(2)電路圖?2.探究影響導(dǎo)體電阻的因素(1)合理猜想：影響導(dǎo)體電阻R的因素有導(dǎo)體的長(zhǎng)度l、橫截面積S和材料。(2)探究方法：控制變量法。(3)探究過(guò)程a.保持材料和橫截面積S不變，探究R與l的關(guān)系，結(jié)論是：R與l成正比。b.保持材料和長(zhǎng)度l不變，探究R與S的關(guān)系，結(jié)論是：R與S成反比。c.保持長(zhǎng)度l和橫截面積S不變，探究R與材料的關(guān)系，結(jié)論是：不同的材料電阻一般不同。3.電阻定律(1)導(dǎo)體的電阻R跟導(dǎo)體的長(zhǎng)度l成正比，跟導(dǎo)體的橫截面積S成反比，還跟導(dǎo)體的材料有關(guān)。(2)公式：R=ρlS，式中ρ4.電阻率(1)意義：反映材料導(dǎo)電性能強(qiáng)弱的物理量，電阻率越小，材料的導(dǎo)電性能越強(qiáng)。(2)單位：Ω·m。(3)決定因素：由導(dǎo)體的材料和溫度決定。金屬材料的電阻率一般隨溫度的升高而變大，但絕緣體和半導(dǎo)體的電阻率大多會(huì)隨溫度的升高而變小。二、導(dǎo)體的伏安特性曲線1.伏安特性曲線：用縱坐標(biāo)表示電流I，用橫坐標(biāo)表示電壓U，這樣畫(huà)出導(dǎo)體的I-U圖像叫做導(dǎo)體的伏安特性曲線。2.線性元件和非線性元件(1)線性元件：伏安特性曲線是一條直線，歐姆定律適用的元件，如金屬導(dǎo)體、電解質(zhì)溶液。(2)非線性元件：伏安特性曲線是一條曲線，歐姆定律不適用的元件。如氣態(tài)導(dǎo)體和半導(dǎo)體元件。3.圖像的物理意義：I-U圖像上各點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，而不是圖像切線的斜率表示電阻的倒數(shù)。三、對(duì)電阻定律的理解1.公式R=ρlS(1)ρ表示材料的電阻率，與材料種類和溫度有關(guān)，反映了導(dǎo)體的導(dǎo)電性能，在數(shù)值上等于用這種材料制成長(zhǎng)1m、橫截面積為1m2的導(dǎo)體的電阻值。ρ越大，說(shuō)明導(dǎo)電性能越差，ρ越小，說(shuō)明導(dǎo)電性能越好。(2)l表示沿電流方向?qū)w的長(zhǎng)度。(3)S表示沿電流方向?qū)w的橫截面積。如圖所示，一長(zhǎng)方體導(dǎo)體若通過(guò)電流I1，則長(zhǎng)度為a，橫截面積為b·c；若通過(guò)電流I2，則長(zhǎng)度為c，橫截面積為a·b。2.公式R=ρlS適用于溫度一定，粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解液。四、對(duì)電阻率的理解1.電阻率的大小跟溫度的關(guān)系(1)金屬的電阻率一般會(huì)隨溫度升高而增大，如圖所示，可用于制作電阻溫度計(jì)。?(2)絕緣體和半導(dǎo)體的電阻率大多會(huì)隨溫度的升高而減小，并且變化是非線性的，如圖所示，一些半導(dǎo)體的電阻率隨溫度變化非常明顯，可用于制作熱敏電阻。(3)有些合金如錳銅合金、鎳銅合金的電阻率幾乎不受溫度變化的影響，可用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。(4)當(dāng)溫度降到-273℃左右時(shí)，有些金屬材料的電阻率突然減小到零成為超導(dǎo)體。第3節(jié)電功與電熱一、電功和電功率1.電功和電功率的比較項(xiàng)目電功電功率概念電場(chǎng)力對(duì)定向移動(dòng)的自由電荷所做的功單位時(shí)間內(nèi)電流所做的功公式W=qU=UItP=Wt單位焦耳，簡(jiǎn)稱焦，符號(hào)J瓦特，簡(jiǎn)稱瓦，符號(hào)W物理意義描述電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的多少描述電流做功的快慢二、焦耳定律1.內(nèi)容：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流的二次方成正比，與導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。2.公式：Q=I2Rt。3.適用條件：適用于任何電路。三、身邊的電熱1.電流熱效應(yīng)的應(yīng)用如電熱水器、電飯鍋、電刻筆、電阻焊等都是利用電流的熱效應(yīng)工作的。2.電流熱效應(yīng)的危害(1)插頭和插座之間接觸不良會(huì)迸出火花。(2)在輸電線路中由于電熱，降低了電能的傳輸效率。(3)電線中由于電流過(guò)大或散熱不好會(huì)燒壞電線的絕緣層，引起漏電、觸電。四、電功、電熱及兩種電路的比較1.純電阻電路和非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路電路特點(diǎn)電路中只有純電阻用電器電路中有非純電阻用電器電流、電壓、電阻三者的關(guān)系遵循歐姆定律I=U不遵循歐姆定律，由UIt=I2Rt+W其他知，U>IR或I<U能量轉(zhuǎn)化形式電流做功全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：W=Q=UIt=I2Rt=U2?電流做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和其他形式的能：電功W=UIt，電熱Q=I2Rt，W=Q+W其他?元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈電動(dòng)機(jī)、電解槽第4節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路一、串聯(lián)電路、并聯(lián)電路和混聯(lián)電路1.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)和性質(zhì)串聯(lián)電路并聯(lián)電路兩個(gè)基本特點(diǎn)電流各處的電流相等：I=I1=I2=…=In總電流等于各支路電流之和：I=I1+I2+…+In電壓總電壓等于各部分電壓之和：U=U1+U2+…+Un各支路兩端的電壓相等：U=U1=U2=…=Un三個(gè)重要性質(zhì)電阻總電阻等于各部分電

阻之和：R=R1+R2+…+Rn總電阻倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和：1R=1R1+1R電壓(電流)的分配各電阻兩端的電壓與

其阻值成正比：U1R1=U2R各支路電流與其阻值成反比：I1R1=I2R2=…=InRn=U功率分配各電阻消耗的功率與

其阻值成正比：P1R1=P2R2各支路電阻消耗的功

率與其阻值成反比：P1R1=P2R2=…=PnRn=U2作用分壓作用：阻值越大，分得的電壓越大分流作用：阻值越小，分得的電流越大2.混聯(lián)電路：串聯(lián)之中有并聯(lián)，并聯(lián)之中有串聯(lián)的電路。二、電流表和電壓表1.電流計(jì)的三個(gè)參數(shù)(1)滿偏電流Ig：指針指到最大刻度時(shí)的電流。(2)滿偏電壓Ug：電流計(jì)通過(guò)滿偏電流時(shí)，加在它兩端的電壓。(3)內(nèi)阻Rg：電流計(jì)的內(nèi)阻。(4)三個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系：Ug=IgRg。2.電壓表和電流表的改裝電壓表電流表原理串聯(lián)電路的分壓作用并聯(lián)電路的分流作用改裝方法給電流計(jì)串聯(lián)一個(gè)較大的電阻，分擔(dān)較大電壓給電流計(jì)并聯(lián)一個(gè)較小的電阻，分擔(dān)較大電流電路??最大測(cè)量值U=Ug+URI=Ig+IR三、對(duì)串、并聯(lián)電路的理解及混聯(lián)電路的分析1.關(guān)于電壓和電流的分配關(guān)系(1)串聯(lián)電路中，各電阻兩端的電壓跟它們的阻值成正比。(2)并聯(lián)電路中，通過(guò)各支路電阻的電流跟它們的阻值成反比。2.關(guān)于功率與電阻的關(guān)系(1)串聯(lián)電路中，各電阻消耗的功率跟它們的阻值成正比。(2)并聯(lián)電路中，各電阻消耗的功率跟它們的阻值成反比。3.對(duì)混聯(lián)電路的分析解決混聯(lián)電路的問(wèn)題，關(guān)鍵是簡(jiǎn)化電路，可以分解為串聯(lián)和并聯(lián)兩部分，串聯(lián)部分按串聯(lián)電路特點(diǎn)分析，并聯(lián)部分按并聯(lián)電路特點(diǎn)分析。解決混聯(lián)電路的基本方法是：先畫(huà)出混聯(lián)電路的等效電路，再分析求解。串聯(lián)電路和并聯(lián)電路是電路連接的兩種基本形式。判斷某一電路中的用電器是串聯(lián)還是并聯(lián)，具體方法是：(1)定義法：分析電路中用電器的連接方法，逐個(gè)順次連接起來(lái)的是串聯(lián)；并列連接在電路兩點(diǎn)間的是并聯(lián)。(2)電流法：凡是同一股電流依次流經(jīng)幾個(gè)用電器，就一定是串聯(lián)關(guān)系。電流在基點(diǎn)分支，即干路電路分成幾股支路電流，再在基點(diǎn)處匯成一股電流，這幾股電流流過(guò)的用電器是并聯(lián)關(guān)系。(3)開(kāi)路法：串聯(lián)的幾個(gè)用電器中任何一個(gè)用電器開(kāi)路，其他用電器就沒(méi)有電流通過(guò)；并聯(lián)的幾個(gè)用電器中任何一個(gè)用電器開(kāi)路，其他用電器仍有電流通過(guò)，各用電器間互不影響。四、電表的改裝與校對(duì)1.電表的改裝小量程的電流計(jì)G改裝成電壓表V內(nèi)部電路?R的作用分壓R的數(shù)值及擴(kuò)大量程計(jì)算U=Ig(R+Rg)R=UIg-Rg=(n-1)Rg(其中n=UU電表的總內(nèi)阻RV=Rg+R小量程的電流計(jì)G改裝成大量程的電流表A內(nèi)部電路?R的作用分流R的數(shù)值及擴(kuò)大量程計(jì)算IgRg=(I-Ig)RR=IgRgI?I電表的總內(nèi)阻RA=R第5節(jié)科學(xué)測(cè)量長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用第6節(jié)科學(xué)測(cè)量金屬絲的電阻率一、長(zhǎng)度的測(cè)量及測(cè)量工具的選用1.長(zhǎng)度的測(cè)量工具(1)游標(biāo)卡尺a.構(gòu)造：主尺，游標(biāo)尺(主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外測(cè)量爪)，游標(biāo)尺上還有一個(gè)深度尺，如圖所示。b.原理：利用主尺的最小刻度與游標(biāo)尺的最小刻度的差值制成。不管游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少1mm。常見(jiàn)的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10格的、20格的、50格的，其讀數(shù)見(jiàn)下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長(zhǎng)度每小格與1mm的差值精確度(可精確到)109mm0.1mm0.1mm2019mm0.05mm0.05mm5049mm0.02mm0.02mmc.讀數(shù)：若用l表示物體的長(zhǎng)度，n表示游標(biāo)尺零刻度線前整毫米數(shù)，k表示與主尺對(duì)齊的游標(biāo)尺刻度數(shù)，m表示游標(biāo)卡尺的精度，則記錄結(jié)果表示為l=n+km。需要注意的是，不管是哪種卡尺，k值均不需要向后估讀一位。游標(biāo)卡尺的讀數(shù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：第一看→看清精確度第二看→游標(biāo)尺上的0刻度線位置，區(qū)分零刻度與游標(biāo)尺最前端。第三看→主尺上的單位。d.游標(biāo)卡尺的使用及注意事項(xiàng)(ⅰ)測(cè)量時(shí)，右手拿主尺，大拇指移動(dòng)游標(biāo)尺，左手拿待測(cè)物體，當(dāng)其與測(cè)量爪相貼時(shí)，即可鎖定螺釘，讀取數(shù)據(jù)。(ⅱ)游標(biāo)卡尺是比較精密的測(cè)量工具，使用時(shí)要輕拿輕放，移動(dòng)游標(biāo)尺不能用力過(guò)猛，兩測(cè)量爪與待測(cè)物的接觸不宜過(guò)緊。讀數(shù)時(shí)，應(yīng)通過(guò)緊固螺釘將游標(biāo)尺固定于主尺。(2)螺旋測(cè)微器a.構(gòu)造：如圖，螺旋測(cè)微器的刻度由固定刻度和可動(dòng)刻度兩部分構(gòu)成。?b.原理：可動(dòng)刻度上的刻度為50等份，可動(dòng)刻度部分每旋轉(zhuǎn)一周，測(cè)微螺桿前進(jìn)或后退0.5mm，則螺旋測(cè)微器的精確度為0.01mm。c.讀數(shù)?(ⅰ)測(cè)量時(shí)被測(cè)物體長(zhǎng)度的半毫米數(shù)由固定刻度讀出，不足半毫米部分由可動(dòng)刻度讀出。(ⅱ)測(cè)量值l(mm)=固定刻度數(shù)n(mm)(注意半毫米刻度線是否露出)+可動(dòng)刻度數(shù)k(估讀一位)×0.01(mm)。d.螺旋測(cè)微器的使用及注意事項(xiàng)(ⅰ)在使用螺旋測(cè)微器之前，首先應(yīng)檢查零點(diǎn)。用左手拿尺架，右手緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕，使測(cè)微螺桿和測(cè)砧接觸，至棘輪發(fā)出聲音為止，此時(shí)可動(dòng)刻度上的零刻度線應(yīng)當(dāng)和固定刻度上的中間線對(duì)齊，否則就有零點(diǎn)誤差。(ⅱ)左手拿尺架，右手轉(zhuǎn)動(dòng)粗調(diào)旋鈕，使測(cè)微螺桿與測(cè)砧間距稍大于被測(cè)物。放入被測(cè)物，轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)旋鈕到夾住被測(cè)物，直至棘輪發(fā)出聲音，隨即撥動(dòng)止動(dòng)旋鈕使測(cè)微螺桿固定，然后讀數(shù)。二、測(cè)量金屬絲的電阻率1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)測(cè)量金屬絲的電阻率。(2)學(xué)習(xí)用伏安法測(cè)電阻。2.實(shí)驗(yàn)器材：刻度尺、螺旋測(cè)微器、學(xué)生電源、滑動(dòng)變阻器、電壓表、電流表、開(kāi)關(guān)、金屬絲、導(dǎo)線。3.實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)根據(jù)電阻公式R=ρlS，可得ρ=RSl。用伏安法測(cè)量金屬絲的電阻，由于金屬絲電阻通常較小4.實(shí)驗(yàn)步驟(1)用螺旋測(cè)微器多次測(cè)量金屬絲的直徑，算出其平均值。(2)把金屬絲兩端固定在接線柱上，使其拉直，用刻度尺多次測(cè)量接入電路部分的金屬絲的長(zhǎng)度，算出其平均值。(3)按設(shè)計(jì)的電路圖連接電路，并將滑動(dòng)變阻器的滑片置于阻值最大端。(4)閉合開(kāi)關(guān)，改變滑片位置，測(cè)出若干組電流、電壓值填入設(shè)計(jì)的表格中。(5)測(cè)量結(jié)束后打開(kāi)開(kāi)關(guān)、拆除電路、整理實(shí)驗(yàn)器材。5.數(shù)據(jù)分析將測(cè)量的數(shù)據(jù)記入設(shè)計(jì)的表格中，并計(jì)算出金屬絲的電阻值、橫截面積和長(zhǎng)度，將以上計(jì)算出的數(shù)據(jù)代入公式ρ=RSl三、伏安法測(cè)電阻1.電流表和電壓表的選擇(1)根據(jù)電路中的最大電流(或最大電壓)進(jìn)行選擇。(2)根據(jù)用電器的額定電流(或額定電壓)進(jìn)行選擇。(3)根據(jù)電源的參數(shù)進(jìn)行選擇。2.電流表兩種接法的選擇(1)定量判斷法：若已知待測(cè)電阻的阻值大約為Rx，電流表的內(nèi)阻為RA，電壓表的內(nèi)阻為RV，則當(dāng)Rx>RA當(dāng)Rx<RA(2)試觸法：若不知Rx的大概值，或者RA、RV均不知道時(shí)，可借助試觸法來(lái)確定是用內(nèi)接法還是外接法：改變電壓表一個(gè)接線端的位置，分別讓電流表內(nèi)接和外接。如果電流表示數(shù)的變化比電壓表的明顯，即ΔII>ΔUU，則應(yīng)采用內(nèi)接法；如果電壓表示數(shù)的變化比電流表的明顯，即ΔUU3.控制電路的選擇由于限流式接法電路簡(jiǎn)單，耗能低，所以通常采用滑動(dòng)變阻器的限流式接法。但在以下三種情況中，必須選擇分壓式接法：①當(dāng)待測(cè)電阻的阻值遠(yuǎn)大于滑動(dòng)變阻器的最大阻值，且實(shí)驗(yàn)要求的電壓變化范圍較大(或要求測(cè)量多組數(shù)據(jù))時(shí)，必須選用分壓式接法。②若采