高二物理上学期知识点

高二物理（3-1）上学期知识点

“第一章静电场”

“1 电荷及其守恒定律”

电荷、元电荷

1、自然界中存在两种电荷：正电荷与负电荷。被丝绸摩擦过的玻璃棒带正电；被毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

2、元电荷：最小的带电单元，任何带电体的带电量都是元电荷的整数倍，。

电子的电荷量e和电子的质量m的比叫做电子的比荷，。

3、点电荷：是一种理想化的模型。如果带电体本身的线度比相互作用的带电体之间的距离小得多，以致带电体的体积和形状对相互作用力的影响可以忽略不计时，这种带电体就可以看成点电荷，但点电荷自身不一定很小，所带电荷量也不一定很少。

摩擦起电、接触起电、感应起电

1、摩擦起电：两个不同的物体相互摩擦，带上等量异种电荷；

2、接触起电：不带电物体接触另一个带电物体，使电荷从带电物体转移一部分到不带电物体上。

3、感应起电：导体接近（不接触）带电体，使导体靠近带电体一端带上与带电体相异的电荷，而另一端带上与带电体相同的电荷。导体内的自由电子在外电场的作用下重新分布的现象，叫做静电感应。

电荷守恒定律：电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，或者

从物体的一部分转移到另一部分，总量保持不变。

“2 库仑定律”

1、内容：在真空中两个点电荷间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

2、表达式：（k为静电力常量等于）。

3、适用条件：真空中的点电荷。

“3 电场强度”

电场、电场力

电场：带电体周围存在的一种物质，是电荷间相互作用的媒体。电场是客观存在的，电场具有力的特性和能的特性。电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用，这种力叫做电场力。

电场强度的定义式

1、电场强度：描述电场的强弱之别的物理量，方向与正电荷受的电场力方向相同，与负电荷受的电场力的方向相反。

2、定义式：放入电场中某一点的电荷受到的电场力跟它的电荷量的比值，叫做这一点的电场强度。即E=F/q（适用于一切电场），E与F、q无关，只由电场本身决定。

3、方向：正电荷受的电场力方向，与负电荷受的电场力的方向相反。

4、单位：N/C，V/m，1N/C=1V/m。

点电荷的电场强度：（只适用于点电荷）。

电场强度的叠加：电场强度是矢量，当空间的电场是由几个点电荷共同激发的时候，空间某点的电场强度等于每个点电荷单独存在时所激发的电场在该点的场强的矢量和。

电场线

1、电场线：在电场中画出一系列的从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的切线方向都跟该点的场强方向一致，这些曲线叫做电场线。

2、电场线的性质：

①电场线是起始于正电荷（或无穷远处），终止于负电荷（或无穷远处）；

②电场线的疏密反映电场的强弱，电场线越密（疏）场强越大（小）；

③电场线不相交，不相切，不闭合；

④电场线不是真实存在的；

⑤电场线不一定是电荷运动轨迹。

3、几种特殊电场的电场线：

①点电荷的电场线

②等量同（异）种点电荷的电场线

③匀强电场的电场线：

匀强电场：在电场中，如果各点的场强的大小和方向都相同，这样的电场叫匀强电场。匀强电场中的电场线是间距相等且互相平行的直线。

“4 电势能和电势”

电场力的功

1、电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，即与初末位置的电势差有关。

2、表达式：①W

AB =U

AB

q——带正负号计算（适用于任何电场）；

②W

AB

=Eqd——d沿电场方向的距离（适用于匀强电场）。

3、电场力做功与电势能的关系：W

AB =-△Ep=Ep

A

-Ep

B

。

电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。

电势能：

1、电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处（电势为零处）电场力所做的功，ε=qφ。

2、特点：

①电势能具有相对性，相对零势能面而言，通常选大地或无穷远处为零势能面。

②电势能的变化量△Ep与零势能面的选择无关。

③电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大。

电势:

1、电势φ：电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差。

2、特点：

①电势具有相对性，相对参考点而言。但电势之差与参考点的选择无关。通常取离电场无穷远处或大地的电势为零电势。

②电势一个标量，但是它有正负，正负只表示该点电势比参考点电势高，还是低。

③电势的大小由电场本身决定，与Ep和q无关。

④电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零势点时电场力所做的功。

3、电势高低的判断方法

①根据电场线判断：沿着电场线的方向，电势越来越低。

②根据电势能判断：

正电荷：电势能大，电势高；电势能小，电势低。

负电荷：电势能大，电势低；电势能小，电势高。

结论：只在电场力作用下，静止的电荷从电势能高的地方向电势能低的地方运动。

等势面:

1、等势面：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。

2、特点：

①等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷电场力不做功。

②等势面一定跟电场线垂直，而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。

③任意两个等势面都不相交。

④画等势面（线）时，一般相邻两等势面（或线）间的电势差相等。这样，在等势面（线）密处场强大，等势面（线）疏处场强小。

实验：用描迹法画出电场中平面上的等势线

实验目的：利用电场中电势差及等势面的知识，练习用描迹法画出电场中一个平面上的等势线。

实验原理：用导电纸上形成的稳恒电流场来模拟静电场，当两探针与导电纸上电势相等的两点接触时，与探针相连的灵敏电流计中通过的电流为零，指针不偏转，从而可以利用灵敏电流计找出导电纸上的等势点，并依据等势点描绘出等势线。

实验器材：

学生电源或电池组（电压约为6V），灵敏电流计，开关，导电纸，复写纸，白纸，圆柱形金属电极两个，探针两支，导线若干，木板一块，图钉，刻度尺。

实验步骤：1、在平整的木板上，由下而上依次铺放白纸、复写纸、导电纸各一张，导电纸有导电物质的一面要向上，用图钉把白纸、复写纸、和导电纸一起固定在木板上。

2、在导电纸上平放两个跟它接触良好的圆柱形电极，两个电极之间的距离约为10cm，将两个电极分别与电压约为6V的直流电源的正负极相接，作为“正电荷”和“负电荷”，再把两

根探针分别接到灵敏电流计的“+”、“-”接线柱上（如图所示）。

3、在导电纸上画出两个电极的连线，在连线上取间距大致相等的五个点作基准点，并用探针把它们的位置复印在白纸上。

4、接通电源，将一探针跟某一基准点接触，然后在这一基准点的一侧距此基准点约1cm处再选一点，在此点将另一探计跟导电纸接触，这时一般会看到灵敏电流计的指针发生偏转，左右移动探针位置，可以找到一点使电流计的指针不发生偏转，用探针把这一点位置复印在白纸上。

5、按步骤（4）的方法，在这个基准点的两侧逐步由近及远地各探测出五个等势点，相邻两个等势点之间的距离约为1cm。

6、用同样的方法，探测出另外四个基准点的等势点。

7、断开电源，取出白纸，根据五个基准点的等势点，画出五条平滑的曲线，这就是五条等势线。

注意事项：

1、电极与导电纸接触要良好，且与导电纸的相对位置不能改变。

2、寻找等势点时，应从基准点附近由近及远地逐渐推移，不可冒然进行大跨度的移动，以免电势差过大，发生电流计过载现象。

3、导电纸上所涂导电物质相当薄，故在寻找等势点时，不能用探针在导电纸上反复划动，而应采用点接触法。

4、探测等势点不要太靠近导电纸的边缘，因为实验是用电流场模拟静电场，导电纸边缘的电流方向与边界平行，并不与等量异种电荷电场的电场线相似。

“5 电势差”

1、电势差U：电荷在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功WAB与电荷量q 的比值WAB/q叫做AB两点间的电势差。

2、公式：UAB=WAB/q，且UAB=φA-φB。电势差有正负UAB=-UBA，一般常取绝对值，写成U。单位V，1V=1J/c。

3、电势差跟带电量q无关，只跟电场中的两点之间的位置有关。这表示电势差是反映电场自身的物理量。

“6 电势差与电场强度的关系”:

U=Ed（只适用于匀强电场，d为等势面间的距离），E的方向是电势降低最快的方向。“7 静电现象的应用”:

静电平衡状态、等势体：

当导体内的自由电子不再做定向移动时，此时导体处于静电平衡状态。处于静电平衡的导体内部场强处处为零，但导体表面的场强不为零，场强方向垂直于外表面（等势面）。处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体表面是个等势面。

静电屏蔽

处于电场中的空腔导体或金属网罩，其空腔部分的场强处处为零，即能把外电场遮住，使内部不受外电场的影响，这就是静电屏蔽。

生活中的静电现象

1、放电现象：火花放电和接地放电。

2、雷电和避雷：尖端放电。

3、静电的应用和防止：静电除尘等。

“8 电容器的电容”

电容器的概念和原理：

1、电容器：任何两个绝缘又互相靠近的导体组成电容器，它带电时，两导体总是带等量异种电荷，电容器所带的电量只其中一个导体所带电量的值。

2、电容器充放电过程：（电源给电容器充电）

充电过程：使电容器的两个极板带上等量的异种电荷的过程叫做充电。电源的电能转化为电容器的电场能；

放电过程：把充电后的极板接通电荷互相中和（电荷没有消失，只是失去了电量而已），电容器就不再带电，这个过程是放电，这可形成短暂的放电电流。电容器的电场能转化为其他形式的能。

电容的定义式：

1、电容：描述电容器容纳电荷本领的物理量。由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定，与电容器是否带电、带电荷量的多少、板间电势差的大小等均无关。

2、定义：电容器所带电量Q与电容器两极板间电压U的比值就叫做电容器的电容。

3、定义式：C=Q/U（适用于各种电容器）。

4、单位：法拉F，微法μF，皮法pF，1pF=10-6μF=10-12F。

平行板电容器：

1、平行板电容器的电容：（k为静电力常量，ε为介电常数，空气的介电常数最

小，S为正对面积，仅适用于平行板电容器）；

2、平行板电容器内部是匀强电场E=U/d；

3、由定义式可得平行板电容器具有下列关系：；

4、若电容器始终连接在电池上，两极板的电压不变，若电容器充电后，切断与电池的连接，电容器的带电荷量不变。

常用电容器：

固定电容器、可变电容器、半可变电容器、电解电容器。电解电容器有正负极之分，接入电路时正极接高电势，该类电容器不能直接接入交流电路。

“9 带电粒子在电场中的运动”

带电粒子在电场中的加速

1、在匀强电场中的加速问题，一般属于物体受恒力（重力一般不计）作用运动问题。处理的方法有两种：

①根据牛顿第二定律和运动学公式结合求解：，，；

②根据动能定理与电场力做功，运动学公式结合求解：。

2、在非匀强电场中的加速问题，一般属于物体受变力作用运动问题。处理的方法只能根据

动能定理与电场力做功，运动学公式结合求解：。

带电粒子在电场中的偏转：

带电粒子垂直于匀强电场的场强方向进入电场后，受到恒定的电场力作用，且与初速度方向垂直，因而做匀变速曲线运动——类似平抛运动，如图：

垂直于场强方向做匀速直线运动：V

x =V

，L=V

t；

平行于场强方向做初速为零的匀加速直线运动：，，

；

通过电场区的时间：；

示波管

示波管主要由电子枪、竖直偏转电极和水平偏转电极、荧光屏组成。两电极都不加偏转电压时，由电子枪产生的高速电子做直线运动，打在荧光屏中心，形成一个亮点。这时如果在水平偏转电极上加上随时间均匀变化的电压，则电子因受偏转电场的作用，打在荧光屏上的亮点便沿水平方向匀速移动。如果再在竖直偏转电极上，加上一随时间变化的信号电压，则亮点在竖直方向上也要发生偏移，偏移的大小与所加信号电压的大小成正比。这样，亮点一方面随着时间的推移在水平方向匀速移动，一方面又正比于信号电压在竖直方向上产生偏移。于是在荧光屏上便形成一波形曲线，此曲线反映出信号电压随时间变化的规律。

粒子通过电场区的侧移距离：；偏转角：。

带电粒子在电场中运动的综合应用

1、带电粒子在电场中的平衡问题：

带电粒子在电场中处于静止或匀速直线运动状态时，则粒子在电场中处于平衡状态。假设

匀强电场的两极板间的电压为U，板间的距离为d，则：mg=qE=，有q=。

2、带电粒子在电场中的加速问题：

带电粒子在电场中加速，若不计粒子的重力，则电场力对带电粒子做功等于带电粒子动能的增量。

3、带电粒子在电场中的偏转问题：

带电粒子以垂直匀强电场的场强方向进入电场后，做类平抛运动。

垂直于场强方向做匀速直线运动：V

x =V

，L=V

t；

平行于场强方向做初速为零的匀加速直线运动：，，

，偏转角：。

4、粒子在交变电场中的往复运动

当电场强度发生变化时，由于带电粒子在电场中的受力将发生变化，从而使粒子的运动状态发生相应的变化，粒子表现出来的运动形式可能是单向变速直线运动，也可能是变速往复运动。带电粒子是做单向变速直线运动，还是做变速往复运动主要由粒子的初始状态与电场的变化规律（受力特点）的形式有关。

①若粒子（不计重力）的初速度为零，静止在两极板间，再在两极板间加上甲图的电压，粒子做单向变速直线运动；若加上乙图的电压，粒子则做往复变速运动。

②若粒子以初速度为v

从B板射入两极板之间，并且电场力能在半个周期内使之速度减小到零，则甲图的电压能使粒子做单向变速直线运动；则乙图的电压也不能粒子做往复运动。所以这类问题要结合粒子的初始状态、电压变化的特点及规律、再运用牛顿第二定律和运动学知识综合分析。

注：是否考虑带电粒子的重力要根据具体情况而定，一般说来：

①基本粒子：如电子、质子、α粒子、离子等除有说明或有明确的暗示以外，一般都不考虑重力（但并不忽略质量）；

②带电颗粒：如液滴、油滴、尘埃、小球等，除有说明或有明确的暗示以外，一般都不能忽略重力。

“第二章恒定电流”

“1 电源和电流”

电源：是通过非静电力做功把其他形式能转化为电势能的装置。

电流：

1、定义：电荷的定向移动形成电流。

2、电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。在外电路中电流由高电势点流向低电势点，在电源的内部电流由低电势点流向高电势点（由负极流向正极）。

3、电流强度：通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值，I=q/t。电流强度的定义式中，如果是正、负离子同时定向移动，q应为正负离子的电荷量和。

4、电流的微观表达式：I=nqSv（S横截面积，v定向移动速率，n单位体积的自由电荷个数）。

2 电动势”

电动势、内阻：

1、电动势是反映电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量。例如一节干电池的电动势E=15V，物理意义是指：电路闭合后，电流通过电源，每通过1C的电荷，干电池就把15J 的化学能转化为电能。

2、电源内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻。

“3 欧姆定律”

1、内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻值成反比。

2、公式：I=U/R。

3、适用范围：纯电阻用电器（例如：适用于金属、液体导电，不适用于气体导电）。

4、图象表示：在R一定的情况下，I正比于U，所以I—U图线、U—I图线是过原点的直线，且R=U/I，所以在I—U图线中，R=cotθ=1/k斜率，斜率越大，R越小；在U—I图线中，R=tanθ=k斜率，斜率越大，R越大。

实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线

实验目的：1、描绘小灯泡的伏安特性曲线。

2、理解并检验灯丝电阻随温度升高而增大。

3、掌握仪器的选择和电路连接。

实验原理：1、根据部分电路欧姆定律，一纯电阻R两端电压U与电流I总有U=I?R，若R 为定值时，U—I图线为一过原点的直线。小灯泡的灯丝的电阻率随温度的升高而增大，其电阻也就随温度的升高而增大。而通过小灯泡灯丝的电流越大，灯丝的温度也越高，故小灯泡的伏安特性曲线（U—I曲线）应为曲线。

2、小灯泡（3.8V，0.3A）电阻很小，当它与电流表（0.6A）串联时，电流表的分压影响很大，为了准确测出小灯泡的伏安特性曲线，即U、I的值，电流表应采用外接法，为使小灯泡上的电压能从0开始连续变化，滑动变阻器应采用分压式连接。

3、实验电路如图所示，改变滑动变阻器的滑片的位置，从电压表和电流表中读出几组I、U 值，在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U-I图象。

实验器材：小灯泡（3.8V，0.3A），电压表（0-3V-15V），电流表（0-0.6A-3A），滑动变阻器（20Ω），学生低压直流电源，电键，导线若干，坐标纸、铅笔。

实验步骤：1、如图所示连结电路安培表外接，滑线变阻器接成分压式。电流表采用0.6A 量程，电压表先用0～3V的量程，当电压超过3V时采用15V量程。

2、把变阻器的滑动片移动到一端使小灯泡两端电压为零

3、移动滑动变阻触头位置，测出15组不同的电压值u和电流值I，并将测量数据填入表格。

4、在坐标纸上以u为横轴，以I为纵轴，建立坐标系，在坐标纸上描出各组数据所对应的点。（坐标系纵轴和横轴的标度要适中，以所描图线充分占据整个坐标纸为宜。）将描出的点用平滑的曲线连结起来，就得小灯泡的伏安特性曲线。

4、拆除电路、整理仪器。

注意事项：1、实验过程中，电压表量程要变更：U<3V时采用0—3V量程，当U>3V时采用0—15V量程。

2、读数时，视线要与刻度盘垂直，力求读数准确。

3、实验中在图线拐弯处要尽量多测几组数据（U/I值发生明显变化处，即曲线拐弯处。此时小灯泡开始发红，也可以先由测绘出的U—I图线，电压为多大时发生拐弯，然后再在这一范围加测几组数据）。

4、在电压接近灯泡额定电压值时，一定要慢慢移动滑动触头。当电压指在额定电压处时，测出电流电压值后，要马上断开电键。

5、画u—I曲线时不要画成折线，而应画成平滑的曲线，对误差较大的点应当舍弃。

实验数据记录和处理：

实验：伏安法测电阻

实验原理：欧姆定律。因此只要用电压表测出电阻两端的电压，用安培表测出通过电流，用R=U/I即可得到阻值。

伏安法测电阻的两种接法：

1、电流表外接法：在电压表的内阻远远大于Rx时，使用（此时I

≈0）；

2、电流表内接法：在电流表的内阻远远小于Rx时，使用（此时V

≈0）。

3、当待测电阻阻值与电压表、电流表的阻值相差不多时，可根据：R

A R

V

>R

x

2时，采用电流表

外接法；当R

A R

V

＜R

x

2时，采用电流表内接法来确定。（口决：“大内小外”，即内接法适合测

大电阻结果偏大，外接法适合测小电阻测量结果偏小）

4、如果不知道R

x ，R

V

，R

A

的阻值，可用试触法，即通过不同的电表连接方式的电路，看电

压表电流变化情况。如果电流表变化明显，说明电压表内阻对电路影响大，应选用电流表内接法同理，若电压表变化明显选用电流表外接法（简记为电流内接→电流表变化大；电

压外接→电压表变化大）。

滑动变阻器的两种接法：1、限流电路是将电源和可变电阻串联，通过改变电阻的阻值，以达到改变电路的电流，但电流的改变是有一定范围的。其优点是节省能量；一般在两种控制电路都可以选择的时候，优先考虑限流电路。

2、分压电路是将电源和可变电阻的总值串联起来，再从可变电阻的两个接线柱引出导线。如图，其输出电压由ap之间的电阻决定，这样其输出电压的范围可以从零开始变化到接近于电源的电动势。在下列三种情况下，一定要使用分压电路：

①要求测量数值从零开始变化或在坐标图中画出图线。

②滑动变阻器的总值比待测电阻的阻值小得多。

③电流表和电压表的量程比电路中的电压和电流小。

“4 串联电路和并联电路”

串联电路的电流、电压和电阻

1、电流关系：I

总=I

1

=I

2

=I

3

=…；

2、电压关系：U

总=U

1

+U

2

+U

3

+…；

3、电阻关系：R

串=R

1

+R

2

+R

3

+…；

4、功率关系：P

总=P

1

+P

2

+P

3

+…。

并联电路的电流、电压和电阻

1、电流关系：I

并=I

1

+I

2

+I

3

+…；

2、电压关系：U

总=U

1

=U

2

=U

3

=…；

3、电阻关系：1/R

并=1/R

1

+1/R

2

+1/R

3

+…；

4、功率关系：P

总=P

1

+P

2

+P

3

+…。

半偏法测电表的内阻

1、半偏法测电流表内阻①测量方法：电流表半偏法测电阻的电路图如图，R为滑动变阻器，

R

0为电阻箱，G为待测电流表内阻。实验时，先合上S

1

，断开S

2

，调节R使电流计的指针满

偏；再合上S

2，调节R

使电流计的读数为满刻度的一半，这时，电阻箱的数值即为电流计

的内阻。（注意：实验前，变阻器的阻值应放在最大位置；调节R

时，R不动）

②测量原理：S

2打开时，设电流表满偏电流I

g

=，因为R＞R

g

，R＞＞r，所以I

g

≈

E/R ，当S 2闭合时，R 0和R g 并联，并联后总阻值R 并＜R g ＜＜R ，故S 2闭合后，电路中总电流

几乎不变，即I g ≈E/R ，调节R 0使电流表半偏为I g /2，所以流过R 0的电流也为I g /2，所以R 0=R g 。 ③器材选择：从上述原理可知，S 2打开与闭合，近似认为干路中电流不变，前提是R ＞＞R g 。故实验器材选择应满足①电源电动势尽可能大，②R 尽可能大。

2、半偏法测电压表的内阻 电路如图：实验时，将R 1的滑动片P 放在左边，合上S 1和S 2，调节R 1，使电压表的读数满偏；保持R 1不变，断开S 2，调节R 0，使电压表的读数为满刻度

的一半。则R

V =R 0。

表头的改装

1、电流表改装成电压表

①原理：利用串联电阻的分压作用；

②分压电阻的计算：设电流表满偏电流为I g ，内阻为R g ，满偏电压为U g ，利用串联电阻的

分压作用，可将电流表串一电阻R 串使电流表改装成电压表。设电压表量程为U ，则

分压电阻R 串＝

。

2、电流表扩大量程

①原理：利用并联电阻的分流作用

②分流电阻的计算：将电流的量程扩大到I ，要并联的电阻为R 并，由并联电路电压相等有，

。

电路问题分析

1、电路故障分析：电路出现故障有两个原因：短路和断路（包括接线断路或接触不良，电器损坏等情况）。判断电路故障常用排除法：在明确电路结构的基础上，从分析比较故障前后电路结构的变化，电流、电压的变化入手，确定故障后，并对电路元件逐一分析，排除不可能情况，寻找故障所在。

2、含容电路分析：求解这类问题关键要知道，电路稳定后，电容器是断路的，同它串联的电阻均可视为短路，电容器两端的电压等于同它并联电路两端的电压。

“5 焦耳定律”:

电功:电流做功的实质是电场力对电荷做功。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，电势

能转化为其他形式的能。因此电功W=qU=UIt，这是计算电功普遍适用的公式。

电功率:单位时间内电流做的功叫电功率，P=W/t=UI，这是计算电功率普遍适用的公式。

，只适用于纯电阻电路。，适用于纯电阻电路。

焦耳定律，电热:

1、焦耳定律：电流通过电阻为R的导体时，t时间内导体上产生的热量，即电热Q=I2Rt，单位是J。焦耳定律无论是对纯电阻电路还是对非纯电阻电路都是适用的。

2、电功和电热的关系

①纯电阻电路消耗的电能全部转化为热能，电功和电热是相等的，所以有W=Q，UIt=I2Rt，

U=IR（欧姆定律成立），；

②非纯电阻电路消耗的电能一部分转化为热能，另一部分转化为其他形式的能。所以有W>Q，UIt>I2Rt，U>IR（欧姆定律不成立）。

热功率：P=I2R，适用于一切电路；P=UI=P

热+P

机

=I2R+P

机

，适用于非纯电阻电路。

电流通过导体时能使导体的温度升高，电能变成内能，这就是电流的热效应。如白炽灯。“6 导体的电阻”

实验：探究影响导体电阻的因素

1、实验一通过实验在长度、横截面积、材料三个因素中，保持两个因素不变，比较第三个因素的影响；然后研究另外两个因素的影响。

如图，a 、b、c、d是四条不同的金属导体。在长度、横截面积、材料三个因素方面；b、c、d跟a相比，分别只有一个因素不同；b与a长度不同；c与a横截面积不同；d与a材料不同。

图中四段导体是串联的，每段导体两端的电压与它们的电阻成正比，因此，用电压表分别测量a、b、c、d两端的电压，就能知道它们的电阻之比。

比较a、b的电阻之比与它们的长度之比；比较a、c的电阻之比与它们的横截面积之比；比较a、d的电阻是否相等。这样就可以得出长度、横截面积、材料这三个因素与电阻的关

系。改变滑动变阻器滑片的位置，可以获得多组实验数据以得到更可靠的结论。

这个实验得到的是电阻与导线长度、横截面积的比例关系，实验中不必测量电阻大小的数值。

2、实验二：探究导体电阻与材料的关系

选择至少两种不同材料的导体（例如镍铬合金丝和康铜丝），测出它们的长度、横截面积和电阻，利用实验一的等式结论分别计算出等式中的比例系数。

这个比例系数叫做电阻率。

电阻定律、电阻率

1、电阻的定义：导体两端的电压与通过导体中的电流的比值叫导体的电阻。

①定义式：R=U/I，单位：Ω。

②电阻是导体本身的属性，跟导体两端的电压及通过电流无关。

2、电阻定律的内容：在温度不变时，导体的电阻R与它的长度L成正比，与它的横截面积S成反比。即R=ρL/S。

3、电阻率：ρ是反映材料导电性能的物理量，称为电阻率，和物体的材料、温度有关。

①金属材料的电阻率随温度的升高而增大；

②半导体材料的电阻率随温度增加而减小；

③纯金属的电阻率较小，合金的电阻率较大，橡胶的电阻率最大；

④当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，这种现象叫超导现象。

4、适用条件：①粗细均匀的导线；②浓度均匀的电解液。

实验：测定金属的电阻率

实验目的：用伏安法间接测定某种金属导体的电阻率；练习使用螺旋测微器。

实验原理：根据电阻定律公式R=，只要测量出金属导线的长度l和它的直径d，计算

出导线的横截面积S，并用伏安法测出金属导线的电阻R，即可计算出金属导线的电阻率。实验器材：被测金属导线，直流电源（4V），电流表（0-0.6A），电压表（0-3V），滑动变阻器（50Ω），电键，导线若干，螺旋测微器，米尺。

实验步骤：1、用螺旋测微器在被测金属导线上的三个不同位置各测一次直径，求出其平均值d，计算出导线的横截面积S。

2、按如图所示的原理电路图连接好用伏安法测电阻的实验电路。

3、用毫米刻度尺测量接入电路中的被测金属导线的有效长度，反复测量3次，求出其平均值l。

4、把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最大的位置，电路经检查确认无误后，闭合电键S。改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U的值，断开电键S，求出导线电阻R的平均值。

5、将测得的R、l、d值，代入电阻率计算公式中，计算出金属导线的电阻率。

6、拆去实验线路，整理好实验器材。

注意事项：1、测量被测金属导线的有效长度，是指测量待测导线接入电路的两个端点之间的长度，亦即电压表两并入点间的部分待测导线长度，测量时应将导线拉直。

2、本实验中被测金属导线的电阻值较小，因此实验电路必须采用电流表外接法。

3、实验连线时，应先从电源的正极出发，依次将电源、电键、电流表、待测金属导线、滑动变阻器连成主干线路（闭合电路），然后再把电压表并联在待测金属导线的两端。

4、闭合电键S之前，一定要使滑动变阻器的滑动片处在有效电阻值最大的位置。

5、在用伏安法测电阻时，通过待测导线的电流强度I的值不宜过大（电流表用0~0.6A量程），通电时间不宜过长，以免金属导线的温度明显升高，造成其电阻率在实验过程中逐渐增大。

“7 闭合电路的欧姆定律”

闭合电路欧姆定律

1、内容：闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比，跟闭合电路总电阻成反比。

2、表达式：I=E/（R+r）。

3、适用范围：纯电阻电路。

4、电路的动态分析：

①分析的顺序：外电路部分电路变化→R

总变化→由判断I

总

的变化→由U=E-I

总

r

判断U的变化→由部分电路欧姆定律分析固定电阻的电流、电压的变化欧→用串、并联规律分析变化电阻的电流、电压电功。

②几个有用的结论

Ⅰ、外电路中任何一个电阻增大（或减少）时外电路的总电阻一定增大（或减少）。

Ⅱ、若开关的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若开关的通断使并联的支路增多时，总电阻减少。

Ⅲ、动态电路的变化一般遵循“串反并同”的规律；当某一电阻阻值增大时，与该电阻串联的用电器的电压（或电流）减小，与该电阻并联的用电器的电压（或电流）增大。

路端电压:

1、定义：电源两端的电压，电路开路时路端电压与电源电动势相等，闭合回路中路端电压

与内电压之和等于电源点电动势。

2、总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律

①当R增大时，I变小，又据U=E-Ir知，U变大；当R增大到∞时，I=0，U=E（断路）。

②当R减小时，I变大，又据U=E-Ir知，U变小；当R减小到零时，I=Er ，U=0（短路）。

3、路端电压随电流变化关系图像

U

端

=E-Ir，上式的函数图像是一条向下倾斜的直线，纵坐标轴上的截距等于电动势的大小，

横坐标轴上的截距等于短路电流I

短

，图线的斜率值等于电源内阻的大小。

闭合电路的功率

1、电源的总功率：就是电源提供的总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率，也

叫电源消耗的功率，P

总

=EI。

2、电源输出功率：整个外电路上消耗的电功率。对于纯电阻电路，电源的输出功率。P

出=I2R=[E/（R+r）]2R，当R=r时，电源输出功率最大η=50%，其最大输出功率为P

max

=E2/4r。

3、电源内耗功率：内电路上消耗的电功率，P

内=U

内

I=I2r。

4、电源的效率：指电源的输出功率与电源的功率之比，即η=P

出/

总

=IU/IE=U/E。

“8 多用电表的原理”

实验：练习使用多用电表

（一）练习用多用电表（万用表）测电阻实验目的：

练习使用多用电表测电阻。

实验原理：多用电表由表头、选择开关和测量线路三部分组成（如图），表头是一块高灵敏度磁电式电流表，其满度电流约几十到几百mA，转换开关和测量线路相配合，可测量交流和直流电流、交流和直流电压及直流电阻等。测量直流电阻部分即欧姆表是依据闭合电路欧姆定律制成的，原理如图所示，当红、黑表笔短接并调节R使指针满偏时有:

I

g

==（1）

当电笔间接入待测电阻R

x

时，有

I

x

=（2）

联立（1）、（2）式解得

=（3）

由（3）式知当R

x =R

中

时，I

x

=I

g

，指针指在表盘刻度中心，故称R

中

为欧姆表的中值电

阻，由（2）式或（3）式可知每一个R

x

都有一个对应的电流值I，如果在刻度盘上直接标出

与I对应的R

x

的值，那么当红、黑表笔分别接触待测电阻的两端，就可以从表盘上直接读出它的阻值。

由于电流和电阻的非线性关系，表盘上电流刻度是均匀的，其对应的电阻刻度是不均匀的，电阻的零刻度在电流满刻度处。

实验器材：多用电表，标明阻值为几欧、几十欧、几百欧、几千欧的定值电阻各一个，小螺丝刀。

实验步骤：1、机械调零，用小螺丝刀旋动定位螺丝使指针指在左端电流零刻度处，并将红、黑表笔分别接入“+”、“-”插孔。

2、选挡：选择开关置于欧姆表“×1”挡。

3、短接调零：在表笔短接时调整欧姆挡的调零旋钮使指针指在右端电阻零刻度处，若“欧姆零点”旋钮右旋到底也不能调零，应更换表内电池。

4、测量读数：将表笔搭接在待测电阻两端，读出指示的电阻值并与标定值比较，随即断开表笔。

5、换一个待测电阻，重复以上2、3、4过程，选择开关所置位置由被测电阻值与中值电阻值共同决定，可置于“×1”或“×10”或“×100”或“×1k”挡。

6、多用电表用完后，将选择开关置于“OFF”挡或交变电压的最高挡，拔出表笔。

注意事项：1、多用电表在使用前，应先观察指针是否指在电流表的零刻度，若有偏差，应进行机械调零。

2、测量时手不要接触表笔的金属部分。

3、合理选择量程，使指针尽可能指在中间刻度附近（可参考指针偏转在~5R

中

的范围）。

若指针偏角太大，应改换低挡位；若指针偏角太小，应改换高挡位。每次换挡后均要重新短接调零，读数时应将指针示数乘以挡位倍率。

4、测量完毕后应拔出表笔，选择开头置OFF挡或交流电压最高挡，电表长期不用时应取出电池，以防电池漏电。

（二）练习用多用电表测小灯泡的电流和电压、二极管的正反向电阻。

实验：用多用电表探测黑箱内的电学元件

设定黑箱上有三个接点，两个接点间最多只能接一个元件；黑箱内所接的元件不超过两个。

测量步骤和判定：

1、用直流电压挡测量，A、B、C三点间均无电压；说明箱内无电源。

2、用欧姆挡测量，A、C间正、反接阻值不变，说明A、C间有一个电阻。

3、用欧姆挡测量，黑表笔接A红表笔接B时测得的阻值较小，反接时测得的阻值较大，说明箱内有一个二极管，可能在AB间，也可能在BC间，如图中两种可能。

4、用欧姆挡测量，黑表笔接C红表笔接B测得阻值比黑表笔A红表笔接B时测得的阻值大，说明二极管在AB间。所以黑箱内的两个元件的接法肯定是图（a）。

“10 实验：测定电池的电动势和电阻”

实验目的：测定电池的电动势和内电阻。

实验原理：如图1所示，改变R的阻值，从电压表和电流表中读出几组I、U值，利用闭合电路的欧姆定律求出几组ε、r值，最后分别算出它们的平均值。

此外，还可以用作图法来处理数据。即在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出的几组I、U值画出U-I图象（如图2）所得直线跟纵轴的交点即为电动势值，图线斜率的绝对值即为内电阻r的值。

实验器材：

待测电池，电压表（0-3V），电流表（0-0.6A），滑动变阻器（10Ω），电键，导线。

实验步骤：1．电流表用0.6A量程，电压表用3V量程，按电路图连接好电路。

2．把变阻器的滑动片移到一端使阻值最大。

3．闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组数据（I

1、U

1

），用同样方法测

量几组I、U的值。

4．打开电键，整理好器材。

5．处理数据，用公式法和作图法两种方法求出电动势和内电阻的值。

注意事项：1、为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些，可选用已使用过一段时间的1号干电池。

2、干电池在大电流放电时，电动势ε会明显下降，内阻r会明显增大，故长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A。因此，实验中不要将I调得过大，读电表要快，每次读完立即断电。

3、要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些，用方程组求解时，要将测出的I、U

数据中，第1和第4为一组，第2和第5为一组，第3和第6为一组，分别解出ε、r值再平均。

4、在画U-I图线时，要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧。个别偏离直线太远的点可舍去不予考虑。这样，就可使偶然误差得到部分的抵消，从而提高精确度。

5、干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小，即不会比电动势小很多，这时，在画U-I 图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始（横坐标I

必须从零开始）。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流。不过直线斜率的绝对值照样还是电源的内阻。

“11 简单的逻辑电路”

1、“与”门：一个事件的几个条件都满足后，该事件才能发生，这种关系称为“与”逻辑关系。具有“与”逻辑关系的电路称为“与”门电路，简称“与”门。

①符号：；

②逻辑关系式：Y=A·B。

2、“或”门：几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系称为“或”逻辑关系。具有“或”逻辑关系的电路称为“或”门电路，简称“或”门。

①符号：；

②逻辑关系式：Y=A+B。

3、“非”门：输出状态和输入状态呈相反的逻辑关系，这种关系称为“非”逻辑关系。具有“非”逻辑关系的电路称为“非”门电路，简称“非”门。

①符号：；

②逻辑关系式：Y=。

“第三章磁场”

“1 磁现象和磁场”

磁现象:

1、天然磁石和人造磁体都叫做永磁体，他们都能吸引铁质物体，这种性质叫做磁性。磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最强的区域叫做磁极。能够自由转动的磁体，例如悬吊着的磁针，静止时指南的磁极叫做南极，又叫S极；指北的磁极叫做北极，又叫N极。

2、磁化现象：物体在外磁场作用下显示磁性的现象叫磁化现象。

磁性材料:磁性材料是指由过度元素铁、钴、镍及其合金等能够直接或间接产生磁性的物质。例如应用于变压器中的铁心材料，作为存储器使用的磁光盘，计算机用磁记录软盘等。

电流的磁效应:奥斯特发现：任何通有电流的导线，都可以在其周围产生磁场的现象，称为电流的磁效应。

磁场，地磁场

1、磁场的产生：磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质。永磁体和电流都能在空间产生磁场，变化的电场也能产生磁场。

2、磁场的基本特点：磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。

3、磁场的方向：规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向（或者小磁针静止时N极的指向）就是那一点的磁场方向。

4、地磁场：地球本身就是一个磁场，是地球北极是地磁场的南极，地球南极是地磁场的北极，两极的磁感线是垂直地球两极的。在赤道，磁感线是与地球表面平行的。

“2 磁感应强度”

1、定义：磁感应强度是表示磁场强弱的物理量，在磁场中垂直于磁场方向的通电导线，受到的磁场力F跟电流I和导线长度L的乘积IL的比值，叫做通电导线所在处的磁感应强度，定义式B=F/IL。单位T，1T=1N/（A·m）。

2、磁感应强度是矢量，磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向，即通过该点的磁感线的切线方向。

3、物理意义：磁感应强度是反映磁场本身力学性质的物理量，与检验通电直导线的电流强度的大小、导线的长短等因素无关。

4、磁场中某位置的磁感应强度的大小及方向是客观存在的，与放入的电流强度I的大小、导线的长短L的大小无关，与电流受到的力也无关，即使不放入载流导体，它的磁感应强