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1、初三物理测量电压上海科技版【本讲教育信息】一. 教学内容：测量电压a基本要求：1. 知道电源的作用、电压的单位及其换算。了解一些常见电压及我国家庭电路电压。2. 知道电压表的用途、符号，会正确将电压表接入电路中，并能正确选择量程和读数。3. 通过实验探究，总结出串联电路和并联电路中的电压关系，在探究过程中，能选择实验探究需要的器材，经历从物理实验中探索科学规律的过程，养成观察、分析、归纳能力和语言表述信息的能力。重点内容：实验探究串联、并联电路中的电压关系，学会电压表的使用和读数。难点内容：对电压的理解。主要内容讲解如下：一. 电压如下图所示，将装有水的U形管连通器的底部用止水钳夹住，两管内水
2、面相平，水并没有流动。向U形管左管内加水，使左管水面高出右管水面。打开止水钳，两管内的水就会发生流动，而且是从左管向右管流动。为什么在连通器里的水面相平时，水不发生流动，而在左管水面高时，水从左管流向它的右管？U形管中的水能不能持续不断地流动？图1如下图2所示，在连通器的底部找到一个小液片AB，在甲图中，小液片受到的向右的压强显然大于向左的压强，小液片受到一个向右的压强差，这个压强差的大小是由两液面的高度差来决定的，两液面的高度差越大，压强差就越大。正是在这个压强差的作用下，水要向右流动。如图乙，向右的压强仍然大于向左的压强，也就是说小液片仍然受到一个向右的压强差，所以水仍然向右流动，只不过是
3、此时的压强差与甲图相比变小了一些罢了。如丙图所示，当向右的压强与向左的压强相等时，水就停止流动。此时小液片受到的压强差为零。图2图3水的压强差也叫做水位差（又叫水压），它才是使水定向流动形成水流的原因。如图3所示，甲图中A处的水位高于B处的水位，打开阀门，管中的水从A处通过涡轮向B处流动，水的流动使涡轮转动。A处的水面下降，B处的水面上升，当A、B两处水面相平时，水位相同，水停止流动，涡轮不再转动。可见，水位差（水压）使水管中形成水流。我们用一台抽水机不断地把水从B处抽到A处（如图3乙所示），将抽水机置图示的位置，使A处的水总比B处的水位高，由于水管两端总保持一定的水位差（水压），于是水管内就
4、有持续的水流。图3下面我们来看看图4所示的电路的情况。电源的正极聚集有大量的正电荷，负极聚集有大量的负电荷，在电源的正、负极之间就产生了电压。这个电压使电路中电荷发生定向流动，使正电荷从正极流向负极，或者使负电荷从负极流向正极，于是在电路中产生了电流。可见，电压是使电路中形成电流的原因。图4下图是伏打电池的示意图，它的正极A板（铜板）聚集有大量的正电荷，它是高电位。负极B板（锌板）聚有大量负电荷，它是低电位，A、B两板间存在有电位差，即电压。这个电压使得正电荷由正极向负极移动，负电荷由负极向正极移动（金属导体则属于后一种情况）。这样电路中的自由电荷由B向A作定向移动形成电流。如果负极锌板上的多
5、余的自由电子全部移到了正极铜板上和正电荷中和完毕，电路中就不再有电流了，小灯泡也停止发光。但是电池中的化学物质发生化学反应，使正极、负极各自始终保持有大量的正电荷及负电荷，使电路两端始终有一定的电压，电路中就有了持续电流存在。所以电源是提供电压的装置。它们之间的关系是：电源保持（提供）了电压，电压形成了电流。在电路中，电源在工作时不断地使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷，保持电路两端有一定的电压，使电路中有持续的电流。电源是提供电压的装置。在图3所示装置中，不同的抽水机可以在水管两端产生不同的水位差，即大小不同的水压。同理，不同的电源可以在电路的两端产生大小不同的电压，为此，首先要确定电压的单位
6、。在国际单位制里，电压的单位是伏特，简称伏（V）。此外，常用单位还有千伏（kV）、毫伏（mV）、微伏（V）等。课本中给出了几个常见的电压值。要求记住的电压值有：一节干电池电压：1.5伏。家庭电路的电压：220伏。对人体安全的电压：不高于36伏。二. 电压表的使用测量电压的仪器叫电压表。下图就是常见电压表的外形，左上角是电压表在电路图中的符号。电压表和电流表不仅外形相似，构造也相似，因此，在使用上，它们有相同的方面，但它们测量的又是两个不同的物理量，又有不同的要求。我们将采取跟电流表对比的方法，来学电压表。表盘上标有字母“V”的是电压表。电压表的种类也很多，有教学用电压表和学生用电压表，从测量范
7、围来看，有伏特表、毫伏表、微伏表等等。我们在实验室中常用的电压表是伏特表。伏特表也有两个量程：若用“+”和“3”两个接线柱，量程是3伏。若用“+”和“15”两个接线柱，量程是15伏。量程是3伏时，要看下面的刻线，最小刻度值是0.1伏。量程是15伏时，要看上面的刻线，最小刻度值是0.5伏。下图左边的图示电压为0.8V，右边的图示电压为4V。同一指针位置，用大量程是小量程示数的5倍。电压表的使用规则：1. 电压表要并联在被测电路的两端。2. 必须使电流从电压表的“+”接线柱流进，从“-”接线柱流出。若接线反了，指针将要反向偏转，重则会打弯指针。所以在连接电路时，一定要找出所测电路中的电流流入点和电
8、流流出点，电压表的“+”接线柱要接电流的流入点。“-”接线柱要接电流的流出点。如上右图所示，要测灯L1两端的电压，我们要看电源，电流从电源的正极流出，向左，向下，向右，从A点流入灯，从B点流出灯L1，这时我们要将电压表V1并联到L1上，而且A 接电压表的“+”接线柱，B接电压表的“-”接线柱。3. 被测电压不要超过电压表的量程。被测电压超过电压表的量程会出现将指针打弯的现象。如果事先不能估测出被测电压的大小，要用电压表的大量程进行试触，观察指针的偏转范围，如果在小量程之内，则改接小量程，如果超出了小量程，但在大量程范围之内，则接大量程，如果仍然超出大量程，则要换接更大量程的电压表。4. 电压表
9、可以直接连到电源的正、负极上，测出的示数是电源的电压。如下图所示。三. 实验探究：干电池电压和一段电路两端的电压探究的目的是：（1）练习用电压表测干电池电压和一段电路两端的电压。（2）研究干电池串联和并联时的电压关系；串联电路、并联电路中的电压关系。我们分两个部分来进行。第一部分：测干电池电压，研究干电池串联、并联时的电压关系。一、先取三节干电池，分别测出每节电池的电压。再将这三节干电池按下图串联成电池组，测出串联电池组的电压，将测得的数据记到表1内。分析串联电池组的电压跟各节干电池电压之间的关系，写出结论。表1：串联电池组的电压结论：串联电池组的电压等于各节电池的电压之和。二、将两节相同的干
10、电池按下图并联组成电池组，用电压表测这个并联电池组的电压，将测量数据填入表2内。分析并联电池组的电压跟每节电池的电压之间的关系，写出结论。表2：并联电池组的电压结论：并联电池组的电压等于每节电池的电压。第二部分：研究串联电路和并联电路的电压关系一、按下图将L1、L2组成串联电路，用电压表分别测出：灯泡L1两端的电压U1，灯泡L2两端的电压U2，灯泡L1与L2串联的总电压U。 我们发现：串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和。二、按下图，将L1、L2组成并联电路，用电压表分别测出灯泡L1两端的电压U1，灯泡L2两端的电压U2，A、B两点之间的总电压U。我们发现：在并联电路里，各支路两端的电压
11、相等，并且总电压等于各支路两端的电压。【典型例题】例1. 下列说法中正确的是（ ）A.导体内有大量的自由电荷，只要使导体构成通路，导体中就有电流通过B.电路中只要有电压，就会有电流C.电压是产生电流的必要条件D.电路呈开路时，电流为零，则电路两端电压也为零分析：若导体中只有自由电荷而没有电源，或者电路两端虽有电压，而电路没有形成闭合回路，都不能使电路中有电流，而电路呈开路状态时，电流为零，也不能肯定电路两端的电压为零，所以上述A、B、D说法是错误的。解答：应选C说明：本题概念很多，涉及到电流是如何形成的，电压所起的作用以及电路的开路意义等。要结合实例进行分析。例2. 如图1所示，当开关S闭合后
12、，L1两端的电压约为3.8V，L2两端的电压约为2.2V，要用电压表测L1两端的电压，那么线头A和B该接在何处？图1分析：因为电压表测量某一部分电路两端的电压时，电压表必须与该部分电路并联，所以A和B两线头应分别接在L1两端的两个接线柱上，且必须使电流从“+”接线柱流入电压表，从“”接线柱流出，已知L1两端的电压3.8V左右，应选的量程为015V。解答：线头A应接在L1右接线柱上，线头B应接在L1左接线柱上。说明：要同时考虑，电压表的各项使用注意事项，在连接电路的过程中，开关应处于断开状态。 例3. 如图2所示，现要用电流表测量L中的电流强度，用电压表测量L两端的电压，请在图中圆圈内标明哪一个
13、是电流表，哪一个是电压表，并标明电表的正负接线柱。图2分析：确定某电路中是接电流表，还是接电压表，关键是从两表使用注意事项的区别着手。解答：从图2可以看出，b是与灯L并联的，故应该为电压表。a是串联在电路中的，应该为电流表，如图3所示。 图3说明：假设a为电压表，b为电流表，开关S合上后，可以发现：灯将不亮，电流表无示数，这是因为电流表和电压表的内部构造不同所造成的。我们可以这样认为：电流几乎不能通过电压表（如同开路），而电流几乎不受到电流表的阻碍（如同导线）。例4. 如图4所示的电路中，电压表V1、V2和V3分别测量的是_、_和_两端的电压；如果电压表V1、V2的示数分别为6V和4V，那么电
14、压表V3的示数为_V。 图4分析：要判断电压表测量哪段电路两端的电压，只要看电压表与哪段电路并联。从图上可看出，电压表V1与电源两端相连，而V2和V3分别与L1和L2两端相连，因此电压表V1测量总电压，电压表V2和V3分别测量的是L1和L2两端的电压。由于电路中L1与L2是串联的，根据串联电路电压的特点，可得电压表V3的示数为6V-4V=2V。解答：电路两端总电压，L1两端，L2，2。说明：通过此题可知（1）电池组的电压等于串联的各电池的电压之和（2）串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和（3）并联电路里，各支路两端的电压相等（4）电压表可直接测电源电压，而电流表绝对不允许直接接在电源两极
15、上例5. 如图5所示，用电压表测灯泡两端的电压的电路图，正确的是（ ）图5分析：电压表应与被测电路并联，且电流从“+”接线柱流进电表，（即正接线柱靠近电源正极）从“”接线柱流出电表。解答：应选D说明：应正确、熟练地使用电压表。例6. 图6中电源电压保持不变，当开关S1断开S2接通时，电压表示数为4.5伏；当开关S1接通S2断开时，电压表示数为3伏；则L1和L2两端电压分别是（ ）图6A. 3伏和4.5伏B. 1.5伏和4.5伏C. 3伏和1.5伏D. 1.5伏和3伏分析：电压表与被测量的电路并联，当S1断开，S2接通时电压表测量的是灯L1与灯L2串联的总电压，当S1接通，S2断开时，电压表测量
16、的是灯L1的电压，根据串联电路的电压关系，可以计算出灯L2的电压。解答：应选C例7. 在图7所示的电路中：图7（1）当接通开关S后，电压表的示数表示（ ）A. R1两端电压B. R2两端电压C. 电源电压D. R1和R2两端电压（2）当断开开关S后,电压表示数为（ ）A. R1两端电压B. R2两端电压C. 电源电压D. 零分析：当S接通时，R1与R2串联，电压表接在R2两端测R2两端电压；当S断开时，闭合电路中只有R1电阻和电压表串联，电压表电阻很大，可认为回路中电流几乎为零，因此电压表相当于接在电源两端，为电源电压。解答：（1）应选B （2）应选C说明：电流表电阻很小，串接在电路中相当于导
17、线；电压表电阻很大，并联在电路中通过的电流很小，对电路影响不大。例8. 在图8所示电路中，闭合开关后（ ）图8A. 电流表指针有明显偏转，电压表指针几乎不动B. 电压表指针有明显偏转，电流表指针几乎不动C. 两表指针均有明显偏转D. 两表指针均几乎不动分析：闭合开关后，由于电路中串联了电压表，电路中的电流几乎为0，电压表相当于接在电源的两端。解答：应选B例9. 如图9所示，闭合开关，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路故障可能是（ ）图9A. 电流表坏了或未接好B. 从a经过L1到b的电路中有断路C. L2灯丝烧断或灯座未接通D. 电流表和L1、L2都坏了分析：开
18、关闭合，若两个灯泡都不亮，则说明电流表A、灯L1和灯L2与电源的回路中有“断路”；而电流表A指针几乎不动，但电压表指针有明显偏转，说明电流表A、电压表V和灯L2是通路，所以“断路”只可能发生在aL1b中解答：应选B说明：在电路故障中，要区分“断路”和“短路”情况。【模拟试题】（答题时间：50分钟）一. 填空题1. 电压的作用是使_定向移动形成_的原因。2. 两节干电池串联起来的电压是_V；家庭电路的电压是_V；不高于_V的电压对人是安全的。3. 完成下列单位换算：5000V=_kV=_mV。22kV=_V=_mV。4. 测量电压使用_，必须把它_接在要测量的那部分电路两端，使用时必须把电压表的
19、“+”接线柱靠近电源_极端，还要注意所测的电压不得超过它的_。5. 某同学为了测量小灯泡两端的电压，接上电压表合上开关，发现电压表有读数，但小灯泡不亮。经检查电源、开关、小灯泡均完好，导线也无故障，那么原因可能是_。6. 在图1所示的电路中，电压表（V1）是测量_两端的电压，电压表（V2）是测量_两端的电压。如果电压表（V1）的示数是U1，电压表（V2）的示数是U2，那么灯L3两端的电压是_，灯L1两端的电压是_，灯L2，L3两端的总电压是_。图1二. 选择题7. 图2所示的电路中，当闭合开关S后，电压表的示数表示（ ）A. L1两端的电压 B. L2两端的电压C. 电源电压 D. L2和电源
20、电压8. 用电压表测灯L1两端的电压，如图3所示四个电路图中，正确的是（ ）9. 图4中电源电压保持不变，当S1，S2都闭合时，电压表示数为4.5V；当S1闭合S2断开时，电压表示数为3V；那么S1，S2都断开时，L1和L2两端的电压分别为（ ）A. 3V和4.5V B. 1.5V和4.5VC. 3V和1.5V D. 1.5V和3V10. 如图5所示，电源电压保持不变，开关S从闭合到断开时，则电压表应该是（ ）A. 示数变为0B. 有示数，测量的是电源电压C. 有示数，测量的都是灯两端的电压D. 示数将变大，但无法测量11. 如图6所示，下列说法正确的是（ ）A. 电流表、电压表的连接都是错误
21、的B. S，S1和S2都闭合时，电流表测L2中的电流强度C. S，S1和S2都闭合时，电流表测L1中的电流强度D. S，S1和S2都闭合时，电压表只能测量L2两端的电压12. 如图7所示，电源电压为6V，且保持不变，当闭合开关S后，电压表的示数为6V，这说明（ ）A. L1灯丝断了 B. L2灯丝断了C. 开关S处断路 D. 电源处断路13. 如图8所示，下列说法正确的是（ ）A. 电流表的连接是正确的 B. 电压表的连接是正确的C. 两表的连接都是错误的 D. 电流表将会被烧坏14. 图9是利用电压表测量并联电路电压的三种接法，下列说法正确的是（ ）A. （a）（b）的测量结果之和等于（c）
22、的测量结果B. 三种接法的测量结果是一样的C. 三种接法的测量结果都不相同D. 只有（a）、（b）两种接法的测量结果相同三. 作图题15. 在图10所示的电路中，在“”内填出电流表和电压表。16. 给你两只小灯泡，一个开关、电源、电压表、电流表和导线若干，要求两灯并联，电流表测干路中的电流强度，电压表测L1两端的电压，并在图中标出电流方向和电表的正、负接线柱。四. 实验题17. 如图11所示电路中，电源由3节干电池组成，电流表示数为0.18A，L1两端电压为2.5V；按电路图将实物连接起来；电压表的示数是_V；通过L1的电流强度是_A。18. 按图12所示的电路图，将实物连接起来。试题答案1. 自由电荷发生，电流 2. 3，220，36 3. 5，5106，2.2104，2.2107 4. 电压表，并联，正，量程 5. 小灯泡的两接线柱接触不良或小灯泡与灯座接触不良 6. 电源，L2，U1-U2，U1，U1 7. A8. B 9. C 10. B11. B12. A 13. A 14. B15. 16依次为（A）、（V）、（V）、（V）、（A）、（A） 16. 略 17. 略；2；0.18 18. 略