第三单元（第9—12节）一、教法建议抛砖引玉这一单元研究完整电路的规律以及电阻的测量，是部分电路知识的发展和延续，它连同部分电路知识，构成了直流电路完整的知识体系，这一单元是本章的重点。
对学生来说，这部分知识是学生初中没有接触过的全新内容，同前两个单元相比，是教学的难点。
在这部分知识的教学中，处理好电动势概念是很重要的。
限于学生的知识水平，较严谨的电动势概念，接受起来有困难，在教学中，对这个概念不宜作过多的探究，但要注意抓住两个基本点：一是电源的电动势是由电源本身决定的，它表征电源的特性；二是电源的电动势等于电源没有接入电路中时两极间的电压。
教材中提出了电动势的概念，但没有给电动势下定义，只是说明它“等于”什么，因此在教学中增加简单的实验演示是必要的。
在教学的安排上，首先可演示把电压表接在不同的电源的两极上，让学生看到电压存在的真实性，确信电源的作用——产生正、负极，两极间保持着一定的电压；其次，测量大小不同的干电池的两极间的电压，测量蓄电池、钮扣电池等不同种类的电池两极间的开路电压，说明当电源不连接外电路时，电源两极间电压的大小是由电源本身（材料、工作方式等）决定，由此引入电动势；最后，构成闭合回路再测电源两端的电压，使学生亲眼目睹路端电压小于电源电动势并随着外电阻的变化而变化，由此引出ε=U'+U 。
另外，为了帮助学生的理解，教学时对教材中测量内、外电压的实验装置、做法以及数据记录等给以解释。
闭合电路欧姆定律的教学是本单元的重点，它是在电动势教学的基础上进行的。
如果电动势的教学比较成功，那么得出定律就不难了。
在教学中可以让学生了解，公式U U '+=ε、)(r R I +=ε 和r R I +=ε都叫闭合电路的欧姆定律，但它们的含义不同；前两个公式表示电源产生的电压升高等于内、外电路的电压降落之和，后者表示完整电路中电流强度由哪些因素决定。
在闭合电路欧姆定律的教学中，一定要注意定律的应用，引导学生讨论清楚外电阻变化对路端电压，干路电流、电源的输出功率以及电源效率的影响，这些知识是定律教学中的重点，对学生以后灵活解决电路问题具有重要意义。
这部分知识中，电阻的测量是实用性很强的知识，也是本单元教学的又一难点。
教学中一定突出电阻测量的原理、产生误差的原因、电路的选择以及测量仪表的选择和数据处理方法等。
指点迷津闭合电路欧姆定律的应用是本单元的重点和难点，它的应用体现在以下几个方面。
1．从定律出发，当外电路电阻增大时，路端电压升高，干路电流减小。
结合部分电路规律可确定某段电路两端电压及其中电流的变化情况。
2．从定律出发结合P=I 2R 可讨论，当外电阻R 由零逐渐增大时，电源的效率不断增加，而电源的输出功率却是先增大（当R 外=r 时，电源输出功率最大）后减小。
另外，对电路的功率，要注意区分电源的功率（总功率P=εI ）、电源的输出功率（P=UI ，若外电路是纯电阻电路，还有P=I 2R=I 2/R ）和电源内部损耗的功率（P 内=I 2r ）。
二、学海导航思维基础1．电动势（1）知识点①电源是把其它形式的能转化为电能的装置；②电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，其意义是表征电源把其它能转化为电能的本领；③闭合电路中电源的电动势等于内外电压之和。
（2）疑问点①电动势的意义及大小：电动势是描述电源将其它能转化为电能的能力的物理量， 对任何一个完整的电路来说，从能的观点来看可分为三部分，一是产生电能部分，称为电源；二是输送电能部分，是导线；三是消耗电能部分，是用电器。
根据能量守恒定律，用电器消耗的电能和输电线上损失的电能都来源于电源产生的电能。
电源产生电能的能力强，用电器才有可能在较短的时间内消耗较多的电能。
为了描述电源的这种能力，物理学中引入了电动势的概念。
由于在电源内部非静电力移送电荷做功的过程，就是消耗其它能获得电能的过程，因此规定：移送单位正电荷从电源负极经内电路到电源正极，非静电力做的功在数值上和电源的电动势相同。
正因为如此，电动势和电压才具有相同的单位。
②电源的电动势由什么决定？一个电源一旦做功，它转化其它能为电能的能力也就随之确定，其电动势也就随之确定，与该电源是否接入电路以及接入什么样的电路无关。
简而言之，电源的电动势是由电源本身的性质决定的（干电池用久了，其电动势要变小，是因为其内部性质变化了）。
③完整电路中电流是由高电势流向低电势吗？在外电路中，电荷是在电场产生的静电力作用下而定向移动形成电流的，结合电流方向的规定可知，电流由高电势流向低电势；在内电路，电荷不再是受静电力定向移动，而是在非静电力作用下（这种力由电源产生）由负极流到正极，即由低电势处流向高电势处。
2．闭合电路的欧姆定律（1）知识点①闭合电路欧姆定律：闭合电路中的电流，与电源的电动势成正比，与整个电路的电阻成反比。
②公式：r R I +=ε（或ε=U'+U=IR+Ir ）。
（2）重点①外电阻变化对路端电压及干路电流的影响：由r R I +=ε及U=ε-Ir 可知，当R= 0时（外电路短路），干路电路最大，rI m ε=，路端电压最小，U n =0，此时电流电源电动势全部消耗在内电路上；当R 逐渐增大时，干路电流逐渐减小，路端电压逐渐升高（注意：路端电压U 和外电阻R 不是正比关系）；当R=∞时（外电路断路），干路电流最小，I n =0，路端电压最高U m =ε。
②路端电压和干路电流关系：由U=ε-Ir 知，U 和I 是线性函数关系，可由图2-47直观的反映出来。
图2-47（3）难点①完整电路中各种功率及其关系：整个电路消耗的功率叫电源的总功率，P=εI ；外 电路消耗的功率是电源的输出功率，P 出=UI （或外电路是纯电阻电路，还有P 出=I 2R=U 2/R ）；电源内部消耗的功率是指内电路消耗功率，P 内=I2r ；从能量守恒得，P=P 出+P 内=UI+I 2r 。
②外电阻变化对电源输出功率及效率的影响；电源的效率是指电源的输出功率和总功率之比。
若外电路是纯电阻电路，有r R R r R I R I P P +=+==)(22出η。
所以，当R 增大时，电源的效率随之增高；若外电路是纯电阻电路，有r P m 42ε=出。
所以在外电阻R 由零逐渐增大的过程中，电源的输出功率是先增大后减小的，这一点与电源效率随外电阻变化的情况不同。
③电路变化导致电路中仪表读数变化的一般分析方法。
先由电路变化判断外电阻变化，进一步判断路端电压和干路电流变化，然后结合部分电路欧姆定律判断某部分电路两端电压及其中电流变化情况（这一步中一定要注意电压，电流两方面结合判断），确定仪表读数变化情况。
3．电池组（1）知识点①串联电池组电动势等于各电池电动势之和，内阻等于各电池内阻之和，若是n个电动势均为ε，内阻均为r 的电池串联，有ε串=n ε,r 串=nr 。
②n 个电动势均为ε1、内阻均为r 的电池并联，它的电动势等于一个电池的电动势，它的内阻等于一个电池内阻的n 分之一，即ε并=ε，r 并=r/n（2）难点①串联电池组通过的电流跟单个电池相同，供电电压提高。
②并联电池组提供的电动势虽然跟单个电池一样，但能够提供的最大电流却是单个电池的n 倍（n 个电池并联）。
4．电阻的测量（1）知识点①伏安法测电阻的原理。
利用电压表测出电阻两端电压U 1，用电流表测出流过电阻的 电流强度I ，根据欧姆定律R=U/I ，求出待测电阻的阻值。
②测量电路，根据电流表所接位置不同，测量电路有两种，即电流表内接（图2-48）和电流表外接（图2-49）。
图2-48 图2-49（2）重点①伏安法测电阻的误差情况：采用电流表内接测量时，测量的电流I 为流过电阻R X 的电流真实值，所测的电压U 等于电流表和电阻R X 两端的总电压，大于R X 两端的实际电压，此时X A RX A R R IU U I U R +=+==测（R A 为电流表内阻），测量值大于真实值；当采用电流表外接测量时，测量的电压U 为加在R X 两端的实际电压，但测量的电流I 却等于流过电压表电流及电阻R X 电流之和，大于通过电阻R X 的实际电流，这是由于电压表的分流造成的，此时XU R V R R U I I U I R X 111+=+==测（R U 是电压表内阻），即测量值是电压表内阻与电阻R X 的并联值，测量结果偏小。
②电路选择。
综合上述分析，电流表内接法测大电阻时误差较小（电流表内阻很小），电流表外接法测小电阻时误差较小（因为电压表内阻很大，其倒数很小）。
实际测量时可比较X A R R 及UX R R 的大小，若前者更小，应选择内接法测量，若后者更小，应选择电流表外接测量。
（3）难点 实际测量时，若不知道被测电阻的大约值，无法比较V X X A R R R R 及大小时，可采用电压表跨接的办法来处理。
具体操作是接电路时先把电压表的一端不接入电路中，闭合电路，移动电压表的这个接线端使电流表内接改变外接，观察两表示数变化情况，若电流表示数变化明显，说明外接时电压表分流作用大，应采用内接法测量；若电压表示数变化明显，说明内接时电流表的分压作用大，应采用外接法测量。
学法指要例1 在一个闭合电路中，路端电压U=1.5V ，内电压U'=0.5V ，求电源在电路中移运2C 电量时消耗的电能、电源内部产生的热量和外电路电场力做功分别为多少？分析与解答电源的电动势ε=U+U'=2.0V ，移送2C 电量时，电源消耗电能E=q ε=2×2=4.0J ，电源内部产生的势量J U q Q 0.15.02=⨯='=，外电路电场力做功J qU W 0.35.12=⨯==。
例2 一台发电机用0.5A 的电流向外输电，在1min 内将180J 的机械能转化为电能，则发电机的电动势为（ ）。
A ．6V B. 360V C. 120V D. 12V分析与解答发电机是电源，将机械能转化为电能，在1min 内它消耗了180J 的机械能，转化为大小可以表示为1εt 的电能，所以有W=εIt ，V It W 6605.0180=⨯==ε，A 选项正确。
例3 如图2-50所示电路，已知R 1=8Ω，R 2=R 3=4Ω，电表为理想电表。
开始时R 1、R 2、R 3中都有电流通过，电压表示数为2V ，电流表示数为0.75A ，后来三个电阻中一个发生断路，使电压表示数变为3.2V ，电流表示数变为0.8A 。
求（1）哪个电阻断路？（2）电源的电动势和内电阻各为多少？图2-50分析与解答（1）由于一个电阻断开后，电流表、电压表的示数都不为零，所以R 2与R 3不会断路，断路电阻为R 1。
（2）R 1断开前，流过R 1和R 3的电流A R U I 25.082111===，由闭合电路欧姆定律得r r I I U )25.075.0(475.0)(212++⨯=++=ε，即ε=3.0+r ……①；R 1断开后，电压表读的是路端电压（此时流过R 3的电流非常小，R 3可视为等势体），电流表的读数为总电流，ε=3.2+0.8r ……②，由①②解得ε=4V ，r=1Ω。
