12.2.2闭合电路的欧姆定律（人教版（2019）高中物理必修第三册教案）.doc

1、第 1 页 共 9 页 课课 时时 教教 案案 第第 1 12 2 单元单元 第第 3 3 案案 总第总第 2 26 6 案案 课题课题： 12. 2.2 闭合电路的欧姆定律（约 2 课时） 【教学目标与核心素养教学目标与核心素养】 1理解闭合电路中的能量转化关系 2掌握闭合电路欧姆定律，并能解决有关问题 3掌握路端电压与负载的关系，掌握电路结构变化题的一般解法 4掌握闭合电路的 U-I 图像 【教学重点教学重点】 1闭合电路欧姆定律及应用 2闭合电路的 U-I 图像和部分电路的 U-I 【教学难点教学难点】 1闭合电路的 U-I 图像和部分电路的 U-I 【教学过程教学过程】 复习回顾： 1

2、电源：电源：把其它形式的能转化为电能的装置；在电源内部，非静电力做功，将其它形式的能转化为 电能， 在电源外部，静电力做功，电能转化为其它形式的能，沿电流方向电势降低。 2电动势：电动势： 电动势表征电源把其他形式的能转化为电能电能的本领，大小是由电源中非静电力的特性电源中非静电力的特性决定的，在数 值上等于非静电力把非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功。的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功。 电动势的符号是 E ，是标量标量。 但电动势有方向，规定：在内部由负极负极指向正极正极。 电动势的大小等于没有接入电路时两极间的电压电压。 引入：初中我们学习过，导体中的电流 I 跟导

3、体两端的电压 U 成正比，在闭合电路中，电路中的电流 遵循什么规律呢？ 【新课新课教学教学】 三三、闭合电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律 1理论探究 电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程。用电流做功的 第 2 页 共 9 页 多少可以量度电能转化为其他形式能的多少。 如右图，在时间 t 内，电源输出的电能为 WqE qIt 联立两式得： WEIt 外电路消耗的电能转化为内能： QI Rt 2 外 内电路消耗的电能转化为内能： QI rt 2 内 根据能量守恒定律：WQ +Q 外内 联立以上四式得： EIRIr 变式得： E I Rr 2内容：内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比， 跟

4、内、外电路的电阻之和成反比。这个结论叫作 闭合电路 的欧姆定律。 适用条件：外电路为纯电阻电路，即 U外=IR 若用 U外表示外电压，它是外电路的电势降落，U内表示内电压，它是内电路的电势降落，则闭合电路 欧姆定律也可以写为 EU +U 外内 即： 电源电动势等于内外电势降落之和 或：E=Ir+U U = E- Ir 适用条件适用条件：一切电路均适用。：一切电路均适用。 例 1某电源的电动势为 E=1.5V，内阻 r=0.12，外电路电阻为 R=1.38。求电路中的电流和路端电 压。 2课本 P88练习与应用 2. 3在已接电源的闭合电路中，关于电源的电动势、内电压和外电压的关系正确的是（ D

5、 ） A.若外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大 B.若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小 C.若外电压不变，则内电压减小时,电源电动势也随内电压减小 D.若外电压增大，则内电压减小，电源的电动势始终为二者之和，保持恒量 4电动势为 2V 的电池在电路上输出 1A 的电流，可以断定（ D ） 第 3 页 共 9 页 A.内、外电阻相差 2 B.外电阻是 2 C.内电阻是 2 D.内、外电阻之和是 2 四四、路端电压与负载、路端电压与负载 R 的关系的关系 1负载：外电路的用电器叫作负载。 2路端电压：把外电路的 电势降落叫作路端电压。负载变化时电路中的电流会

6、变化，路端电压也随 之变化。 对于给定的电源，一般情况下，E、r 为定值。 3路端电压与 R 的关系 E I Rr U =IR 外 联立两式得： R U =E Rr 外 U =Ir=E U 外内 外电阻增大，电流减小，路端电压增大，内电压减小。 外电阻减小，电流增大，路端电压减小，内电压增大。 4断路：外电路断开时的状态称为断路。 此时电流为零，可知：U = E 断路时的路端电压等于电源的电动势。我们常根据这个道理测量电源的电动势。 5短路：电源正负极直接连接时的状态称为短路。 此时外电阻为零，电流 E I= r 电源的内阻 r 一般都很小，所以短路时电流很大。电流过大，会导致温度过高，烧坏电

7、源，甚至引起 火灾。 6电源的 U-I 的变化图像 以 U 为纵坐标，I 为横坐标，作出 U 与 I 关系的函数图象。并讨论以下问题： 外电路断开的状态对应于图中的哪个点？这时路端电压和电动势有什么关系？ 电动势 E 的大小对图像有什么影响？ 外电路短路的状态对应于图中的哪个点？这时短路电流等于多少？ 第 4 页 共 9 页 r 的大小对图像有什么影响？根据图象怎样计算电源的内阻？ 例 1.一太阳能电池板， 测得它的开路电压为 800 mV， 短路电流为 40 mA， 若该电池板与一阻值为 20 的电阻组成闭合电路，则它的路端电压为（ D ） A0.1V B0.2V C0.3V D0.4V 2

8、.如图所示电路中，当滑动变阻器的滑动触点向右移动时，电流表、电压表的示数怎样变化？ 五、五、能量分析能量分析 1.电源的总功率 PEI 2.外电路消耗的电功率（电源的输出功率） P =U IEII r 2 出外 若是纯电阻电路：P =I R 2 出 3.内电路消耗的电功率: P =I r 2 内 4.电源的效率： P =% P 100 出 总 若是纯电阻电路： I RR =%=% I RI rRr 2 22 100100 5.电源的最大输出功率。（纯电阻电路中） E RE RE PI R= R-rR+rR-rRr r R 222 2 222 ()()()4 4 出 可得：当Rr 时，电源的输出

9、功率最大 m E P r 2 4 ，此时效率为 50%。 例.如图所示，已知一小型发电机的内阻 r=0.1，电路中导线的电阻 R0=0.2，负载电阻 R=22，电 路中的电流 I=10A。求： 第 5 页 共 9 页 负载两端的电压； 外电路上的电压； 发电机的电动势； 整个外电路上消耗的功率 负载上消耗的功率； 导线上消耗的功率； 发电机内部消耗的功率； 发电机的功率； 发电机的效率 第二课时：闭合电路欧姆定律的应用 一、普通电路的计算 1.如图所示的电路中，电源的电动势 E=6V，内阻 r=1.5，定值电阻 R1=6，R2=2.5，R3=3，电流 表、电压表均为理想电表。 求：电键 S 闭

10、合后，电流表和电压表的示数各是多少？ 2.如图是某电源的路端电压 U 随干路电流 I 的变化图象， 由图象可知： 左图中电源的电动势为 V， 内阻为 ； ：右图中电源的电动势为 V，内阻为 ； 第 6 页 共 9 页 3 有两节电池,它们的电动势分别为 E1和 E2,内电阻分别为 r1和 r2.将它们分别连成闭合电路,其外电路 的电流 I 和路端电压 U 的关系如图所示（外电阻为纯电阻） ，可以判定（ AB ） A.图象交点所示状态，两电路的外电阻相等 B.E1E2,r1r2 C.图象交点所示状态，两电路的内电阻相等 D.E1E2,r1r2 二、闭合电路的动态变化分析 具体步骤： 判断全电路总

11、电阻的变化情况 判断闭合电路干路电流的变化情况 依据 U=E-Ir，判断外电路电压（路端电压）的变化情况 依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化 例例 1.如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时，四个灯泡 的亮度变化情况是： L1： 变亮 ；L2： 变暗 ；L3： 变亮 ； L4： 变暗 ； （填“变亮”或“变暗”） 2.如图所示,直线 A 为电源的路端电压 U 与电流 I 的关系图线,直线 B 是电阻 R 的两端电压 U 与电流 I 的关系图象，用该电源与电阻 R 组成闭合电路，电源的输出功率和电源的效率分别为多少? 第 7 页 共 9 页 3.如图

12、所示，某录音机用的直流电机的绕组电阻 r1=1，通过一电阻 R=5，接在电动式 E=6V，内阻 r2=0.5 的电池上，流过电机的电流强度 I=0.20A. 求： 电机的电功率 P电.； 每分钟电机产生的热量 Q； 电机的机械功率 P机； 电源的输出功率 P出； 电源的效率 1 电动机的机械效率 2 三三、含容电路的分析、含容电路的分析 1.电路稳定后，电容器在电路中就相当于断路 2.电路稳定后，电容所在电路无电流，所以其两端的电压就是所在支路两端的电压 3.电路的电压、电流变化时，会引起电容器的充放电，进而引起内部电场的变化 例例 1.图中,开关 S1、S2均处于闭合状态，在分别断开 S1、

13、S2 后的短暂过程中,关于流过电阻 R1、R2的 电流方向，以下判断正确的是：( AC ) A.若只断开 S1，流过 R1的电流方向为自左向右 B.若只断开 S1，流过 R1的电流方向为自右向左 C.若只断开 S2，流过 R2的电流方向为自左向右 D.若只断开 S2，流过 R2的电流方向为自右向左 2.如图所示，电源的电动势 E=12V，内阻 r=1，电阻 R1=3，R2=2，R3=5，C1=4F，C2=1F， 当电键 S 闭合时间足够长时，C1和 C2所带电荷量分别为 Q1= 1.610-5 C，Q2= 1.010-5 C； 当 S 断开后，通过 R1的电量为 1.010-5 C，通过 R2

14、的电量 为 2.610-5 C，通过 R3的电量为 2.610-5 C。 r1 E , r2 R E 第 8 页 共 9 页 六、电路故障分析六、电路故障分析 短路处特点：有电流通过而电压为零 断路处特点：电路电压不为零而电流为零 例例 1.如图所示的电路中,电源电动势为 6V，当开关接通后，灯泡 L1和 L2都不亮，用电压表测得各部分 电压是 Uab=6V，Uad=0V， Ucd=6V,由此可以判定（ C ） A.L1和 L2 的灯丝都烧断了 B.L1的灯丝烧断 C.L2的灯丝烧断 D.变阻器 R 断路 2.如图所示的电路中，闭合电键，灯 L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯 L1变亮，灯 L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（ A ） A.R1断路 B.R2断路 C.R3短路 D.R4短路 3.如图所示电路中，三只灯泡原来都正常发光，当滑动变阻器的滑动触头 P 向左移动时，下面判断正 确的是( ACD ) A.L1和 L3变亮，L2变暗 B.LI变暗，L2变亮，L3亮度不变 C.L1中电流变化值小于 L3中电流变化值 D.Ll上电压变化值小于 L2上的电压变化值 第 9 页 共 9 页 小结： 作业：