高中物理第12章第一单元 第1课时

2 闭合电路的欧姆定律 第1课时 闭合电路的欧姆定律[学习目标] 1.理解电动势的概念。

2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和(重难点)。

3.理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式(重点)。

一、电动势1．由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。

闭合电路包括外电路和内电路。

(1)外电路：用电器和导线组成外电路。

(2)内电路：电源内部是内电路。

内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。

我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。

2．非静电力：电源把正电荷从负极搬运到正极的力。

在干电池中，非静电力是化学作用，在发电机中，非静电力是电磁作用。

3．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

4．电动势(1)定义：在电源内部，非静电力所做的功W 与被移动的电荷量q 的比值叫电源的电动势。

(2)定义式：E ＝Wq。

(3)单位：伏特(V)，1 V ＝1 J/C 。

(4)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。

(5)电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也无关(均选填“有关”或“无关”)。

日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V ”字样，有的标有“3.7 V ”字样。

(1)如果把5 C 的正电荷从1.5 V 干电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把2 C 的正电荷从3.7 V 的手机电池的负极移到正极呢？(2)是不是非静电力做功越多，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？答案 (1)把5 C 的正电荷从1.5 V 干电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了7.5 J ，非静电力做功7.5 J 。

把2 C 的正电荷从3.7 V 手机电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了7.4 J ，非静电力做功7.4 J 。

新教材人教版高中物理必修第三册第十二章知识点清单目录第12章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化第2节闭合电路的欧姆定律第3节实验：电池电动势和内阻的测量第4节能源与可持续发展第12章电能能量守恒定律第1节电路中的能量转化一、电功和电功率1. 电功(1)定义：静电力移动电荷所做的功，简称电功。

(2)公式：(3)单位：在国际单位制中，电功的单位是焦耳，符号为J。

常用的单位还有千瓦时，1 kW·h=3. 6×106 J。

2. 电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，它在数值上等于单位时间内电流所做的功。

(2)公式：(3)单位：在国际单位制中，电功率的单位是瓦特，符号为W。

常用的单位还有千瓦(kW)，1 kW=1 000 W。

(4)意义：电功率表示电流做功的快慢。

二、焦耳定律1. 焦耳定律(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。

(2)表达式：2. 热功率(1)定义：热功率指单位时间内电流通过导体产生的热量。

(2)表达式：P 热=I 2R 。

三、电路中的能量转化1. 纯电阻电路：电流通过纯电阻电路做功时，电能全部转化为电阻的内能。

此时电功等于电热，W=Q=UIt=I 2Rt=U 2Rt ，电功率等于热功率，P=P 热=UI=I 2R=U 2R。

2. 非纯电阻电路：含有电动机、电解槽等用电器的电路称为非纯电阻电路。

在非纯电阻电路中，电流做的功一部分转化为机械能或化学能，还有一小部分转化为内能。

此时电功大于电热，W=UIt=Q+E 其他>Q=I 2Rt ，电功率大于热功率，P=UI=P 热+P 其他>P 热=I 2R 。

四、纯电阻电路和非纯电阻电路的理解 纯电阻电路非纯电阻电路电路特点 电路中只有电阻元件，只能把电能转化为内能 除电阻外还包括能把电能转化为除内能外的其他形式能的用电器 是否遵循 欧姆定律遵循欧姆定律I=UR不遵循欧姆定律U>IR 或I<UR能量转化 电流做功，电能全部转化为内能 电流做功，电能除转化为内能外，还要转化为其他形式的能 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 电功 W=UIt=I 2Rt=U 2RtW=UIt 电热 Q=I 2Rt=UIt=U 2RtQ=I 2Rt 电功率 P=UI=I 2R=U 2RP=UI 热功率 P 热=I 2R=UI=U 2RP 热=I 2R五、电动机的功率和效率 1. 电动机模型如图，电动机由线圈电阻和其他元件组成。

点囤市安抚阳光实验学校波的形成和传播基础夯实一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)1．关于机械波的下列说法中，正确的是( C )A．自然界所刮的风就是一种机械波B．波不仅能传递能量，而且参与振动的质点也在随波迁移C．波将波源的运动形式传播出去的同时，也可以传递信息D．能传播机械波的介质一是可以自由流动的解析：自然界所刮的风，实质上是由于压强差因素引起的空气流动，不是机械波，所以A错；波是运动形式的传播，是能量传递的一种方式，但各质点均在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移，因此B错；波不仅能传播运动形式，它也是信息传递的载体，故C正确；固体也能传播机械波，故D错。

2．关于机械振动和机械波下列叙述不正确的是( A )A．有机械振动必有机械波B．有机械波必有机械振动C．在波的传播中，振动质点并不随波的传播发生迁移D．在波的传播中，如果振源停止振动，波的传播并不会立即停止解析：机械振动是形成机械波的条件之一，有机械波一有机械振动，但有机械振动不一有机械波，A错，B对；波在传播时，介质中的质点都在其平衡位置附近做往复运动，它们不随波的传播而发生迁移，C对；振源停止振动后，已形成的波仍继续向前传播，直到波的能量消耗尽为止，D对。

故符合题意的选项为A。

3．区分横波和纵波是根据( C )A．是否沿水平方向传播B．质点振动的方向和波传播的远近C．质点振动的方向和波传播的方向的关系D．质点振动的快慢解析：横波与纵波的区别是根据波的传播方向与质点的振动方向之间的关系判断的，如果两者的方向在同一条直线上，则该波就是纵波，如果两者的方向相互垂直，则该波就是横波。

4．关于机械波的形成，下列说法中正确的是( BC )A．物体做机械振动，一产生机械波B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步C．参与振动的质点都有相同的频率D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递解析：机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质。

专题强化9闭合电路的动态分析含有电容器的电路故障分析[学习目标] 1.会应用闭合电路的欧姆定律分析闭合电路的动态问题(重难点)。

2.会分析含有电容器的电路问题(重难点)。

3.会结合闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律分析电路故障(难点)。

一、闭合电路的动态分析在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路的总电流、路端电压如何变化？通过R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化，它们两端的电压如何变化？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________闭合电路动态问题的分析方法1．程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路，按以下步骤分析(如图)：2．结论法——“串反并同”“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。

“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。

3．极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使其电阻最大或电阻为零，画等效电路图分析各电学量的变化情况。

例1如图所示电路中，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是( )A ．电压表示数变大，通过灯L 1的电流变大，灯L 2变亮B ．电压表示数变小，通过灯L 1的电流变小，灯L 2变暗C ．电压表示数变大，通过灯L 2的电流变小，灯L 1变亮D ．电压表示数变小，通过灯L 2的电流变大，灯L 1变暗针对训练1 如图所示，E 为内阻不能忽略的电源，R 1、R 2、R 3为定值电阻，S 0、S 为开关，与分别为理想电压表与电流表。

1 电路中的能量转化[学习目标] 1.理解电功、电功率、焦耳定律、热功率的概念，知道它们的区别与联系(重点)。

2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系(重难点)。

一、电功和电功率1．电功(1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。

电能转化为其他形式的能，是通过电流做功来实现的。

(2)电功的计算公式：W ＝UIt 。

单位：焦耳，符号为J 。

常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h ＝3.6×106 J 。

2．电功率(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比。

(2)公式：P ＝Wt ＝UI 。

(3)单位：瓦特，符号为W 。

(4)意义：表示电流做功的快慢。

(5)额定功率：额定功率是指用电器在额定电压下正常工作时所消耗的功率，此时流经用电器的电流就是它的额定电流。

(1)电功率越大，表示电流做功越多。

( × ) (2)由公式P ＝Wt可知，时间越短，功率越大。

( × )我们常说的月耗电量为100度，其中“度” 表示什么物理意义？100度是多少焦耳？ 答案 “度”是能量单位，1度＝1 kW·h ＝3.6×106 J 100度＝100×3.6×106 J ＝3.6×108 J 。

例1 四个定值电阻连成如图所示的电路。

R A 、R C 的规格为“10 V 4 W ”，R B 、R D 的规格为“10 V 2 W ”。

下列按消耗功率大小排列这四个定值电阻正确的是( )A ．P A ＝P C <PB ＝P D B ．P B >PC >P A >PD C ．P D >P A >P C >P B D ．P A ＝P C >P B ＝P D 答案 C解析 根据R ＝U 2P 可知R A ＝R C <R B ＝R D ，因流过R A 、R D 的电流相等，根据P ＝I 2R ，可知P D >P A ，因R B 、R C 两端电压相等，根据P ＝U 2R 可知P C >P B ，因R A 、R C 电阻相等，I A >I C ，根据P ＝I 2R可知P A >P C ，即P D >P A >P C >P B ，故选C 。

闭合电路的“四率”问题【知识梳理】1．电源的总功率(1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝P出＋P内(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝E2 R＋r2．电源内部消耗的功率：P内＝I2r＝U内I＝P总－P出3．电源的输出功率(1)任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内。

(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝E2R(R＋r)2＝E2(R－r)2R＋4r 讨论：如图所示①当R＝r时，电源的输出功率最大为P m＝E2 4r。

②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。

③当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大。

④当P 出<P m 时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R 1和R 2，且R 1R 2＝r 2。

4．电源的效率 (1)任意电路：η＝P 出P 总×100%＝UE ×100% (2)纯电阻电路：η＝R R ＋r×100%＝11＋r R×100% 讨论：R 越大，η越大；当R ＝r 时，电源有最大输出功率，效率仅为50%。

【巩固训练】【例1】如图所示，已知电源电动势E ＝6 V ，内阻r ＝1 Ω，保护电阻R 0＝0.5 Ω，求：当电阻箱R 读数为多少时，保护电阻R 0消耗的电功率最大，并求这个最大值。

[解析] 保护电阻消耗的电功率为P 0＝E 2R 0(r ＋R ＋R 0)2，因R 0和r 是常量，而R 是变量，所以R 最小时，P 0最大，即R ＝0时，P 0max ＝E 2R 0(r ＋R 0)2＝62×0.51.52 W ＝8 W 。

[答案] R ＝0 P 0max ＝8 W【变式训练1】在【例1】中，条件不变，求当电阻箱R 读数为多少时，电阻箱R 消耗的功率P R 最大，并求这个最大值。

[解析] 这时要把保护电阻R 0与电源内阻r 算在一起，据以上结论，当R ＝R 0＋r ，即R ＝1 Ω＋0.5 Ω＝1.5 Ω时，电阻箱R 消耗的功率最大，P R max ＝E 24(r ＋R 0)＝624×1.5 W ＝6W 。

欧姆表的原理【知识梳理】一、欧姆表的构造及原理(欧姆表的改装)1．情景：如图电路中电源的电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，电流表满偏电流I g＝10mA，电流表的电阻R g＝7.5Ω，A、B为接线柱。

(1)用一条导线把A、B直接连起来，此时应把R调节为多少，才能使电流表恰好达到满偏电流？I g＝ER g＋R＋r解得R＝142Ω(2)调至满偏后保持R不变，在A、B间接接入一个150Ω的定值电阻R0，电流表指针指着多少刻度的位置？I＝ER g＋R＋r＋R0解得I＝5mA(3)如果把任意电阻R x接在A、B间，电流表读数I与R x的值有什么关系？I＝ER g＋R＋r＋R x 解得R x＝EI―R g＋R＋r＝1.5VI―150Ω总结分析：当红、黑表笔之间接有未知电阻R x时，有I＝ER g＋R＋r＋R x，即R x＝EI―R g＋R＋r。

故每一个未知电阻R x都对应一个电流值I。

我们将刻度盘上电流的刻度换成所对应的R x的值，这样就改装成一个测量电阻的仪器了。

2．欧姆表改装(1)构造：欧姆表由电流表G、电池、调零电阻R和红、黑表笔组成。

欧姆表内部电阻R内＝R g＋R＋r，外部接被测电阻R x，全电路总电阻R总＝R g＋R＋r＋R x＝R内＋R x。

(2)改装说明：①红、黑表笔短接(被测电阻R x＝0)时，调节调零电阻R，使电流表指针达到满偏，有I＝I g＝ER g＋R＋r，这一过程叫欧姆调零。

满偏电流I g处可标电阻大小为“0”。

(图甲)②红、黑表笔断开(R x→∞)时，指针不偏转，有I＝0。

可以在I＝0处标电阻大小为“∞”。

(图乙)③当R x＝R g＋R＋r时，指针偏转到表盘中间，有I＝I g2，此时R x等于欧姆表的内阻值R，称为中值电阻。

内④但是由于I与R是非线性关系，虽然表盘上电流刻度是均匀的，但对应的电阻刻度却是不均匀的，且越靠近“∞”越密。

二、多用电表档位电路示意图如图所示，多用电表是由一只小量程的电流表与若干元件组成的，每进行一种测量时，只使用其中一部分电路，其他部分不起作用。