第一篇：高中物理选修3-1恒定电流教案
第二章 恒定电流
第10节
实验：测定电池的电动势和内阻
【课前准备】
【课型】新授课 【课时】1课时 【教学三维目标】
（一）知识与技能
1.知道测定电源的电动势和内阻的实验原理，进一步感受电源路端电压随电流变化的关系.2.掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法.3.学会根据图象合理外推进行数据处理的方法.（二）过程与方法
尝试分析电源电动势和内阻的测量误差，了解测量中减小误差的方法.（三）情感态度与价值观
1.使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神.2.培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣.【教学重点难点】
重点：利用图线处理数据
难点：如何利用图线得到结论以及实验误差的分析 【教学方法】实验、讲解、探究、讨论、分析
【教学过程】
【复习引入】
【问题】闭合电路的欧姆定律内容？表达式？
【回答】闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路的欧姆定律，表达式：E=U+Ir
【问题】现在有一个干电池，要想测出其电动势和内电阻，需要什么仪器，采用什么样的电路图，原理是什么？ 新课教学 实验：测定电池的电动势和内阻
一、实验原理 【展示】
方法
一、伏安法测电源电动势E , 内电阻r
由闭合电路的欧姆定律E=U+Ir得，用电压表路端电压U、电流表测电路中电流I , 改变滑动变阻器滑片的位置，测出两组U和I相应的数值便可得到，电源电动势E , 内电阻r.方法
二、用电流表、电阻箱测电源电动势E , 内电阻r
由闭合电路的欧姆定律E=IR+Ir得，用电流表测出电路中的电流，调节电阻箱的旋钮，改变电路中的电阻，测出几组R和I相应的数值便可得到，电源电动势E , 内电阻r.方法
二、用电流表、电阻箱测电源电动势E , 内电阻r
由闭合电路的欧姆定律EUUr得，用电压表测出电阻箱两端的电压，调节电阻箱的旋钮，改R变电路中的电阻，测出两组R和U相应的数值便可得到，电源电动势E , 内电阻r.【过渡】根据以上原理均可测得电源电动势E , 内电阻r，以伏安法为例，具体测量
二、实验方法
实验目的：伏安法测电源电动势E , 内电阻r 实验原理：E=U+Ir
实验器材：被测电池、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线、坐标纸.电路图
实验步骤：
（1）确定电流表、电压表的量程，按照电路原理图把器材连接好.（2）把滑动变阻器滑片移到电阻最大的一端.（3）闭合电键，调节变阻器，使电流表有明显示数，记录一组电压表和电流表的读数，用同样方法测量并记录几组I、U值.（4）断开电键，整理好器材.（5）数据处理：在坐标纸上作U－I图，求出E、r.注意事项 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻应选大些(选用已使用过一段时间的干电池)； 2．在实验中不要将I调得过大，每次读完U和I的数据后应立即断开电源，以免干电池在大电流放电时老化现象严重，使得E和r明显变化．
3．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，类似于逐差法，要将测出的I、U数据中，第1和第4组为一组，第2和第5组为一组，第3和第6组为一组，分别解出E、r值再求平均．
4．干电池内阻较小时，U的变化较小，此时，坐标图中数据点将呈现如图(甲)所示的状况，使下部大面积空间得不到利用．为此，可使纵坐标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)，如图(乙)所示，并且把纵坐标的比例放大，可使结果的误差减小．此时图线与横轴交点不表示短路电流而图线与纵轴的截距仍为电动势．要在直线上任取两个相距较远的点，用r＝U，计算出电池的内阻r.I
三、数据处理
实验数据的处理是本实验中的一个难点.原则上，利用两组数据便可得到结果，但这样做误差会比较大，为此，可以多测几组求平均，也可以将数据描在图上，利用图线解决问题.图线的纵坐标是路端电压U，横坐标是电流I，实验中至少得到5组以上实验数据，画在图上拟合出一条直线.要求：使多数点落在直线上，并且分布在直线两侧的数据点的个数要大致相等，这样，可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度.将图线两侧延长，纵轴截距点意味着断路情况，它的数值就是电源电动势E.横轴截距点（路端电压U=0）意味着短路情况，它的数值就是短路电流
E.r说明：①两个截距点均是无法用实验实际测到的，是利用得到的图线向两侧合理外推得到的.②由于r一般很小，得到的图线斜率的绝对值就较小.为了使测量结果准确，可以将纵轴的坐标不从零开始，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)，这时图线在纵轴上的截距仍为电源电动势,而图线在横轴上的截距不再是短路电流，电源内阻r由U求得，计算r时选
I取直线上相距较远的两点求得.【拓展】作U—I图象的几个原则：（1）适当选择横坐标、纵坐标的单位的比例和坐标起点.坐标的起点不一定通过零点，图线在坐标系中应尽可能占有较大的空间，不要使图线偏于一边或一角.标度能反映读数的准确程度，坐标的最小分格至少与实验数据中最后一位准确数字相当.(2)描绘图线时，应尽可能使实验数据点通过或均匀地分布在光滑图线的两侧.对于个别离图线较远的点，误差很大，应舍弃.误差分析
【问题】选用电路图时，有甲乙两种电路图，原则上也是可以的，那么我们在做实验时是否两个都可以，还是哪一个更好？为什么？（甲图）
1、误差来源：电压表的分流
2、测量值与真实值比较：设电动势为E′，内电阻为r′；
E′＝U1(I1U1)r′ RVU2)r′ RVE′＝U2(I2解得：E＝（I1U2－I2U1rr）（1＋）＝E（1＋）I1－I2RVRV
r＝U2－U1rr（1＋）＝r（1＋）I1－I2RVRV由此可知测量值E、r均比真实值偏小，但r′＜＜RV，故误差很小。适宜测小内阻电源（乙图）
1、误差来源:电流表分压
2、测量值与真实值比较
E＝U1＋I（1r＋RA）E＝U2＋I（2r＋RA）
解得E＝I1U2－I2U1＝E
I1－I2r＝U2－U1－RA＝r－RAI1－I2
由此可知测量电动势不存在系统误差，但内电阻测量值r比真实值多了电流表的内阻RA。由于内电阻本身很小，这种方法测出的内电阻相对误差很大，因此我们选用图甲的接法来测量电源电动势和内电阻，但是如果题目仅要求测电源电动势则应选用图乙接法为宜。注意事项：
(1)使用内阻大些（用过一段时间）的干电池，在实验中不要将I调得过大，每次读完U、I读数立即断电，以免于电池在大电流放电时极化现象过重，E、r明显变化（2）测量误差：E、r测量值均小于真实值。
（3）电流不能过大，一般小于0.5A。【课堂小结】
通过本节课的学习，我们知道了伏安法测量电池电动势和内阻的的实验原理，E=U+Ir，E=IR+I，EUUr，实验步骤及注意事项，实验数据的处理方法，以及误差的来源.R【布置作业】 课本P71-72，问题与练习1,2,3 【板书设计】
第二篇：高中物理选修3-3教案10
普通高中课程标准实验教科书—物理选修3－3[人教版]
第十章 热力学定律 4 热力学第二定律
【教学目标】
一、知识与技能
1.了解热传递过程的方向性。
2.知道热力学第二定律的两种不同的表述，以及这两种表述的物理实质。3.知道什么是第二类永动机，为什么第二类永动机不可能制成。
二、过程与方法
1．热力学第二定律的表述方式与其他物理定律的表述方式有一个显著不同，它是用否定语句表述的。
2．热力学第二定律的表述不只一种，对任何一类宏观自然过程进行方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述，学习本节时注意这一方法。
三、情感、态度与价值观
1． 通过学习热力学第二定律，可以使学生明白热机的效率不会达到100%，我们只能想办法尽量提高热机的效率，但不能渴求达到100%。
2． 自然界发生的一切过程中的能量都是守恒的，但不违背能量守恒定律的宏观过程并都能发生。
【重点、难点分析】：
重点：热力学第二定律两种常见的表述。
难点：1.热力学第二定律的开尔文表述。
2.自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性。
【课时安排】： 1课时 【课前准备】：
教师：多媒体课件，一个电冰箱模型，一盆凉水，准备一个酒精灯和一个铁块，铁钳。学生：课前预习课文，在家观察自家的电冰箱。【教学设计】：
一．引入新课：
【问题】我们在初中学过，当物体温度升高时，就要吸收热量；当物体温度降低时，就要放
版权所有：中华资源库 www.xiexiebang.com
出热量。而且热量公式Q = cm△t，这里有一个有趣的问题：地球上有大量的海水,它的总质量约为1.4×10t , 如果这些海水的温度降低0.1C,将要放出多少焦耳的热量?海水的比热容为C=4.2×10J/(kg·℃)。下面请大家计算一下。
学生计算：Q = 4.2×10×1.4×10×10×0.1 J = 5.8×10J 这相当于1800万个功率为100万千瓦的核电站一年的发电量。为什么人们不去研究这“新能源”呢？原来，这样做是不可能的，这涉及物理学的一个基本定律，这就是本节要讨论的热力学第二定律。
【设计意图】：从实际问题入手，唤起学生对学习的兴趣。从学生已有的热学知识出发引入新的知识，使过渡自然，减少学生对新知识的唐突性。
【板书】 第四节 热力学第二定律
二．进行新课：
【板书】
一、热传递的方向性
教师实验，点燃酒精灯，用钳夹住事先准备好的铁块，在火焰上灼烧一段时间后，问学生现在如果用手摸会出现什么现象？下面把灼热的铁块放入冷水中，过一段时间，拿出铁块现在你们敢用手摸吗？通过这个实验说明什么问题？（学生思考，教师给予启发）
学生答：热量从温度高的物体自发地传给温度低的物体
再让学生列举一些这样的例子，例如：雪花落在手上就融化，挨着火炉就温暖等等。利用课本中“思考与讨论”开展小组讨论并进行对话交流。
反问学生：有没有可能发生这样地现象，热量自发地从低温物体传给高温物体，使低温物体的温度越来越低，高温物体的温度越来越高。这里所说的“自发地”，指的是没有任何外界的影响或帮助。学生思考讨论一会后，有的同学可能产生疑问：电冰箱内部的温度比外部低，为什么致冷系统还能够不断地把冰箱内的热量传给外界的空气？
事前我们让大家观察自家的电冰箱，请同学做简要的回答，教师进行点拨。然后，展示电冰箱模型给学生简要讲解(图1)。
318
323318
o
版权所有：中华资源库 www.xiexiebang.com
图1 这是因为电冰箱消耗了电能，对致冷系统做了功。一旦切断电源，电冰箱就不能把其内部的热量传给外界的空气了。相反，外界的热量会自发地传给电冰箱，使其温度逐渐升高。【学生总结】热传导的方向性：两个温度不同的物体相互接触时，热量会自发地从高温物体传给低温物体。要实现相反过程，必须借助外界的帮助，因而产生其他影响或引起其他变化。【板书】结论:热力学第二定律的一种表述:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。这是热力学第二定律的克劳修斯表述。
老师讲解对定律的理解:这里阐述的是热传递的方向性.在这个表述中,“自发”二字指的是:当两个物体接触时,不需要任何第三者的介入、不会对任何第三者产生任何影响,热量就能从一个物体传向另一个物体.当两个温度不同的物体接触时,这个“自发”的方向是从高温物体指向低温物体的。
教师指出：热力学第二定律的克劳修斯表述实质上就是：热传递过程是不可逆的。【设计意图】：
1.联系学生熟悉的，身边的生活现象，使知识的学习贴近学生的生活，使学生感受物理知识就在身边，存在于生活，强化学生的实践意识，使情感成为学习动力。
2.通过师生的对话交流，在互动中实现思维的碰撞，突出学生的学习过程，体现以学生为中心的原则，从自己的学习体验和感悟中获得知识，向学生学习活动要效益。
3.热力学第二定律的克劳修斯表述中的“自发”是定律表述的关键词，教师要引导学生作深刻理解。
【板书】
二、热力学第二定律的另一种表述(第二类永动机)前面我们学习了第一类永动机，不能制成的原因是什么？（违背了能量守恒），什么是第版权所有：中华资源库 www.xiexiebang.com
二类永动机呢？
分组合作学习，思考讨论下列问题： 1.热机是一种把什么能转化成什么能的装置？ 2.热机的效率能否达到100%？ 3.第二类永动机模型 4.机械能和内能转化的方向性
然后由各小组代表回答，教师进行思路点拨
1.热机是一种把内能转化成机械能的装置 2.热机的效率不能达到100% 原因分析：
以内燃机为例，气缸中的气体得到燃烧时产生的热量为Q1，推动活塞做工W，然后排出废气，同时把热量Q2散发到大气中，由能量守恒定律可知：Q1 = W + Q2
我们把热机做的功W和它从热源吸收的热量Q1的比值叫做热机的效率，用η表示
η=W / Q1
实际上热机不能把得到的全部内能转化为机械能，热机必须有热源和冷凝器，热机工作时，总要向冷凝器散热，不可避免的要由工作物质带走一部分热量Q2，所以有：Q1>W 因此，热机的效率不可能达到100%，汽车上的汽油机械效率只有20%～30%，蒸汽轮机的效率比较高，也只能达到60%，即使是理想热机，没有摩擦，也没有漏气等能量损失，它也不可能把吸收的热量百分之百的转化成机械能，总要有一部分散发到冷凝器中。
师生总结:热力学第二定律的另一种表述: 【板书】不可能从单一热源吸收热量，使之完全变成功,而不产生其他影响。这是热力学第二定律的开尔文表述(也称第二类永动机)。
教师应该强调定律内容“而不产生其他影响”这个条件，举出“绝热膨胀”的例子加以说明。
第二类永动机并不违反能量守恒定律，人们为了制造出第二类永动机作出了各种努力，但同制造第一类永动机一样，都失败了。
为什么第二类永动机不可能制成呢？
因为机械能和内能的转化过程具有方向性。机械能全部转化成内能，内能却不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化。
再举实例，说明有些物理过程具有方向性。
版权所有：中华资源库 www.xiexiebang.com
〈学生思考回答，教师引导点拨〉 1.气体的扩散现象。
2.书上连通器的小实验（气体向其中膨胀）。【板书】热力学第二定律的两种表述
表述一：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化
（按照热传递的方向性来表述的）
表述二：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。也可表述为第二类永动机是不可能制成的。（机械能与内能转化具有方向性）
这两种表述是等价的，可以从一种表述导出另一种表述，所以他们都称为热力学第二定律。
热力学第二定律揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性。（自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性）。
因此,对任何一类宏观自然过程进行方向的说明,都可以作为热力学第二定律的表述。如图2中,盒子中间有一个挡板,左室为真空,右室有气体。撤去
图2 挡板后右室的气体自发地向左室扩散,而相反的过程不可能自发地进行。因此，热力学第二定律也可以表述为:气体向真空的自由彭胀是不可逆的。
【注意】 ：不管如何表述，热力学第二定律的实质在于揭示了：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
版权所有：中华资源库 www.xiexiebang.com
三．随堂练习：
1、热力学第二定律使人们认识到，自然界中进行的涉及 现象的宏观过程都具有 性，例如机械能可以 转化为内能，但内能 全部转化成机械能，而不引起其他变化。
2.热传导的规律为：（）
A、热量总是从热量较多的物体传递给热量较少的物体 B、热量总是从温度较高的物体传递给温度较低的物体 C、热量总是从内能较多的物体传递给内能较少的物体 D、热量总是从比热容较大的物体传递给比热容较小的物体 3.根据热力学第二定律，下列判断正确的是（）
A．电流的能不可能全部变为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能
C．热机中，燃气内能不可能全部变为机械能
D．在热传导中，热量不可能自发地从低温物体传递给高温度物体． 4.第二类永动机不可以制成，是因为（）
A．违背了能量的守恒定律
B．热量总是从高温物体传递到低温物体
C．机械能不能全部转变为内能
D．内能不能全部转化为机械能，同时不引起其他变化
四．回顾总结:回过头分析引入的例子,学生应用热力学第二定律分析,老师点拨总结。进一步说明第二类永动机不能制成的,违背热力学第二定律。【设计意图】：
1.热力学第二定律的开尔文表述比较抽象和难以理解，需要学生通过合作学习，在讨论和交流中认识规律，再通过教师的点拨指导才能更好的理解和掌握规律。
2.热力学第二定律是在大量实验事实的基础上总结出来的，教学过程要引导学生多运用实例来辅助理解。
3.分析引入的例子，学生应用热力学第二定律分析，师生共同小结本节内容，首尾呼应，学
版权所有：中华资源库 www.xiexiebang.com
以致用。【课后思考题】：
一种冷暖两用型空调铭牌标注有如下指标：输入功率1KW，制冷能力1.2×10KJ/h，制热能力1.3×10 KJ/h。这样，该空调在制热时，每消耗1J电能，将放出3J多热量，是指标注错误还是能量不守恒呢？
五．布置作业：p62问题与练习:
2、3
【教学反思】
1.从有趣的问题引入，学生利用初中的热学知识能够计算出地球上海水降低0.1 oC时释放出巨大的能量，是否是新能源？在能源紧缺的今天，无疑是一个能引发学生积极思考的问题，学生对此特别感兴趣，学习积极性也有此受到激发，求知欲望强烈，这是一个成功的引入。
2.通过实例的讨论和分析，学生整体对热力学第二定律的克劳修斯表达能够较好的理解，教学过程的关键点是由实例引导学生对两个关键词“自发”和“不可逆”的理解。
3.对于本节的教学难点―― 热力学第二定律的开尔文表述，学生对此理解有一定的难度，引导学生对教材中的热机工作过程的分析，用好“热机能流图”和“热机工作时能流分配图”，明确热机效率不可能100％，才能帮助学生理解机械能和内能转化的方向性，到此学生有一个误区，以为内能一定不可能100％的转化为机械能，教师应该强调定律内容“而不产生其他影响”这个条件，举出“绝热膨胀”的例子加以说明。
4.热力学第二定律的两种表述，一种是按照热传导过程的方向性表述的另一种是按照机械能与内能转化过程的方向性表述的。这两种表述是等价的，它们都表明，自然界中一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。教学时，要注意说明这两种不同表述的内在联系，讲清这两种表述的物理实质。
5．热力学第二定律跟其它的物理规律不同的是：用一种现象作为定律的内容，对任何一类宏观自然过程方向的说明，都可以作为热力学第二定律的表述，必须向学生交代清楚的这一特点。
版权所有：中华资源库 www.xiexiebang.com
第三篇：高中物理选修3
高中物理选修3—1磁场 磁场·磁现象的电本质·教案
一、教学目标 1在物理知识方面要求 1了解磁现象的电本质2了解磁性材料及其应用。2通过对安培分子电流假说的讲述一方面要使学生了解科学假设的提出要有实验基础和指导思想另一方面也要使学生了解假说是科学发展的形式假说是否正确要看能否解释实验现象导出的结论是否符合实验结果。安培假说已经得到实验的证实假说上升为理论——安培分子电流理论。教学中要向学生渗透科学的研究方法。
二、教学重点 磁铁的磁场也是由运动电荷产生的。
三、教具 1演示软磁铁被磁化的实验 铁架台条形磁铁软铁棒大头针。2演示磁性材料的实验 电源通电螺线管可被轻绳吊起的小磁针塑料棒铜棒铅棒软铁棒硅钢棒扬声器磁电式仪表继电器变压器。
四、主要教学过程 一复习提问 1从上节课的学习我们知道了用几种方法可以产生磁场 回答磁铁能产生磁场电流也能产生磁场。2请学生在黑板上画出条形磁铁和通电螺线管周围的磁场。二引入新课及讲授新课 磁极和电流能够同样产生磁场通电螺线管和条形磁铁周围的磁场又是那么相似这些现象使我们想到磁极的磁场和电流的磁场是不是有相同的起源
第四篇：恒定电流复习教案
恒定电流复习教案
知 识 结 构
重点和难点
一、部分电路欧姆定律
1．部分电路欧姆定律的内容
导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比．公式表示为：IUR
2．欧姆定律是实验定律
本定律通过探索性实验得到电流I和电压U之间的关系，其关系也可以用I-U图像表示出来（如图1）．对于给定的金属导体，比值U/I为一恒定值，对于不同的导体，比值U/I反映对电流的阻碍作用，所以把比值U/I定义为导体的电阻R．
3．几个公式的含义
公式IUR是欧姆定律，公式UIR习惯上也
UI称为欧姆定律．而公式R是电阻的定义式，它表明了一种量度电阻的方法，绝不可以错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”，或认为“既然电阻是表示导体对电流的阻碍作用的物理量，所以导体中没有电流时导体就不存在电阻”．一定要明确公式的物理意义，不能不讲条件地说量与量之间的关系．
4．会应用欧姆定律分析和解决问题
欧姆定律是解决电路问题的基础．用部分电路欧姆定律解决问题无非牵涉U、I、R三个量之间的关系，解决问题时，第一要注意三个量之间的对应关系，这三个量一定属于同一段纯电阻电路，且这段电路中一定不含有电动势；第二要注意研究问题的过程中哪个量不变，另外两个量谁随谁变，怎么变，找不到不变量，就无法确定电路中各量如何变化．
5．知道欧姆定律的适用范围
欧姆定律是在金属导电的实验基础上总结出来的，对于电解液导电也适用，但对于气体导电和半导体导电就不适用了．
二、电阻定律
导体的电阻是由它本身的性质决定的．金属导体的电阻由它本身的长度l、横截面积S、所用材料和温度决定．在温度一定时，金属导体的电阻跟它的长度l成正比，跟它的横截面积S成反比，用公式表示为：
这就是电阻定律，式中ρ叫做导体的电阻率，由导体的材料决定．
注意：
1．物质的电阻率与温度有关，实验表明，温度越高，金属的电阻率就越大，因此，金属导体的电阻随温度的升高而增大．例如，白炽灯泡点亮时的灯丝电阻比不通电时要大很多倍，因为灯泡点亮后，灯丝温度升高，电阻率增大，电阻也随之增大．
2．导体的电阻由式RUI定义，也可以利用其测量，但并不是由U和I决定的，而是由电阻定律决定的，即导体本身的性质决定的．
三、电功、电热、电功率
1．为了更清楚地看出各概念之间区别与联系，列表如下：
2．电功和电热不相等的原因
由前面的表格，我们看到，只有在纯电阻电路中才有电功等于电热，而一般情况电路中电功和电热不相等．这是因为，我们使用用电器，相当多的情况是需要其提供其它形式的能量．如电动机，消耗电能是需要让其提供机械能，如果电功等于电热，即消耗的电能全部转化为电动机线圈电阻的内能，电动机就不可能转起来，就无从提供机械能了．因而一般的电路中电功一定大于电热，从而为电路提供除内能之外的其它能量．但无论什么电路，原则上一定要有一部分电能转化为内能，因为任何电路原则上都存在电阻．
所以电路中的能量关系为：WQE其它，只有在纯电阻电路中W = Q．
3．额定电压与实际电压、额定功率与实际功率
额定电压指用电器正常工作时的电压，这时用电器消耗的功率为额定功率．但有时加在用电器上的电压不等于额定电压，这时用电器不能正常工作，这时加在用电器上的电压就称之为实际电压，这时用电器消耗的功率为实际功率．要注意，在一些问题中“额定”和“实际”往往不相等．
四、闭合电路欧姆定律
1．意义：
描述了包括电源在内的全电路中，电流强度I与电动势E、全电路中内电阻r与外电阻R之间的关系．
公式为：IERr
常用的表达式还有：E=IR+Ir=U+U＇ U=E-Ir
2．电动势与路端电压的比较：
3．路端电压U随外电阻R变化的讨论
电源的电动势和内电阻是由电源本身的性质决定的，不随外电路电阻的变化而变化，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而变化的．
IERr
①
U=E-Ir
②
当外电路断路时，RI0UE
当外电路短路时，R0IErU0
路端电压随电流变化的图线（U-I图线）如图2所示．
由U=E-Ir可知，图线纵轴截距等于电源电动势E，若坐标原点为（0，0），则横轴截距为短路电流，图线斜率的绝对值等于电源的内电阻，即
UIr．
在解决路端电压随外电阻的变化问题时，由于E、r不变，先判断外电阻R变化时电流I如何变化，再判断I变化时路端电压U如何变化，因为在两式中除E和r都还分别有两个变量，一式中是外电阻R和电流I，一式中是电流I和路端电压U，这样可以讨论一个量随另外一个量的变化．有的同学试图用公式UIR来讨论路端电压随外电阻的变化问题，但由于当外电阻R发生变化时电流I也发生变化，因此无法讨论路端电压U的变化情况．如外电阻R增大时，电流I减小，其乘积的变化无从判断．
甲图中电流I甲的测量值大于通过电阻Rx上的电流，因此计算出的电阻值R甲小于电阻Rx的值．
乙图中电压U乙的测量值大于加在电阻Rx上的电压，因此计算出的电阻值R乙大于电阻Rx的值．
为了减小测量误差，可先将待测电阻Rx的粗略值与电压表和电流表的内阻值加以比较，当Rx<< RV时，RxRV0R甲RVRxRVRxRx1RxRVRx，宜采用电流表外接法测量．当Rx>> RA 时，R乙RARxRx，宜采用电流表内接法测量．
例 题 精 选
【例1】画出实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性线（考虑灯丝的电阻随温度的变化而变化）：
分析：随着电压的升高，电流增大，灯丝的电功将会增大，于是温度升高，电阻率也将随之增大，所电阻增大，I-U曲线的斜率减小。
【例2】某一电动机，当电压U1=10V时带不动负载，因此不转动，这时电流为I1=2A。当电压为U2=36V时能带动负载正常运转，这时电流为I2=1A。求这时电动机的机械功率是多大？
4． 闭合电路中的几种电功率
由于在闭合电路中内、外电路中的电流都相等，因此由E=U+U＇可以得到
IE=IU+IU＇ 或
IEtIUtIUt
式中IEt是电源将其它形式的能转化成的电能，IUt是电源输出的电能，即外电路消耗的电能，IUt是电源内电阻上消耗的电能，等于I2rt，即内电阻上产生的率以曲热．与之相对应，IE是电源的总功率，IU是电源输出的电功率，IU是内电阻上的焦耳热功率．一定要从能量转化和守恒的观点理解这几个功率的意义．
五、伏安法测电阻
伏安法测电阻的原理是部分电路的欧姆定律（RUI），测量电路可以有电流表外接和电流表内接两种方法，如图3甲、乙两图．由于电压表和电流表内阻的存在，两种测量电路都存在着系统误差．
典型例题分析
例
1来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为800 kV的直线加速器加速，形成电流为1.0 mA的细柱形质子流，打在与质子流垂直的靶上。已知质子电荷e＝1.60×10－19C。求：这束质子流每秒有多少个质子打到靶上？
分析与解答：
本题中的电流是质子流，每秒打到靶上的质子数反映了电流的大小。设每秒打到靶上的质子数为n，则每秒通过靶所在柱形截面的电量为Q＝ne。
根据电流的定义式I学法点拨：
(1)有关电流的计算问题是电路中的基本问题，常见的方法有：①根据电流的定义式IQtQt，有Q＝It＝ne，解得nIte1.0101.60103196.251015。
直接计算(如金属导体或电解液中电流的计算)；②根据电流的微观表达式I＝neSv计
UR算；③由部分电路欧姆定律I和闭合电路的欧姆定律IERr求解电流；④由电功、电功率的表达式计算电流。
上述计算电流的不同方法中，①②两式从微观描述了电流的意义；③从宏观角度揭示了决定电流大小的因素；④反映了电流和电路中其他电学量间的联系。
(2)本题的问题背景不是通常意义上的电路，在理解其中的电流意义时，需要构建新的模型——粒子流模型，同时还应具有等效思想，这样才能理解“形成电流为1mA的细柱形质子流”。同样对于带电粒子的匀速圆周运动而形成电流的计算，如电子绕核运动可等效为一环形电流，可以把电子绕核运动的轨道，看成一个电路，这个等效电路建立后再利用IQt即可求出等效电流。
例
2在如图2－1所示的电路中，电源电动势为E，电源内阻为r，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时，闭合开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则在此过程中，三个电表示数的变化情况是（）
A．I1增大，I2不变，U增大
图2－1
B．I1减小，I2增大，U减小 C．I1增大，I2减小，U增大 D．I1减小，I2不变，U减小
分析与解答：
判断电表示数变化的问题，应先弄清电路的结构特点，进而从引起电路变化的原因入手，根据欧姆定律及局部电路与整体电路之间的关系，进行严密的逻辑推理。
当滑动变阻器的滑动触头P向b端移动时，R2↓→R总↓→I总↑→U↓[∵U＝E－I总r]→V示数↓
┕→U3↑[∵U3＝I总R3] ┕→U1↓、U2↓[∵U1＝U－U3；U2＝U－U3] ┕→I1↓[∵I1＝U1/R1]→A1示数↓ ┕→I2↑[∵I2＝I总↑－I1↓]→A2示数↑。
因此本题的答案为B。学法点拨：
在电路中各元件按照一定方式连接，当电路局部电阻发生变化时，会引起电路中一系列电学量的变化。分析电路变化时，要注意内、外电路的联系，干路、支路的联系；要注意区分不变量与变量，弄清这些物理量相互依存的关系。通常是先确定不变量(如电源电动势E，内电阻r，定值电阻R等)，然后依据欧姆定律分析电阻不发生变化的局部电路的电流或电压变化的情况，再根据电路整体和局部的关系(如：全电路U＝E－Ir，并联部分I总＝I1＋I2，串联部分U总＝U1＋U2等)，讨论电阻发生变化的局部电路的电流或电压的变化情况。对于电阻发生变化的局部电路的电流或电压的变化情况，用欧姆定律分析往往不易得到结论。如本题在讨论A2变化时，用部分电路欧姆定律I2＝U2/R2讨论时，会由于U2和R2的变化都是减小的，而又无从判断U2和R2哪一个减小得更多，所以无法判断I2的变化，这时就需要改用整体和局部的电流关系来讨论。
动态分析问题有很多，虽然各有不同，但总的思路却是相近的，电路动态分析的一般步骤是：
(1)确定电路的外电阻如何变化。通常电路中开关的通、断或滑动变阻器的阻值变化会引起局部电路电阻的变化，局部电路电阻的变化，会导致外电路总电阻的变化。
(2)根据闭合电路欧姆定律I＝E/(R＋r)，确定电路的总电流I如何变化。
(3)由U内＝Ir，确定电源的内电压如何变化，由U外＝E－U内，确定外电压如何变化。(4)由部分电路欧姆定律，确定电阻不发生变化的局部电路各部分的电流、电压如何变化。
(5)灵活运用电路整体和局部的关系，判断电阻值变化的局部电路的电压和电流的变化。例
3如图2－2所示的电路中，电源两端的电压保持不变，闭合开关S，灯L1、L2正常发光。由于电路出现故障，灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的示数变小，则电路发生的故障可能是（）A．R1断路
C．R3短路
B．R2断路 D．R4短路
图2－2 分析与解答：
电路故障的分析可以采用正向思维和逆向思维两种不同的分析方法。正向思维的分析方法是根据题目提供的现象，分析电路的故障。逆向思维的分析方法是把选项作为结论，分析在此种情况下，发生的电路现象，如果和题中叙述的现象吻合，选项中的故障就是电路中发生的故障。
这两种方法的共同前提是要清楚电路的结构。本题简化等效电路如图2－3。
图2－3 正向分析：
故障前：闭合开关S，灯L1、L2正常发光。
故障后：由于电路出现故障，发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的示数变小。灯L1变亮，灯L2变暗，→L2不可能短路 ┕→U1↑
┕→U2↓I2↓[∵I2＝U2/R2] 可能┕→R1断路，可能┕→R2；R3；R4短路
┕→L2；R2；R3；R4短路
┕I总↑I2↓→A示数增大
(与题中A示数减小矛盾)所以电路故障只有R1断路的可能，故选项A正确。
逆向分析：
若只有R1断路，即AB段少了一个并联的支路，AB段电阻变大；BC段电路结构不变，所以RBC不变。由于电源两端电压一定，所以UAB增大，UBC减小，即灯L1两端电压变大，灯L2两端电压变小，因此灯L1变亮，灯L2变暗。UBC减小，电流表示数变小。选项A正确。
若只有R2断路，即BC段的支路中少了一个并联的电阻，BC段电阻变大；AB段电路结构不变，所以RAB不变。同理由于电源两端电压一定，所以UBC增大，UAB减小，即灯L2两端电压变大，灯L1两端电压变小，因此灯L2变亮，L1灯变暗。与题中现象不符，所以选项B不正确。
若只有R3短路，即BC段上面支路的电阻变小，从而总电阻变小，干路电流变大，电流表所在的支路由于电阻减小，分得的比例也变大，从而电流表示数变大，与题中现象不符，故选项C不正确。
若只有R4短路，与选项C情况基本相同，也要造成电流表示数变大，因此也不正确。
故本题正确选项为A。学法点拨：
在分析电路故障中，如果遇到较复杂的电路，在识别与化简过程中，可采用电势分析法。电势分析法的具体方法如下： ①在原电路上把电路的结点(电路分叉点)按电势高低标出序号。靠近电源正极的结点为高电势点，靠近电源负极的结点为低电势点，凡电势相同的结点（导线中间没有经过用电器的点）用同一个序号标出，如图2－4所示。
②在一条直线上，从左至右依次标上数字1、2、3、4，如图2－5所示。
图2－4 ③根据原电路上所标结点的序号，将用电器接入电路。如，L1、R1在原电路上在序号1、2间，据此将灯L1、R1画到图中的1、2点间；同样的R2在原电路上在序号2、3间，据此将R2画到图中的2、3点间；其他用电器依此方法依次接入其间，即可得到电路连接草图，如图2－6所示。
④整理草图形成简单的串、并联电路，如图2－7所示。
图2－5
图2－6
图2－7 例
4如图2－8所示电路中，处于正常发光的灯泡L上标有“6V12W”的字样，电动机线圈的电阻RM＝2Ω，电源的输出电压－电流关系如图2－9中图线①所示，其输出功率－电流关系如图2－9中图线②所示。若电动机转动过程中的摩擦阻力忽略不计，求此时电路消耗的热功率和电动机的输出功率。
图2－8
图2－9 分析与解答：
本题要解决的问题是电路中的能量问题，其中用电器有灯和电动机，电源提供的电能通过用电器转化为内能和机械能，能量传输的方向是：
根据能量转化和守恒定律，其功率关系可表示为：
由上述分析可知，电路中消耗的热功率和电动机的机械功率分别为： 热功率P热＝I2r＋I2RM＋P灯
电动机输出的机械功率为P机输出＝IE－P灯－I(RM＋r)或P机输出＝P由题目条件“小灯泡恰能正常发光”可知I＝IL＝P额/U额＝2A，图线①的斜率的数值表示电源内电阻的大小，电源内阻r电路消耗的热功率P热＝Ir＋IRM＋P灯＝40W 由图线②上可以看出，当通过电源的电流是2A时，相应的电源的输出功率是80W，因此P机输出＝P电源出－P灯－I2RM＝60W。
学法点拨：
(1)在作电路能量转化分析时，应抓住三个关键问题：一是能量转化的量值关系，即电源输出的总能量与电路中转化成其他形式的总能量相等；二是能量转化的去向，即能量是由什么形式向什么形式转化；三是输入和输出的关系，输入能量和输出能量只有在没有消耗的情况下，二者才会相等；如果有能量消耗，输入能量应该等于输出能量加上消耗的能量，如本题中电动机的输入能量等于电动机输出功率与电动机线消耗的热功率之和。
(2)电动机是非纯电阻元件，由于欧姆定律不适用于非纯电阻元件，所以本题中不能通过P＝U/RM或者P＝IRM计算电动机的输出功率。
(3)在用图象分析问题时，要弄清横、纵坐标所代表的意义，图线纵轴截距、横轴截距的意义，图线斜率值的意义，图线上每个点对应坐标的意义。如果不弄清这些意义，在解决问题中，就会出现错误。如本题中图2－9中图线①纵轴截距等于电源电动势E，但横轴截距不等于短路电流，在通过图线斜率求电源的内电阻时，若把横轴截距当成短路电流，就会出现r50510的错误。2
222
电源出
－P灯－IRM
5025505。
例
5图2－10为用电压表、电流表测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：
图2－10
图2－11(1)待测电阻Rx(约100Ω)
(2)直流毫安表(量程0～10mA，内阻50Ω)(3)直流电压表(量程0～3V，内阻5kΩ)
(4)直流电源(输出电压4V，内阻可不计)(5)滑动变阻器(阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A)(6)开关一个，导线若干条
根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上完成实验电路的连线。
分析与解答：
在给定电压表、电流表测电阻时，主要解决的问题有两个：一是确定电流表的连接是采用“电流表外接电路”还是“电流表内接电路”；二是确定滑动变阻器的连接采用分压式接法还是采用限流式接法。由于待测电阻Rx与电流表内阻RA之比
RxRA1005021；待测电阻Rx与电压表内阻RV之比
RxRV150，所以，直流毫安表的连接应采取“电流表外接电路”。
如果滑动变阻器采用限流接法，当将滑动变阻器以最大阻值接入电路中时，此时电路中电流最小，最小电流为IERxRAR24mA10mA。因此，滑动变阻器不能采用限流接法，而要采用分压式接入电路，由于滑动变阻器允许通过的最大电流为1A，所以即使将4V电压全部加在滑动变阻器两端，也不会将滑动变阻器烧毁。所以，滑动变阻器的连接采用分压接法。答案如图2－11所示。
学法点拨：
在设计实验电路时，要解决好滑动变阻器和电流表的连接。需要对不同接法的电路特点有较清楚地认识。
(1)滑动变阻器采用如图2－12所示限流接法，电路的特点是：在电源内阻不计的情况下，R两端的电压调节范围：E≥UR≥ER/(R0＋R)，电流调节范围：E/R≥IR≥E/(R0＋R)。即电压和电流不能调至零，因此调节范围较小。要使限流电路的电压和电流调节范围变大，可适当增大R0。另外，使用该电路时，在接通电前，R0应调到最大。
图2－12(2)滑动变阻器采用如图2－13所示分压接法，电路的特点是：在电源内阻不计的情况下，R两端的电压调节范围为E≥UR≥0，即电压可调到零，电压调节范围大。电流调节范围为E/R≥IR≥0。
滑动变阻器采用分压接法时，在R0＜R时，调节线性好。通电前，滑片P置于A端，可使UR＝0。
图2－13(3)如果滑动变阻器的额定电流够用，在下列三种情况下必须采用分压接法。①用电器的电压或电流要求从零开始连续可调。②要求用电器的电压或电流变化范围尽量大一些，且滑动变阻器的阻值小。③采用限流接法时限制不住，电流(或电压)超过电表量程或用电器额定值。
在安全(I够大，电流(或电压)不超过电表量程、不超过用电器的额定值，电源不过载)、滑额有效(调节范围够用)的前题下，若R＜R0＜10R时，从可调性好的角度考虑，可选用限流接法；但当负载电阻R较大，而变阻器总阻值R0较小时，即R≥R0时，限流接法对电流、电压控制范围较小，调控作用不明显，一般选分压接法。如本题，待测Rx＝100Ω，而滑动变阻器R总＝15Ω，应选用分压接法。
(4)“电流表外接电路”和“电流表内接电路”两种电路的连接方法，均不能测出待测电阻的真实值。“电流表外接电路”主要是由于电压表的分流影响，将使得测量的电阻值比真实值偏小(实际测量的是Rx与RV并联的总电阻)；“电流表内接电路”主要是由于电流表的分压影响，将使得测量的电阻值比真实值偏大(实际测量的是Rx与RA串联的总电阻)。当待测电阻较大时(RxRARV)，则电流表分压的影响较小，选用“电流表内接电路”误差
RARV)，则电压表的分流的影响较小，选用“电流表外接较小；当待测电阻较小时(Rx法”误差较小。
思考一下RxRARV和RxRARV条件是怎样得出的？
第九章 稳恒电流
一、主要内容
本章内容包括电流、产生持续电流的条件、电阻、电压、电动势、内电阻、路端电压、电功、电功率等基本概念，以及电阻串并联的特点、欧姆定律、电阻定律、闭合电路的欧姆定律、焦耳定律、串联电路的分压作用、并联电路的分流作用等规律。
二、基本方法 本章涉及到的基本方法有运用电路分析法画出等效电路图，掌握电路在不同连接方式下结构特点，进而分析能量分配关系是最重要的方法；注意理想化模型与非理想化模型的区别与联系；熟练运用逻辑推理方法，分析局部电路与整体电路的关系
三、错解分析
在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：不对电路进行分析就照搬旧的解题套路乱套公式；逻辑推理时没有逐步展开，企图走“捷径”；造成思维“短路”；对含有电容器的问题忽略了动态变化过程的分析。
例1 如图9－1所示电路，已知电源电动势ε=6.3V，内电阻r=0.5Ω，固定电阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3是阻值为5Ω的滑动变阻器。按下电键K，调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范围。
【错解】
将滑动触头滑至左端，R3与R1串联再与R2并联，外电阻
再将滑动触头滑至右端R3与R2串联再与R1并联，外电阻
【错解原因】 由于平时实验，常常用滑动变阻器作限流用（滑动变阻器与用电器串联）当滑动头移到两头时，通过用电器的电流将最大或最小。以至给人以一种思维定势：不分具体电路，只要电路中有滑动变阻器，滑动头在它的两头，通过的电流是最大或最小。
【分析解答】
将图9—1化简成图9－2。外电路的结构是R′与R2串联、（R3-R′）与R1串联，然后这两串电阻并联。要使通过电路中电流最大，外电阻应当最小，要使通过电源的电流最小，外电阻应当最大。设R3中与R2串联的那部分电阻为R′，外电阻R为
因为，两数和为定值，两数相等时其积最大，两数差值越大其积越小。当R2+R′=R1+R3-R′时，R最大，解得
因为R1=2Ω＜R2=3Ω，所以当变阻器滑动到靠近R1端点时两部分电阻差值最大。此时刻外电阻R最小。
通过电源的电流范围是2.1A到3A。【评析】
不同的电路结构对应着不同的能量分配状态。电路分析的重要性有如力学中的受力分析。画出不同状态下的电路图，运用电阻串并联的规律求出总电阻的阻值或阻值变化表达式是解电路的首要工作。
例2 在如图9－3所示电路中，R1=390Ω,R2=230Ω，电源内电阻r=50Ω，当K合在1时，电压表的读数为80V；当K合在2时，电压表的读数为U1=72V，电流表的读数为I1=0.18A，求：（1）电源的电动势（2）当K合在3时，两电表的读数。
【错解】
（1）因为外电路开路时，电源的路端电压等于电源的电动势，所以ε=U断=80V；
【错解原因】
上述解答有一个错误的“替代假设”：电路中的电流表、电压表都是理想的电表。事实上，问题并非如此简单。如果进一步分析K合在2时的情况就会发现矛盾：I1R1=0.18×390=70.2（V）≠80V，这就表明，电路中的电流表和电压表并非理想的电表。
【分析解答】
（1）由题意无法判断电压表、电流表是理想电表。设RA、Rv分别为电压表、电流表的内阻，R′为电流表与电阻器R1串联后的电阻，R″为电流表与电阻器R2串联的电阻。则K合在2时：
由上述两式解得：R1=400Ωε=90V
【评析】
本题告诉我们，有些题目的已知条件隐藏得很深。仅从文字的表面是看不出来的。只好通过试算的方法判断。判断无误再继续进行解题。
例3 如图9－4所示，ε1=3V，r1=0.5Ω，R1=R2=5.5Ω，平行板电容器的两板距离d=1cm，当电键K接通时极板中的一个质量m=4×10-3g，电量为q=1.0×10-7C的带电微粒恰好处于静止状态。求：（1）K断开后，微粒向什么方向运动，加速度多大？（2）若电容为1000pF，K断开后，有多少电量的电荷流过R2？
【错解】 当电键K接通电路稳定时、电源ε1和ε2都给电容器极板充电，所以充电电压U=ε1+ε2。
带电粒子处于平衡状态，则所受合力为零，F-mg=0
ε2=U-ε1=1(v)当电键K断开后，电容器上只有电源 给它充电，U′=ε2。
即带电粒子将以7.5m/s2的加速度向下做匀加速运动。又 Q1=CU=103×10-12×4=4×10－9C Q′=CU′＝103×10-12×1＝1×10-9C △Q=Q-Q′=3×10C-9
极板上电量减少3×10-9C，也即K断开后，有电量为3×10-9C的电荷从R2由下至上流过。
【错解原因】 在直流电路中，如果串联或并联了电容器应该注意，在与电容器串联的电路中没有电流，所以电阻不起降低电压作用(如R2)，但电池、电容两端可能出现电势差，如果电容器与电路并联，电路中有电流通过。电容器两端的充电电压不是电源电动势ε，而是路端电压U。
【分析解答】
(1)当K接通电路稳定时，等效电路图如图9－5所示。
ε
1、r1和R1形成闭合回路，A，B两点间的电压为：
电容器中带电粒子处于平衡状态，则所受合力为零，F-mg＝0
在B，R2，ε2，C，A支路中没有电流，R2两端等势将其简化，U＋ε2=UAB，ε2=U-UAB=1.25V 当K断开电路再次达到稳定后，回路中无电流电路结构为图9－6所示。电容器两端电压U′=ε2=1.25V
即带电粒子将以6.875m／s2的加速度向下做匀加速运动。(2)K接通时，电容器带电量为Q=CU=4×1O-9C K断开时，电容器带电量为Q′=CU′=1.2×10(C)△Q＝Q—Q′=2.75×10-9C 有总量为2.75×10-9(C)的电子从R2由下至上流过。
-9 【评析】
本题考查学生对电容器充放电物理过程定性了解程度，以及对充电完毕后电容所在支路的电流电压状态是否清楚。学生应该知道电容器充电时，随着电容器内部电场的建立，充电电流会越来越小，电容器两极板间电压(电势差)越来越大。当电容器两端电压与电容器所并联支路电压相等时充电过程结束，此时电容器所在的支路电流为零。
根据这个特点学生应该会用等势的方法将两端等势的电阻简化，画出等效电路图，如本题中的图9－5，图9－6，进而用电路知识解决问题。
例4 如图9－7所示，电源电动势ε=9V，内电阻r=0.5Ω，电阻R1=5.0Ω、R2=3.5Ω、R3=6.0Ω、R4=3.0Ω，电容C=2.0μF。当电键K由a与接触到与b接触通过R3的电量是多少？
【错解】
K接a时，由图9-8可知
流过R3的电量为△Q=QC-Q′C =3×10－6(C)【错解原因】 没有对电容器的充电放电过程做深入分析。图9－8图中电容器的上极板的电势高，图9－9中电容器的下极板的电势高。电容器经历了先放电后充电的过程。经过R3的电量应是两次充电电量之和。
【分析解答】
K接a时，由图9－8可知
此时电容器带电量QC=CU1=I×10(C)K接b时，由图9－9可知
5此时电容器带电量Q′C=CU1=0.7×10(C)流过R3的电量为△Q=QC＋Q′C=1.7×10－5(C)【评析】
对于电容电量变化的问题，还要注意极板电性的正负。要分析清电容器两端的电势高低，分析全过程电势变化。
例5 在电源电压不变的情况下，为使正常工作的电热器在单位时间内产生的热量增加一倍，下列措施可行的是
()A、剪去一半的电阻丝 B、并联一根相同的电阻丝 C、串联一根相同的电阻丝 D、使电热器两端的电压增大一任 【错解】
-为原来的一半，所以选A、B。
【错解原因】
忽略了每根电阻丝都有一定的额定功率这一隐含条件。【分析解答】
将电阻丝剪去一半后，其额定功率减小一半，虽然这样做在理论上满足使热量增加一倍的要求，但由于此时电阻丝实际功率远远大于额定功率，因此电阻丝将被烧坏。故只能选B。
【评析】
考试题与生产、生活问题相结合是今后考试题的出题方向。本题除了需要满足电流、电压条件之外，还必须满足功率条件：不能超过用电器的额定功率。
例6 如图9－10所示的电路中已知电源电动势ε=36V，内电阻r=2Ω，R1=20Ω，每盏灯额定功率都是2W，额定电压也相同。当K闭合调到R2=14Ω时，两灯都正常发光；当K断开后为使L2仍正常发光，求R2应调到何值？
【错解】
设所求电阻R′2，当灯L1和L2都正常发光时，即通过灯的电流达额定电流I。
【错解原因】
分析电路时应注意哪些是恒量，哪些是变量。图9－10电路中电源电动势ε是恒量，灯L1和L2正常发光时，加在灯两端电压和通过每个灯的电流是额定的。错解中对电键K闭合和断开两种情况，电路结构差异没有具体分析，此时随灯所在支路电流强度不变，两种情况干路电流强度是不同的，错误地将干路电流强度认为不变，导致了错误的结果。
【分析解答】
解法一：设所求阻值R′2，当灯L1和L2正常发光时，加在灯两端电压力额定电压UL。当K闭合时，ε1=UL+I1(R1+r+R2)当K断开时，ε2=UL+I2(R1+r+R′2)，又 ∵ε1=ε2=ε I1=2I2=2I，(I为额定电流)得ε= UL＋2I(R1＋r＋R2)① ε=USL＋I(R1＋r＋R′2)②
①-②I(R1＋r＋2R2-R2′)=0 但I≠0，∴R1+r＋2R2=R′2即R′2=20+2+2×14=50Ω 解法二：设所求阻值R′2，当灯L1和L2正常发光时，加在灯两端电压为额定电压UL，由串联电路电压分析可得：
【评析】
电路中的局部电路(开关的通断、变阻器的阻值变化等)发生变化必然会引起干路电流的变化，进而引起局部电流电压的变化。应当牢记当电路发生变化后要对电路重新进行分析。
例7 如图9－11所示，电源电压保持不变，变阻器R1的最大值大于R2的阻值，在滑片P自右向左滑动过程中，R1的电功率如何变化？
【错解】
采用“端值法”，当P移至最左端时，R1＝0，则Rl消耗的电功率变为0，由此可知，当滑片P自右向左滑动过程中，R1的电功率是变小的。
【错解原因】
由于题中R1＞R2，所以用端值法只假设R1=0是不够的。【分析解答】
因此，在这两种情况时，R1的电功率都是P1＜U/4R，且不难看出，Rl与R2差值越大，P1越小于U2／4R。
综上所述，本题答案应是滑片P自右向左移动时，Rl的电功率逐渐变大；当R1=R2时R1的电功率最大；继续沿此方向移动P时，R1的电功率逐渐变小。
【评析】
电路中某电阻消耗的功率，不止是由本身电阻决定，还应由电路的结构和描述电路的各个物理量决定。求功率的公式中出现二次函数，二次函数的变化不一定单调变化的，所以在求解这一类问题时，千万要作定量计算或者运用图像进行分析。
例8 如图9－12所示电路，当电键K依次接a和b的位置时，在(1)R1＞R2(2)Rl=R2(3)R1＜R2三种情况时，R1、R2上消耗的电功率哪个大？
2【错解】
(l)根据P=I2R可知，当R1＞R2时，P1＞P2；当R1=R2时，P1=P2；当Rl＜R2时，P1＞P2。
当R1＞R2时，P1＜P2；当R1=R2时，P1=P2；当R1＜R2时，P1＞P2。【错解原因】
错误在于认为电路改变时其路端电压保持不变，U1=U2，应该分析当电键K接不同位置时，电路的结构不同，电路结构改变但ε，r不变。
【分析解答】
当电键K接不同位置时，电路的结构不同。
(l)当R1＜R2时，若r2=R1R2 P1-P2=0所以P1=P2；若r2＜R1R2 P1-P2＜0所以 P1＜P2；若r2＞ RlR2 P1-P2＞0所以P1＞P2
(2)当R1＞R2时，若r=R1R2 P1-P2=0，所以P1=P2；若r＜R1R2P1-P2＞0所以 P1＞P2；若r2＞ R1R2
【评析】
解决电路问题先审题，审题过后有的同学头脑中出现许多公式，他从中选择合适的公式，有的同学则从头脑中搜寻以前做过的题目，看有没有与本题相似的题目，如果有相似的题目，就把那道题的解题方法照搬过来。这些方法不一定错，但是一旦问题比较复杂，或者题目叙述的是一个陌生的物理情境，这些方法就不好用了。所以，规范化的解题步骤是必不可少的。
例9 如图9－13所示电路中，r是电源的内阻，R1和R2是外电路中的电阻，如果用Pr，P1和P2分别表示电阻r，R1，R2上所消耗的功率，当R1=R2=r时，Pr∶P1∶P2等于
[ ] A、1∶l∶1 B、2∶1∶1 C、1∶4∶4 D、4∶l∶1 【错解】
因为R1=R2=r，r与R1，R2并联，它们电压相同，【错解原因】
认为电源的两端就是外电路的两端，所以内外电阻是并联关系，即认为r与R1，R2并联，Ur=U1-U2，这一看法是错误的，Ur不等于U1，Ur=ε-U1。
【分析解答】
在图9-13电路中，内电阻上通过的电流与外电路的总电流相同，内电阻与外电阻是串联关系，(不能认为内电阻与外电阻并联)但R1与R2是并联的，因R1=R2，则I1=I2=I，Ir=I1+I2=2I。
Pr∶P1∶P2=Irr∶I1R1∶I2R2∶=4∶1∶1。，所以是正确的。【评析】
单凭直觉就对电路的串并联关系下结论，太草率了。还是要通过电流的分合，或电势的高低变化来做电路分析。
例10 如图9－14所示，2
22已知电源电动势ε=20V，内阻r=1Ω，当接入固定电阻R=4Ω时，电路中标有“3V 4.5W”的灯泡L和内阻r′=0.5Ω的小型直流电动机恰能正常工作，求(1)电路中的电流强度？(2)电动机的额定工作电压？(3)电源的总功率？
【错解】
由灯泡的额定电压和额定功率可求得灯泡的电阻
串联电路中电路中的电流强度
电动机额定工作电压U=I′r=2.7×0.5=l.35(V)电源总功率P=Iε=2.7×20=54(W)【错解原因】
此电路是非纯电阻电路，闭合电路欧姆定律ε=IR总不适用，所以电
【分析解答】
(1)串联电路中灯L正常发光，电动机正常工作，所以电路中电流强度为灯L的额定电流。
电路中电流强度I＝1.5A。
(2)电路中的电动机是非纯电阻电路。根据能量守恒，电路中 ε=UR+UL+Ur+Um
Um=ε-UR-UL-Ur＝ε-I(R+RL+r)=20-1.5×(2＋4＋1)=9.5(3)电源总功率P总=Iε=1.5×20=30(W)。
【评析】
要从能量转化与守恒的高度来认识电路的作用。一个闭合电路中，电源将非静电能转化为电能，内外电路又将电能转化为其他形式的能。ε=U内+U外则是反映了这个过程中的能量守恒的关系。
例11 电动机M和电灯L并联之后接在直流电源上，电动机内阻r′=1Ω，电灯灯丝电阻R=10Ω，电源电动势ε=12V，内阻r=1Q，当电压表读数为10V时，求电动机对外输出的机械功率。
【错解】
电阻成反比，流与其
【错解原因】
上述错解过程中有两处致命的错误：一是将电动机视为纯电阻处理了，电动机不属于纯电阻，而是将电能转化为机械能，错解中利用了并联电路中支路电流与电阻成反比的结论是不恰当的，因为该结论只适用于纯电阻电路，二是不明确电动机的输入功率PM入与输出功率PM出的区别，IM2r′是电动机内阻发热功率。三者的关系是：PM入=PM出+IM2r′。
【分析解答】 根据题意画出电路图，如图9－15所示。由全电路欧姆定律ε= U+Ir得出干路电流
由已知条件可知：流过灯泡的电流
电动机的输出功率的另一种求法：以全电路为研究对象，从能量转化和守恒的观点出发P源=P路。本题中电路中消耗电能的有：内电阻、灯泡和电动机，电动机消耗的电能又可
222分为电动机输出的机械能和电动机自身消耗的内能。即Iε=Ir+ILR+PM出+IMr′。
PM出＝Iε-(I2r+IL2R++IM2r′)=9(W)
【评析】
站在能量转化与守恒的高度看电路各个部分的作用。就可以从全局的角度把握一道题的解题思路，就能比较清醒地分清公式规律的适用范围和条件。
例12 如图9－16，外电路由一个可变电阻R和一个固定电阻R0串联构成，电源电动势为ε，电源内阻为r，问：R调到什么时候，R0上将得到最大功率。【错解】
把可变电阻R看成电源内阻的一部分，即电源内阻r′=r+R。利用电源输出功率最大的条件是R＝r′得R0=R＋r，即R=R0-r，所以把可变电阻调到R=R2-r时，电路中R0上得到最大功率，其大小为
【错解】
可变电阻R上得到的功率，决定于可变电阻的电流和电压，也可以用电源输出功率最大时的条件，内外电阻相同时电源有最大输出功率来计算。但是题目要求讨论定值电阻R0上的输出功率，则不能生搬硬套。定值电阻R0上的功率，决定于流过电阻R0的电流强，这与讨论可变电阻R上的功率不同。
【分析解答】
电流经过电阻R0，电流能转换成内能，R0上功率决定于电流强度大小和电阻值，即P=IR0，所以当电流强度最大时，R0上得到最大功率。由纯电阻的闭合电路欧姆定律，有
2固定电阻R0上有最大输出功率，其大小为
【评析】
在讨论物理问题时选择研究对象是重要的一环。研究对象选错了，就要犯张冠李戴的错误。明明题目中要我们计算定值电阻的功率，有人却套用滑动变阻器的结论。所以认真审题找出研究对象，也是提高理解能力的具体操作步骤。
例13 输电线的电阻共计10Ω，输送的电功率是100kw，用400V的低压送电，输电线上发热损失的功率是多少kw？改用10kV的高压送电，发热功率损失又是多少kw？
【错解】
【错解原因】
错解一是对欧姆定律使用不当，输送电压是加在输电线电阻和负载上的，如果把它考虑成输电线上的电压求电流强度当然就错了。错解二注意到了负载的作用，所求出的损失功率P1是正确的，然而在高压送电电路中，负载都是使用了变压器而错解二把它当作纯电阻使P2解错。
【分析解答】
输送电功率100kw，用400V低压送电，输电线上电流
输电线上损失功率
若用10kV高压送电输电线上电流
输电线上损失功率P2=I22r=102×1=0.1(kw)【评析】 一道很简单的题目做错了，有些人将错解原因归结为：粗心、看错了题目。其实真正的原因是解题不规范。如果老老实实地画出电路图标出各个物理量，按图索骥就可以避免所谓的“粗心”的错误。
例14 把一个“10V 2.0W”的用电器A(纯电阻)接到某一电动势和内阻都不变的电源上，用电器A实际消耗的功率是2.0W，换上另一个“ 10V 5.0W”的用电器B(纯电阻)接到这一电源上，用电器B实际消耗的电功率有没有可能反而小于2.0W？你如果认为不可能，试说明理由，如果认为可能，试求出用电器B实际消耗的电功率小于2.0W的条件(设电阻不随温度改变)【错解】
将“ 10V 2.0W”的用电器与电源连接，用电器正常工作说明用电器两端电压为10V，现将“ 10V 5.0W”的用电器B与电源连接，用电器两端电压是10V，B也能正常工作，实际功率是5.0W，所以用电器的实际功率不会小于2.0W。
【错解原因】
把路端电压与电源电动势混为一谈，认为路端电压是恒定的，不随外电路改变而改变。【分析解答】
越大，U也越大，所以与ε不同，U不是恒定的。
以当B连入时，用电器两端的电压将小于10V，它消耗的实际功率将小
述条件时，B的实际功率小于2.0W。【评析】
根据电源最大输出功率的条件做出输出功率与外电阻图(P－R图如图9－17所示)做定性分析，也可以得到同样的结果。由题意可知RA接入电路时，若电源的输出功率达到最大输出功率，则RB接入电路时，电源的输出功率肯定小于最大输出功率2W。若电源的输出功率没有达到最大输出功率，RB接入电路时，电源的输出功率有可能小于RA接入电路时输出功率2W。
例15 有四个电源，电动势均为8V，内阻分别为1Ω、2Ω、4Ω、8Ω，今要对R=2Ω的电阻供电，问选择内阻为多大的电源才能使R上获得的功率最大？
A、1Ω B、2Ω C、4Ω D、8Ω 【错解】
依“外电阻等于内电阻(R=r)时，外电路上的电功率有最大值”可知，应选内阻2Ω的电源对R供电，故选B。
【错解分析】
上述错解的根源在于滥用结论。事实上，确定的电源有最大的输出功率和确定的外电路上获得最大功率的条件是不同的。“外电阻等于内电阻(R=r)时，外电路上的电功率有最大值”只适用于电源确定而外电阻可选择的此形，而本题实属外电阻确定而电源可选的情况，两者意义不同，不可混为一谈。
【分析解答】
P是r的单调减函数，所以就题设条件而言，r取1Ω时P有最大值，应选A。
【评析】 物理学的任何规律结论的成立都是有条件的，都有其适用范围。有的同学做题比较多，习惯于套用一些熟悉题目的解题路子。这种方法有它合理的一面，也有其造成危害的一面。关键是要掌握好“条件和范围”。
例16 图9－18所示，为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需要的器材实物图，器材规格如下：(1)待测电阻RX(约100Ω)(2)直流毫安表(量程0～10mA，内阻50Ω)(3)直流电压表(量程0～3V，内阻5kΩ)(4)直流电源(输出电压4V，允许最大电流1A)(5)滑动变阻器(阻值范围0～15Ω，允许最大电流1A)(6)电键一个，导线若干条。根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线。
【错解】
错解一：如图9－19所示，此种连法错在变阻器的右下接线柱和电源的负极之间少连了一条线，即使变阻器取最大值，通过电路的电流也超过了10mA，大于毫安表的量程。
错解二：如图9－20所示有两处不妥：①电压调节范围小；②电流过大。这种连法实际上与图9-19的错误是一样的。
错解三：如图9-21所示，此种连法是用伏安法测量，电路与变阻器由滑动触头并联，无论变阻器的阻值怎样变化，流过毫安表的电流
始终超过毫安表的量程，而且当滑动触头滑到最左端时，电源还有被短路的可能，故连接错误。
错解四：如图9－22所示，可见这种连法实际上与图9-21(变阻器取最大值时)的错误是一样的。
错解五：如图9－23所示，显然可见，当电键闭合时电源被短路，这是不允许的，连接错误。
错解六：如图9-24所示，电键闭合后电源被短路，滑到最右端时，电流超过毫安表的最大量程，故连接错误。
错解七：如图9－25，无论电键是否闭合，电源、变阻器回路始终是接通的，电键的位置连接错了。
连接上的原因是：在高中学习伏安法测电阻时，接触的多是将变阻器连接一个上接线柱和一个下接线柱，串连在电路中分压限流，因而在做此题时，采用了习惯连法，没有对器材的规格要求进行计算、分析。(2)将毫安表内接错误，错误的症结是不了解系统误差产生的原因，也是没有对器材的规格进行具体分析。
(3)出现同时连接变阻器的两个上接线柱；电表的“+”、“-”接反；不在接线柱上连线，而是在连线上连线等，说明学生缺乏实验操作的规范化训练，或缺乏亲自动手做实验。
【分析解答】
用伏安法测电阻，首先要判明电流表应该内接还是外接，由题目所给器材规格来看，显然不满足RA＜＜Rx条件，而是满足Rv＞＞Rx条件，所以应采用外接法。若图9－26电路，当滑动触头P处于最左端，滑动变阻器为最大值时，由题设条件流过电流表的电流
超过安培表的量程。因此变阻器既应分压又应分流。
正确的连接图为图9－27所示。画图的关键是：毫安表需外接，变阻器接成分压电路。实验开始前将滑动变阻器的滑动触头滑至分压为零的位置。
【评析】在设计实验过程时，要根据具体实验条件，灵活应用实验原理，改变实验方法。善于从习题中或所学的物理定律的推论中得出实验原理和方法。基本原则是不能是电表超过量程，测量误差尽可能小；不能使用电器超过其额定功率，结构上不能出现短路断路现象。例17 如图9－28所示电路的三根导线中有一根是断的。电源电阻器R1·R2及另外两根导线都是好的。为了查出断导线，某学生想先用万用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连接在电阻器Rl的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数。在下列选挡中，符合操作规程的是：
[ ] A．直流10V挡 B．直流0.5A挡 C．直流2.5V挡 D．欧姆挡
【错解】
如果电路连接正常，电路中的电流
测量的最大电压为U1=IR1=2V。可选A、C。
用欧姆挡可以直接测量回路中的电阻是否等于15Ω或者等于10Ω。【错解原因】
选B的同学没有考虑R1与R2之间的导线断开的情况。选C的同学没有考虑到无论哪根导线断开，测得的电压都等于6V，大于2.5V。如选D的同学没有考虑到如果被测回路中有电源，欧姆表就可能被毁坏或读数不准。
【分析解答】
设万用表各挡都理想，忽略电源的内阻。选用不同功能档时，应画出电路图，至少在头脑中想清楚。
用电压挡测量时，由于电路断开(无论是从ab间断开，还是从R1与R2之间断开)电路中无电流，黑表笔与电源负极等电势。直流电压挡测量的数值是电源电动势ε=6V。所以A选项可行，C选项不行。
用电流挡测量时，假设ab间导线完好，而R1与R2之间导线断开，B选项。
被测回路中有电源，欧姆表不能适用，排除D选项。
【评析】
本题考查学生的实验能力。还考察学生的逻辑思维能力。逻辑思维的基础是对电路结构的理解。养成正确的电路分析的习惯，处处受益。
第五篇：高中物理选修3-4全套教案(人教版)
高二物理选修3-4教案 11、1简谐运动 一、三维目标 知识与技能
1、了解什么是机械振动、简谐运动
2、正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线 过程与方法
通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力 情感态度与价值观
让学生体验科学的神奇，实验的乐趣
二、教学重点
使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律
三、教学难点
偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化
四、教学过程
引入：我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动
1、机械振动
振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？
微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动„„这些物体的运动都是振动。请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？ [演示实验]（1）一端固定的钢板尺[见图1（a）]
（2）单摆[见图1（b）]（3）弹簧振子[见图1（c）（d）]
（4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图1（e）]
提问：这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的„„它们的运动有什么共同特征？
归纳：物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。
2、简谐运动
简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动（1）弹簧振子
演示实验：气垫弹簧振子的振动 讨论 ：a．滑块的运动是平动，可以看作质点
b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计,一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子
c．没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。（2）弹簧振子为什么会振动？
物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力，在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。
（3）简谐运动的特征
弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。
3、简谐运动的位移图象——振动图象
简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？（相对平衡位置的位移）
演示：当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线
说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。介绍这种记录振动方法的实际应用例子：心电图仪、地震仪
理论和实验都证明：（1）简谐运动的振动图象都是正弦或余弦曲线 让学生思考后回答：振动图象在什么情况下是正弦，什么情况下是余弦？
引导学生回答：由开始计时的位置决定。
五、板书设计11、1简谐运动
1、机械振动
物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称
2、简谐运动
简谐运动是一种最简单、最基本的振动
3、简谐运动的位移图象——振动图象
正弦曲线
六、课后作业 优化方案
七、教学辅助手段
钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源
八、课后反思
本节课主要让学生体会机械振动和简谐运动，从实验中感受简谐运动到底是一个什么样的运动，无论从形式上还是图像上。
11、2 一、三维目标 知识与技能
简谐运动的描述
1、知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义
2、理解周期和频率的关系
3、知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关 过程与方法
通过观察概括出机械振动的特征，培养学生的概括能力 情感态度与价值观
通过学生总结概括，增强学生学习物理的信心和兴趣
二、教学重点
振幅、周期和频率的物理意义
三、教学难点
理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关
四、教学过程 引入
上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。我们知道振子在回复力作用下，总以某一位置为中心做往复运动。现在我们观察弹簧振子的运动。将振子拉到平衡位置O的右侧，放手后，振子在O点的两侧做往复运动。振子的运动是否具有周期性？
在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角速度、周期、转速等物理量。为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和频率 进行新课
实验演示：观察弹簧振子的运动，可知振子总在一定范围内运动，说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值范围内，这就是我们要学的第一个概念——振幅。
1、振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离。我们要注意，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，而不是最大位移。这就意味着，振幅是一个数值，指的是最大位移的绝对值。
2、振动的周期和频率
（1）、振动的周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间
振动的频率f：单位时间内完成全振动的次数（2）、周期的单位为秒（s）、频率的单位为赫兹（Hz）
实验演示：下面我们观察两个劲度系数相差较大的弹簧振子，让这两个弹簧振子开始振动，用秒表或者脉搏计时，比较一下这两个振子的周期和频率。演示实验表明，周期越小的弹簧振子，频率就越大
（3）、周期和频率的关系。两者的关系为：T=1/f
或
f=1/T
举例来说，若周期T=0.2s，即完成一次全振动需要0.2s，那么1s内完成全振动的次数，就是1/0.2=5s-1.也就是说，1s钟振动5次，即频率为5Hz.3、简谐运动的周期或频率与振幅无关
实验演示（引导学生注意听）：敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变
振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率
例如:一面锣,它只有一种声音,用锤敲锣,发出响亮的锣声, 锣声很快弱下去,但不会变调.摆动着的秋千,虽摆动幅度发生变化,但频率不发生变化.弹簧振子在实际的振动中, 会逐渐停下来,但频率是不变的.这些都说明所有能振动的物体,都有自己的固有周期或固有频率 巩固练习:
A、B两个完全一样的弹簧振子，把A振子移到A的平衡位置右边10cm，把B振子移到B的平衡位置右边5cm，然后同时放手，那么： A、B运动的方向总是相同的 A、B运动的方向总是相反的 A、B运动的方向有时相同、有时相反 无法判断A、B运动的方向的关系.五板书设计11、2
简谐运动的描述
一、振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离
二、振动的周期和频率
振动的周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间
单位s
振动的频率f：单位时间内完成全振动的次数
单位Hz
三、周期和频率的关系
T=1/f
或
f=1/T
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手段
弹簧振子
音叉
八、课后反思
本节课涉及的描述简谐运动的物理量有周期、频率、振幅、位移，对于位移应重点讲解，不同于以前的所学的位移是偏离平衡位置的位移，初始位置一定是平衡位置，学生易混淆。11、3简谐运动的回复力和能量 一、三维目标 知识与技能
1、掌握简谐运动的定义，了解简谐运动的运动特征
2、掌握简谐运动的动力学公式
3、了解简谐运动的能量变化规律 过程与方法
引导学生通过实验观察，概括简谐运动的运动特征和简谐运动的能量变化规律，培养归纳总结能力
情感态度与价值观
结合旧知识进行分析，推理而掌握新知识，以培养其观察和逻辑思维能力
二、教学重点
1、重点是简谐运动的定义
2、难点是简谐运动的动力学分析和能量分析
三、教学难点
简谐运动中的回复力
四、教学过程
（一）引入新课
复习提问：1什么是机械振动？
2振子做什么运动？
日常生活中经常会遇到机械振动的情况：机器的振动，桥梁的振动，树枝的振动，乐器的发声，它们的振动比较复杂，但这些复杂的振动都是由简单的振动的组成的，因此，我们的研究仍从最简单、最基本的机械振动开始。
演示竖直方向的弹簧振子，演示的就是一种最简单、最基本的机械振动，叫做简谐运动 提问3：过去我们研究自由落体等匀变速直线运动是从哪几个角度进行研究的？
今天，我们仍要从运动学（位移、速度、加速度）研究简谐运动的运动性质；从动力学（力和运动的关系）研究简谐运动的特征，再研究能量变化的情况。
（二）新课教学
第二次演示竖直方向的弹簧振子 提问4：大家应明确观察什么？ 学生：物体
提问5：上述四个物理量中，哪个比较容易观察？（位移）
学生：位移
提问6：做简谐运动的物体受的是恒力还是变力？力的大小、方向如何变？
学生：变力
小结：简谐运动的受力特点：回复力的大小与位移成正比，回复力的方向指向平衡位置
提问7：简谐运动是不是匀变速运动？
学生：不是
小结：简谐运动是变速运动，但不是匀变速运动。加速度最大时，速度等于零；速度最大时，加速度等于零。
提问8：从简谐运动的运动特点，我们来看它在运动过程中能量如何变化？让我们再 观察。
学生：动能先增加，后减小；势能先减小后增大
提问9：振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置？
学生：外力对系统做功
提问10：在A点，振子的动能多大？系统有势能吗？
提问11：在O点，振子的动能多大？系统有势能吗？
提问12：在D点，振子的动能多大？系统有势能吗？
提问13：在B，C点，振子有动能吗？系统有势能吗？
小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。
五、板书设计11、3简谐运动的回复力和能量
一、回复力：回复力的大小与位移成正比，回复力的方向指向平衡位置
二、能量：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手
弹簧振子，多媒体
八、课后反思
本节课主要是老师根据演示实验让学生观察，然后以提问的形式进行，有的物理量便于观察，有的物理量就需要力学分析，学生对力学掌握的不太扎实，力学确实也是高中物理的一个难点，教师在以后教学中要注重这方面的分析。11、4单摆 一、三维目标 知识与技能
1、知道什么是单摆
2、理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件
3、知道单摆的周期和什么有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题 过程与方法
观察演示实验，概括出影响周期的因素，培养由实验现象得出物理结论的能力 情感态度与价值观
通过实验增强学生学习物理的兴趣和信心
二、教学重点
掌握好单摆的周期公式及其成立条件
三、教学难点
单摆回复力的分析
四、教学过程（－）引入新课
在前面我们学习了弹簧振子，知道弹簧振子做简谐运动。那么：物体做简谐运动的条件是什么？
答：物体做机械振动，受到的回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反。今天我们学习另一种机械振动——单摆的运动
（二）进行新课
阅读课本第13页第一二段，思考：什么是单摆？
答：一根细线上端固定，下端系着一个小球，如果悬挂小球的细线的伸长和质量可以忽略，细线的长度又比小球的直径大得多，这样的装置就叫单摆。
物理上的单摆，是在一个固定的悬点下，用一根不可伸长的细绳，系住一个一定质量的质点，在竖直平面内摆动。所以，实际的单摆要求绳子轻而长，摆球要小而重。摆长指的是从悬点到摆球重心的距离。将摆球拉到某一高度由静止释放，单摆振动类似于钟摆振动。摆球静止时所处的位置就是单摆的平衡位置。
物体做机械振动，必然受到回复力的作用，弹簧振子的回复力由弹簧弹力提供，单摆同样做机械振动，思考：单摆的回复力由谁来提供，如何表示？
图２
1、平衡位置
当摆球静止在平衡位置O点时，细线竖直下垂，摆球所受重力G和悬线的拉力F平衡，O点就是摆球的平衡位置。
2、回复力 单摆的回复力F回=G1=mg sinθ，单摆的振动是不是简谐运动呢？
单摆受到的回复力F回=mg sinθ，如图：虽然随着单摆位移X增大，sinθ也增大，但是回复力F的大小并不是和位移成正比，单摆的振动不是简谐运动。但是，在θ值较小的情况下（一般取θ≤10°），在误差允许的范围内可以近似的认为 sinθ=X/ L，近似的有F= mg sinθ=(mg /L)x = k x（k=mg/L）,又回复力的方向始终指向O点，与位移方向相反，满足简谐运动的条件，即物体在大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反的回复力作用下的振动，F =k x（k=mg/L）为简谐运动。所以，当θ≤10°时，单摆振动是简谐运动。
条件：摆角θ≤10°
位移大时，单摆的回复力大，位移小，回复力小，当单摆经过平衡位置时，单摆的位移为0，回复力也为0，思考：此时，单摆所受的合外力是否为0？
单摆此时做的是圆周运动，做圆周运动的物体受向心力，单摆也不能例外，也受到向心力的作用（引导学生思考，单摆作圆周运动的向心力从何而来？）。在平衡位置，摆球受绳的拉力F和重力G的作用，绳的拉力大于重力G，它们的合力充当向心力。
所以，单摆经过平衡位置时，受到的回复力为0，但是所受的合外力不为0。
3、单摆的周期
我们知道做机械振动的物体都有振动周期，请思考： 单摆的周期受那些因素的影响呢？
生：可能和摆球质量、振幅、摆长有关。
单摆的周期是否和这些因素有关呢？下面我们用实验来证实我们的猜想
为了减小对实验的干扰，每次实验中我们只改变一个物理量，这种研究问题的方法就是——控制变量法。首先，我们研究摆球的质量对单摆周期的影响：
那么就先来看一下摆球质量不同，摆长和振幅相同，单摆振动周期是不是相同。演示1：将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度释放。
现象：两摆球摆动是同步的，即说明单摆的周期与摆球质量无关，不会受影响。这个实验主要是为研究属于简谐运动的单摆振动的周期，所以摆角不要超过10°。接下来看一下振幅对周期的影响。
演示2：摆角小于10°的情况下，把两个摆球从不同高度释放。（由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）
现象：摆球同步振动，说明单摆振动的周期和振幅无关。
刚才做过的两个演示实验，证实了如果两个摆摆长相等，单摆振动周期和摆球质量、振幅无关。如果摆长L不等，改变了这个条件会不会影响周期？
演示3：取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释放，注意要θ≤10°。（由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）
现象：两摆振动不同步，而且摆长越长，振动就越慢。这说明单摆振动和摆长有关。具体有什么关系呢？荷兰物理学惠更斯研究了单摆的振动，在大量可靠的实验基础上，经过一系列的理论推导和证明得到：单摆的周期和摆长l的平方根成正比，和重力加速度g的平方根成反比
周期公式：
同时这个公式的提出，也是在单摆振动是简谐运动的前提下，条件：摆角θ≤10° 由周期公式我们看到T与两个因素有关，当g一定，T与
成正比；当L一定，T与
成反比；L，g都一定，T就一定了，对应每一个单摆有一个固有周期T，五、板书设计11、4单摆
一、平衡位置
二、2回复力 单摆的回复力F回=G1=mg sinθ
三、单摆的周期
与单摆的质量、振幅无关
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手
两个单摆（摆长相同，质量不同）
八、课后反思
本节课主要讲了单摆振动的规律，只有在θ<10°时单摆振动才是简谐运动；单摆振动周期再进行实验。
某单摆，演示实验时学生做的较慢，浪费了很多时间，可以让学生做好预习，5、外力作用下的振动 一、三维目标 知识与技能
1、知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明
2、知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关
3、理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害 过程与方法
学生通过观察演示实验，进一步理解自由振动、阻尼振动、受迫振动 情感态度与价值观
通过物理实验增强学生学习物理的兴趣
二、教学重点
受迫振动、共振
三、教学难点
受迫振动
四、教学过程
（一）复习提问
让学生注意观察教师的演示实验。教师把弹簧振子的振子向右移动至B点，然后释放，则振子在弹性力作用下，在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。重复两次让学生在黑板上画出振动图象的示意图（图1中的Ⅰ）。
再次演示上面的振动，只是让起始位置明显地靠近平衡位置，再让学生在原坐标上画出第二次振子振动的图象（图1中的Ⅱ）。Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。
结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课
（二）新课教学
现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。
问：振子从B向O运动过程中，它的能量是怎样变化的？引导学生答出弹性势能减少，动能增加。
问：振子从O向C运动过程中能量如何变化？振子由C向O、又由O向B运动的过程中，能量又是如何变化的？
问：振子在振动过程中总的机械能如何变化？引导学生运用机械能守恒定律，得出在不计阻力作用的情况下，总机械能保持不变。
教师指出：将振子从B点释放后在弹簧弹力（回复力）作用下，振子向左运动，速度加大，弹簧形变（位移）减少，弹簧的弹性势能转化为振子的动能。当回到平衡位置O时，弹簧无形变，弹性势能为零，振子动能达到最大值，这时振子的动能等于它在最大位移处（B点）弹簧的弹性势能，也就是等于系统的总机械能。
在任何一位置上，动能和势能之和保持不变，都等于开始振动时的弹性势能，也就是系统的总机械能
由于简谐运动中总机械能守恒，所以简谐运动中振幅不变。如果初始时B点与O点的距离越大，到O点时，振子的动能越大，则系统所具有的机械能越大。相应地，振子的振幅也就越大，因此简谐运动的振幅与能量相对应。
问：怎样才能使受阻力的振动物体的振幅不变，而一直振动下去呢？引导学生答出，应不断地向系统补充损耗的机械能，以使振动物体的振幅不变。
指出：这种振幅不变的振动叫等幅振动。
举几个等幅振动的例子，例如电铃响的时候，铃锤是做等幅振动。电磁打点计时器工作时，打点针是做等幅振动。挂钟的摆是做等幅振动。„„它们的共同特点是，工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。
这种周期性变化的外力叫驱动力。在驱动力作用下物体的振动叫受迫振动。
再让学生举几个受迫振动的例子，例如内燃机气缸中活塞的运动，缝纫机针头的运动，扬声器纸盆的运动，电话耳机中膜片的运动等都是受迫振动。
问：受迫振动的频率跟什么有关呢？
让学生注意观察演示（图3）。用不同的转速匀速地转动把手，可以发现，开始振子的运动情况比较复杂，但达到稳定后，振子的运动就比较稳定，可以明显地观察到受迫振动的周期等于驱动力的周期。这样就可以得到物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振子的固有频率无关。
问：受迫振动的振幅又跟什么有关呢？
演示摆的共振（装置如图4），在一根绷紧的绳上挂几个单摆，其中A、B、G球的摆长相等。当使A摆动起来后，A球的振动通过张紧的绳给其余各摆施加周期性的驱动力，经一段时间后，它们都会振动起来。驱动力的频率等于A摆的频率。实验发现，在A摆多次摆动后，各球都将以A球的频率振动起来，但振幅不同，固有频率与驱动力频率相等的B、G球的振幅最大，而频率与驱动力频率相差最大的D、E球的振幅最小。
明确指出：驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振。
讲解一下共振在技术上有其有利的一面，也存在不利的一面。结合课本让同学思考，在生活实际中利用共振和防止共振的实例。
小结
1．振动物体都具有能量，能量的大小与振幅有关，振幅越大，振动能量也越大； 2．当振动物体的能量逐渐减小时，振幅也随着减小，这样的振动叫阻尼振动； 3．振幅保持不变的振动叫等幅振动；
4．物体在驱动力作用下的振动是受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率； 5．当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动振幅最大的现象叫共振；共振在技术上有其有利的一面，也存在不利的一面；有利的要尽量利用，不利的要尽量防止。
五、板书设计
5、外力作用下的振动
一、等幅振动
振幅保持不变的振动叫等幅振动
二、阻尼振动
振动物体的能量逐渐减小时，振幅也随着减小，这样的振动叫阻尼振动
三、受迫振动
物体在驱动力作用下的振动是受迫振动
受迫振动的频率等于驱动力的频率
当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动振幅最大的现象叫共振
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手
弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器
八、课后反思
本节课知识比较简单，主要让学生区分几种振动，在受迫振动中，做受迫振动的物体其振动周期与物体的固有周期无关等于驱动力的周期，学生不好理解需要教师多罗列一些生活中的实例，并且做好演示实验。关于共振因为与生活联系紧密，学生反而容易接受。
12.1 波的形成和传播 一、三维目标
知识与技能
1、知道直线上机械波的形成过程
2、知道什么是横波,波峰和波谷
3、知道什么是纵波,密部和疏部
4、知道“机械振动在介质中传播，形成机械波”，知道波在传播运动形式的同时也传递了能量
过程与方法
1、培养学生进行科学探索的能力
2、培养学生观察、分析和归纳的能力
情感态度与价值观
培养学生的空间想象能力和思维能力
二、教学重点
机械波的形成过程及传播规律
三、教学难点
机械波的形成过程
四、教学过程（－）引入新课
［演示］抖动丝带的一端，产生一列凹凸相间的波在丝带上传播
在这个简单的例子中，我们接触到一种广泛存在的运动形式——波动，请同学们再举出几个有关波的例子。
学生会列举水波、声波、无线电波、光波。教师启发，大家听说过地震吗？学生会想到地震波。
水波、声波、地震波都是机械波，无线电波、光波都是电磁波。这一章我们学习机械波的知识，以后还会学习电磁波的知识。
（二）进行新课
现在学习第一节，波的形成和传播
［演示］拨动水平悬挂的柔软长弹簧一端，产生一列疏密相间的波沿弹簧传播
［演示］敲击音叉，听到声音，这是声波在空气中传播（指明，虽然眼睛看不到波形，但它客观存在，也是疏密相间的波形）
师生共同分析，得出波产生的条件：①波源，②介质
波是怎样形成的呢？为什么会有不同的波形？波传播的是什么呢？（设置疑问，激发学生的探究欲望）
实验探索
发放“探索波的形成和传播规律”的实验报告，进行实验探索并完成实验报告。实验目的：探索波的形成原因和传播规律
实验
（一）学生分组实验：每两人一条丝带（60cm左右），观察丝带上凹凸相间的波。实验步骤：
（1）、将丝带一端用手指按在桌面上，手持另一端沿水平桌面抖动，在丝带上产生一列凹凸相间的波向另一端传播。
（2）、在丝带上每隔大约2~3cm用墨水染上一个点，代表丝带上的质点。重复步骤（1）。观察丝带上的质点依次被带动着振动起来，振动沿丝带传播开去，在丝带上形成凹凸相间的波。
①思考：丝带的一端振动后，为什么后面的质点能被带动着运动起来？如果将丝带剪断，后面的质点还能运动吗？（质点间存在力的作用，不能0 ②分析：丝带上凹凸相间的波形是怎样产生的？(质点振动的时间不同）③观察丝带上的质点是否随波向远处迁移？(不随波迁移）
实验
（二）观察波动演示器上凹凸相间的波：（因器材有限，可以教师操作，引导学生注意观察）
实验步骤：
（1）、逆时针转动摇柄，演示屏上的质点排成一条水平线。（表示各质点都处在平衡位置）（2）、顺时针转动摇柄，各个质点依次振动起来。（注意观察各个质点振动的先后顺序）现象：①后面的质点总比前面的质点开始振动的时刻迟些，从总体上看形成凹凸相间的波 ②各质点的振动沿竖直方向，波的传播沿水平方向，质点振动方向与波的传播方向垂直 ③质点是否沿波的传播方向迁移？(不迁移）
这种波叫做横波，在横波中凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷 实验
（三）观察弹簧上产生的疏密相间的波 实验步骤：
（1）、拨动水平悬挂的柔软长弹簧一端，产生一列疏密相间的波沿弹簧传播（2）、在弹簧上某一位置系一根红布条，代表弹簧上的质点，重复步骤（1）①观察:：红布条是否随波迁移？（不迁移）说明了什么？
②分析：弹簧上疏密相间的波形是怎样产生的？（类比丝带上波产生的分析方法，锻炼学生的知识迁移能力）
实验
（四）观察波动演示器上疏密相间的波： 实验步骤：
（1）、逆时针转动摇柄，演示屏上的质点排成一条水平线（2）、顺时针转动摇柄，各个质点依次振动起来
现象：①后面的质点总比前面的质点开始振动的时刻迟些，从总体上看形成疏密相间的波 ②各质点的振动沿水平方向，波的传播沿水平方向，质点振动方向与波的传播方向在一条直线上
③质点是否沿波的传播方向迁移？（不迁移）
这种波叫做纵波，在纵波中最密处叫做密部，最疏处叫做疏部 分析实验得出结论：
①不论横波还是纵波，介质中各个质点发生振动并不随波迁移
②波传来前，各个质点是静止的，波传来后开始振动，说明他们获得了能量。这个能量是从波源通过前面的质点传来的。因此：波是传递信息能量的一种方式。
（三）知识应用
1、课本中提到地震波既有横波，又有纵波。你能想象在某次地震时，位于震源正上方的建筑物，在纵波和横波分别传来时的振动情况吗？为什么？
2、本来是静止的质点，随着波的传来开始振动，有关这一现象的说法正确的有： A、该现象表明质点获得了能量 B、质点振动的能量是从波源传来的
C、该质点从前面的质点获取能量，同时也将振动的能量向后传递 D、波是传递能量的一种方式
E、如果振源停止振动，在介质中传播的波也立即停止 F、介质质点做的是受迫振动
五、板书设计
12.1 波的形成和传播
一、机械波
机械振动在介质中的传播，形成机械波
二、机械波的分类
横波、纵波
三、波传播的是振动形式，是振动的能量
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手 丝带、波动演示箱、水平悬挂的长弹簧、音叉
八、课后反思
波的形成过程对于学生们来说不好理解，需要掌握的细节知识特别多，教师要通过分组实验和演示实验加深学生们的印象。
12.2 波的图象 一、三维目标
知识与技能
1、知道波的图象，知道横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波
2、知道什么是波的图象，能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅
3、根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，能画出下一时刻和前一时刻的波的图象，并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向。
4、了解波的图象的物理意义，能区别简谐波与简谐运动两者的图象 过程与方法
能够利用波的图象解决实际问题
情感态度与价值观
培养学生从图像直接获取信息并进行深加工的能力
二、教学重点
波的图象的物理意义
三、教学难点
波的图象与振动图像的区别
四、教学过程
（一）引入新课
通过上节课的学习，我们知道了什么是机械波，同时认识了波的形成和传播过程
我们还清楚，图象是描述物理过程、物理现象和反映物理规律的一种简单、直观的方法，如物体的运动图象、简谐运动的图象等。同样，波的运动情况及传播过程也可以用图象直观的表示出来，这就是波的图象。
（二）进行新课
一、波的图象
振动质点在某一时刻的位置连成的一条曲线，叫波的图象 这就是质点振动方向和波的传播方向之间的关系问题
二、振动方向和波的传播方向的关系
【例题1】一列横波在某一时刻的波形图如图10-1所示。若此时刻质点a的振动方向向下，则波向什么方向传播？
分析：取和a相邻的两个点b、c。若a点此时刻向下振动，则b点应是带动a点振动的，c点应是在a点带动下振动的。所以b点先振动，其次是a、c两点。因此，波是向左传播的。
三、波的图象变化情况
确定波的图象变化的情况有两种方法：一是描点作图法，二是图象平移作图法。
1、描点作图法
【例题2】某一简谐波在t=0时刻的波形图如图10-2中的实线所示。若波向右传播，画出T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。
分析：根据t=o时刻波的图象及传播方向，可知此时刻A、B、C、D、E、F各质点在该时刻的振动方向，由各个质点的振动方向可确定出经T/4后各个质点所在的位置，将这些点所在位置用平滑曲线连接起来，便可得到经T/4后时刻的波的图象。如图10-2中虚线所示。
若波向左传播，同样道理可以画出从t=o时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。下面请同学们在练习本上画出波向左传播，从t=0时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。
2、图象平移作图法
从波的图象中的波形曲线我们看到，波的图象和振动图象从图线形状看，可以完全相同，但两种图象有着本质的区别。
四、波的图象与振动图象的区别
1、两种图象横、纵坐标的意义不同。
波的图象横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，振动图象横坐标t表示该质点振动的时间。
2、两种图象描述的对象不同
波的图象描述的是某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，振动图象描述的是某一质点在不同时刻偏离平衡位置的位移。
3、两种图象相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离含义不同。
波的图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离表示波在一个周期内传播的距离，振动图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离表示振动的周期。
（三）巩固练习
1、一列横波在某一时刻的波形如图10-4所示，若质点O此时向上运动，则波的传播方向？
若波向左传播，则此时振动方向向下的质点有 ？
2、如图10-5所示是一列横波在t=o时刻的波形图。若波向左传播，用“描点法”作出3T/4前时刻的波形图。
五、板书设计
12.2 波的图象
一、波的图象
振动质点在某一时刻的位置连成的一条曲线，叫波的图象
二、振动方向和波的传播方向的关系
质点振动法、上下坡法
三、波的图象变化情况
质点振动法和波的平移
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手 波动演示仪
八、课后反思
振动图像和波动图像学生易混淆，从不同的图像中学生能捕获不同的信息，教师要加强这方面的训练。
12.3 一、三维目标
知识与技能
波长、频率和波速
1、知道什么是波的波长，能在波的图象中求出波长
2、知道什么是波传播的周期（频率），理解周期与质点振动周期的关系
3、理解决定波的周期的因素，并知道其在波的传播过程中的特点
4、理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题
过程与方法
学会应用波长、周期（频率）和波速的关系分析解决实际问题的方法 情感态度与价值观
培养学生用联系的观点解决物理问题
二、教学重点
理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题
三、教学难点
波的多解问题
四、教学过程
（一）引入新课
在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述，同样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。在上一节我们认识和理解波的图象的基础上，这节课，我们来学习和研究描述波的几个物理量，即波长、频率和波速
（二）进行新课
一、波长（λ）
在教材中可以看出，由质点1发出的振动传到质点13，使质点13开始振动时，质点1完成一次全振动，因而这两个质点的振动步调完全一致。也就是说，至两个质点在振动中的任何时刻，对平衡位置的位移大小和方向总是相等的。我们就把这样两个质点之间的距离叫做波长。
1、在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长 对于波长这个物理量，我们还需要结合波的图象，进一步加深理解
2、几点说明
要理解“位移总相等”的含义。这里要求的是每时每刻都相等。如图10-10所示，如E、F两点在图示的时刻位移是相等的，但过一段时间后，位移就不一定相等，所以E、F两点的距离就不等于一个波长。
（1）“位移总相等” 的含义是“每时每刻都相等”
从波的图象中不难看出，位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的（2）位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的
在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。
结合图10-10，我们可以看到，相距λ/2的两个质点振动总是相反的。进而可以总结出这样的结论：相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。
为了描述波的传播过程，还需要引入物理量——周期和频率
二、周期（T）、频率（f）
波源质点振动的周期（或频率）也就是波传播的周期（频率）
1、波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）关于波的周期（或频率）我们也需要理解几个问题
2、几点说明
由于波的周期（或频率）就是波源质点振动周期（或频率）,所以波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。
（1）、同一种波在同一种介质中传播时周期（或频率）保持不变（2）、每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离（3）、每经历一个周期，原有的波形图不改变
三、波速（v）
波速的含义和物体运动速度的含义是相同的，波速描述的是振动在介质中传播的快慢程度
1、单位时间内振动所传播的距离叫做波速。即v=s/t
2、几点说明
同一振动在不同介质中传播的快慢程度是不同的，也就是说，同一列波在不同介质中传播的速度不同。由此我们还可以想到，在同一均匀介质中，同一列波的波速应是不变的。
（1）波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同（2）一列波在同一均匀介质中是匀速传播的，即s=vt.波速和质点振动的速度有着完全不同的含义，前者在同种均匀介质中具有某一定值，后者的大小和方向都是随时间改变的。
（3）要区分波速与质点振动速度的含义
由波长、周期、（或频率）和波速的定义，我们可以看到三者有着一定的联系
四、波长、周期（或频率）和波速的关系
在波动中，每经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ。由此我们可以找到λ、T（或f）和v三者之间的关系。
1、v=λ/T 由于周期T和频率f互为倒数（即f=1/T），所以v、λ与f还应有如下对应关系
2、v=λf 由上式我们还可以这样理解波速这个物理量，波速等于波长和频率的乘积，这个关系虽然是从机械波得到的，但是它对于我们以后要学习的电磁波、光波也是适用的。
对于式v=λ/T或 v=λf，我们不但要理解，还要能应用他们解决实际问题。为了加深对以上两式的理解和提高应用以上两式分析问题和解决问题的能力。
五、板书设计
12.3 波长、频率和波速
一、波长（λ）
在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长 在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。
二、周期（T）、频率（f）
波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）
三、波速（v）
单位时间内振动所传播的距离叫做波速。即v=s/t
四、波长、周期（或频率）和波速的关系
1、v=λ/T
2、v=λf
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手 多媒体smart
八、课后反思
本节课学生觉得难度加大，首先三个物理量是由谁决定的学生有些混乱，需要进一步加强，其次波的多解性问题也是学生需要掌握的难点，学生需要反复练习。
12．4波的衍射和干涉 一、三维目标
知识与技能
1、知道什么是波的衍射现象
2、知道波发生明显衍射现象的条件
3、知道波的叠加原理
4、知道什么是波的干涉现象和干涉图样
5、知道干涉现象和衍射现象是波所特有的现象
过程与方法
能够利用波的实验解决实际问题
情感态度与价值观
培养学生善于观察、善于总结的能力
二、教学重点
波发生明显衍射现象的条件
波发生干射现象的条件
三、教学难点
波的叠加原理
四、教学过程
（一）引入新课
大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，这是什么原因呢？通过这节课的学习，我们就会知道，原来波遇到狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象，这就是波的衍射
（二）进行新课
一、波的衍射
波在向前传播遇到障碍物时，会发生波线弯曲，偏离原来的直线方向而绕到障碍物的背后继
续转播，这种现象就叫做波的衍射。
1、波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。大家想一想，你见过的哪些现象是波的衍射现象？
答：在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇的细小的障碍物，会绕过它们继续传播
下面我们用水波槽和小挡板来做实验，请大家认真观察 现象：水波绕过小挡板继续传播 将小挡板换成长挡板，重新做实验 现想：水波不能绕到长挡板的背后传播
这个现象说明发生衍生的条件与障碍物的大小有关 下面通过实验研究发生明显衍射现象的条件
【演示】在水波槽里放两快小挡板，当中留一狭缝，观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。
（1）保持水波的波长不变，该变窄缝的宽度（由窄到宽），观察波的传播情况有什么变化,观察到的现象：
在窄缝的宽度跟波长相差不多的情况下，发生明显的衍射现象,水波绕到挡板后面继续传播 在窄缝的宽度比波长大得多的情况下，波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样，在挡板后面留下了“阴影区”
（2）保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长（由小到大），将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。
可以看到：在窄缝不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显。
将课本图12.4-2中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上，它们是做衍射实验时拍下的照片。甲中波长是窄缝宽度的3/10，乙中波长是窄缝宽度的5/10，丙中波长是窄缝宽度的7/10。
通过对比可以看出：窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象。
窄缝宽度比波长大得多时，衍射现象越不明显。窄缝宽度与波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象。
2、发生明显衍射现象的条件
只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。
一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象。
前面研究的波的衍射现象，是从波源发出的一列波的传播特性。在实际情况中，常可看到几列波同时在介质中传播。那么，两列或几列波在介质中相遇时，将会发生什么现象呢？２、下列哪些现象是波的衍射现象？
1、面对障碍物大喊一声，过一会听见自己的声音
2、将一个音叉敲响，人围绕它走一周，将听到忽强忽弱的声音
3、在障碍物的后面可以听到前面的人说话的声
二、波的叠加
我们有这样的生活经验：将两块石子投到水面上的两个不同地方，会激起两列圆形水波。它们相遇时会互相穿过，各自保持圆形波继续前进，与一列水波单独传播时的情形完全一样，这两列水波互不干扰。
三、波的干涉
一般地说，振动频率、振动方向都不相同的几列波在介质中叠加时，情形是很复杂的。我们只讨论一种最简单的但却是最重要的情形，就是两个振动方向、振动频率都相同的波源所发出的波的叠加。
【演示】在发波水槽实验装置中，振动着的金属薄片AB，使两个小球S1、S2同步地上下振动，由于小球S1、S2与槽中的水面保持接触，构成两个波源，水面就产生两列振动方向相同、频率也相同的波，这样的两列波相遇时产生的现象如课本图12.4-3所示，为什么会产生这种现象呢？我们可以用波的叠加原理来解释。
课本如图所示的是产生上述现象的示意图。S1和S2表示两列波的波源，它们所产生的波分别用两组同心圆表示，实线圆弧表示波峰中央，虚线圆弧表示波谷中央。某一时刻，如果介质中某点正处在这两列波的波峰中央相遇处[课本如图所示中的a点]，则该点(a点)的位移是正向最大值，等于两列波的振幅之和。经过半个周期，两列波各前进了半个波长的距离，a点就处在这两
列波的波谷中央相遇处，该点（a点）的位移就是负向最大值。再经过半个周期，a点又处在两列波的波峰中央相遇处。这样，a点的振幅就等于两列波的振幅之和，所以a点的振动总是最强的。这些振动最强的点都分布在课本如图中画出的粗实线上。某一时刻，介质中另一点如果正处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处[课本如图b点]，该点位移等于两列波的振幅之差。经过半个周期，该点就处在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇处，再经过半个周期，该点又处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处。这样，该点振动的振幅就等于两列波的振幅之差，所以该点的振动总是最弱的。如果两列波的振幅相等，这一点的振幅就等于零。这就是为什么在某些区域水面呈现平静的原因。这些振动最弱的点都分布在课本图中画出的粗虚线上。可以看出，振动最强的区域和振动最弱的区域是相互间隔开的。
频率相同的波，叠加时形成某些区域的振动始终加强，另一些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉。形成的图样叫做干涉图样。
只有两个频率相同、振动方向相同的波源发出的波，叠加时才会获得稳定的干涉图样，这样的波源叫做相干波源，它们发出的波叫做相干波。
不仅水波，一切波都能发生干涉，干涉现象是一切波都具有的重要特征之一。
【演示】敲击音叉使其发声，然后转动音叉，就可以听到声音忽强忽弱。这就是声波的干涉现象。
1、频率相同的波，叠加时形成某些区域的振动始终加强，另一些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉。形成的图样叫做干涉图样。
2、干涉现象是一切波都具有的现象。
3、产生干涉的必要条件：两列波的频率必须相同 五板书设计
12．4波的衍射和干涉
一、波的衍射
只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象
一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象
二、波的叠加
三、波的干涉
干涉现象是一切波都具有的现象
产生干涉的必要条件：两列波的频率必须相同
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手 水波槽、两块挡板、长绳、发波水槽（电动双振子）、音叉
八、课后反思
本节课难度主要是让学生从实验中总结结论，需要教师对实验准备充分
12．5多普勒效应 一、三维目标
知识与技能
1、知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别
2、知道什么是多普勒效应
3、能运用多普勒效应解释一些物理现象
过程与方法
1、培养学生进行科学探索的能力
2、培养学生观察、分析和归纳的能力
情感态度与价值观
培养学生的空间想象能力和思维能力
二、教学重点
1、知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别
2、知道多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的
三、教学难点
波源的频率与观察者接收到的频率的区别
四、教学过程
让学生叙述火车向你驶来时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？ 火车离你而去时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？同是汽笛发声为什么会产生两种不同的现象呢？
因为多普勒效应
一、波源的频率与观察者接收到的频率
知识回顾：1.什么叫频率?
2.声音的音调由什么因素决定? 1.波源的频率------单位时间内波源发出的完全波的个数
2.观察者接收到的频率------单位时间内观察者接收到的完全波的个数
如果波源和观察者相对于介质静止,则观察者接收到的频率与波源的频率相等,如果波源或观察者相对于介质运动时,则观察者接收到的频率与波源的频率不相等,这一现象就叫多普勒效应
二、多普勒效应的成因
例:波速为V＝100m/s.波源的频率f＝100Hz.可算得:波的周期T＝0.01s,波长λ＝1m.1、波源相对于介质静止,观察者相对于介质静止
在时间t＝1s里有100个波传到观察者所在的A处,观察者接收到的频率与波源的频率相等,音调不变.2、观察者相对于介质静止,波源以速度V源＝10m/s相对于介质运动
(1)、波源向观察者运动
则对观察者来说感觉到的波速为110m,他在1秒钟内接收到的完全波数为110个,所以观察者感受到的频率f'＝110Hz比波源的频率f＝100Hz要高,因而音调变高
注意:波速实际并没有改变,但在相同的距离中却多了10个完整波,是由于波在介质中被均匀挤压,使之波长变短的缘故
(2)、波源远离观察者 由同学自行分析
3、波源相对于介质静止,观察者以速度V人＝10m/s相对于介质运动
(1)、观察者向波源运动
(2)、观察者远离波源 由同学自行分析
4、波源与观察者同时相对于介质运动又如何呢? 多普勒效应更加明显
三、多普勒效应的应用
学生阅读课文的最后一段,并加以总结
四、巩固练习
1.关于多普勒效应,下列说法中正确的是
A.多普勒效应是由波的干涉引起的 B.多普勒效应说明波源的频率发生了改变
C.多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动而产生的 D.只有声波才能产生多普勒效应
2.炮弹由远处飞来从头顶呼啸而过的整个过程中,我们所听到的音调
A.越来越高
B.越来越低 C.先变高后变低
D.先变低后变高 E.因不知炮弹的速度为多少,所以无法判断
五、板书设计
12．5多普勒效应
一、波源的频率与观察者接收到的频率
1.波源的频率------单位时间内波源发出的完全波的个数
2.观察者接收到的频率------单位时间内观察者接收到的完全波的个数
二、多普勒效应的成因
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手 多媒体
八、课后反思
教学大纲对本节课的要求不高，但内容非常不好理解，需要老师耐心讲解
13、1光的折射 一、三维目标 知识与技能
1、了解介质的折射率与光速的关系
2、掌握光的折射定律
3、掌握介质的折射率的概念 过程与方法
通过观察演示实验，使学生了解到光在两种介质界面上发生的现象(反射和折射)，观察反射光线、折射光线随入射角的变化而变化，培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习，培养学生分析、推理能力 情感态度与价值观
渗透物理研究和学习的科学态度的教育．实验的客观性与人的观察的主观性的矛盾应如何解决，人的直接观察与用仪器探测是有差别的，我们应用科学的态度看待用仪器探测的结果
二、教学重点
光的折射定律、折射率．折射率是反映介质光学性质的物理量，由介质来决定
三、教学难点
光的折射定律和折射率的应用．通过问题的分析解决加深对折射率概念的理解，学会解决问题的方法
四、教学过程
（一）引入
我们在初中已学过光的折射规律：折射光线跟入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居在法线的两侧；当光从空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角；当光从水或玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角．初中学的光的折射规律只是定性地描述了光的折射现象，而我们今天要定量地进行研究
（二）新课教学
演示：将光的激光演示仪接通电源，暂不打开开关，将烟雾发生器点燃置入光的折射演示器中，将半圆柱透明玻璃放入对应的位置．打开开关，将激光管点燃，让一束激光照在半圆柱透明玻璃的平面上，让光线垂直于平面过圆心入射(沿法线入射)，观察折射情况：a．角度，b．明暗程度与入射光线进行对比．然后改变入射角进行记录，再次观察能量改变的情况．最后进行概括、归纳、小结
1、在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配
我们可以得出结论：随入射角的增大，反射光线的能量比例逐渐增加，而折射光线的能量比例逐渐减小
2、经历了近1500年才得到完善的定律
(1)历史发展：公元2世纪古希腊天文学家托勒密通过实验得到： A．折射光线跟入射光线和法线在同一平面内； B．折射光线和入射光线分居在法线的两侧； C．折射角正比于入射角． 德国物理学家开普勒也做了研究
(2)折射定律：最终在1621年，由荷兰数学家斯涅耳找到了入射角和折射角之间的关系 将一组测量数据抄写在黑板上让学生进行计算(用计算器)，光线从空气射入某种玻璃 入射角i(°)10 20 30 40 50 60 70 80
折射角r(°)6.7 13.3 19.6 25.2 30.7 35.1 38.6 40.6
i/r 1.50 1.50 1.53 1.59 1.63 1.67 1.81 1.97
sini/sinr 1.49 1.49 1.49 1.51 1.50 1.51 1.50 1.51
通过分析表中数据可以得出结论：
入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．如果用n来表示这个比例常数，就有
这就是光的折射定律，也叫斯涅耳定律
演示：如果使光线逆着原来的折射光线到界面上，折射光线就逆着原来的入射光线射出，这就是说，在折射现象中光路也是可逆的．(在反射现象中，光路是可逆的)3．折射率n 光从一种介质射入另一种介质时，虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n，但是对不同的介质来说，这个常数n是不同的．这个常数n跟介质有关系，是一个反映介质的光学性质的物理量，我们把它叫做介质的折射率
i是光线在真空中与法线之间的夹角．
r是光线在介质中与法线之间的夹角．光从真空射入某种介质时的折射率，叫做该种介质的绝对折射率，也简称为某种介质的折射率．相对折射率在高中不作要求．又因为空气的绝对折射率为1.00028，在近似计算中认为空气和真空相同，故有时光从空气射入某种介质时的折射率当作绝对折射率进行计算
(2)折射率的定义式为量度式．折射率无单位，任何介质的折射率不能小于1 4．介质的折射率与光速的关系．理论和实验的研究都证明：某种介质的折射率，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度之比
例1 光在某介质中的传播速度是2.122×108m/s，当光线以30°入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？
解：由介质的折射率与光速的关系得
又根据介质折射率的定义式得
r为在空气中光线、法线间的夹角即为所求．i为在介质中光线与法线间的夹角30°． 由(1)、(2)两式解得：
所以r=45°．
练习：
这种玻璃中传播的速度之比是多少？9∶8(2)光线由空气射入某种介质，折射光线与反射光线恰好垂直，已知入射角是53°，则这种介质可能是什么？水
(3)一束宽度为10 cm的平行光束，以 60°的入射角从空气射入折射
17.3cm
五、板书设计13、1光的折射
1、在两种介质的分界面上入射光线、反射光线、折射光线的能量分配
随入射角的增大，反射光线的能量比例逐渐增加，而折射光线的能量比例逐渐减小
2、折射率n
(2)折射率的定义式为量度式．折射率无单位，任何介质的折射率不能小于1
3、介质的折射率与光速的关系
六、课后作业
优化方案
七、教学辅助手 接线板、火柴、烟雾发生器及烟雾源、半圆柱透明玻璃
八、课后反思
本节课学生不好理解的地方在折射率的应用，需要老师耐心讲解，学生根据例题慢慢体会
13、2全反射 一、三维目标 知识与技能
1、理解光的全反射现象
2、掌握临界角的概念和发生全反射的条件
3、了解全反射现象的应用 过程与方法
通过观察演示实验，理解光的全反射现象，概括出发生全反射的条件，培养学生的观察、概括能力；通过观察演示实验引起学生思维海洋中的波澜，培养学生透过现象分析本质的方法、能力
情感态度与价值观
渗透学生爱科学的教育，培养学生学科学、爱科学、用科学的习惯，生活中的物理现象很多，能否用科学的理论来解释它，更科学的应用生活中常见的仪器、物品
二、教学重点
掌握临界角的概念和发生全反射的条件，折射角等于90°时的入射角叫做临界角，当光线从光密介质射到它与光疏介质的界面上时，如果入射角等于或大于临界角就发生全反射现象
三、教学难点
全反射的应用，对全反射现象的解释．光导纤维、自行车的尾灯是利用了全反射现象制成的；海市蜃楼、沙漠里的蜃景也是由于全反射的原因而呈现的自然现象
四、教学过程
1、全反射现象
光传播到两种介质的界面上时，通常要同时发生反射和折射现象，若满足了某种条件，光线不再发生折射现象，而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象
那么满足什么条件就可以产生全反射现象呢？
2、发生全反射现象的条件
(1)光密介质和光疏介质
对于两种介质来说，光在其中传播速度较小的介质，即绝对折射率较大的介质，叫光密介质，而光在其中传播速度较大的介质，即绝对折射率较小的介质叫光疏介质，光疏介质和光密介质是相对的．例如：水、空气和玻璃三种物质相比较，水对空气来说是光密介质，而水对玻璃来说是光疏介质，根据折射定律可知，光线由光疏介质射入光密介质时(例如由空气射入水)，折射角小于入射角；光线由光密介质射入光疏介质(例如由水射入空气)，折射角大于入射角
既然光线由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，由此可以预料，当入射角增大到一定程度时，折射角就会增大到90°，如果入射角再增大，会出现什么情况呢？
演示Ⅱ将半圆柱透镜的半圆一侧靠近激光光源一侧，使直平面垂直光源与半圆柱透镜中心的连线，点燃烟雾发生器中的烟雾源置于激光演示仪中，将接线板接通电源，打开激光器的开关．一束激光垂直于半圆柱透镜的直平面入射，让学生观察．我们研究光从半圆柱透镜射出的光线的偏折情况，此时入射角0°，折射角亦为零度，即沿直线透出，当入射角增大一些时，此时，会有微弱的反射光线和较强的折射光线，同时可观察出反射角等于入射角，折射角大于入射角，随着入射角的逐渐增大，反射光线就越来越强，而折射光线越来越弱，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线．这种现象叫做全反射
(2)临界角C 折射角等于90°时的入射角叫做临界角，用符号C表示．光从折射率为n的某种介质射到空气(或真空)时的临界角C就是折射角等于90°时的入射角，根据折射定律可得：
(3)发生全反射的条件 ①光从光密介质进入光疏介质 ②入射角等于或大于临界角
3、对全反射现象的解释(1)引入新课的演示实验Ⅰ
被蜡烛熏黑的光亮铁球外表面附着一层未燃烧完全的演示Ⅰ将光亮铁球出示给学生看，在阳光下很刺眼，将光亮铁球夹在试管夹上，放在点燃蜡烛上熏黑，将试管夹和铁球置于烛焰的内焰进行熏制，一定要全部熏黑，再让学生观察．然后将熏黑的铁球浸没在盛有清水的烧杯中，现象发生了，放在水中的铁球变得比在阳光下更亮．好奇的学生误认为是水泡掉了铁球上黑色物，当老师把试管夹从水中取出时，发现熏黑的铁球依然如故，再将其再放入水中时，出现的现象和前述一样，学生大惑不解，让学生带着这个疑问开始学习新的知识——全反射现象碳蜡混和物，对水来说是不浸润的，当该球从空气进入水中时，在其外表面上会形成一层很薄的空气膜，当有光线透过水照射到水和空气界面上时，会发生全反射现象，而正对小球看过去会出现一些较暗的区域，这是入射角小于临界角的区域，明白了这个道理再来看这个实验，学生会有另一番感受
(2)让学生观察自行车尾灯．用灯光来照射尾灯时，尾灯很亮，也是利用全反射现象制成的仪器．在讲完全反射棱镜再来体会它的原理就更清楚了．可先让学生观察自行车尾灯内部的结构，回想在夜间看到的现象．引导学生注意生活中的物理现象，用科学知识来解释它，从而更好的利用它们为人类服务
(3)用激光演示仪的激光光源演示光导纤维传播光的现象，或用弯曲的细玻璃棒进行演示，配合作图来解释现象：
从细玻璃棒一端射进棒内的光线，在棒的内壁多次发生全反射，沿着锯齿形路线由棒的另一端传了出来，玻璃棒就像一个能传光的管子一样
实际用的光导纤维是非常细的特制玻璃丝，直径只有几μm到100μm左右，而且是由内心和外套两层组成的，光线在内心外套的界面上发生全反射，如果把光导纤维聚集成束，使其两端纤维排列的相对位置相同，这样的纤维就可以传递图像
(4)让学生阅读大气中的光现象——蒙气差，海市蜃楼，沙漠里的蜃景
五、板书设计13、2光的全反射
一、全反射现象：光传播到两种介质的界面上时，光线不再发生折射现象，而全部返回到原介质中传播的现象叫全反射现象
二、临界角C
三、发生全反射现象的条件
(1)光密介质和光疏介质(2)入射角等于或大于临界角
六、课后作业 优化方案
七、教学辅助手 全反射现象演示仪
八、课后反思
本节课实验效果不明显，下次应该用激光枪，使效果明显，学生易于理解
13.3光的干涉 一、三维目标 知识与技能
1、认识光的干涉现象及产生光干涉的条件
2、理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征 过程与方法
1、通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力
2、通过观察实验培养学生观察、表述物理现象，概括其规律特征的能力，学生亲自做实验培养学生动手的实践能力
二、教学重点 波的干涉条件
三、教学难点
1、干涉的形成过程
2、加强区和减弱区并且互相间隔，如何理解“加强”和“减弱”
四、教学过程
1、从红光到紫光频率是如何变化的？频率由谁决定？（1）从红光到紫光的频率关系为： υ紫>„„„> υ红
（2）频率由光源决定与传播介质无关。（由光源的发光方式决定）
2、在真空中，从红光到紫光波长是如何变化的？
变小
3、任一单色光从真空进入某一介质时，波长、光速、频率各如何变化？
（1）当光从真空进入介质或从一种介质进入另一种介质时，频率不发生变化。即光的的颜色不发生改变。
（2）当光从真空进入介质后，传播速度将变小
（当光从一种介质进入另一种介质后，又如何判断传播速度的变化？）
（当光从一种介质进入另一种介质后，又如何判断波长的变化？）例
1、已知介质对某单色光的临界角为θ，则（）A.该介质对此单色光的折射率等于1/sinθ
B.此单色光在该介质中的传播速度等于csinθ倍(c是真空中的光速)C.此单色光在该介质中的波长是在真空中的波长的sinθ倍 D.此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的1/sinθ倍
4、在同一介质中，从红光到紫光波长、速度大小间的关系如何？（1）在同一种介质中，频率小的传播速度大
（2）在同一种介质中，频率小的波长大（这一点与真空中的规律一样）
5、产生稳定干涉现象的条件是什么？频率相同、振动方向相同、相差保持恒定。
6、日常生活中为何不易看到光的干涉现象？对机械波来说容易满足相干条件，对光来讲就困难的多。这与光源的发光机理有关。利用普通光源获得相关光的方法是把一列光波设法分成两部分进行叠加发生干涉。
7、杨氏双缝干涉图样的特点有那些？（1）单色光为等间隔明暗相间的条纹。（明暗条纹的宽度
Lddr1r22Lr22(x)2L2相干最大条件：r2r1n(n0、1、2...)2nLx相干最小条件：r2r1(2n1)/2(n1、2、3...)r2(xd)2L2d12当n取1时x为纹宽(r1r2)(r2r1)2xdLxd相同）（2）相同双缝时，频率越大纹越窄。（3）白光干涉图样为彩色，中央亮纹为白色。注意；与单缝衍射图样进行对比。
8、如何解释白光杨氏双缝干涉图样是彩色的这一现象？（如何解释紫光的杨氏双缝干涉条纹比红光窄这一现象？
例
1、用红光做双缝干涉实验，在屏上观察到干涉条纹.在其他条件不变的情况下，改用紫光做实验，则干涉条纹间距将变_____，如果改用白光做实验，在屏上将出现_____色条纹.例
2、用单色
点击咨询 