师:同学们好,欢迎来到物理课堂。请大家准备好物理课本和学习任务单。本节课我们要学习北师大版九年级全一册第11单元第五节——电压。
首先,请同学们看这幅图片,思考两个问题:一、打开甲图中的阀门时,管内的水会流动吗?为什么?二、打开乙图中的阀门,管内的水是否流动?为什么?管内的水能持续流动吗?为什么?怎样能让水持续流动呢?
生:甲图中的水不会流动,因为没有水位差。乙图中的水会流动,但不能持续流动。当乙图中的水降到左右水位相等时,就不再流动,保持静止。
师:非常好。那如何保持水的流动呢?我们可以像图丙一样,在乙图中装上抽水机,这样管内的水就会连续不断地流动,形成水流。可见,形成水流的关键是需要水位差。那么电路中的电流又是怎样形成的呢?同学们请看这幅图片,怎样可以让图中的小灯泡亮起来?
生:只需将电源接入电路中,小灯泡就会发光。
师:小灯泡亮了,说明电路中有电流产生。那这电流是如何产生的呢?电流的产生和水流的产生是否有相似之处?为了更好地解释电流的产生,我们把水流的产生图和电流的产生图放在一起进行类比。同学们,从这两幅图中能否找到它们的相似之处?
生:水相当于自由电荷,涡轮相当于电灯,阀门相当于开关,抽水机相当于电源。
师:没错。水流的产生是由于抽水机不断地抽水,形成了水位差,从而产生了水压,水又在水压的作用下形成了水流。同样的道理,电流的产生是因为电源提供电压,自由电荷在电压的作用下形成了电流。从电流的产生过程中,我们发现了一个新的物理量——电压。那到底什么是电压呢?接下来就请同学们和老师一起来揭开电压的面纱。
电压的物理符号用大写的U来表示。电源是保持电压的装置,而电压是电荷定向移动产生电流的原因。电压的国际单位为伏特,用大写的V来表示,这是为了纪念“电源之父”亚历山德罗·伏特,用他的名字来命名。常用单位还有千伏(kV)、毫伏(mV)、微伏(μV),1千伏 = 1000伏,1伏 = 1000毫伏,1毫伏 = 1000微伏。生活中处处充满着电压,一些常见的电压值如图所示,如家庭电路的电压为220伏,一节干电池的电压为1.5伏,人体的安全电压不超过36伏。
那么这些电压的具体值是怎么得来的呢?这需要用专业仪器测量。我们把测量电压的仪器称为电压表。顾名思义,电压表的作用就是测量电路中的电压。电压表的电学符号如课件所示,它的构造和电流表相似,这里的“伏”代表电压的单位。表面上有刻度盘,通过指针来读数,指针下方有一个调零螺母。在使用电压表前,若发现指针没有指在0刻度线,可以通过调节调零螺母将指针调节到0刻度线。
电压表表面上有三个接线柱,一般情况下,黑色的代表负接线柱,红色的代表正接线柱。细心的同学可能已经发现,正接线柱下方有两个数字,3和15,它们分别代表不同的量程。当电压表正接线柱接在3伏时,代表此时电压表的量程为0 - 3伏;接在15伏的接线柱时,代表此时电压表的量程为0 - 15伏。
电压表在使用时要注意“三先三后”:一、先调零后使用;二、先试触后接线;三、先明确量程后读数。并且电压表必须并联接入被测电路的两端,电流必须从正接线柱进,从负接线柱出。注意在测量电压时,电压不能超过电压表的量程。与电流表不同的是,电压表在使用时可以直接接在电源的两极。下面我们观看一下电压表的使用视频,来巩固一下电压表的使用方法。
现在同学们可以根据老师刚才所说的内容,将这幅电路图的实物图连接好吗?
(展示正确连接方法)同学们,你们连对了吗?将实物图连接好以后,你能读出此时电压表的示数吗?我们该如何进行电压表的读数呢?非常简单,只需要三个步骤:第一步,看清电压表的量程,是大量程0 - 15伏,还是小量程0 - 3伏;第二步,看清分度值,大量程的分度值为0.5伏,小量程的分度值为0.1伏;最后一步,看清指针的位置。老师这里有两个电压表,你能告诉我它们分别的示数是多少吗?
生:图一的电压表接入的量程是0 - 3伏,所以此时电压表的示数为1.6伏。图2电压表接入的量程为0 - 15伏,所以此时电压表的示数为8伏。
师:在之前电路的学习中,我们学习了串联电路和并联电路中的电流关系,那它们之间的电压关系还是和电流关系一样吗?观察思考以下几个问题:不同规格的两灯泡串联后闭合开关,两灯都能发光吗?发光程度一样吗?为什么两灯的发光情况不一样?在串联电路中,电压之间有什么关系?
(闭合开关后)生:两灯泡都发光,但发光的亮度不一样。
