(新教材)2022版高中物理人教版必修第三册课件:12.2 闭合电路的欧姆定律 .ppt
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- 新教材2022版高中物理人教版必修第三册课件:12.2 闭合电路的欧姆定律 新教材 2022 高中物理 人教版 必修 第三 课件 12.2 闭合电路 欧姆定律 下载 _必修 第三册_人教版(2019)_物理_高中
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1、2.2. 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 图中小灯泡的规格都相同,两个电路图中小灯泡的规格都相同,两个电路 中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮 度明显比单独一个小灯泡暗。度明显比单独一个小灯泡暗。 如何解释这一现象呢?如何解释这一现象呢? 理解闭合电路欧姆定律。理解闭合电路欧姆定律。 1.1.理解电动势的概念,掌握电动势的定义式。理解电动势的概念,掌握电动势的定义式。(物理观念)(物理观念) 2.2.了解在电路中自由电荷定向移动的过程中,静电力与非静电力做功与能量的转化关系。了解在电路中自由电荷定向移动的过程中,静电力与非静电力做功与能量的转化关系。
2、 (物理观念)(物理观念) 3.3.了解电源的内阻。了解电源的内阻。(科学思维)(科学思维) 4.4.会推导闭合电路欧姆定律及其公式。会推导闭合电路欧姆定律及其公式。(科学思维)(科学思维) 5.5.知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。(科学思维)(科学思维) 6.6.理解路端电压与负载的关系。理解路端电压与负载的关系。(科学思维)(科学思维) 7.7.理解电源断路和短路两种特殊情况的特点。理解电源断路和短路两种特殊情况的特点。(科学探究)(科学探究) 8.8.熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的
3、电路问题。(科学探究)(科学探究) 体会课堂探究的乐趣,体会课堂探究的乐趣, 汲取新知识的营养,汲取新知识的营养, 让我们一起让我们一起 吧!吧! 进进 走走 课课 堂堂 正极正极 负极负极 电源电源 + + 1.1.在导线中,电场方向是怎样的?在导线中,电场方向是怎样的? 2.2.正电荷在导线中如何移动?电流方向是怎样的?正电荷在导线中如何移动?电流方向是怎样的? 3.3.在电源内部电场是怎样的?在电源内部电场是怎样的? 电源内部的电流方向如何?电源内部的电流方向如何? 4.4.电源把正电荷从电源的负极移送到正极,电场力做电源把正电荷从电源的负极移送到正极,电场力做 正功还是负功?正功还是负
4、功? 【探究一:电源内部电荷移动】【探究一:电源内部电荷移动】 + + + + F F非 非 R I I 要在电源两极产生并维持一个恒定的电势差,就必须有一种力能够不断地要在电源两极产生并维持一个恒定的电势差,就必须有一种力能够不断地 把正电荷由负极经电源内部移送到正极把正电荷由负极经电源内部移送到正极, , 这种力一定不是静电力这种力一定不是静电力, , 我们把我们把 这种力称为这种力称为非静电力非静电力。 F F电 电 5.5.什么力来克服电场力做功?做正功还是负功?什么力来克服电场力做功?做正功还是负功? 非静电力做非静电力做 正功正功 干电池干电池 发电机发电机 在干电池中,非静电力是
5、化学作用,它使化学能转化为电势能;在干电池中,非静电力是化学作用,它使化学能转化为电势能; 在发电机中,非静电力是电磁作用,它使机械能转化为电势能。在发电机中,非静电力是电磁作用,它使机械能转化为电势能。 6.6.电源内部的非静电力是由什么提供的?电源内部的非静电力是由什么提供的? + + - 电场力电场力 非静电力非静电力 电场力做正功电场力做正功 电势能减少电势能减少 电势能转化为电势能转化为 其他形式能量其他形式能量 非静电力做正功非静电力做正功 电势能增加电势能增加 其他形式能量其他形式能量 转化为电势能转化为电势能 7.7.电源内部的能量是怎样转化的?电源内部的能量是怎样转化的? 例
6、如:在电池中,非静电力使化学能转化为电势能;例如:在电池中,非静电力使化学能转化为电势能; 在发电机中,非静电力使机械能转化为电势能;在发电机中,非静电力使机械能转化为电势能; + + + - - - + + + + + + + + + 抽水机增加水的抽水机增加水的重力势能重力势能 电源增加电荷的电源增加电荷的电势能电势能 不同的抽水机不同的抽水机 抽水的本领抽水的本领( (举起高度举起高度) )不同,不同, 使单位质量的水所增加的使单位质量的水所增加的重力重力 势能势能不同不同 不同的电源不同的电源 非静电力做功的本领非静电力做功的本领不同,使单位正不同,使单位正 电荷所增加的电荷所增加的电
7、势能电势能不同不同 抽水机抽水机 电源电源 思考:电势差大小与电势能变化的关系?对你的启发呢?思考:电势差大小与电势能变化的关系?对你的启发呢? 本本 领领 gh m W G 非 本本 领领 E其他 其他 W非 非G EPG W非静 非静 E其他 其他 EP电 电 抽水机抽水机 + + + - - - + + + + + + + + + 一、电动势一、电动势 1.1.定义:定义:数值上等于非静电力把数值上等于非静电力把1 C1 C的正电荷在的正电荷在 电源内从负极移送到正极所做的功。电源内从负极移送到正极所做的功。 2.2.定义式:定义式: 3.3.单位:单位: 伏特(伏特(V V) 1 V=
8、1 J/C1 V=1 J/C 4.4.标量标量 W W:非静电力做的功:非静电力做的功 q q :电荷量:电荷量 6.6.特点特点: :由电源中非静电力的特性决定,跟电源的由电源中非静电力的特性决定,跟电源的 体积无关体积无关, , 也跟外电路无关。也跟外电路无关。 5.5.物理意义:物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电势反映电源把其他形式的能转化为电势 能本领大小的物理量。能本领大小的物理量。 【探究归纳】电动势【探究归纳】电动势E E与电压与电压U U的区别的区别 问题问题1 1:两个公式中:两个公式中W W分别表示什么力做功分别表示什么力做功? ? 中,中,W W表示电源内部表示电源
9、内部非静电力非静电力做的功。做的功。 中,中,W W表示电源外部表示电源外部电场力电场力做的功。做的功。 W E= q W U q 问题问题2 2:能量是如何转化的:能量是如何转化的? ? 其他形式能量转化为电势能,其他形式能量转化为电势能,E E反映电源的特性。反映电源的特性。 W E= q W U q 电势能转化为其他形式能量,电势能转化为其他形式能量,U U反映电场的特性。反映电场的特性。 例例1.1.(多选)(多选)关于电动势下列说法中正确的是关于电动势下列说法中正确的是 ( ) A A在电源内部把正电荷从负极移到正极,非静电力做功,电能增加在电源内部把正电荷从负极移到正极,非静电力做
10、功,电能增加 B B对于给定的电源,移动正电荷,非静电力做功越多,电动势就越大对于给定的电源,移动正电荷,非静电力做功越多,电动势就越大 C C电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位 电荷量做功越多电荷量做功越多 D D电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷电动势越大,说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷 量越多量越多 ACAC 外电路外电路: :电源外部的用电器和导线构成外电路。电源外部的用电器和导线构成外电路。 内电路内电路: :电源内部是内电路。电源内部是内电路。
11、1 1、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。 二、闭合电路的构成:二、闭合电路的构成: E E r r S S R R A A B B I I 【探究二:闭合电路的电流方向】【探究二:闭合电路的电流方向】 问题问题1 1:流过闭合电路的电流方向是怎样的?流过闭合电路的电流方向是怎样的? 在外电路中,电流方向由正极流向负极,沿电流方向电势降低。在外电路中,电流方向由正极流向负极,沿电流方向电势降低。 在内电路中,通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极,所以电流在内电路中,通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极,所以电流 方向由负极流向正极。方向由负极流向
12、正极。 【探究结论】闭合回路的电流方向:【探究结论】闭合回路的电流方向: + + + - - - + + + + + + + + + R R 内电路与外电路中的总电流是相同的。内电路与外电路中的总电流是相同的。 演示实验演示实验 + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ + + + + + + + A D C B 正极正极 负极负极 与、与之间形成化学与、与之间形成化学 反应层(存在非静电力)反应层(存在非静电力) 化学溶液化学溶液 【探究三:闭合电路中电势如何变化】【探究三:闭合电路中电势如何变化】 实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和一个实际的电源可分解
13、成不计内阻的理想电源和一个 内阻两部分内阻两部分 电路中的电势变化情况电路中的电势变化情况: : 不能忽略的一个问题,电源有内阻不能忽略的一个问题,电源有内阻 (1 1)在外电路中,沿电流方向电势降低。)在外电路中,沿电流方向电势降低。 (2 2)在内电路中,一方面,存在内阻,沿电流方向电)在内电路中,一方面,存在内阻,沿电流方向电 势也降低;另一方面,沿电流方向存在电势“跃升”势也降低;另一方面,沿电流方向存在电势“跃升” BC BC 和和DADA化学反应层。化学反应层。 【探究结论】电路中的电势变化情况:【探究结论】电路中的电势变化情况: B D A C A B 电源电动势:电源电动势:B
14、CBCDADA 内部分析内部分析 A B C D 【实验结论】【实验结论】 电源电动势等于内外电路电势降落之和电源电动势等于内外电路电势降落之和 【实验探究:闭合电路中电流【实验探究:闭合电路中电流I I大小的决定因素】大小的决定因素】 问题问题1.1.电源内部非静电力做了多少功?电源内部非静电力做了多少功? 能量如何转化?能量如何转化? E r S 负载负载 A B I 情景:电源电动势为情景:电源电动势为E,E,内阻为内阻为r,r,与一个负载接成闭合电路,与一个负载接成闭合电路, 设负载两端电压为设负载两端电压为U ,U ,电路中电流为电路中电流为I ,I ,通电时间为通电时间为t t。
15、化学能化学能 电能电能 其他形式能其他形式能 非静电力做功非静电力做功 电流做功电流做功 【理论探究四:闭合电路中电流【理论探究四:闭合电路中电流I I大小的决定因素】大小的决定因素】 问题问题2 2:这些电能在哪些地方转化成其他形式能量?:这些电能在哪些地方转化成其他形式能量? 外电路外电路 tUIW 内电路内电路 rt 2 IW 根据能量守恒定律根据能量守恒定律,有:有: 内外非 WWW 能量关系:能量关系: rttt 2 IUIEI 功率关系:功率关系: rIUIEI 2 电压关系:电压关系: r IUE 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 那么:那么: 如果外电路是如果外电路是纯电阻
16、电路纯电阻电路, 即:即: 【探究结论】【探究结论】 r E R S 内电路内电路 外电路外电路 内外 UUE r IIRE r R E I 1.1.内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟 内、外电路的电阻之和成反比。内、外电路的电阻之和成反比。 2.2.公式:公式: 二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律 说明:说明: 是外电路上总的电势降落,习惯上叫是外电路上总的电势降落,习惯上叫路端电压。路端电压。 是内电路上的电势降落,习惯上叫是内电路上的电势降落,习惯上叫内电压。内电压。 (适用范围:纯电阻电路)(适用范围:纯电阻电路) r R
17、 E I 【探究五:路端电压与负载的变化关系】【探究五:路端电压与负载的变化关系】 【探究结论】【探究结论】 R增大,电流减小,路端电压增大增大,电流减小,路端电压增大 R减小,电流增大,路端电压减小减小,电流增大,路端电压减小 由路端电压由路端电压: : 【理论探究】路端电压与负载的关系【理论探究】路端电压与负载的关系 r IEU r R E I 【互动探究】【互动探究】 为什么傍晚用电多的时候灯光发暗,而夜深人静的为什么傍晚用电多的时候灯光发暗,而夜深人静的 时候灯光特别明亮。又如插上电炉、电暖气等功率时候灯光特别明亮。又如插上电炉、电暖气等功率 较大的电器时,灯光会变暗,拔掉后灯光马上又
18、亮较大的电器时,灯光会变暗,拔掉后灯光马上又亮 起来。试着解释这种现象。起来。试着解释这种现象。 A B A B B D C A (1 1)外电路断路时)外电路断路时 (2 2)外电路短路时)外电路短路时 断路断路( (R R I I=0)=0) 短路短路( (R R=0)=0) 两 种 特 殊 情 况 两 种 特 殊 情 况 B D C A 【深入探究】【深入探究】 思考与讨论思考与讨论: : 设电源的电动势设电源的电动势E=3VE=3V,内阻,内阻r=2r=2 。请根据路端电压与电流。请根据路端电压与电流 的关系式的关系式U=EU=E- -IrIr,以,以U U为纵坐标,为纵坐标,I I为
19、横坐标,作出为横坐标,作出U U与与I I关系的函数图象。关系的函数图象。 (1)(1)外电路断开的状态对应于图中的哪一点?怎样看出这时路端电压与电外电路断开的状态对应于图中的哪一点?怎样看出这时路端电压与电 动势的关系?动势的关系? (2)(2)电动势电动势E E的大小对图象有什么影响?的大小对图象有什么影响? (3)(3)电源短路的状态对应于图中哪一点?怎样读出这时的电流大小?电源短路的状态对应于图中哪一点?怎样读出这时的电流大小? (4)(4)内阻内阻r r的大小对图象有什么影响的大小对图象有什么影响? ? (1)(1)图象的函数表达式图象的函数表达式 在在横轴横轴上的上的截距截距表示电
20、源的表示电源的短路电流短路电流 图象图象斜率斜率的绝对值表示电源的的绝对值表示电源的内阻内阻,内阻越大,图,内阻越大,图 线倾斜得越厉害。线倾斜得越厉害。 在在纵轴纵轴上的上的截距截距表示电源的表示电源的电电 动势动势E E。 (2)(2)图象的物理意义图象的物理意义 U U I I O O E E I I短 短 断路断路 短路短路 2 2. .电源的外部特性曲线电源的外部特性曲线 路端电压路端电压U U随电流随电流I I变化的图象变化的图象。 r IEU 例例2.2.在下图中,在下图中,R R1 11414 ,R R2 29 9 ,当开关,当开关S S切换到位置切换到位置1 1时,电流表的时
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