資源簡介

第十三講 電壓
知識與技能：掌握電壓表的使用方法，掌握串并聯電路電壓的關系；
習慣與方法：能夠通過設計電路來研究簡單的電學問題，養成善于思考，樂于解決問題的習慣；
思維與素養：能夠使用嚴謹的科學的探究方法來研究問題，得出正確結論，提升探究能力。
亞歷山德羅·伏特
電壓的單位是為了紀念意大利著名的物理學家Volta而命名的，伏打電池是伏特于1800年制成的世界上第一個電池。受封為伯爵。
伏打電堆是由銅板和鋅板中間夾著一層含食鹽水的濕布組成。多層極板相當于多個電池串聯而成，因此叫伏打電堆。這是物理學歷史上的神奇發明之一。電堆能產生連續的電流，它的強度的數量級比從靜電起電機能得到的電流大，由此開始了一場真正電學的科學革命。
現在，電池的形式多種多樣，電壓和放電容量也成倍的得到了提高。但是人們并不會滿足于此。我們的智能手機一天需要一次甚至幾次充電、電動車的實際續航里程還不到400km，根本不適合跑長途、許多電池需充電需要的時間很長……還有很多實際的問題等待著我們去解決。也許等到真正的“一秒充滿”或者把電池的能量密度提高到現在的數倍或數十倍，我們就不用再為手機電量而焦慮，也可以放心大膽地開著電動車而不用擔心在半路沒電了。
1.電壓的作用
類比法研究：在學習電流時，我們把電流類比作水流。要讓水持續流動，就需要有水壓。那么要讓電荷持續的定向運動，就需要______。
抽水機水壓水流 電源電壓電流
結論：電壓是電路中產生電流的原因，電源是提供電壓的裝置。
注意：水壓是兩地之間的高度差產生的。類似地，電壓也是兩點的電勢差產生的。所以我們不能講“某點的電壓”，應該講“兩點間的電壓”、“電源電壓”或“某元件兩端的電壓”。
互動討論：分析下列說法是否正確，為什么？
A.電路中只要有電壓就會有電流； B.只要電路接通就有電流通過；
C.電路中有電源就一定有電流； D.電路中有電流，則電路兩端一定有電壓。
2.電壓的符號和單位
(1)電壓的符號：____；單位：主單位—______；簡稱—____；符號—____。
其他單位還有：千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV)
換算關系：1kV=1000V；1V=1000mV；1mV=1000μV
(3)了解常見的電壓值
3.電壓的測量
(1)認識電壓的測量工具——電壓表
電壓表實物 電壓表的元件符號：_______
(2)電壓表的讀數
步驟：①明確量程；②確定最小刻度值；③數出格數。
互動練習：讀數下列電壓表的示數,記錄在下方的橫線上。
______________ ______________ ______________ _____________
(3)電壓表的使用規范：
①檢查指針是否對準____刻度線；
②正確選擇量程：估計、試觸法選______；
③與被測電路并聯，電流正入負出；
④可以將電壓表直接連電源兩極上測電源電壓。
× √ ×
互動討論：電壓表的使用和電流表有哪些異同點？
判斷下列電路閉合后，電壓表測得是哪部分的電壓？
※ 關于電壓表測量哪個電壓的問題
通路時：看電壓表兩邊順著導線（或相當于導線的其他元件：）來到誰的兩端，測的是不包含電源的這一側的電壓。
若直接在電源兩端，則測的是電源電壓（或所有元件的總電壓）
斷路時：電壓表只要能連通電源，就測電源電壓。中間有用電器也沒有影響。
4.探究串并聯電壓的規律
實驗器材：干電池 3節，小燈泡 2個，開關 1個，電壓表 1個，導線若干。
(1)電池組的電壓
數據記錄和分析：
干電池 一節 兩節串聯 三節串聯
電壓（V） 1.5V 3V 4.5V
結論 串聯電池組的總電壓等于________________________
互動討論：如果將3節干電池并聯，電壓會是多少？請提出合理的猜想，并動手去驗證一下吧！
(2)串聯電路的電壓
用電壓表分別測出燈L1和燈L2兩端的電壓U1、U2及L1、L2串聯后的總電壓U。更換不同規格的燈泡，多次實驗。
數據記錄和分析：
U1 U2 U
電壓（V） 2.0V 2.5V 4.5V
1.8V 2.7V 4.5V
1.5V 3.0V 4.5V
結論 串聯電路的總電壓等于_____________________
(3)并聯電路的電壓
用電壓表分別測出圖中兩盞電燈兩端的電壓U1、U2及電源兩端的電壓U。更換不同規格的燈泡，多次實驗。
數據記錄和分析：
U1 U2 U
電壓（V） 3.0V 3.0V 3.0V
3.0V 3.0V 3.0V
3.0V 3.0V 3.0V
結論 并聯電路各支路兩端的電壓________且___________________
串、并聯電路的電流和電壓規律可以簡記為：串聯等流分壓、并聯等壓分流。
互動討論：你能用與水壓的類比法描述“串聯分壓”和“并聯等壓”嗎？
精熟講授① 如果某次電學實驗不能正常進行，需要判斷干電池是否報廢，可取一節干電
池用電壓表來測量它的電壓，下列步驟正確的是（ ）
①把電壓表的正接線柱與干電池的負極接觸，負接線柱與干電池的正極接觸
②在刻度盤上讀出電壓值
③選擇電壓表的量程為0～3V
④選擇電壓表的量程為0～15V
⑤把電壓表的正接線柱與干電池的正極接觸，負接線柱與干電池的負極接觸
A．③②① B．①⑤② C．③④② D．③⑤②
高效演練1-1在某次實驗時，電表的示數如圖所示。其示數為（ ）
A．1.5A B．7.5A
C．1.5V D．7.5V
高效演練1-2如圖，要使L1與L2串聯，在"○"處接入電流表或電壓表來測量電路中的電流和 L1兩端的電壓。以下做法正確的是（ ）
A. a為電流表，b為電流表 B.a為電壓表，b為電流表
C. a為電流表，b為電壓表 D.a為電壓表，b為電壓表
精熟講授① 圖示電路中各元件完好，a、b、c、d、e、f為接線柱，將電壓表接在其中兩個接線柱上后，開關閉合時，電壓表示數為0;開關斷開時，電壓表有示數。則與電壓表相連的兩個接線柱可能是（ ）
A.a和b B.c和d C.a和f D.e 和f
高效演練1-1 如圖所示，電源電壓一定。關于電路的工作情況，下列說法正確的是（ ）
A．同時閉合兩個開關，兩只燈泡電流是相同的
B．若先閉合S1，再閉合S2，電壓表讀數不變、電流表讀數變大
C．若電壓表和電流表位置對調，閉合S1、S2后，則兩表都被燒壞
D．若燈L1被短路，閉合S1、S2后，燈L1不亮，燈L2亮，電流表損壞
精熟講授② 探究水果電池∶下面請同學們跟我一起走進"水果電池"實驗課堂。
（1）如何驗證水果能做成電池？可以選用電流表或電壓表，觀察連接后指針是否會_________。
（2）如何確定水果電池的正負極？可以把電流表或電壓表的接線柱分別接在兩金屬片上，根據 指針的________判斷。如圖是小明同學把兩種不同的金屬片插入檸檬制成的"水果電池"。 用電壓表測量水果電池的電壓，則金屬片 B 是水果電池的______極。
高效演練2-1 小芳在"探究串聯電路電壓特點"的實驗時，連接好了的實物電路圖如圖甲所示，請你協助完成∶
（1）在方框內畫出與圖甲對應的電路圖，并在電路圖中標上 L1、L2。
（2）在某次測量時，電壓表的示數如圖乙所示，此時燈 L1兩端的電壓為_____V。
（3）閉合開關后，小芳發現 L1、L2均不發光，電壓表有示數且大小接近3V，則電路中出現的故 障可能是L1發生了____（選填"短路"或"斷路"）。
（4）排除故障，小芳在測量了燈L1兩端的電壓后斷開開關，然后將導線AE的A端松開，接到D 接線柱上測量燈L2兩端的電壓，這一做法會造成 。
電路故障問題
精熟講授① 如圖：當開關閉合后，兩燈均不亮，電流表指針幾乎不動，而電壓表指針有明顯偏轉，由此分析該電路的故障可能是 （ ）
A. 電流表壞了或接觸不良
B. L2發生了短路故障
C. L1發生了斷路故障
D. L2發生了斷路故障
高效演練1-1 如圖所示，電源電壓保持不變，開關S從閉合到斷開時，則電壓表應該是 （ ）
A. 示數變為0 B. 有示數，測量的是電源電壓
C. 有示數，測量的都是燈兩端的電壓 D. 示數將變大，但無法測量
精熟講授② 如圖所示，把兩個燈泡L1和L2串聯起來，再把兩端接到電源上，已知電壓表讀數為零，這可能是燈泡L1出現 故障，也可能是燈泡L2出現 故障。
高效演練2-1 若將電路圖中的電流表與電壓表互換位置，可能出現的情況是 ( )
A. 電流表燒毀 B. 電壓表燒毀 C. 燈燒毀 D. 均不可能發生
小芳想了解當滑動變阻器與電阻并聯時，調節滑片，電阻兩端的電壓及電路中的電流怎樣改變。
(1)實驗電路圖如圖甲所示，請在圖乙中連接對應的實物圖。
(2)改變滑動變阻器接入電路的阻值，記錄數據如表，在圖丙的坐標系中畫出電阻R的U－I圖像。
(3)某次實驗電壓表和電流表 A1的示數如圖丁所示，U= V，I1= A， I2=0.90A，此時通過滑動變阻器的電流為 A
(4)此電路不允許滑動變阻器接入電路的阻值為零，原因是 。

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