闭合电路欧姆定律

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教案设计

一、 教案背景

1，面向学生： □中学 □小学 2，学科：物理

2，课时：1

3，学生课前准备：

一、 复习《探究电阻上电流与电压的关系》。

二、 理解欧姆定律的含义。

三、 自学，思考课后的问题。

四、 让学生提出自学中遇到的问题。

二、 教学课题

教养方面：

1、掌握闭合电路的欧姆定律，理解各物理量及公式的物理意义和图象。

2、会利用闭合电路欧姆定律分析外电压随外电阻变化的规律及原因.

3、使学生理解外电阻（R）的变化对电路影响的相互联系、制约的关系.

教育方面：

培养学生用数学知识解决物理问题的能力和用逻辑推理方法分析问题的能力.

发展方面：

培养学生利用从一般到特殊的思维方法解决问题的能力

三、 教材分析

本节内容是恒定电流的这一章的重点，是在学生学习了部分电路的基本规律知识后而编排的，它是部分电路欧姆定律的延伸，也是复杂电路分析的基础.高中电流知识与初中电流知识的最大区别就在这一节，在整个电流知识体系中起着承上启下的作用。学好本节知识是学好高中电流知识基础。同时，通过本节的学习，能使学生会用能的转化观点分析有关电路问题.因此，本节是本章乃至整个电路部分的中心内容，更是本章教学的重点.

四、教学方法

在此课教学中，首先通过前阶段所学知识和现象中意识出“加在导体两端的电压越大、流过导体的电流越大；导体的电阻越大、流过它的电流就会越小”以为切入点，以（同一段导体电流与电压、电阻有何关系？）问题引入：引导学生进行科学探究、在实验探究中，针对多变量问题的研究，便会引导学生讨论，在合理分析讨论后，便会采用控制变量法进行实验探究（即：在控制电阻不变时，观察获得电流与电压变化的数据；在控制电压不变时，观察获得电流与电阻变化的数据），获得相关实验数据后，便会在交流与合作中，通过引导学生将实验数据进行列表，然后观察、合理分析比较、采用数学比例法、初步建立起电流跟电压、电阻有着数量上的某种关系。“具体有什么样的关系？”，便会以此问题为切入点、引入U—I和R—I图像进行具体分析，根据图像所表达的数学意义、通过与数学的正比例、反比例函数图像在形式上的类比、便会分析比较得出：在电阻不变时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；在导体两端的电压不变时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。以此为基础、然后加以分析归纳、综合推理便会分析得出欧姆定律的内容。

图1 第3课时 闭合电路欧姆定律 导学目标 1.理解闭合电路欧姆定律的内容，并能进行电路动态分析及电路的相关计算.2.能利用U－I图象进行分析并计算．

一、电源的电动势

[基础导引]

关于电源的电动势，判断下面说法的正误：

(1)电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压 ( )

(2)同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化 ( )

(3)电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量 ( )

(4)在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大 ( )

[知识梳理]

1．电源是通过非静电力做功把____________的能转化成____________的装置．

2．电动势：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值，E＝________，单位：V.

3．电动势的物理含义：电动势表示电源____________________本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．

4．电动势是______量，需注意电动势不是电压．

二、闭合电路欧姆定律

[基础导引]

如图1所示电路中，电源的电动势E＝9 V、内阻r＝3 Ω，R＝15 Ω.

下列说法中正确的是 ( )

A．当S断开时，UAC＝9 V

B．当S闭合时，UAC＝9 V

C．当S闭合时，UAB＝7.5 V，UBC＝0

D．当S断开时，UAB＝0，UBC＝0

[知识梳理]

闭合电路欧姆定律

(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成________，跟内、外电路的电阻之和成________．

(2)公式 I＝ 只适用于纯电阻电路E＝ 适用于任何电路

(3)路端电压与外电阻的关系

①负载R增大→I减小→U内________→U外________

外电路断路时(R＝∞)，I＝0，U外＝E.

验证闭合电路的欧姆定律

一、实验原理

1.内电路、内电压、内电阻

（1）内电路：电源内部的电路叫做闭合电路的内电路。

（2）内电阻：内电路的电阻叫做电源的内阻，即r。

（3）内电压：当电路中有电流通过时，内电路两端的电压叫内电压，用U内表示。

2．外电路、外电压（路端电压）

（1）外电路：电源外部的电路叫闭合电路的外电路。

（2）外电压：外电路两端的电压叫外电压，也叫路端电压，用U外表示。

3.闭合电路欧姆定律的内容及表达式

（1）内容：闭合电路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：rREI

（3）常用的变形式：rRIE；+EUU外内；UEIr外。

4．实验方法

图（1） 图（2）

（1）测电池的内电阻

如图1，由()ErEIRrUIrURr可得

111rUERE (1)

于是只要得出一组外电压U和外电阻R的值就可以得到一条以1/R为横坐标，1/U为纵坐标的直线，类似于图（3）所示，其斜率为r/E，纵截距的倒数就等于E，用列表表法可求得E和r。

图（3）

（2）测电池的内电压降

电流流过电阻两端产生的电压大小的差别，就叫电压降。对于电池的内电压降即指由于电池内电阻而引起的内电压。

（3）验证闭合电路的欧姆定律

如图（2），可以改变电池的节数来改变电势E，同时通过电阻箱改变电阻使得R+r保持不变，测得一组E和I的数据，作出I-E曲线。若为一条直线，则可得出闭合电路中电流与电势成正比的结论了。

同是图（2），保持电势不变，通过电阻箱改变电阻R，得出一组R和I的数据，作出I与1/(R+r)的曲线，若为一条直线，这可得出闭合电路中电流与内电阻与外电阻之和成反比的结论了。

1

第2讲 闭合电路欧姆定律

基础知识梳理

一、闭合电路的欧姆定律

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：

(1)I＝ER＋r(只适用于纯电阻电路)．

(2)E＝U外＋Ir(适用于所有电路)．

3．路端电压U与电流I的关系

(1)关系式：U＝E－Ir.

(2)U－I图象如图1所示．

图1

①当电路断路即I＝0时，纵坐标的截距为电源电动势．

②当外电路短路即U＝0时，横坐标的截距为短路电流．

③图线的斜率的绝对值为电源的内阻．

二、电路中的功率及效率问题

1．电源的总功率

(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内．

(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝E2R＋r.

2．电源内部消耗的功率

P内＝I2r＝IU内＝P总－P出．

3．电源的输出功率

(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内．

(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝E2R(R＋r)2＝E2(R－r)2R＋4r.

(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系

①当R＝r时，电源的输出功率最大为Pm＝E24r.

2

②当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小．

③当R

④当P出

⑤P出与R的关系如图2所示．

图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＝RR＋r×100%＝11＋rR×100%

因此在纯电阻电路中R越大，η越大．

[深度思考] 当R＝r时，电源的输出功率最大，则此时电源的效率是不是最大？

答案 不是

解析 由η＝11＋rR×100%可知，当R＝r时，η＝50%.故此时效率不是最大．

基础题组自测

1．判断下列说法是否正确．

(1)闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比．( √ )

(2)电动势是电源两极间的电压．( × )

(3)当外电阻增大时，路端电压也增大．( √ )