教科版高中物理选修3-1《电源的电动势和内阻_闭合电路_欧姆定律》名师教案

2.4.1 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律【学习目标】1．知道电源的电动势和内阻．2．理解闭合电路的欧姆定律．【重点难点】重点：闭合电路欧姆定律难点：电动势意义的理解和欧姆定律的应用【自主学习】一、电源电动势1. 电源：电源是将其他形式的能转化为 的装置． 2．电源将其他形式的能转化为电势能的特性可以用 这个物理量来表征，它等于电源 时两极间的电势差． 二、电源的内阻 电源 上的电阻叫电源的内电阻，简称内阻．三、闭合电路欧姆定律1．当电路中存在着电流时，电源电动势等于闭合电路总的电势降落之和，即 （公式）.2．闭合电路欧姆定律：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成 ，跟内、外电路的电阻之和成 ，即 （公式）.3．路端电压与外电阻的关系：当外电阻R 增大时，由I ＝ER ＋r 可知电流 ，因而内阻两端的电压Ir ．由U ＝E －Ir 可知，路端电压 ．相反，当外电阻R 减小时，电流I 增大，路端电压 ．特殊情况：当外电路断开时，I ＝0，U ＝E ；当外电路短路时，R ＝0.短路电流I 0＝E r. 4.闭合电路的路端电压与电流的关系图像(U －I 图像)：由U ＝E －Ir 可知，闭合电路的路端电压与电流关系图像(U －I 图像)，是一条倾斜直线，如图所示， 该直线与纵轴交点的值表示电源 ，与横轴交点的值表示电源 时的电流值I 0，直线的斜率反映电源内阻r的大小．在任何情况都有E ＝U 外＋U 内.【交流讨论】电动势和电势差的区别【成果展示】展示学生交流讨论成果【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略）【学以致用】类型一：对电动势概念的理解例1、关于电源电动势，下列说法正确的是()A．电源两极间的电压一定等于电源电动势B．电源在没有接入电路时两极间电压等于电源电动势C．所有电源的电动势都是相同的D．2号电池比5号电池的电动势大举一反三【变式】下列有关电动势的说法正确的是( )A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压C．非静电力做功越多，电动势就越大D．E＝W/q只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定类型二：闭合电路欧姆定律的理解例2、如图所示电路中，电源电动势E＝12 V，内阻r＝2 Ω，R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，R3＝3 Ω。

4 电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律1．闭合电路组成(1)外电路：电源外部的电路，在外电路中，沿电流方向电势降低．(2)内电路：电源内部的电路，在内电路中，沿电流方向电势升高．2．闭合电路中的能量转化如图所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式能的总和，即EIt＝I2Rt＋I2rt.3．闭合电路的欧姆定律(1)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．(2)公式：I＝ER＋r.(3)适用X围：纯电阻电路．(4)常用的变形公式及适用X围：E＝U外＋U内或U＝E－Ir.用电压表接在电源两极间测得的电压是电源的内电压还是电源的电动势？提示：电压表的示数指的是路端电压，而不是内电压，通过这种方式无法测量内电压；也不是电源的电动势，由于电源有内阻，所以电压表的示数要小于电源电动势的值．二、路端电压与负载的关系 1．路端电压与电流的关系 (1)公式：U ＝E －Ir .(2)图象(U ­I 图象)：如图所示，是一条倾斜的直线，该线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示内阻．2．路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R 增大时，电流I 减小，外电压U 增大，当R 增大到无限大(断路)时，I ＝0，U ＝E .(2)外电阻R 减小时，电流I 增大，外电压U 减小，当R 减小到零时，I ＝E r，U ＝0.大家几乎都注意过这种现象，傍晚是每一天的用电高峰时段，灯光较暗，而夜深人静时，若打开灯的话，灯光特别亮；在家用电器使用中，如夏季打开空调后，你会发现灯泡变暗，而关掉空调后灯又会马上亮起来，这是为什么呢？提示：当电路中接入较多的用电器时，由于这些用电器是并联的，其总电阻会变小，干路中的电流就会很大，干路上就会有较大的电压降，造成用户用电器两端的电压变低，所以灯泡亮度也就变暗了．考点一闭合电路的动态分析问题1．闭合电路动态分析的思路闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析这类问题的基本思路是：2．闭合电路动态分析的三种方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”，即：R局增大减小→R总增大减小→I总减小增大→U外增大减小→⎩⎪⎨⎪⎧I局U局(2)结论法——“并同串反”“并同”：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．“串反”：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．(3)特殊值法与极限法：指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动端分别滑至两个极端去讨论．一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论．1在闭合电路中，任何一个电阻的增大或减小，都将引起电路总电阻的增大或减小，该电阻两端的电压一定会增大或减小.2理想电压表可认为是断路，理想电流表可认为是短路.【例1】如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大解答本题时应把握以下三点：(1)R0的滑动端向下滑动时对局部和整个电路的电阻的影响；(2)电压表的测量对象；(3)电流表的测量对象．【答案】 A【解析】滑动变阻器R0的滑片向下滑动，R0接入电路的电阻变小，电路的总电阻变小，总电流变大，电源的内电压变大，外电压变小，电压表的示数变小，R1两端的电压变大，R2两端的电压变小，电流表的示数变小，A项正确．总结提能分析闭合电路的动态变化问题时，基本思路是“部分→整体→部分”，即根据局部电阻的变化，判断总电阻的变化，并进一步判断电流、路端电压的变化情况，根据串并联电路的特点再确定电路其他部分电流、电压的变化情况．如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，如果将滑动变阻器的滑片向b端滑动，则灯泡L 、电表A(均未超过限度)会发生何种变化( D )A ．灯泡L 变亮，电流表A 示数变小B ．灯泡L 变亮，电流表A 示数变大C ．灯泡L 变暗，电流表A 示数变小D ．灯泡L 变暗，电流表A 示数变大解析：如果将滑片向b 端滑动，则R 1减小，R 总减小，I 干增大，电流表A 示数变大；则U 内增大，U 端减小，灯泡L 变暗，故选项D 正确．考点二 闭合电路中的功率和效率1．当外电路为纯电阻电路时，各部分功率关系分析如下 由EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt 知EI ＝I 2R ＋I 2r ⎩⎪⎨⎪⎧P 电源＝EI P 外＝I 2RP 内＝I 2r2．电源的输出功率：当外电路为纯电阻电路时讨论如下 (1)电源的输出功率P 出＝I 2R ＝E 2R ＋r 2R ＝E 2R R －r 2＋4Rr ＝E 2R －r 2R＋4r由此可知当R ＝r 时，电源有最大输出功率P 出max ＝E 24r.(2)P 出与外电阻R 的函数关系图象图象分析⎩⎪⎨⎪⎧R <r 时，R 越大，P 出越大R ＝r 时，P 出＝E24r，为最大值R >r 时，R 越大，P 出越小(3)电源的效率η＝P 出P ＝IU 外IE ＝U 外E ＝IR I R ＋r ＝R R ＋r ＝11＋rR，可见，外电阻R 越大，电源的效率越高．1电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有50%. 2判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部分内阻. 3当P 输出<P m 时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R 1、R 2，且R 1·R 2＝r 2.【例2】如图所示，已知电源的电动势为E ，内阻r ＝2 Ω，定值电阻R 1＝0.5 Ω，滑动变阻器的最大阻值为5 Ω，求：(1)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R1消耗的功率最大？(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？由P＝I2R可知定值电阻的功率随电流增大而增大．而对于纯电阻电路，也可以由此式变形并结合数学知识求出功率随电阻变化的动态规律．【答案】(1)0 Ω(2)2.5 Ω(3)1.5 Ω【解析】(1)因为电路是纯电阻电路，则满足闭合电路欧姆定律，有PR1＝E2R1＋R2＋r2R1当R2＝0 Ω时，电阻R1消耗的功率最大，PR1m＝E2R1＋r2R1(2)法1(极值法)：PR2＝E2R1＋R2＋r2R2＝E2[R1＋r＋R2]2R2＝E2[R1＋r－R2]2R2＋4R1＋r当R2＝R1＋r＝2.5 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，即PR2m＝E24R1＋r.法2(等效电源法)：如果把电源和R1的电路等效为一个新电源，则整个电路等效为一个新电源和滑动变阻器组成的闭合电路，“外电路”仅一个滑动变阻器R2，这个等效电源的E′和r′可以这样计算：把新电源的两端断开，根据电源电动势E等于把电源断开时电源两端的电压，则新电源的电动势E′＝E，而等效电源的内阻r′＝R1＋r，即两个电阻的串联．根据电源的输出功率随外电阻变化的规律，在R2上消耗的功率随外电阻R2的增大而先变大后变小，当R 2＝r ′＝R 1＋r ＝2.5 Ω时，在R 2上消耗的功率达到最大值，即PR 2m ＝E 24R 1＋r.(3)原理同(2)，很容易得出当R 1＋R 2＝r ，即R 2＝r －R 1＝1.5 Ω时，电源输出的功率最大，P m ＝E 24r.总结提能 对于电源输出的最大功率的问题，可以采用数学中求极值的方法，也可以采用电源的输出功率随外电阻的变化规律来求解．但应当注意的是，当待求的最大功率对应的电阻值固定不变时，此时的条件是流过该电阻的电流最大．(多选)如图所示，已知电源的内电阻为r ，定值电阻R 0＝r ，可变电阻R 的总阻值为2r ，若滑动变阻器的滑片P 由A 端向B 端滑动，则下列说法中正确的是( AB )A ．电源的输出功率由小变大B ．固定电阻R 0上消耗的电功率由小变大C ．电源内部的电压即内电压由小变大D ．可变电阻R 上消耗的电功率变小解析：(1)由闭合电路的欧姆定律得出电源的输出功率随外电阻变化的规律表达式为P 出＝E 2R －r 2R＋4r根据题图所示，当滑片P 由A 端向B 端滑动时，外电路电阻的变化X 围是0～23r ，由题图可知，当外电路电阻由0增加到23r 时，电源的输出功率一直变大，所以选项A 正确；(2)R 0是纯电阻，所以其消耗的电功率为P R 0＝U 2R 0，因全电路的总电压即电源电动势E 一定，当滑动变阻器的滑片P 由A 端向B 端滑动时，外电阻由0增加到23r ，而且是一直变大，所以外电压一直升高，由上面的公式可知，R 0上消耗的电功率也一直增大，所以选项B 正确；(3)在滑动变阻器的滑片P 由A 端向B 端滑动时，外电压一直升高，故内电压就一直变小，选项C 错误；(4)讨论可变电阻R 上消耗的电功率的变化情况时，可以把定值电阻R 0当作电源内电阻的一部分，即电源的等效内电阻为r ′＝rR 0r ＋R 0＝r2，这时可变电阻R 上消耗的电功率相当于外电路消耗的功率，即等效电源的输出功率．根据图可以看出，随着可变电阻R 由A 端向B 端的滑动，在R 的阻值增大到r2之前，电源的输出功率，即可变电阻R 上消耗的电功率是一直增大的；一旦增大到R ＝r2，可变电阻R 上消耗的电功率达到最大值；滑片P 再继续向B 端滑动时，可变电阻R 上消耗的电功率就会逐渐减小，故D 错误． 考点三 含电容电路的分析与计算1．分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把握以下三个方面：(1)电路稳定后，电容器所在支路相当于断路．因此，该支路上的电阻两端无电压，该电阻相当于导线．(2)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等． (3)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容的充放电，如果电容器两端的电压升高，电容器将充电，反之电容器放电．通过与电容器串联的电阻的电荷量等于电容器带电荷量的变化．2．解答含电容电路问题的步骤：(1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况． (2)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解．【例3】 如图所示，E ＝10 V ，r ＝1 Ω，R 1＝R 3＝5 Ω，R 2＝4 Ω，C ＝100 μF.当S 断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态．求：(1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向；(2)S闭合后流过R3的总电荷量．解答本题时可按以下思路分析：【答案】(1)g方向竖直向上(2)4×10－4 C【解析】(1)开始带电粒子恰好处于静止状态，必有qE＝mg且qE竖直向上．S闭合后，qE＝mg的平衡关系被打破．S断开，带电粒子恰好处于静止状态，设电容器两极板间距离为d，有U C＝R2R1＋R2＋rE＝4 V，qU C/d＝mg.S闭合后，U C′＝R2R2＋rE＝8 V设带电粒子加速度为a，则qU C′/d－mg＝ma，解得a＝g，方向竖直向上．(2)S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以ΔQ＝C(U C′－U C)＝4×10－4 C.总结提能电路稳定时R3中没有电流，只有电容器充电(或放电)时R3中才有变化的电流通过，故不能用q＝I·t求电量．只能通过电容器极板上的电量变化来求解．但要注意分析极板上电性是否改变，若不变，用两个状态的电量求差，若变化了，用两个状态的电量求和．在如图所示的电路中，电源电动势E＝3.0 V，内电阻r＝1.0 Ω；电阻R1＝10 Ω，R2＝10 Ω，R3＝30 Ω，R4＝35 Ω；电容器的电容C＝100 μF，电容器原来不带电．求接通开关S后流过R4的总电荷量．答案：2.0×10－4 C解析：由电阻的串、并联公式得闭合电路的总电阻R总＝R1R2＋R3R1＋R2＋R3＋r，由欧姆定律得通过电源的电流I＝ER总，电源的路端电压U＝E－Ir，R3两端的电压U′＝R3R2＋R3U.通过R4的总电荷量就是电容器的电荷量Q＝CU′.由以上各式并代入数据解得Q＝2.0×10－4 C.考点四电路故障的分析与判断1．故障特点(1)断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流为零，若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点．(2)短路特点：若外电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零．2．故障的分析方法这类题目要从已知条件出发，进行严密地推理，找出故障的原因．具体分为两种方法：(1)仪器检测法：①断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点．②短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路．若电压表示数不为零，则该电路没有被短路或不完全被短路．(2)假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路．若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路．用此方法，直到找出发生故障的全部可能为止．【例4】如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1、L2都发光．后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏)，电压表的读数增大，由此可推断，这故障可能是( )A．电阻R1断路B．电阻R2短路C．灯L1两接线柱间短路 D．电阻R2断路根据题设条件，电路中的某种故障产生两个后果：一是灯L2突然变亮；二是电压表的读数增大．只有符合这两个条件的故障才是可能的故障．【答案】 D【解析】因为电压表的读数增大，所以路端电压增大，电源内阻上的电压减小，说明总电流减小，电路总电阻增大．若电阻R1断路，会导致总电阻增大，总电流减小，而此时灯L2两端的电压会减小，致使灯L2变暗，故选项A错．若电阻R2短路，灯L2将不亮，选项B错．若灯L1两接线柱间短路，电路的总电阻减小，总电流增大，电压表的读数减小，不符合题意，选项C也错．若电阻R2断路，电路的总电阻增大，总电流减小，电压表的读数增大，符合题意．而总电流减小，导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小，灯L2两端电压增大，灯L2变亮，故选项D正确．如图所示为“热得快”热水器的电路图和示意图．现接通电源，发现该热水器没有发热，并且热水器上的指示灯也不亮．用交流电压表测得热水器A、B两端的电压为220 V，指示灯两端的电压为220 V．那么该热水器的故障在于( C )A．连接热水器和电源的导线断开B．连接电热丝与指示灯的导线发生了短路C．电热丝熔断，同时指示灯烧断D．同时发生了以上各种情况解析：若连接热水器和电源的导线断开，A、B间的电压应为零，与题不符，故A错误；连接电热丝与指示灯的导线发生了短路，A、B间的电压应为零，与题不符，故B错误；据题，电压表测得A、B两点间电压为220 V，与电源的电压相同，说明连接热水器和电源的导线是完好无损的，热水器不发热说明电热丝熔断了，指示灯不亮说明指示灯被烧毁了，故C正确；同时发生以上各种情况时，A、B间的电压应为零，与题不符，故D错误．1．如图所示，电源的电动势为E、内阻为r，R1、R2、R3为定值电阻，R为滑动变阻器，A为理想电流表、V为理想电压表．当滑动变阻器滑片向右滑动时，下列说法中正确的是( A )A．电流表和电压表示数都变大B．电流表和电压表示数都变小C．电流表示数减小，电压表示数变大D．电流表示数变大，电压表示数减小解析：首先要弄清电路的结构，画出等效电路图，电压表测R1两端的电压．当滑动变阻器的滑片向右滑动时，接入电阻变小，总电阻变小，总电流变大，内电压变大，路端电压变小，则流过R2的电流变小，流过R1的电流变大，其两端电压也变大，所以电压表、电流表示数都变大，选项A正确．2．(多选)如图所示的U­I图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的U­I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知( AD )A．R的阻值为1.5 ΩB．电源电动势为3 V，内阻为0.5 ΩC．电源的输出功率为3.0 WD．电源内部消耗的功率为1.5 W解析：由直线Ⅰ可知，电源的电动势为3 V，内阻为1.5 Ω，选项B错误；由直线Ⅱ可知，R的阻值为1.5 Ω，选项A正确；闭合回路的电流为I＝ER＋r＝1 A，则电源的输出功率为P出＝EI－I2r＝1.5 W，电源内部消耗功率为P内＝I2r＝1.5 W，选项C错误，D正确．3．在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是( B )A．L变暗，Q增大 B．L变暗，Q减小C．L变亮，Q增大 D．L变亮，Q减小解析：滑动变阻器滑片P向下移动时，R2变小，I总变大，U L变小，L变暗，因U R1增大，故U C＝U R2变小，再由Q＝CU C可知Q减小，故只有B正确．4．竖直放置的一对平行金属板的左极板上用绝缘线悬挂了一个带正电的小球，将平行金属板按图所示的电路图连接，绝缘线与左极板的夹角为θ，当滑动变阻器R 的滑片在a 位置时，电流表的读数为I 1，夹角为θ1；当滑片在b 位置时，电流表的读数为I 2，夹角为θ2，则( D )A ．θ1<θ2，I 1<I 2B ．θ1>θ2，I 1>I 2C ．θ1＝θ2，I 1＝I 2D ．θ1<θ2，I 1＝I 25．如图所示电路中，R 1＝R 2＝R 3＝1 Ω，电压表内阻很大，当S 断开时，电压表示数为0.8 V ，当S 闭合时，电压表示数为1 V ，求电源的电动势与内阻．答案：2 V 0.5 Ω解析：当S 断开时，R 1与R 2串联组成外电路I 1＝U 1R 1，E ＝I 1(R 1＋R 2＋r ) 当S 闭合时，R 2与R 3并联，然后与R 1串联组成外电路，且电压表仍测R 1两端电压I 1′＝U 1′R 1，E ＝I 1′(R 2·R 3R 2＋R 3＋R 1＋r ) 代入已知数据联立解得E ＝2 V ，r ＝0.5 Ω.。

闭合电路欧姆定律一、素质教育目标（一）知识教学点1.初步了解电动势的物理意义．2.了解电动势与内外电压的关系．3.理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题．4.理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题．5.理解闭合电路的功率表达式，理解闭合电路中能量的转化．（二）能力训练点通过用公式、图像分析外电压随外电阻变化而变化的规律，培养学生用多种方法分析问题的能力．（三）德育渗透点1.通过外电阻的改变而引起I、U变化的深入分析，树立事物之间存在普遍的相互联系的观点．2.通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒的思想．二、重点、难点、疑点及解决办法1.重点①正确理解电动势的物理意义．②对闭合电路欧姆定律的理解和应用．2.难点路端电压、电流随外电阻变化规律．3.疑点路端电压变化的原因（内因、外因）．4.解决办法制作多媒体课件，采用类比分析、动态画面、图像等帮助同学增强感性认识，逐步了解电动势的含义，推导闭合电路欧姆定律公式，分析各项的意义，使学生有初步整体感知，精选运用闭合电路欧姆定律分析路端电压随外电阻改变而改变的规律的典型例题，结合图像分析突破难点．三、课时安排1课时四、教具学具准备小电珠（2.5V）、若干节不同型号电池、蓄电池、电压表五、学生活动设计学生观察、动手测电源电动势，并边观察边思考，逐步推导闭合电路欧姆定律，在教师的启发下逐渐理解公式含义，引导学生用公式法和图像法去分析同一问题．六、教学步骤（一）明确目标（略）（二）整体感知本节课是在学习部分电路知识的基础上进行的，是部分电路欧姆定律的延伸，是以后对复杂电路分析的基础，也是本章的教学重点．（三）重点、难点的学习与目标完成过程1.提问，引入新课导体中产生电流的条件是什么？导体两端有电势差．电源就是能提供电能并能维持一定的电势差（电压）的装置，各种电源两端电压是否相同？2.新课教学（1）电源电动势演示1 展示1#、2#、5#、7#电池，并请几位同学观察电池上的规格（均为1.5V ）． 用电压表分别测出两端电压，读数均为1.5V演示2 用电压表测蓄电池电压，读数为2.0V可见，电源两端间电压是由电源本身性质决定的，同种电源两极间电压相等，不同种电源两极间电压不同，为了表示电源的这种特性，物理学中引入电动势概念．电源电动势等于电源没有接人电路时两极间的电压，用符号E 表示．怎样测量电动势？用电压表直接测量电源两极．各种型号的干电池电动势为多少？1.5V可见电池所标的值，实际上就是电池的电动势．（2）闭合电路欧姆定律闭合电路由电源外部的电路（外电路）和电源内部的电路（内电路）组成．理论分析表明，在闭合电路中，电源内部电势升高的数值等于电路中外电阻上的电势降落与内电阻上电势降落之和，即E ＝U 外＋U 内 ①设闭合电路中的电流为I ，外电阻为R ，内阻为r ，由欧姆定律可知U 外＝IR U 内＝Ir 代入①式得E ＝IR ＋Irr R E I += ②②式表示：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，这个结论叫做闭合电路欧姆定律．（3）路端电压跟负载的关系提问：当外电阻R （负载）改变时，路端电压U 如何变化，变化规律如何？①演示：按图1让同学接线，注意电表的正负极性，改变Ｒ的大小，发现如下规律：图1当R 增大，电流I 减小，U 增大；当R 减小，I 增大，U 减小．②请同学运用学过的知识分析推导：∵U ＝E －U 内＝E －Ir ①r R E I +=②由上二式可知：R ↑→I ↓→U 内↑→U ↑R →∞ I ＝0 U 内＝0 U ＝E 这就是用电压表直接测量开路时两端电压即为电动势值的原因．当R ↓→I ↑→U 内↑→U ↓R →0 I ＝E ／r U 内＝E U ＝0（短路） 由于短路电流很大，电源易烧坏，还可能引起火灾，因此要千万避免短路．同学推导出的结论和演示结果完全一致．③路端电压随电流变化的图像（U －I 图）引导学生作出U －I 图线，如图2所示：图2图线中的横轴截距、纵轴截距和斜率的物理意义是什么？斜线与纵轴交点表示电动势值，与横轴交点表示短路电流r E m I =，斜率绝对值表示内阻r ．④路端电压发生变化的原因引导学生分析：由U ＝E －Ir 可知，r ＝0时，U ＝E 与外电路无关，可见r ≠0是U 随R 变化的内因，R 发生变化是U 变化的外因．（4）闭合电路中的功率E ＝U 外＋U 内上式两边都乘以I ，得到EI ＝U 外I ＋U 内I此公式的物理意义是什么？请同学分小组讨论后，选代表回答．上式中U 外I 和U 内I 分别表示外电路和内电路上消耗的电功率，EI 表示电源提供的电功率．①上式的物理意义在于，电源提供的电能一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内电路上，转化为内能，体现了能量守恒规律．②式中表明，电动势E 越大，电源提供的电功率越大，可见，电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，反映了电源的供电能力．（四）总结、扩展电动势是描述电源将其他形式能转化为电能本领的物理量，数值上等于闭合电路内外电压之和，外电路断路时，等于电源两端电压．闭合电路欧姆定律：闭合电路总电流跟电源电动势成正比，跟电路总电阻成反比．路端电压随外电阻的增大而增大．测电源电动势E和内阻r，有多种方法，各需要哪些器材，请同学画出电路示意图．七、作业与思考（一）作业题课本P165练习四（1）一（5）（二）思考题1.下列关于电源的说法正确的是（）A．电源是把其他形式的能转化为电能的装置B．电源电动势与电路中的电源有关C．电动势为1.5V的干电池，表明干电池可以使1C的电量具有1.5J的电能D．电动势为1.5V的干电池，表明干电池每秒钟能将1.5J的化学能转化为电能2.对于一确定电源，下列说法正确的是（）A．电源短路时，其放电电流无穷大B．电源的负载增加，输出功率一定增大C．电源的负载电阻增加，路端电压不－定增大D．当外电路断路时，其路端电压等于电源电动势3.如图3所示电路中，当滑动触头向下滑动时，各表读数的变化情况是（）A．V1变小B．V1变大C．V2变大D．A变小图34.将分别标有“6V4W”和"3V3W”的两只灯泡串联接到一电源两端，如果电源内阻不计，要使两灯泡得到的电压都不超过额定电压，则电源电动势的最大值是（）A．6V B．8VC．9V D．12V5.如图4中，R1＝R2＝R3＝1Ω，伏特表内阻很大，当K断开时，伏特表读数为0.8V；当K闭合时，伏特表读数为1V，求电池的电动势和内阻．图46.一个电源断路时路端电压是10V ，短路时通过电源的电流是4A ，该电源与阻值是2Ω的电阻相连时，通过电阻的电流是_____A ，电源的路端电压是______V ．（思考题答案：1.AC 2.D 3.ACD 4.B 5.2V 、0.5Ω 6.2.22、4.44）八、板书设计四 闭合电路欧姆定律一、电源电动势：等于电源没有接入电路时两极间的电压二、闭合电路欧姆定律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． r R EI +=三、路端电压跟负载的关系路端电压随外电阻增大而增大．四、闭合电路中的功率电源提供的电能一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，一部分消耗在内电阻上，转化为内能．。

高二物理选修3《闭合电路欧姆定律》教学设计一、教材分析1、本节内容在教材中的地位和作用《闭合电路欧姆定律》是普通高中课程标准实验教科书《物理》（选修3—1）中是第二章第七节的内容，电动势作为单独的一节在前面已经介绍，所以本节主要从能量角度得出闭合电路欧姆定律，然后研究路端电压跟负载的关系。

《闭合电路欧姆定律》是高中物理电学部分最基础、也是最重要的知识之一，它与我们的生活、生产和科学技术息息相关，只有掌握了这部分内容，才能有效的应用它解决实际问题。

2、教学目标结合教材内容和学生的特点，本节课的教学目标定位如下：知识与技能①能够从能量的角度分析出电源的电动势等于内、外电压之和；②理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决电路有关的问题；③理解路端电压与负载（或干路电流）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

过程与方法①通过学生实验：探索闭合电路中路端电压与负载的关系，培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法；②通过利用闭合电路欧姆定律解决一些问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

情感与价值观通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，探究物理规律培养学生创新精神和实践能力。

3、教学中的重点和难点重点：1、闭合电路欧姆定律；2、路端电压U与负载R（或干路电流I）的关系。

难点：路端电压U与负载R（或干路电流I）的关系及U—I图线的物理意义的理解。

二、教学设计思想在这节课的设计过程中，首先设置一个与学生现有知识相矛盾的实验引入课题，这样能激发学生的求知欲望，并能很快切入主题；然后利用能量转化守恒定律，分析得出闭合电路中电源电动势与内、外电压的关系和闭合电路欧姆定律，并用滑滑梯动画类比帮助学生理解；关于路端电压U和负载R的关系的探索，教师介绍实验原理电路图，采用学生分组实验，引导学生用导学卡，在实验中发现规律，交流讨论并用所学闭合电路欧姆定律知识解释实验现象，再鼓励学生代表将自己的探究成果与大家共享。

4电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律(教师用书独具)●课标要求1．知道电源的电动势和内阻．2．理解闭合电路的欧姆定律．3．测量电源的电动势和内电阻．●课标解读1．知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置．2．了解电路中自由电荷定向移动过程中静电力和非静电力做功与能量间转化的关系．3．了解电源电动势及内阻的含义．4．理解闭合电路欧姆定律，理解内外电路的电势降落．5．会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行电路分析与计算．●教学地位闭合电路欧姆定律的应用是高考命题的热点，常与其他电路知识相结合，以选择题的形式出现.(教师用书独具)●新课导入建议日常生活中我们会接触到各种各样的电源，如石英钟、遥控器中用的干电池(1号、5号、7号等)；摩托车、汽车、电动车上用的蓄电池；手机中用的锂电池；电子手表中用的钮扣电池等．干电池、手机中的锂电池、钮扣电池和一节铅蓄电池的电动势各是多大？同一个电池对不同电阻供电时，电池两极电压和电路中的电流与外电路电阻有什么关系？今天我们就来解决这些问题．●教学流程设计课前预习安排：1．看教材2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行讨论步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个学生步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)步骤7：完成“探究3”(重在讲解规律方法技巧步骤6：师生互动完成“探究2”(方式同完成“探究1”相同步骤5：让学生完成【迁移应用】检查完成情况并点评步骤4：教师通过例题讲解总结闭合电路动态问题的分析方法步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】1.(1)电源的电动势①电源：把其它形式的能转化为电能的装置．②电动势(ⅰ)大小等于没有接入电路时两极间的电压，用字母E表示．(ⅱ)物理意义：表示电源把其他形式的能转化成电势能的本领．(2)电源的内阻电源内部也是一段电路，也有电阻，它就是电源的内电阻，简称内阻，常用符号r来表示．2．思考判断(1)电源提供的电能越多，电源的电动势越大．(×)(2)电池是将化学能转化为电势能，光电池是将光能转化为电势能．(√)(3)当电路中通过1库仑的电荷量时，电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值．(√)3．探究交流电源的电动势和外接电路的负载有什么关系？【提示】电源的电动势只和电源本身有关，与所接的负载无关.1.(1)闭合电路只有用导线把电源、用电器连成一个闭合电路才有电流．用电器、导线组成外电路，电源内部是内电路．在外电路中，沿电流方向电势降低，在内电路中电流从负极到正极．(2)闭合电路欧姆定律①内容：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．②公式：I＝ER＋r.③适用范围：外电路为纯电阻电路．2．思考判断(1)电源的电动势等于外电路电阻两端的电压．(×)(2)对整个闭合电路来说，内、外电阻串联，它们分担的电压之和等于电源电动势的大小．(√)(3)在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实质上就是电压．(×)3．探究交流闭合电路欧姆定律公式中，E 、R 、r 的物理意义各是什么？【提示】 E 代表电源的电动势，R 代表外电路的电阻，r 代表内电路的电阻.路端电压与外电阻、电流的关系(1)U ＝E －Ir ，对给定的电源来说，E 和r 是一定的①当外电阻R 增大时，电流I 减小，内电压减小，路端电压增大，当外电路断开，即R 为无穷大时，I ＝0，U 内＝0，U 外＝E .这就是说，开路时的路端电压等于电源电动势．②当外电阻R 减小时，电流I 增大，内电压增大，路端电压减小． ③当电源两端短路时，则电阻R ＝0，此时电流I ＝Er ，叫短路电流．(2)路端电压与电流的关系图像由U ＝E －Ir 可知，U －I 图像是一条向下倾斜的直线．如图2－4－1所示：图2－4－1①图线与纵轴截距的意义：电源电动势． ②图线与横轴截距的意义：短路电流． ③图线斜率的意义：电源的内阻． 2．思考判断(1)当电源短路时，路端电压等于电源的电动势．(×)(2)由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把电源两极直接相连接．(√)(3)电源断开时，电流为零，所以路端电压也为零．(×) 3．探究交流上述路端电压U 与电流I 的图像中，UI表示外电阻还是内电阻？【提示】 因U 为路端电压，U I 表示外电阻R 的大小，而ΔUΔI 表示图线斜率，就是电源内阻的大小.1．用电压表测量闭合电路电源两端的电压，电压表的示数等于电源电动势吗？ 2．在含有电动机的电路中，能用闭合电路的欧姆定律求电流吗？3．当外电路的电阻增大时，闭合电路中的电流如何变化？路端电压是增大还是减小？ 1．对闭合电路的欧姆定律的理解 (1)I ＝ER ＋r或E ＝IR ＋Ir ，只适用于外电路为纯电阻电路的情况，对外电路中含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)的电路不适用．(2)E ＝U 外＋U 内＝U 外＋Ir ，即电源电动势等于内外电路的电压之和．普遍适用于外电路为任意用电器的情况，当外电路断开时，I ＝0，内电压U 内＝Ir ＝0，U 外＝E ，即只有当外电路断开时，电源两端的电压才等于电动势．(3)将电压表接在电源两极间测得的电压U 外是指路端电压，不是内电路两端的电压，也不是电源电动势，所以U 外<E .(4)电动势和路端电压虽然是有相同的单位且有时数值也相同，但二者是本质不同的物理量．电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领大小，路端电压反映了外电路中电能转化为其他形式的能的本领大小．2．闭合电路动态分析的步骤闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化的问题分析的基本步骤是：(1)明确各部分电路的串并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压．(2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化． (3)根据闭合电路欧姆定律I ＝ER ＋r判断电路中总电流如何变化． (4)根据U 内＝Ir ，判断电源的内电压如何变化．(5)根据U 外＝E －U 内，判断电源的外电压(路端电压)如何变化． (6)根据串并联电路的特点判断各部分电路的电流或电压如何变化．1．在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小)，都将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)．2．某支路开关断开时，相当于该支路电阻增大，开关闭合时，相当于该支路电阻减小．(2012·雅安高二检测)电动势为E 、内阻为r 的电源与定值电阻R 1、R 2及滑动变阻器R 连接成如图2－4－2所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b 端时，下列说法正确的是( )A ．电压表和电流表读数都增大B ．电压表和电流表读数都减小C ．电压表读数增大，电流表读数减小D ．电压表读数减小，电流表读数增大【审题指导】 首先根据滑片的移动情况判断R 连入电路的阻值如何变化，然后判断外电阻如何变化，外电压如何变化，进而分析各部分电压及电流的变化．【解析】 由电路图可知，滑动变阻器的触头向b 端滑动时，其连入电路的阻值变大，导致整个电路的外电阻R 外增大，由U ＝E R 外＋r R 外＝E 1＋r R 外知路端电压即电压表的读数变大；而R 1的分压UR 1＝E R 外＋r R 1减小，故R 2两端的电压UR 2＝U －UR 1增大，再据I ＝UR 2R 2可得通过R 2的电流即电流表的读数增大，所以A 项正确．【答案】A直流电路的动态分析1．引起电路特性发生变化主要有三种情况：(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化；(2)电键的闭合、断开或换向(双掷电键)使电路结构发生变化；(3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化．2．进行动态分析的常见思路是：由部分电阻变化推断外电路总电阻(R外)的变化，再由全电路欧姆定律I总＝ER外＋r讨论干路电流I总的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况．3．分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值变化入手，由串并联规律判知R总的变化情况，再由欧姆定律判知I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况．(2)结论法——“并同串反”：“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．“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、电功率将增大．(3)特殊值法与极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论．图2－4－31．如图2－4－3所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大【解析】当R0滑动端向下滑动时，R0减小，则电路中总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，所以电压表示数减小，又由于R1两端电压增大，R1两端电压减小，故电流表示数减小，A项正确．【答案】 A1．闭合电路的U－I图像与电阻的U－I图像有什么不同？2．如何在闭合电路的U－I图像上确定电源的电动势和内电阻？1．闭合电路U－I图像的物理意义反映路端电压U随电流I的变化关系，如图2－4－4所示是一条斜向下的直线．图2－4－42．闭合电路U －I 图像的应用(1)当外电路断路时(即R →∞，I ＝0)：纵轴上的截距表示电源的电动势E (E ＝U 端)； 当外电路短路时(R ＝0，U ＝0)：横坐标的截距表示电源的短路电流I 短＝E /r . (2)图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻．(3)该直线上任意一点与原点连线的斜率：表示该状态时外电阻的大小．(2013·巴中高二检测)电源与电阻R 组成串联电路，路端电压U 随电流的变化图线及电阻R 的U －I 图线如图2－4－5所示，求：图2－4－5(1)电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压．【审题指导】 审题时应把握以下两点： (1)明确每一条图线的物理意义． (2)明确两条图线上交点的物理意义． 【解析】 (1)由图像可知电源电动势：E ＝4 V ，短路电流I 短＝4 A 所以电源内阻为：r ＝EI 短＝1 Ω.(2)由图像知：电源与电阻串联后的电流为I ＝1 A 此时对应路端电压为U ＝3 V . 【答案】 (1)4 A 1 Ω (2)3 V路端电压的U－I图像表示的是电源的性质，电阻的U－I图像表示的是导体的性质，只有在两图像的交点上才能把两方面知识结合起来．2．如图2－4－6所示，a、b为两电源的路端电压U和电路中的电流I的关系图线，则()图2－4－6A．a电源电动势等于b电源的电动势B．a电源的内阻大于b电源的内阻C．若电流变化相同，a路端电压变化小D．若路端电压变化相同，a电流变化大【解析】由图知与U轴交点表电动势，故A对．斜率绝对值表示内阻大小，故B错．由右图知当ΔI相同时，ΔU b＞ΔU a，故C正确．若ΔU相同，则有ΔI b＜ΔI a，故D对．【答案】ACD图2－4－7如图2－4－7所示的电路中，电源的电动势为E ，内阻忽略不计，R 1、R 2、R 3、R 4均为定值电阻，C 是电容器，开关S 是断开的，现将开关S 闭合，则在闭合S 后的较长时间内，通过R 4的电荷量是多少？【规范解答】 S 断开时，电源与R 1、R 2串联，R 3、R 4和电容器串联后与R 2并联，由于电容器可看做断路，故R 3、R 4上电压为零，电容器上的电压等于R 2的电压，且上极板电势高，带正电．Q 1＝CR 2E R 1＋R 2S 闭合时，R 1、R 2串联后与R 3并联，R 4和电容器串联后并联在R 1两端，电容器上的电压等于R 1两端的电压，且上极板电势低，带负电．Q 2＝CR 1ER 1＋R 2闭合S 后的较长时间内，通过R 4的电荷量为Δ Q ＝Q 1＋Q 2＝CR 2E R 1＋R 2＋CR 1ER 1＋R 2＝CE .【答案】 CE分析含电容器的直流电路时注意的四点1．在直流电路中，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，一旦电路达到稳定状态，在电容器处电路看做是断路．2．电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压．3．当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联用电器两端的电压相等．4．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它并联的电路放电．可以根据正极板电荷变化情况来判断电流方向．【备课资源】(教师用书独具)电池组用电器在额定电压和额定电流下才能正常工作．为了使用电器正常工作，必须配有合适的电源．然而，任何一个电池都有一定的电动势和允许通过的最大电流．为此，必须将若干个电池组成电池组，以适应不同规格用电器的需要．通常都是用相同的电池组成电池组．设每个电池的电动势为E，内阻为r，若将n个电池的正极和负极依次连接起来，便组成了串联电池组．串联电池组的电动势和内阻分别为：E串＝nE，r串＝nr.若将n个电池的正极和正极相连接，负极和负极相连接，便组成了并联电池组．并联电池组的电动势和内阻分别为：E并＝E，r并＝rn.1．下列说法中正确的是()A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B．电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高【解析】电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量．而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着本质的区别，所以A选项错，C选项对．当电源开路时，两极间的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两极间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小，当电源短路时，R外＝0，这时路端电压为零，所以B正确，D选项错．【答案】BC2．下列关于闭合电路的说法中，错误的是()A．电源短路时，电源的内电压等于电动势B．电源短路时，路端电压为零C．电源断路时，路端电压最大D．电路的外电阻增加时，路端电压减小【解析】根据闭合电路欧姆定律E＝IR＋Ir，当外电路短路时，R＝0，E＝Ir，U＝0，所以A、B正确；当外电路断路时，I＝0，Ir＝0，E＝U外，C正确；电路的外电阻增加时，路端电压应增大，D错误．【答案】 D3．(2012·天津高二检测)一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 Ω的负载电阻后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和电阻r为()A．E＝2.4 V，r＝1 ΩB．E＝3 V，r＝2 ΩC．E＝2.4 V，r＝2 ΩD．E＝3 V，r＝1 Ω【解析】因为电路断开时路端电压为3 V，所以E＝3 V当R ＝8 Ω时，U ＝2.4 V ，所以I ＝U R ＝2.48 A ＝0.3 AE ＝U ＋Ir ，所以r ＝2 Ω. 【答案】 B4．如图2－4－8所示，当R 3的触头向右移动时，电压表V 1和电压表V 2的示数的变化量分别为ΔU 1和ΔU 2(均取绝对值)．则下列说法中正确的是( )图2－4－8A ．ΔU 1>ΔU 2B ．ΔU 1<ΔU 2C ．电压表V 1的示数变小D ．电压表V 2的示数变小【解析】 当R 3的触头向右移动时，接入电路的电阻减小，电源输出电流增大，电压表V 2的示数变大，电压表V 1的示数变小，选项C 正确，D 错误；设电源内阻为r ，内阻上电压变化量为ΔU r ＝ΔIr ，当R 3的触头向右移动时，U r 增大，U 2增大，U 1减小，所以ΔU 1>ΔU 2，选项A 正确，B 错误．【答案】 AC5．如图2－4－9所示的电路中，当S 闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6 V 和0.4 A ．当S 断开时，它们的示数各改变0.1 V 和0.1 A ，求电源的电动势和内阻．图2－4－9【解析】 方法一：当S 闭合时，R 1、R 2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir 得E ＝1.6 V ＋0.4r ；当S 断开时，只有R 1接入电路，由闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir 得E ＝(1.6＋0.1)V ＋(0.4－0.1)r ，由上两式得E ＝2 V ，r ＝1 Ω.方法二：(图像法)画出U －I 图像如图所示，因为图线的斜率r ＝|ΔUΔI |＝1 Ω，由闭合电路欧姆定律得E ＝U ＋Ir ＝1.6 V ＋0.4×1 V ＝2 V ，故电源电动势为2 V.【答案】 E ＝2 V r ＝1 Ω1．对于不同型号的干电池，下列说法中正确的是( ) A ．1号干电池的电动势大于5号干电池的电动势 B ．1号干电池的容量比5号干电池的容量大 C ．1号干电池的内阻比5号干电池的内阻大D ．把1号和5号干电池分别连入电路中，若电流I 相同，则它们做功的快慢相同 【解析】 电池的电动势取决于正、负极材料及电解液的化学性质，与体积大小无关，A 错．电池的容量与体积大小有关，B 正确．电池的内阻与体积大小无关，C 错.1号和5号电池电动势相同，电流相同时，做功快慢也相同，D 正确．【答案】 BD2．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV ，短路电流为40 mA ，若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压为( )A ．0.10 VB ．0.20 VC ．0.30 VD ．0.40 V【解析】 由题意知它的开路电压为800 mV ，可知电源电动势为800 mV ，由题意短路电流为40 mA ，而短路电流I 短＝Er ，可得电源内阻为r ＝20 Ω，该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路，内外电阻相等，即路端电压为400 mV ＝0.40 V ，所以D 对．【答案】 D 3.图2－4－10如图2－4－10所示为某一电源的U －I 曲线，由图可知( ) A ．电源电动势为2 V B ．电源内电阻为13 ΩC ．电源短路时电流为6 AD ．电路路端电压为1 V 时，电路中电流为5 A【解析】 在U －I 图知，电源的电动势E ＝2 V ．r ＝|Δ U Δ I |＝1.26 Ω＝0.2 Ω.当U ＝1 V 时，I ＝E －U r ＝10.2A ＝5 A【答案】 AD图2－4－114．如图2－4－11所示电路中，当电阻箱R 由2 Ω改为6 Ω时，电流减小为原来的一半，则电源的内电阻为( )A ．1 ΩB ．2 ΩC ．3 ΩD ．4Ω【解析】 设电源电动势为E ，内阻为r 当R ＝2 Ω时的电流为I 则I ＝E2＋r①由题意可知12I ＝E6＋r②联立①②解得r ＝2 Ω，故选项B 正确． 【答案】 B 5.图2－4－12(2012·阿坝州高二检测)在图2－4－12所示电路中E 为电源，其电动势E ＝9.0 V ，内阻可忽略不计；AB 为滑动变阻器，其电阻R ＝30 Ω；L 为一小灯泡．其额定电压U ＝6.0 V ，额定功率P ＝1.8 W ；K 为电键．开始时滑动变阻器的触头位于B 端，现在接通电键K ，然后将触头缓慢地向A 端滑动，当到达某一位置C 处时，小灯泡刚好正常发光，则CB 之间的电阻应为( )A ．10 ΩB ．20 ΩC ．15 ΩD ．5 Ω【解析】 本题中小灯泡正好正常发光，说明此时小灯泡达到额定电流I额＝P /U ＝1.8/6.0 A ＝0.3 A ，两端电压达到额定电压U 额＝6.0 V ，而小灯泡和电源、滑动电阻AC 串联，则电阻AC 的电流与小灯泡的电流相等，则R AC ＝U AC I AC ＝E －U L I AC ＝9.0－6.00.3 Ω＝10 Ω，R CB ＝R －R AC ＝(30－10) Ω＝20 Ω，所以B 选项正确．【答案】 B6．如图2－4－13所示电路中，4个电阻阻值均为R ，开关S 闭合时，有质量为m 、带电量为q 的小球静止于水平放置的平行板电容器的正中间．现断开开关S ，则下列说法正确的是( )图2－4－13A ．小球带负电B ．断开开关后电容器的带电量减小C ．断开开关后带电小球向下运动D ．断开开关后带电小球向上运动【解析】 由电路图知，电容器的上极板带正电，小球受到向上的电场力而平衡，所以小球带负电，A 正确．当开关S 断开后，电容器两端的电压(即竖直方向电阻的分压)变小，电容器的带电量减小，小球受到的电场力变小，小球将向下运动，B 、C 正确，D 错误．【答案】 ABC7．如图2－4－14所示是一实验电路图．在滑动触头由a 端滑向b 端的过程中，下列表述正确的是( )图2－4－14A ．路端电压变小B ．电流表的示数变大C ．流过电源的电流变小D ．电路的总电阻变大【解析】 当滑片向b 端滑动时，接入电路中的电阻减少，使得总电阻减小，D 错．根据I ＝ER 总，可知总电流在增加，根据闭合电路中的欧姆定律有E ＝Ir ＋U外，可知路端电压在减小，A 对，C 错．流过电流表的示数为I ＝U 外R 3，可知电流在减小，B 错．【答案】 A 8.图2－4－15(2011·海南高考)如图2－4－15所示E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，○V与Ⓐ分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则() A．○V的读数变大，Ⓐ的读数变小B．○V的读数变大，Ⓐ的读数变大C．○V的读数变小，Ⓐ的读数变小D．○V的读数变小，Ⓐ的读数变大【解析】S断开时，外电路总电阻增大，总电流减小，故路端电压增大，电压表示数增大，由于R3两端电压增大，故通过R3的电流增大，电流表示数增大，故B正确．【答案】 B9.(2012·武汉高二检测)如图2－4－16所示电路，闭合开关S，两个灯泡都不亮，电流表指针几乎不动，而电压表指针有明显偏转，该电路的故障可能是()2－4－16A．电流表坏了或未接好B．从点a经过灯L1到点b的电路中有断路C．灯L2的灯丝断了或灯座未接通D．电流表和灯L1、L2都坏了【解析】由于闭合开关，两灯不亮，电流表无示数，可以判定电路中某处断路，电压表有示数，所以应是a经L1到b点间有断路，故B正确．【答案】 B10.图2－4－17法国和德国两名科学家先后独立发现了“巨磁电阻”效应，共同获得2007年诺贝尔物理学奖．所谓“巨磁电阻”效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象．物理兴趣小组的同学从“巨磁电阻”效应联想到一些应用，他们的探究如下：为了儿童安全，布绒玩具必须检测其中是否存在金属断针，可以先将玩具放置在强磁场中，若其中有断针，则断针被磁化，用磁报警装置可以检测到断针的存在．如图2－4－17所示是磁报警装置一部分电路示意图，其中R B是利用“巨磁电阻”效应而制作的磁敏传感器，它的电阻随断针的出现而减小，a、b接报警器，当传感器R B所在处出现断针时，电流表的电流I、ab两端的电压U将()A．I变大，U变大B．I变小，U变小C．I变大，U变小D．I变小，U变大【解析】当R B处出现断针时，R B减小，R总减小，I总增大，I总r增大，U ab＝E－I总r将减小；由于I总增大，所以R1分压增大，U R1＋U RB ＝U ab，可得U RB减小，I R3减小，由I R3＋I＝I总，可得I增大．【答案】 C11.图2－4－18如图2－4－18所示的电路中，电源的电动势E ＝3.0 V ，内阻r ＝1.0 Ω；电阻R 1＝10 Ω，R 2＝10 Ω，R 3＝30 Ω，R 4＝35 Ω；电容器的电容C ＝10 μF.电容器原来不带电．求接通电键K 并达到稳定的过程中流过R 4的总电荷量．【解析】 由电阻的串并联公式，得闭合电路的总电阻为R ＝R 1(R 2＋R 3)R 1＋R 2＋R 3＋r ＝9.0 Ω 由欧姆定律得通过电源的电流I ＝E /R ＝1/3 A电源的路端电压U ＝E －Ir ＝8/3 V电阻R 3两端的电压U ′＝R 3R 2＋R 3U ＝2 V 通过R 4的总电荷量就是电容器的带电荷量Q ＝CU ′＝2.0×10－5 C【答案】 2.0×10－5 C 12．如图2－4－19所示的电路中，电阻R 1＝9 Ω，R 2＝15 Ω，电源电动势E ＝12 V ，内电阻r ＝1 Ω.求当电流表示数为0.4 A 时，变阻器R 3的阻值为多大？图2－4－19【解析】 R 2两端的电压U 2＝I 2R 2＝0.4×15 V ＝6 V ，设总电流为I ，则有：E －I (r ＋R 1)＝U 2，即12－I (1＋9)＝6，解得I ＝0.6 A ，通过R 3的电流I 3＝I －I 2＝(0.6－0.4)A ＝0.2 A ，所以R 3的阻值为：R 3＝U 2I 3＝60.2Ω＝30 Ω. 【答案】 30 Ω。

2.5 学生实验：测量电源的电动势和内阻一、教材分析“实验：测定电池的电动势和内阻”是闭合电路欧姆定律的深化和实际应用，学生通过本节课的学习，既能巩固电学问题的分析思路，加深对闭合电路欧姆定律的理解，激发学生的学习兴趣，培养学生合作、探究、交流能力，具有很重要的实际意义。

二、教学目标一、知识与技能1、理解闭合电路欧姆定律内容2、理解测定电源的电动势和内阻的基本原理，体验测定电源的电动势和内阻的探究过程。

3、用解析法和图象法求解电动势和内阻。

4、使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。

二、过程与方法1、体验实验研究中获取数据、分析数据、寻找规律的科学思维方法。

2、学会利用图线处理数据的方法。

三、情感态度与价值观使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨求实的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。

三、教学重点难点重点：利用图线处理数据难点：如何利用图线得到结论以及实验误差的分析四、学情分析1．知识基础分析：①掌握了闭合电路欧姆定律，会利用该定律列式求解相关问题。

②掌握了电流表、电压表的使用方法。

2．学习能力分析：①学生的观察、分析能力不断提高，能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。

②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。

五、教学方法实验法，讲解法六、课前准备1．学生的学习准备：预习学案。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

3．教学环境的设计和布置：两人一组，实验室内教学。

七、课时安排：1课时八、教学过程（一）预习检查、总结疑惑（二）情景引入、展示目标回顾上节所学内容，引入新内容教师：上堂课我们学习了闭合电路的欧姆定律，那么此定律文字怎么述？公式怎么写？学生：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路的欧姆定律。

第二章恒定电流2.7 闭合电路欧姆定律教材分析闭合电路的欧姆定律在体现功能关系上是一个很好的素材，因此帮助学生理解电路中的能量转化关系是本节的关键。

外部电路从电势降低的角度学生是容易理解的，但在内部电路，一定要让学生理解电源内部反应层的作用，把其他形式能量转化为电能，电势要增加。

学情分析学生已经从做工的角度认识了电动势的概念，本节依照通过功能关系的分析建立闭合电路的欧姆定律是可行的。

如果学生能娴熟的从功和能的角度分析物理过程，对于解决物理问题是有好处的。

新课标要求（一）知识与技能1、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。

2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。

知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。

4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。

5、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。

（二）过程与方法1、通过演示路端电压与负载的关系实验，培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。

2、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

（三）情感、态度与价值观通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。

教学重点1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。

2、路端电压与负载的关系★教学难点路端电压与负载的关系教学方法演示实验，讨论、讲解教学用具：滑动变阻器、电压表、电流表、电键、导线若干、投影仪、多媒体电脑教学过程（一）引入新课教师：前边我们知道电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。

只有用导线将电源、用电器连成闭合电路，电路中才有电流。

那么电路中的电流大小与哪些因素有关？电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢？今天我们就学习这方面的知识。

《电源的电动势》闭合电路欧姆定律是全章的核心内容，初中学过部分电路欧姆定律，不考虑电源内阻对电路的影响，本节首先从电源入手，利用一个生活中常见的实际问题引入本课内容激发学生探究的兴趣。

电动势的教学是个难点，为降低难度，教材回避了“非静电力做功”的说法，只是说“电源将其他形式的能转化为电势能的特性可以用电动势这个物理量来表征，它等于电源未接入电路时两极间的电势差”。

闭合电路欧姆定律是整个电路计算的基础，应侧重其应用，适当提高要求，教材中分析了路端电压随干路电流的变化规律，还应教会学生电路变化的根本原因在于外阻的变化，讨论路端电压随外阻变化规律。

1.知道电动势和内阻是表征电源特性的物理量，知道电源电动势表征了电源将其他形式的能转化为电势能的特性，是一个确定的量；电源的内阻由电源结构决定，电源使用久了内阻会变大。

2．创设环境使得学生能够从差异中发现问题和矛盾、从实验探究中领悟物理概念的提出、理解电源的路端电压与电动势的关系U E Ir=-，会解释测得的电源路端电压区别于电源电动势的原因。

3．理解闭合电路欧姆定律，并会用它来计算电路问题。

1. 难点：应用闭合电路欧姆定律解决实际电路问题。

《电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律》多媒体课件、新旧干电池、各种干电池、多用电表、手电筒、小灯泡、开关、导线。

【课堂引入】问题：一天晚上，小聪和几个同学使用手电筒时发现，按一下开关，手电筒不亮!打开看看，小电灯泡没坏，也没有出现电路断路的情况；再用电压表直接接在干电池正负极间，测得的电压是1.3V ，有电压为什么手电筒却不亮呢？（教师在课前要准备两节用旧了的干电池，或进行多次短路放电，使其内阻尽可能大些）【课堂学习】学习活动一：认识电源的电动势活动：在电路断开时，用电压表分别测量1号、2号、5号、7号干电池两极间的电压和铅蓄电池两极间的电压，从测量数据找规律。

（教师可布置学生事先准备干电池，可同学合作，蓄电池由教师准备，教师还可以多准备一些不同种类的电池；电压表可直接用多用电表或教学演示用表）问题1：电池两极间的电压是怎样形成的？两个带正负电荷的导体之间有电势差，若连接一个小灯泡，会有电流流过，同时导体之间的电势逐渐减小，即只能形成瞬间电流；若用电池代替这两个导体，电路中就会有持续电流，这是由于电池的作用：它通过化学反应，不断地移动电荷，从而维持电池两极间的电势差。

电源的电动势和内阻一教材分析本节课是高中物理选修3—1的第四章第三节，这节课内容是测量电源的电动势与内阻，电源的特性主要由电动势与内阻来描述，因此测量电动势和内阻对于合理使用电源具有重要的意义，在上一节介绍的测量电源内电压的方法，在许多情况下是不可行的，这一节在它的基础上，从实用的角度向学生提出了新的问题，即怎样简洁的测量电源的电动势与内阻？只有设计合理的实验电路，选择必要的实验器材，科学的处理数据，才能得到满意的结果。

本节课主要介绍了用伏安法测量电源的电动势与内阻的电路以及一种新的处理实验数据的方法——用图象法处理实验数据。

重点是：实验方案的获取与利用图像法处理数据。

难点是如何利用图线得到结论以及实验误差的分析。

本节教学中主要让学生自己根据已经学过的关于闭合电路欧姆定理等相关知识，通过自己的探索，把学过的知识应用于实际，本节内容涉及到的动手实验及用图象法处理数据，这正是学生感兴趣的内容，通过学生自己的探索，不但把学过的知识应用于实际还可以激发他们的创新精神。

二教学目标1知识与技能：使学生掌握利用仪器测量电池电动势和内电阻的方法，并通过设计电路和选择仪器，开阔思路，激发兴趣。

2.过程与方法：学会利用图线处理数据的方法。

3.情感态度与价值观：使学生理解和掌握运用实验手段处理物理问题的基本程序和技能，具备敢于质疑的习惯、严谨某某的态度和不断求索的精神，培养学生观察能力、思维能力和操作能力，提高学生对物理学习的动机和兴趣。

三设计思路测量电源的电动势与内阻其实就是对闭合电路欧姆定理的应用，这节课的安排主要是对闭合电路欧姆定理的应用反馈。

因此，本着巩固和深化所学知识，以及能够把所学过的知识应用于实际的思想，本节内容我设计如下：把全班同学分成八个小组，要求每一个小组在课下利用课余时间查阅资料了解测量电阻的各种方案，看是否可以用于本节内容中，能够设计哪些方案来测量电源的电动势与内阻，并且设计好本组将要应用的测量方案。

欧姆定律彭英一、素质教育目标（一）知识教学点1.理解产生电流的条件．2.理解电流的概念和定义式I＝q／t，并能进行有关计算．知道公式I＝nqvS，但不要求用此公式进行计算．3.熟练掌握欧姆定律及其表达式I＝U／R，明确欧姆定律的适用范围，能用欧姆定律解决有关电路问题．4.知道电阻的定义及定义式R＝U／I，知道电阻式描述导体导电性能的物理量。

5.能够看懂材料和器件的伏安特性曲线，并能通过实验描绘小灯泡的伏安特性曲线（二）能力训练点1.培养学生应用欧姆定律分析、处理实际问题的能力．2.培养学生重视实验、设计实验、根据实验分析、归纳物理规律的能力．3.培养学生用公式法和图像法相结合的解决问题的能力．（三）德育渗透点1.分析电流的产生有其内因和外因，引导学生研究自然科学时要坚持辩证唯物主义观点．2.欧姆定律由实验演绎得出，培养学生动手能力，培养学生严谨治学、务实求真的科学态度．3.处理实验数据有列表法和图像法．而图像法直观形象，渗透数学思维，要培养学生尊重实验结果，尊重客观规律．二、重点、难点、疑点及解决办法1.重点正确理解欧姆定律并能解决实际问题．2.难点电流概念的理解；小灯泡的伏安曲线．3.疑点对电阻定义式R＝U／I，有同学误解为电阻由电压和电流决定．4.解决办法（1）在教师指导下学生参与演示实验，记录、分析数据，归纳结论，从感性到理性来认识、理解欧姆定律．（2）利用电化教学手段，突破难点．（3）对定义性公式和决定性公式要加以区别．三、课时安排1课时四、教具学具准备小灯泡、学生电源、伏特表、安培表、待测电阻（约10－30Ω若干只）、滑动变阻器、晶体二极管、电键、导线若干．五、学生活动设计1.设问、举例，让学生积极参与，在复习初中知识基础上学习新知识．2.在教师指导下让学生设计演示实验，设计表格、图像，参与读数、记数，分析处理数据，归纳出欧姆定律．六、教学步骤（一）明确目标（略）（二）整体感知本节知识在初中学习已有基础，高中在新的要求下再次学习，可见本节知识是研究电路问题的基础，并且其中渗透了科学研究方法和思维训练．因此，在学习中要充分发挥学生的主体作用．（三）重点、难点的学习与目标完成过程1.引入新课利用生活现象夜晚万家灯火，是电流给人间带来光明；电压电流过高烧坏电器，引入电流，再结合前一章电荷在电场力的作用下会定向运动，从而产生电流进入正题。