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3.2 电学公式

中考物理复习策略与备考指南 · 初三
先确认一下:这一关能不能学
先会这个
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 描述电流、电压、电阻及电功率等物理量之间定量关系的数学表达式集合。

从哪来 建立在 5.1 定律内容 之上。欧姆定律($I=U/R$)和电功率定义($P=W/t$)是推导其他电学公式的核心逻辑起点。

为什么 电学公式并非孤立存在,而是基于能量守恒和电荷守恒的必然结果。 1. 欧姆定律揭示了导体中电流与电压、电阻的线性关系,是电路分析的基石。 2. 电功率公式源于电流做功(电能转化为其他形式能)的速率定义。 3. 通过代数变形(如将 $I=U/R$ 代入 $P=UI$),可推导出 $P=U^2/R$ 和 $P=I^2R$。 理解“为什么”关键在于明白:不同公式适用于不同约束条件(电压恒定或电流恒定),本质是同一物理过程在不同变量视角下的表达。

适合:逻辑推理型、喜欢探究本质的学生** **核心思路:代数推导法** 1. 从定义出发:$P = W/t$,$W = UIt$ $\rightarrow$ $P = UI$(普适公式)。 2. 引入欧姆定律:$I = U/R$。 3. 推导变形: - 将 $I$ 替换为 $U/R$ $\rightarrow$ $P = U(U/R) = U^2/R$(适用于电压不变或纯电阻电路)。 - 将 $U$ 替换为 $IR$ $\rightarrow$ $P = (IR)I = I^2R$(适用于电流不变或纯电阻电路)。 4. **强调
$P=UI$ 是“母公式”,另外两个是“子公式”,子公式的使用受限于欧姆定律是否成立(即是否为纯电阻)。
适合:形象思维型、对抽象符号敏感的学生** **核心思路:水流类比法** 1. **电压**像水压,**电流**像水流速度,**电阻**像水管粗细/长度。 2. **电功率**像单位时间流过的水量(做功快慢)。 3. **$P=UI$
水压越大、水流越快,做功越快。 4. $P=I^2R$:如果水流速度(电流)固定,水管越细(电阻大),摩擦生热(功率)越大。 5. $P=U^2/R$:如果水压(电压)固定,水管越细(电阻大),水流越慢(电流小),总做功功率反而越小。 6. 关键区分:串联电路电流相同(用 $I^2R$ 比较),并联电路电压相同(用 $U^2/R$ 比较)。
适合:应试导向型、需要快速解题技巧的学生** **核心思路:场景匹配法** 1. **口诀
“串流并压,选对公式”。 2. 串联电路:电流处处相等 ($I$ 相同)。比较功率大小,用 $P=I^2R$。结论:电阻大的功率大(如保险丝、电炉丝)。 3. 并联电路:电压处处相等 ($U$ 相同)。比较功率大小,用 $P=U^2/R$。结论:电阻小的功率大(如家庭电路中,大功率电器电阻小)。 4. 非纯电阻(如电动机):只能用 $P=UI$ 计算总功率,$P=I^2R$ 只计算热功率,$P=U^2/R$ 通常不适用(因 $U \neq IR$)。 5. 做题步骤:先判断电路连接方式 $\rightarrow$ 确定哪个量不变 $\rightarrow$ 选择对应公式。
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练一道
基础题
一个标有“220V 100W”的灯泡,正常工作时通过灯丝的电流是多少?灯丝的电阻是多少?
变式
将两个电阻 $R_1=10\Omega$ 和 $R_2=20\Omega$ 串联后接在 3V 电源上,求 $R_1$ 和 $R_2$ 消耗的电功率之比 $P_1:P_2$。
试试手自己判
检测题
两个电阻 $R_A$ 和 $R_B$ 并联在电路中,已知 $R_A < R_B$。请问哪个电阻消耗的电功率更大?请说明理由。
看答案和判分标准
答案:$R_A$ 消耗的电功率更大。
判对标准:
1. 结论正确:$R_A$ 功率大。
2. 理由正确:指出并联电路电压 $U$ 相等。
3. 公式应用正确:引用 $P=U^2/R$,说明在 $U$ 一定时,$P$ 与 $R$ 成反比,故 $R$ 小的 $P$ 大。
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