学生识 V = IR,但一见电池有内电阻就当它不存在。这一堂要把“电池不是理想”变成每次计数的第一步。
本堂目标 学生能够:① 用 E = I(R + r) 算电流与端电压;② 分辨串联与并联的等效电阻并算出分支电流;③ 用 P = I²R 算功率与能量,并解释为何传输要用高压。
01 先备知识(开课前 3 分钟快检)
以下任何一项未过关,本堂就会卡住,先补该项:
| 技能 |
快检题 |
过关标准 |
| 分数运算 |
1/6 + 1/3 等于多少 |
1/2 |
| 单位 |
1 mA 等于几 A |
0.001 A |
| 功率公式 |
P 与 V、I 的关系 |
P = VI |
02 课堂流程(60 分钟)
| 时间 |
环节 |
导师做什么 |
学生做什么 |
| 0–10 分 |
欧姆定律 |
V = IR,适用于金属导体 |
写出三条公式 |
| 10–24 分 |
内电阻 |
E = I(R + r),端电压 V = E − Ir |
算出 I = 1.2 A |
| 24–38 分 |
串联 |
R 相加、电流相同 |
得 9.5 Ω |
| 38–50 分 |
并联 |
倒数相加、电压相同 |
得 2.0 Ω |
| 50–56 分 |
功率与能量 |
P = I²R、E = Pt |
算出 820.8 J |
| 56–60 分 |
离场检查 |
三题收回即批 |
独立完成 |
03 讲解脚本(照着说就可以)
第一幕:电池不是理想:先把 r 写出来
电动势 E = 12 V、内电阻 r = 0.5 Ω。外电路 R = 9.5 Ω 时,总电阻 10.0 Ω,I = E ÷ (R + r) = 12 ÷ 10.0 = 1.2 A。
端电压 V = E − Ir = 12 − 1.2 × 0.5 = 11.4 V。效率 = 11.4 ÷ 12 = 95%。
要学生计:若 r 增至 1.5 Ω,电流变成多少(12 ÷ 11.0 ≈ 1.09 A)。
第二幕:串联与并联:两句口诀
串联:电流处处相同,电阻相加,R = 4 + 5.5 = 9.5 Ω,电压按电阻比例分。并联:电压处处相同,倒数相加,1/R = 1/6 + 1/3 → R = 2.0 Ω。
并联后总电阻 2.0 Ω,加 r 得 2.5 Ω,I = 4.8 A,端电压 9.6 V;分支电流 1.6 A 与 3.2 A,相加刚好 4.8 A。
要学生讲:为何并联的总电阻一定小于任何一条分支(多了通路)。
第三幕:功率:同一个答案三条路
P = VI = I²R = V²/R,三条公式在任何一个电阻上都要得出同一个数。以 9.5 Ω 为例:P = 1.2² × 9.5 = 13.68 W。
60 秒内消耗能量 E = Pt = 13.68 × 60 = 820.8 J。若改成 1000 W 电器用 5 小时,能量就是 5 kWh,即电费单上的“度”。
提醒:计功率前先问“系边个电阻”,电池内部都消耗 I²r。
04 必教题型与步骤
| 题型 |
例子 |
步骤 |
答案 |
| 计算 |
含内电阻的电流 |
E = I(R + r) |
1.2 A |
| 计算 |
端电压 |
V = E − Ir |
11.4 V |
| 计算 |
并联等效电阻 |
1/R = 1/R₁ + 1/R₂ |
2.0 Ω |
| 计算 |
功率与能量 |
P = I²R、E = Pt |
13.68 W、820.8 J |
合理性检查(一定要教):端电压一定小于电动势(除非 r = 0);总电流一定大于任何一条分支电流;等效电阻并联后一定比最小的分支更小(2.0 < 3.0)。若算出分支电流相加不等于总电流,多数是忘了用端电压而用了电动势。
05 独立练习三题
| 题目 |
答案 |
想观察什么 |
| E=12 V、r=0.5 Ω、R=9.5 Ω 的电流 |
1.2 A |
分母要加 r |
| 同上电路的端电压 |
11.4 V |
E − Ir |
| 6 Ω 与 3 Ω 并联的等效电阻 |
2.0 Ω |
倒数相加 |
06 学生常见错误与纠正句
| 错误 |
学生通常这样写 |
导师这样说 |
| 忘记内电阻 |
答 I = 1.26 A |
“电池自己都食电,分母要加 r。” |
| 并联当串联 |
答 9 Ω |
“并联系多条路,电阻只会更细。” |
| 分支电流用电动势 |
答 2.0 A |
“分支见到的系端电压,不系 E。” |
| 功率用错电阻 |
把全电路功率当成外电路功率 |
“问边个元件,就用𠮶个元件的 R。” |
07 家课建议(直接指到练习卷题号)
08 离场检查(最后 5 分钟)
| 题目 |
答案 |
判定 |
| E=12 V、r=0.5 Ω、R=9.5 Ω 的端电压 |
11.4 V |
三题全对=可进电磁学 |
| 6 Ω 与 3 Ω 并联的等效电阻 |
2.0 Ω |
错一题=下堂前重讲并联 |
| 9.5 Ω 上 1.2 A 的功率 |
13.68 W |
错两题以上=回到第一幕 |
09 导师常问
何时可以忽略内电阻?
题目讲“理想电池”或 r 远小于外电阻时,但 DSE 多数要你计,所以先写 r。
并联为何电阻变小?
多了并行通路,同一电压下总电流变大,按 R = V/I 等效电阻就变小。
P = VI 何时不适用?
非纯电阻元件(例如马达)输入功率不等于发热功率,要分开算。
立即免费找导师导师登记 →
本页为 TutorZone 导师备课指引,内容由 TutorZone 团队编写;题目与流程为原创,并非任何学校或出版社的教材。