
在中考物理中,電荷的相關知識是必考內(nèi)容之一,主要涉及到電荷的種類、電荷守恒定律以及電荷在電場中的作用等。
電路是電流流動的路徑,由電源、用電器和導電路徑組成。在中考物理中,電路的相關知識也是重點之一,主要考查電路的基本組成、歐姆定律、電流表和電壓表的使用以及電路故障的分析等。
電流是電荷在電場中定向移動形成的,其方向與電場方向相同。電流的大小可以用電流強度來表示,電流強度是描述電路中電流大小的物理量。在中考物理中,電流的相關知識也是重點之一,主要涉及到電流的定義、電流的方向、電流表的讀數(shù)和使用等。
電壓是電場中電位差的表現(xiàn),是形成電流的原因。電壓的大小可以用伏特來表示,電壓表是用來測量電壓的儀器。在中考物理中,電壓的相關知識同樣是重點之一,主要涉及到電壓的定義、電壓的方向、電壓表的讀數(shù)和使用等。
電阻是導體對電流的阻礙作用,其大小可以用歐姆定律來計算。在中考物理中,電阻的相關知識也是重點之一,主要涉及到電阻的定義、電阻的大小、電阻箱的使用以及電阻定律等。
知識點1:兩種電荷
1.物體帶電:物體有了能夠吸引輕小物體的性質,我們就說物體帶了電。
2.摩擦起電:用摩擦的方法使物體帶電。能的轉化:機械能→電能。
(1)實質:摩擦起電并不是創(chuàng)造了新電荷,而是發(fā)生了電子轉移,失去電子的物體因缺少電子而帶正電,得到電子的物體因有多余的電子而帶等量的負電。
(2)甲乙兩不同的物體互相摩擦,若甲物體帶了正電,則乙物體一定帶負電,且電量相等。
(3)通常情況下,原子核帶的正電數(shù)與電子帶的負電數(shù)相等,原子對外呈電中性,此時,物體不帶電。
3.兩種電荷:正電荷和負電荷。
(1)被絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電荷;實質:物質中的原子失去了電子。
(2)被毛皮摩擦過的橡膠棒帶負電荷;實質:物質中的原子得到了多余的電子。
(3)同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引。
(4)中和:等量的異種電荷放在一起互相抵消的現(xiàn)象叫做中和。(中和后物體不帶電)
4.電荷量(Q):
電荷的多少叫做電荷量(Q),簡稱電荷;電荷量的單位是庫侖,簡稱庫,符號是C。一根實驗室中常用的玻璃棒或橡膠棒,摩擦后所帶的電荷量大約只有10-7C。
1個電子所帶的電量是:1.6×10-19庫侖。
5.驗電器:
(1)構造:金屬球、金屬桿、金屬箔。
(2)作用:檢驗物體是否帶電和物體帶電多少(帶電多,金屬箔張開角度大)。
(3)原理:同種電荷相互排斥。
(4)驗電器的工作過程:當帶電體接觸金屬球時,一部分電荷通過金屬桿轉移到兩片金屬箔上,從而使兩片金屬箔帶同種電荷,由于同種電荷互相排斥使金屬箔張開一定角度;帶電體所帶電荷越多,兩片金屬箔張角越大。
6.檢驗物體是否帶電:
方法一:看它能否吸引輕小物體,如能則帶電;
方法二:利用驗電器,用物體接觸驗電器的金屬球,如果金屬箔張開則帶電。
判斷物體帶電性質(帶什么電)的方法:
把物體靠近(不要接觸)已知帶正電的輕質小球或驗電器金屬球,如果排斥(張開)則帶正電,如果吸引(張角減小)則帶負電。(如果靠近帶負電物體時,情況恰好相反)
7.導體與絕緣體:
(1)導體:容易導電的物體叫導體。如:金屬,人體,大地,酸、堿、鹽的水溶液等。
(2)絕緣體:不容易導電的物體叫絕緣體。如:橡膠,玻璃,陶瓷,塑料,油,純水等。
(3)導體導電的原因∶有大量能夠自由移動的電荷。金屬內(nèi)部分電子可脫離原子核的束縛自由移動,這種電子叫自由電子。金屬導電,靠的就是自由電子。
(4)半導體:導電能力介于導體與半導體之間的物體,具有單向導電性。常見材料:鍺、硅等。
(5)超導體:又稱為超導材料,指在某一溫度下電阻為零的導體。應用:輸電線,電動機的線圈。
知識點2:電流和電路
1.電流:
(1)電流形成:電荷的定向移動形成電流(任何電荷的定向移動都會形成電流)。
(2)電流的方向:把正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流方向。(而負電荷定向移動的方向和正電荷移動的方向相反,即與電流方向相反)。
(3)獲得持續(xù)電流的條件:①電路中有電源、②電路為通路。
2.電路:用導線將電源、用電器、開關連接起來組成的電流路徑叫電路。
(1)電源:提供電能的裝置;其他形式的能轉化為電能;如:干電池是把化學能轉化為電能;發(fā)電機則由機械能轉化為電能;太陽能電池是把太陽能(光能)轉化為電能。
(2)用電器:消耗電能的裝置;電能轉化為其他形式的能
(3)開關:控制電路通斷;
(4)導線:連接電路,輸送電能。
3.電路有三種狀態(tài):
(1)通路:接通的電路叫通路;有電流通過導線和用電器,用電器可以工作。
(2)開路:斷開的電路叫開路(也叫斷路);沒有電流通過導線和用電器,用電器不能工作。
(3)短路:直接把導線接在電源兩極(或用電器兩端)上的電路叫短路。有很大電流通過導線,但沒有電流通過用電器,用電器不能工作。
電源短路,電路中有很大的電流,可能燒壞電源或燒壞導線的絕緣皮,很容易引起火災。
知識點3:串聯(lián)和并聯(lián)
電路的兩種基本連接方式:
1.串聯(lián):把電路元件逐個順次連接起來的電路,叫串聯(lián)。
特點:電路中任意一處斷開,電路中都沒有電流通過,用電器之間互相影響,開關可以控制所以用電器的電流,并且位置的改變不影響它對用電器的控制。
2.并聯(lián):把電路元件并列地連接起來的電路,叫并聯(lián)。
特點:并聯(lián)電路中各個支路互不影響,干路開關可以控制所以用電器的電流,支路開關只能控制它所對應的支路用電器電流。
串聯(lián)和并聯(lián)的區(qū)別:
(1)串聯(lián)電路特點∶電流依次經(jīng)過每個電器元件;電流只有一條路徑,故一處斷開,各用電器都不工作。
(2)并聯(lián)電路特點:電流分別經(jīng)過各個支路的電器元件;電流有多條路徑,故一處支路斷開,其他支路用電器正常工作。
知識點4:電流的測量
1.電流的符號和單位:
(1)電流:單位時間內(nèi)通過導體橫截面積的電荷量叫電流,用符號I表示。
(2)單位:電流單位是安培,簡稱安,用符號A表示;電流常用單位還有:毫安(mA)、微安(μA);換算關系:1A=1000mA,1mA=1000μA。
(3)一些常見的電流值:家用電冰箱的電流約為1A,家用空調的電流約為5A,計算器中電流約為100μA,手電筒中的電流約為200mA等。
電流的三種效應:①電流的熱效應,如白熾燈,電飯鍋等;②電流的磁效應,如電鈴等;③電流的化學效應,如電解、電鍍等。
2.電流的測量:
電流表:用來測量電流大小的儀表叫電流表。特點:其內(nèi)阻很小,可視為零,接入電路中不影響電路中電流大小。
3.電流表的使用:
(1)電流表必須和被測用電器串聯(lián);
(2)電流必須從正接線柱流入,負接線柱流出;
(3)選擇合適的量程(0~0.6A; 0~3A),被測電流不要超過電流表的量程;
(4)不允許把電流表直接連接在電源的兩極上。
4.實驗室中常用的電流表有兩個量程:
(1)0~0.6安,每小格表示的電流值是0.02安;
(2)0~3安,每小格表示的電流值是0.1安。
(3)電流表的電阻特點:本身的電阻很小,相當于一根導線。
(4)電流表異常測量原因分析
知識點5:串并聯(lián)電路電流規(guī)律
1.串聯(lián)電路的電流規(guī)律:
串聯(lián)電路中各處電流都相等;公式:I=I1=I2。
2.并聯(lián)電路的電流規(guī)律:
并聯(lián)電路中總電流等于各支路中電流之和;公式:I=I1+I2。
實驗1探究串聯(lián)電路中各處電流的關系
①實驗的設計--選擇合適的測量點
②儀器的選擇
選擇燈泡的規(guī)格不同:比如可以選擇規(guī)格為"2.5V""3V""3.8V"的三個燈泡,三次實驗分別選用其中兩個燈泡。
在不能預先估計電路中電流大小時,電流表量程的選擇要用"試觸法"。
③儀器的連接
按照電路圖中電流順序連接實物電路。
在連接電路的過程中開關必須斷開,只有當電路連接完畢并檢查無誤后,才能閉合開關。
電流表連接的注意事項∶①電流表使用前要調零,要選擇合適的量程;
②電流表與被測用電器串聯(lián);
③電流從正接線柱流入,從負接線柱流出。
實驗2探究并聯(lián)電路中干路電流與各支路電流的關系
①實驗中的注意事項
(1)在改變電流表的位置時,必須先斷開開關,再對電流表位置進行調整。
(2)讀數(shù)時要注意選擇合適的量程。
(3)測量完一組數(shù)據(jù)后,要更換不同規(guī)格的燈泡重新測量,更換時,可以只換一個燈泡,新?lián)Q的燈泡要與未換的燈泡的規(guī)格不同。
②數(shù)據(jù)的分析
(1)對每次測得的多個實驗數(shù)據(jù)進行觀察,看大小是否相等,相互之間是否存在加法、乘法的等式關系。
(2)對每次的實驗數(shù)據(jù)進行分析,得出一個結論,然后看每次得出的結論是否相同,從而得出普遍規(guī)律。
③錯誤結論得出的原因
在探究并聯(lián)電路的電流規(guī)律時,可能會得出"并聯(lián)電路中,流過各支路用電器的電流相等"的結論,原因是實驗電路的各支路中采用了相同規(guī)格的燈泡。
知識點6:電壓
1.電壓(U):
(1)電壓是使電路中形成電流的原因,電壓是由電源提供的。有電壓不一定有電流,有電流必定有電壓。
(2)電壓用符號“U”表示,電壓的單位是伏特,符號V。電壓常用單位還有:千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)。換算關系:1kV=1000V,1V=1000mV,1mV=1000μV。
(3)常見的電壓值:
2.電壓的測量:
測量儀器:電壓表,符號是 eq \\ac(○,V);
(1)電壓表的使用:
①電壓表必須與被測用電器并聯(lián);
②電壓表的“+”接線柱連接靠近電源正極的一端,“-”接線柱連接靠近電源負極的一端(即:電流正進負出);
③選擇合適的量程(0~3V; 0~15V),被測電壓不要超過電壓表的量程;
④在不超過量程的情況下,允許把電壓表直接連接在電源的兩極上。
實驗室中常用的電壓表有兩個量程:
①0~3伏,每小格表示的電壓值是0.1伏;
②0~15伏,每小格表示的電壓值是0.5伏。
①電壓表的電阻特點:本身的電阻很大,相當于斷開的開關。
②如果電壓表所選量程太小,使用時指針偏轉角度太大,容易損壞電壓表(如圖甲);如果電壓表所選量程太大,使用時指針偏轉角度太小,讀數(shù)不準確(如圖乙)。指針偏轉到該刻度的2/3左右時讀數(shù)最準確。
③電壓表指針位置相同時,選用0~15V量程的讀數(shù)是0~3V量程讀數(shù)的5倍,當其中一個量程的刻度或數(shù)字污損時,可據(jù)此,進行換算。
3.利用電流表、電壓表判斷電路故障:
(1)電流表示數(shù)正常而電壓表無示數(shù),則故障原因可能是:①電壓表損壞;②電壓表接觸不良;③與電壓表并聯(lián)的用電器短路。
(2)電壓表有示數(shù)而電流表無示數(shù),則故障原因可能是:①電流表短路②和電壓表并聯(lián)的用電器開路。
(3)電流表電壓表均無示數(shù),除了兩表同時短路外,最大的可能是主電路斷路導致無電流。
知識點7:串、并聯(lián)電路中電壓的規(guī)律
串、并聯(lián)電路電壓的規(guī)律:
1.串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端的電壓之和(即U串=U1+U2);
2.并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,都等于電源電壓。(即U并=U1=U2)。
串聯(lián)分壓不分流,并聯(lián)分流不分壓。
實驗1 探究串聯(lián)電路中用電器兩端的電壓與電源兩端電壓的關系
【提出問題】如圖所示,兩個燈泡串聯(lián)在電路中,燈泡兩端的電壓UAB、UBC與電源兩端電壓UAC有什么關系呢?
【猜想與假設】
串聯(lián)電路中各用電器兩端的電壓之和等于電源兩端的電壓∶UAC=UAB+UBC。
串聯(lián)電路中各用電器兩端的電壓分別與電源電壓相等∶UAC=UAB=UBC。
【設計實驗】
(1)如甲、乙、丙圖所示,分別把電壓表接在AB、BC、AC處,測量兩個燈泡和電源兩端的電壓。通過比較三個位置電壓大小的關系得出結論。
(2)為了保證實驗結論的普遍性,需要更換不同規(guī)格的燈泡,重復(1)中操作兩次。
【進行實驗】
按照"先串后并"的順序連接實物電路,連接時開關處于斷開狀態(tài)。
進行測量∶①把電壓表接在AB兩點,閉合開關,測量電壓值并記錄;
②把電壓表接在BC兩點,閉合開關,測量電壓值并記錄;
③把電壓表接在AC兩點,閉合開關,測量電壓值并記錄。
換用不同規(guī)格的小燈泡重復上述實驗兩次。
【實驗數(shù)據(jù)】
【實驗結論】通過對實驗數(shù)據(jù)的分析可以得出結論∶串聯(lián)電路中各用電器兩端的電壓之和等于電源兩端的電壓。表達式為UAC=UAB+UBC。
事實上,當電路中串聯(lián)的用電器多于兩個時,以上結論仍然成立,表達式為U=U1+U2+…Un,即串聯(lián)電路有分壓作用。其中U1、U2…Un分別為第1、2、…n個用電器兩端的電壓。
注意1儀器的選擇
為了使實驗結論更具有普遍性,在三次實驗中,可使一次實驗中兩個小燈泡規(guī)格相同,其他兩次實驗中兩個小燈泡規(guī)格不同。
使用電壓表時,量程要根據(jù)電源電壓來選擇。比如電源電壓是3V,電壓表選擇0~3V的量程。
若選擇電池作電源,則應該選擇新電池。
注意2儀器的連接
在連接電路過程中開關必須斷開,只有當電路連接完畢并檢查無誤后,才能閉合開關。
電壓表的連接要注意∶①電壓表與被測用電器并聯(lián);
②電流從"+"接線柱流入,從"-"接線柱流出。
注意3 實驗中的注意事項
在更換電壓表的測量對象時,必須斷開開關后,對電壓表進行拆開和再連接。
測完AB間電壓改測BC間電壓時,不能只斷開A點,改接到C點,這樣會使電壓表正、負接線柱反接,指針反轉,可能會損壞電壓表。
讀數(shù)時要注意電壓表選擇的量程。
測量完一組數(shù)據(jù)后,要更換不同規(guī)格的兩個燈泡重新測量,更換時,只換一個燈泡即可,新?lián)Q的燈泡要與未更換的另一個燈泡規(guī)格不同。
注意4錯誤結論得出的原因
若實驗中均采用相同規(guī)格的燈泡進行實驗,會得出"串聯(lián)電路中各用電器兩端電壓相等"的錯誤結論。
實驗中可能會得出"串聯(lián)電路中各用電器兩端的電壓之和比電源總電壓小"的結論,這是因為導線和電池會分得一部分電壓,在誤差允許范圍內(nèi)可認為串聯(lián)電路各用電器兩端的電壓之和等于電源電壓。
注意5電源電壓的確定
串聯(lián)電路中兩用電器的規(guī)格型號相同時,它們兩端電壓相同;規(guī)格型號不同時,它們兩端電壓不相同。
幾節(jié)干電池串聯(lián)成電池組后,電池組兩端總電壓等于每節(jié)干電池兩端電壓之和。如圖,3節(jié)1.5V的干電池串聯(lián)后,電源電壓為4.5V。
實驗2探究并聯(lián)電路中各支路用電器兩端的電壓與電源兩端電壓的關系
【提出問題】如圖,并聯(lián)電路中各支路用電器兩端的電壓UAB、UCD與電源兩端電壓UEF的大小有什么關系?
【猜想與假設】
在并聯(lián)電路中,各支路用電器兩端的電壓可能相等,且可能等于電源電壓,即UCD=UEF=UAB。
在并聯(lián)電路中,各支路用電器兩端的電壓之和等于電源電壓,即UAB+UCD=UEF。
【設計實驗】
如甲、乙、丙圖,我們分別把電壓表接在AB、CD、EF處,測量兩個燈泡和電源兩端的電壓。通過比較三個位置電壓大小的關系得出結論。
為了保證實驗結論的普遍性,需要改變電源電壓,并更換不同規(guī)格的燈泡,重復(1)中操作兩次。
【進行實驗】
選擇1節(jié)干電池作電源,根據(jù)電路圖連接實物電路,連接時開關處于斷開狀態(tài)。
進行測量∶①把電壓表接在AB兩點,閉合開關,測量電壓值并記錄;
②把電壓表接在CD兩點,閉合開關,測量電壓值并記錄;
③把電壓表接在EF兩點,閉合開關,測量電壓值并記錄。
換用不同規(guī)格的小燈泡,并更換電池節(jié)數(shù),重復上述實驗兩次。
【實驗數(shù)據(jù)】
【實驗結論】分析數(shù)據(jù)可以得出∶并聯(lián)電路中,各支路兩端的電壓相等,均等于電源電壓。表達式為UCD=UEF=UAB。
事實上,當電路中并聯(lián)的用電器多于兩個時,以上結論仍然成立,表達式為U=U1=U2=…Un。其中U1、U2…Un分別為第1、2、…n個用電器兩端的電壓。
注意5多次測量的目的
兩個實驗中,采用不同規(guī)格的小燈泡多次測量的目的都是使實驗結論具有普遍性,避免結論的偶然性。
注意6電池并聯(lián)
幾節(jié)干電池并聯(lián)起來組成電池組時,電池組兩端電壓等于一節(jié)干電池兩端的電壓。
知識點8:電阻
1.電阻(R):表示導體對電流的阻礙作用。導體如果對電流的阻礙作用越大,那么電阻就越大,而通過導體的電流就越小。
2.電阻(R)的單位:國際單位:歐姆(Ω);常用的單位有:兆歐(MΩ)、千歐(KΩ)。
1兆歐=103千歐;1千歐=103歐。
3.決定電阻大小的因素:導體的電阻是導體本身的一種性質,它的大小決定于導體的材料、長度、橫截面積和溫度,與加在導體兩端的電壓和通過的電流無關。材料、橫截面積一定時,導體越長,電阻越大;材料、長度一定時,導體橫截面積越小,電阻越大;大多數(shù)導體的電阻隨溫度的升高而增大。
實驗比較燈泡的亮度探究影響導體電阻大小的因素
實驗目的∶探究影響導體電阻大小的因素。
實驗實物圖∶如圖所示。
實驗步驟
導體的電阻是否跟導體的材料有關
①實驗操作∶分別把長短、橫截面積相同,材料不同的a、b接人電路。
②實驗現(xiàn)象∶當把b接入電路時,燈泡較暗,通過的電流較小。
③分析∶導體的電阻跟導體的材料有關,鎳鉻合金絲電阻大。
導體的電阻是否跟導體的長度有關
①實驗操作;分別把橫截面積、材料相同,長度不同的b、c接入電路(Lb>Lc)。
②實驗現(xiàn)象∶當把b接入電路時,燈泡較暗,通過的電流較小。
③分析∶導體的電阻跟導體的長度有關,長度長的導體電阻大。
導體的電阻是否跟導體的橫截面積有關
①實驗操作∶分別把長度、材料相同,橫截面積不同的c、d接入電路(Sc
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