高二物理 第14章第1节 欧姆定律

高二物理电阻定律 闭合电路的欧姆定律人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：电阻定律 闭合电路的欧姆定律二. 知识要点：1. 理解电阻率的概念，知道电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量。

2. 能区分电阻与电阻率，能区分R ＝U I 和R ＝l sρ。

3. 知道电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。

4. 知道电源电动势等于内外电路的电势降落之和。

5. 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电路问题。

6. 理解路端电压与负载的关系。

三. 重点难点解析： （一）电阻定律1. 导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，由导体本身的因素决定。

2. 内容：同种材料的导体，其电阻R 与它的长度L 成正比，与它的横截面积成反比 导体的电阻与构成它的材料有关。

3. 公式：R ＝lsρ式中ρ为导体材料的电阻率。

4. 电阻率导体的电阻率ρ与导体的长度L 、横截面积S 无关，和物体的材料和温度有关，国际单位是欧·米，电阻率ρ反映了导体材料导电性能的好坏，决定于材料和温度，有些材料的电阻率随温度的升高而增大，有些材料的电阻率随温度的升高而减小。

（二）闭合电路：1. 闭合电路的组成：内电路：电源内部的电路，其电阻称为内阻，内电阻上降落的电压称为内电压。

外电路：电源外部的电路，其两端电压称为外电压也叫路端电压。

2. 内外电压的关系E ＝U 外＋U 内（三）闭合电路的欧姆定律1. 内容：闭合电路里的电流，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 ＝rR E+或E ＝I （R ＋r ） 3. 适用条件：纯电阻电路。

（四）路端电压与负载的关系1. 负载：接在外电路的用电器称为负载，用电器的总电阻称为负载电阻。

2. 路端电压U ＝1E EIR R r R r R==++ 3. R 增大，I 减小，U 增大，当R 增大到无穷大（断路）时，I ＝0，U ＝E4. R 减小，I 增大，U 减小，当R 减小到零（短路）时，I ＝E/r ，U ＝0（五）路端电压与电流的关系路端电压U 等于电源电动势E 减去内阻上的电势降落Ir ，用公式表示为：Ir E U -=这种关系还可用图线表示，如图所示，是U 和I 的关系图线。

高二物理闭合电路欧姆定律公式及其应用一、基础知识归纳1.闭合电路的欧姆定律(1)内、外电路①内电路：电源两极(不含两极)以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等.内电路的电阻叫做内电阻.②外电路：电源两极，用电器和导线等.外电路的电阻叫做外电阻.(2)闭合电路的欧姆定律①内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比.②适用条件：纯电阻电路.③闭合电路欧姆定律的表达形式有：Ⅰ.E=U外+U内Ⅱ.I=(I、R间关系)Ⅲ.U=E-Ir(U、I间关系)Ⅳ.U=E(U、R间关系)2.闭合电路中的电压关系(1)电源电动势等于内、外电压之和.注意：U不一定等于IR.(纯电阻电路中U=IR，非纯电阻电路中UIR)(2)路端电压与电流的关系(如图所示).①路端电压随总电流的增大而减小.②电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E.在图象中，U-I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势.③路端电压为零时(即外电路短路时)的电流Im=(短路电流).图线斜率的绝对值在数值上等于内电阻.(3)纯电阻电路中，路端电压U随外电阻R的变化关系.①外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高;②外电路断开时，R，路端电压U=E ;③外电路短路时，R=0，U=0，I=Im=E/r.3.电动势与路端电压的比较：电动势路端电压U物理意义反映电源内部非静电力做功把其他形式能量转化为电能的情况反映电路中电场力做功把电能转化成为其他形式能量的情况定义式E=，W为电源的非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功U=，W为电场力把正电荷从电源外部由正极移到负极所做的功量度式E=IR+Ir=U+UU=IR测量运用欧姆定律间接测量用伏特表测量决定因素只与电源性质有关与电源和电路中的用电器有关特殊情况当电源开路时路端电压U值等于电源电动势E4.闭合电路中的功率关系(1)电源的总功率：P总= IE =IU+IU=P出+P内(2)电源内耗功率：P内= I2r =IU=P总-P出(3)电源的输出功率：P出=IU=IE-I2r=P总-P内(4)电源的输出功率与电路中电流的关系P出=IU外=IE-I2r=-r(I-)2+，当I=时，电源的输出功率最大，P出=.P出-I图象如右图示.5.电源的输出功率与外电路电阻的关系对于纯电阻电路，电源的输出功率P出=I2R=()2R=由上式可以看出，当外电阻等于电源内电阻(R=r)时，电源输出功率最大，其最大输出功率为Pm=.当R=r时，即I=E/2r时，电源的输出功率最大，P出=.P出-R图象如右图所示.由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2，不难证明r=.由图象还可以看出，当Rr时，若R增大，则P 出增大;当Rr时，若R增大，则P出减小.注意：对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小.5.电源的效率指电源的输出功率与电源功率之比.即=100%=100%=100%对纯电阻电路，电源的效率=100%=100%=100%由上式看出，外电阻越大，电源的效率越高.6.电路的U-I图象右图中a为电源的U-I图象，b为外电阻的U-I图象.两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;该点和原点的连线为对角线的矩形的面积表示输出功率;a的斜率的绝对值表示内阻大小;b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;当两个斜率相等时，即内、外电阻相等时，图中矩形面积最大，即输出功率最大(可以看出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半).二、重点难点突破一、闭合电路中的能量关系1.电源的功率、电源消耗的功率、其他形式的能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指EI或I2(R外+r).2.电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指IU或IE-I2r或I2R外.3.电源内阻消耗的功率是I2r.4.整个电路中有P电源=P外+P内.这显然是能量的转化和守恒定律在闭合电路中的具体体现.二、闭合电路的动态分析分析问题分析解答这类习题的一般步骤是：1.确定电路的外电阻如何变化.说明：(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小).(2)若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大;若电键的通断使并联的支路增多时，总电阻减小.(3)在右图所示分压器电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与用电器并联(以下简称并联段)，另一段与并联部分相串联(以下简称串联段);设滑动变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为R灯，与灯泡并联的那一段电阻为R并，则分压器的总电阻为R总=R-R并+由上式可以看出，当R并减小时，R总增大;当R并增大时，R总减小.由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况，与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化情况相同.2.根据闭合电路的欧姆定律，确定电路的总电流如何变化.3.由U内=I内r，确定电源的内电压如何变化.4.由U外=E-U内，确定电源的外电压(路端电压)如何变化.5.由部分电路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化.6.确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化.三、电路的故障分析1.常见的故障现象断路：是指电路两点间(或用电器两端)的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路(或用电器)上，指针发生偏转，则该段电路断路.如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其他各处均无电压降落.短路：是指电路两点间(或用电器两端)的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏).2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障.在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求.电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障.在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求.欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障.在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源.试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查.在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔上的金属体.3.常见故障电路问题的分类解析(1)给定可能故障现象，确定检查方法;(2)给定测量值，分析推断故障;(3)根据观察现象，分析推断故障;(4)根据故障，分析推断可能观察到的现象.三、典例精析1.闭合电路中的功率问题【例1】如图所示，电源电动势为50V，电源内阻为1.0，定值电阻R 为14，M为直流电动机，电动机电阻为2.0.电动机正常运转时，电压表的读数为35V.求在100的时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少.【解析】由题设条件知r和R上的电压降之和为(E-U)，所以电路中的电流为I=A=1.0A所以在100内电源做的功为W=EIt=501100J=5.0103J在100内电动机上把电能转化为机械能的部分是E=IUt-I2rt=(1.035100-122100)J=3.3103J【思维提升】(1)正确理解闭合电路的几种功率.(2)从能量守恒的角度解析闭合电路的有关问题是一条重要思路.【拓展1】如图所示，已知电源电动势为6V，内阻为1，保护电阻R0=0.5，求：(1)当电阻箱R读数为多少时，电源输出功率P出最大，并求这个最大值.(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值.(3)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的功率最大，并求这个最大值.【解析】(1)由电功率公式P出=()2R外=，当R外=r时，P出最大，即R=r-R0=(1-0.5)=0.5时，P出ma某=W=9W(2)这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当R=R0+r即R=(1+0.5)=1.5时，PRma某=W=6W(3)保护电阻消耗的功率为P=，因R0和r是常量，而R是变量，所以R最小时，PR0最大，即R=0时，PR0ma某=W=8W【拓展2】某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图中的a、b、c所示.则下列说法正确的是(CD)A.图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系B.图中a线最高点对应的功率为最大输出功率C.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PCD.b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶42.闭合电路的动态分析【例2】如图所示，当滑动变阻器的滑片P向上端移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化【解析】先认清电流表A测量R3中的电流，电压表V2测量R2和R3并联的电压，电压表V1测量路端电压.再利用闭合电路的欧姆定律判断主干电路上的一些物理量变化.P向上滑，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压U增大，至此，已判断出V1示数增大.再进行分支电路上的分析：由I减小，知内电压U和R1两端电压U减小，由U外增大知R2和R3并联的电压U2增大，判断出V2示数增大.由U2增大和R3有效电阻增大，无法确定A示数如何变化.这就要从另一条途径去分析：由V2示数增大知通过R2的电流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减小，即A示数减小.【答案】V1示数增大，V2示数增大，A示数减小.【思维提升】当电路中任一部分发生变化时，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓牵一发而动全身.判断此类问题时，应先由局部的变化推出总电流的变化、路端电压的变化，再由此分析对其他各部分电路产生的影响.3.电路的故障分析【例3】某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示：序号A1示数(A)A2示数(A)V1示数(V)V2示数(V)10.600.302.401.2020.440.322.560.48将电压表内阻看做无限大，电流表内阻看做零.(1)电路中E、r分别为电源的电动势和内阻，R1、R2、R3为定值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是(不要求具体计算) .(2)由于电路发生故障，发现两电压表示数相同了(但不为零)，若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原因是.【解析】(1)先将电路简化，R1与r看成一个等效内阻r，r=R1+r，则由V1和A1的两组数据可求得电源的电动势E;由A2和V1的数据可求出电阻R3;由V2和A1、A2的数据可求出R2.(2)当发现两电压表的示数相同时，但又不为零，说明V2的示数也是路端电压，即外电路的电压降全在电阻R2上，由此可推断RP两端电压为零，这样故障的原因可能有两个，若假设R2是完好的，则RP一定短路;若假设RP是完好的，则R2一定断路.【答案】(1)E、R2、R3 (2)RP短路或R2断路【思维提升】知晓断路、短路时电压表的示数表现是解答故障类电路题的关键.【拓展3】如图所示，灯泡A和B都正常发光，R2忽然断路，已知U 不变，试分析A、B两灯的亮度如何变化【解析】当R2忽然断路时，电路的总电阻变大，A灯两端的电压增大，B灯两端的电压降低，所以将看到灯B比原来变暗了些，而灯泡A比原来亮了些.易错门诊【例4】如图所示电路，已知电源电动势E=6.3V，内电阻r=0.5，固定电阻R1=2，R2=3，R3是阻值为5的滑动变阻器.按下电键S，调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范围.【错解】将滑动触头滑至左端，R3与R1串联再与R2并联，外电阻R==2.1I=A=2.4A再将滑动触头滑至右端，R3与R2串联再与R1并联，外电阻R==1.6 I==3A【错因】由于平时实验，常常用滑动变阻器作限流用(滑动变阻器与用电器串联)，当滑动头移到两头时，通过用电器的电流将最大或最小，以至给人以一种思维定势：在没有分析具体电路的情况下，只要电路中有滑动变阻器，滑动头在它的两头，通过的电流是最大或最小.【正解】将原图化简成如图所示.外电路的结构是R与R2串联、(R3-R)与R1串联，然后这两串电阻并联.要使通过电路中电流最大，外电阻应当最小，要使通过电源的电流最小，外电阻应当最大.设R3中与R2串联的那部分电阻为R，外电阻R为R=因为两数和为定值，两数相等时其积最大，两数差值越大其积越小.当R2+R=R1+R3-R时，R最大，解得R=2，R大=2.5因为R1=2R小==1.6由闭合电路的欧姆定律有：I小=A=2.1AI大=A=3A【思维提升】不同的电路结构对应着不同的能量分配状态.电路分析的重要性有如力学中的受力分析.画出不同状态下的电路图，运用电阻串联、并联的规律求出总电阻的阻值或阻值变化表达式是分析电路的首要工作.看过的还:。

【高二物理欧姆定律的理解和应用的知识点解析】闭合电
路欧姆定律ppt
在高中物理里，欧姆定律是一个很重要的概念，能否正确理解与应用，对高中物理的学习起着至关重要的作用。

笔者认为，要学好欧姆定律，应注意以下几点。

1.定理的表述教材上欧姆定律是这样表述的：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

2.成立的条件从教材对定理的描述看，欧姆定律实际是对两个实验结论的综合：一是“导体的电流跟这段导体两端的电压成正比”，这一结论成立的条件是导体的电阻不变;二是“导体中的电流跟这段导体的电阻成反比”，这一结论成立的条件是保持导体两端的电压不变。

3.注意的事项该定理中的各个物理量是同一导体或同一段电路上的同一时刻的对应值。

在实际电路中，往往有几个导体，即使是同一导体，在不同时刻的I、U、R值也不相同，因此在应用欧姆定律解题时应对同一导体同一时刻的I、U、R标上同一的脚码，以避免张冠李戴。

另外，还需注意该定理中各物理量的单位统一用国际单位，这样才能求得正确的结果。

4.公式的变形对于欧姆定律的变形R=U/I,有些同学单纯的从数学角度来理解为“一段电路的电阻跟这段电路两端的电压成正比，跟这段电路的电流成反比”,这显然是错误的。

事实上，如果这段导体两端的电压变化了几倍，其电流必然也随着变化几倍，所以它们的比
值R必然也是一个定值。

所以R=U/I只是电阻大小的一个计算式，而不是决定式。

定律的应用欧姆定律的应用有三个：一是根据I=U/R计算通过导体的电流，二是根据R=U/I计算或测量导体的电阻，三是根据U=IR计算导体或电路两端的电压。

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第一节欧姆定律●本节教材分析电流的概念、定义式，导体中产生电流的条件，部分电路的欧姆定律，电阻及电阻的单位，这些知识在初中都已学过，本节在初中的基础上加以充实和提高.从场的观点说明电流形成的条件，即导体两端与电源两极接通时，导体中有了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下，发生定向移动而形成电流.正电荷在电场力的作用下从电势高处向电势低处运动.所以在电源外部的电路中，电流的方向是从电势高的一端流向电势低的一端，即从电源的正极流向负极.欧姆定律的讲法与初中也有所不同，是用比值U/I定义电阻R的，这种讲法更科学，适合高中学生的特点.要求学生知道公式I=nqvS，从而知道电流的大小是由什么微观量决定的.在本节的“思考讨论”中，希望学生能够按照其中的设问，自己推导出公式I=nqvS，以加深对电流的理解.如果学生推导有困难，希望老师加以引导.“自由电子定向移动的速率”是阅读材料，不对全体学生都作要求，教师可根据学生的情况加以处理.●教学目标一、知识目标1.知道电荷的定向移动形成电流，理解导体中产生电流的条件：导体两端有电压.2.理解电流的概念和定义式I=q/t，并能进行有关的计算.知道公式I=nqvS，但不要求用此公式计算.3.知道什么是电阻及电阻的单位.4.理解欧姆定律并能用来解决有关电路的问题.5.知道导体的伏安特性，知道什么是线性元件和非线性元件.二、能力目标1.培养学生运用数学图象处理物理问题的能力，培养学生运用数学进行逻辑推理的能力.2.通过阅读教材中的阅读材料“自由电子定向移动的速率”，培养学生处理信息、获取新知识的能力.3.培养学生抽象和概括、分析和综合等思维能力以及科学的语言文字表达能力.三、德育目标1.通过介绍“欧姆和欧姆定律”的建立，激发学生的创新意识，培养学生在逆境中战胜困难的坚强性格.2.通过导体中产生电流的条件讲解，培养学生辩证唯物主义思想（内因和外因的辩证关系）.●教学重点1.电流的概念及定义式.2.欧姆定律的内容、表达式、适用条件及利用欧姆定律分析、解决实际问题.3.导体的伏安特性曲线.●教学难点公式I=nqvS的推导和理解是本节课的教学难点之一，另外伏安特性曲线的物理意义也是本节课的难点.●课时安排1课时●教学方法启发、设问、探讨、讲练结合.●教学用具晶体二极管、电压表、电流表、滑动变阻器、电键、导线、多媒体电脑、自制课件、投影仪.●教学过程一、引入新课同学们在初中已经学过了欧姆定律的一些基础知识，今天我们要在初中学习的基础上，进一步学习欧姆定律的有关知识.二、新课教学1.电流［师］请同学们思考，电流是如何形成的？［生］自由电荷的定向移动形成电流.［师］形成电流的内部条件是什么？［生］形成电流的内部条件是导体内部有能够自由移动的电荷，即自由电荷.［师］金属导体中的自由电荷是什么？电解质溶液中的自由电荷是什么？这些自由电荷的定向移动都能形成电流吗？［生］金属导体中的自由电荷是自由电子，电解质溶液中的自由电荷是正、负离子，这些自由电荷的定向移动都能形成电流.［师］导体中产生电流的外部条件是什么？［生］导体两端有电压.［师］为什么导体两端有电压，导体中就会产生电流呢？下面我们用电场的观点加以分析.（1）利用CAI课件模拟导体中自由电荷的无规则运动.在通常情况下，导体中大量的自由电荷就像气体中的分子一样，不停地做无规则的热运动.自由电荷向各个方向运动的机会相等，因而对导体的任一横截面在一段时间内从两侧穿过截面的自由电荷大致相等.从宏观上看，导体中的自由电荷没有定向移动，所以导体中没有电流.（2）利用CAI课件模拟金属导体中产生的电流.当金属导体两端有电压时，导体中就有电场存在.导体中的自由电子在电场力的作用下，逆着电场线的方向发生定向移动，形成电流.（3）利用CAI课件模拟电解质溶液中产生的电流.当电解质溶液两端有电压时，溶液中就有电场存在，溶液中的正离子在电场力的作用下，由高电势处向低电势处定向移动，溶液中的负离子在电场力的作用下，由低电势处向高电势处定向移动，形成电流.［师］电流的方向是如何规定的？［生］物理上规定，正电荷定向移动的方向为电流的方向.［师］在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向有什么关系？在电解质溶液中，电流的方向与正离子定向移动的方向有什么关系？［生］前者相反，后者相同.［师］电流不仅有方向，而且有强弱，电流的强弱用电流这个物理量来表示.电流是如何定义的？［生］通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值称为电流.用I 表示电流.［师］电流的定义式是什么？［生］I =t q ［师］电流的单位有哪些？它们之间的关系是什么？［生］电流的单位有：安（A ）、毫安（mA ）、微安（μA ）.它们之间的关系为：1 mA=10－3 A 1μA=10－6 A［师］1 A 的物理意义是什么？［生］如果在1 s 内通过导体横截面的电荷量是1 C ，导体中的电流就是1 A.即1 A=1 C/s.在单位时间内，在横截面B 和C 之间的自由电荷将全部通过横截面C［师］图15－3中的AD 表示粗细均匀的一段导体，两端加以一定的电压.设导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v .设想在导体中取两个横截面B 和C ，它们之间的距离在数值上等于v .这样，在单位时间内，在横截面B 和C 之间的自由电荷将全部通过横截面C .想一想，为什么？设导体的横截面积为S ，导体每单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷所带的电荷量为q ,单位时间内通过横截面C 的电荷量是多少？相信你能求出导体中电流I 的表达式：I =nqvS［生］在横截面B 和C 之间的自由电荷将全部通过横截面C ，否则电荷便会集聚，不是恒定电流了.单位时间内通过横截面C 的电荷量为Q =nvSq .据电流的定义式：I =tQ =nqvS ： ［师］在实际中，测量电流的仪器是什么？［生］电流表.［师］介绍直流和恒定电流.方向不随时间而改变的电流叫做直流.方向和强弱都不随时间而改变的电流叫做恒定电流.2.欧姆定律 电阻［师］既然在导体的两端加上电压，导体中才有电流，那么导体中的电流跟导体两端的电压有什么关系呢？［投影］电路图.请同学们思考如何利用该电路来研究导体AB 中的电流跟导体两端电压的关系？［生］合上电键S ，改变滑动变阻器滑片的位置，使导体两端的电压分别为0、2.0 V 、4.0 V 、6.0 V 、8.0 V ，记下不同电压下电流表的读数，然后通过分析实验数据，得出导体中的电流跟导体两端电压的关系.［师］在一次实验中得到如下实验数据.同学们如何分析在这次实验中得到的数据呢？U /V0 2.0 4.0 6.0 8.0 I /A 0 1.9 4.0 5.8 7.9 ［生］用图象法.在直角坐标系中，用纵轴表示电流，用横轴表示电压，根据实验数据在坐标纸上描出相应的点.根据这些点是否在一条直线上来研究导体中的电流跟它两端的电压的关系.［师］请一位同学上黑板作I —U 图线.［生］作图，如上图所示.［师］这种描点作图的方法是处理实验数据的一种基本方法，同学们一定要掌握.根据图象可知I 与U 的函数关系是什么？［生］I 是U 的正比例函数，即导体中的电流跟导体两端的电压成正比，写成表达式为：I =RU . ［师］上面表达式中的R 表示什么物理量？［生］导体对电流的阻碍作用即电阻.［师］I =RU 表示的物理意义是什么？ ［生］导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.［师］上述结论就是欧姆定律.（教师介绍德国物理学家欧姆和欧姆定律的建立，从而对学生进行思想品德教育.） ［讨论］根据欧姆定律I =R U 得R=IU ，有人说导体的电阻R 跟加在导体两端的电压U 成正比，跟导体中的电流I 成反比，这种说法对吗？为什么？［生］这种说法不对，因为电阻是导体本身的一种特性，所以导体的电阻与导体两端的电压及导体中的电流没有关系.［师］电阻的单位有哪些？它们之间的关系如何？［生］电阻的单位有：欧（Ω）、千欧（k Ω）、兆欧（M Ω）.1 k Ω=103 Ω 1 M Ω=106 Ω［师］1 Ω的物理意义是什么？［生］如果在某段导体的两端加上1 V 的电压，通过导体的电流是1 A ，这段导体的电阻就是1 Ω.即1 Ω=1 V/A.3.导体的伏安特性曲线［师］用纵轴表示电流I ，用横轴表示电压U ，画出的I —U 图线叫做导体的伏安特性曲线.如图所示是金属导体的伏安特性曲线.［讨论］在I —U 曲线中，图线的斜率表示的物理意义是什么？［生］在I —U 图中，图线的斜率表示导体电阻的倒数.即k =tan θ=R U I 1 .图线的斜率越大，电阻越小.［师］伏安特性曲线是过坐标原点的直线，这样的元件叫线性元件.［演示］用晶体二极管、电压表、电流表、滑动变阻器、电键连成如左下图所示的电路，改变电压和电流，画出晶体二极管的伏安特性曲线如右下图所示，可以看出图线不是直线.［师］伏安特性曲线不是直线，这样的元件叫非线性元件.三、小结通过本节课的学习，主要学习了如下几个问题：1.当导体两端有电压时，导体中的自由电荷发生定向移动形成电流.物理上规定正电荷定向移动的方向为电流方向.电流的大小可根据I =tq 来计算.电流的单位有：A 、mA 、μA. 2.电阻.导体对电流的阻碍作用，与导体本身有关.R =I U 3.欧姆定律.即导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比.表达式为I =RU .欧姆定律适用于金属导体和电解质溶液. 4.电流I 与电压U 的关系可以用I —U 图线来表示，这样的图线叫做导体的伏安特性曲线.线性元件的I —U 图线是直线，非线性元件的I —U 图线不是直线.四、作业1.阅读“自由电子定向移动的速率”.2.分组讨论教材151页方框内容.3.练习一写在作业本上.五、板书设计电阻：R =IU ，导体对电流的阻碍作用，与导体本身有关六、本节优化训练设计1.关于电流的方向，下列叙述中正确的是A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C.不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同2.某电解质溶液，如果在1 s 内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过电解质溶液的电流是多大？3.氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R 的圆轨道上做匀速圆周运动.已知电子的电荷量为e ，运动速率为v ，求电子绕核运动的等效电流多大？参考答案：1.C2.解析：设在t=1 s 内，通过某横截面的二价正离子数为n 1，一价负离子数为n 2，元电荷的电荷量为e ，则t 时间内通过该横截面的电荷量为q =(2n 1+n 2)e电流为I =tq =1100.1100.52)2(191821⨯+⨯⨯=+t e n n ×1.6×10－19A=3.2 A 3.解析：取电子运动轨道上任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个截面的电量q =e ，由圆周运动的知识有：T =vR π2 根据电流的定义式得： I =R ev t q π2=。

高二物理（人教大纲版）第二册第十四章恒定电流六、闭合电路欧姆定律(第一课时)一、知识目标１、理解电动势的定义，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、2、知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和、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，知道闭合电路中能量的转化、二、能力目标1、通过演示路端电压与外电阻的关系实验，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、通过研究路端电压与电流关系的公式、图线及图线的物理意义，培养学生应用数学工具解决物理问题的能力、3、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、德育目标通过本节课教学，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、闭合电路的欧姆定律、2、路端电压与电流（外电阻）关系的公式表示及图线表示、●教学难点1、电动势的概念、2、路端电压与电流（或外电阻）的关系、●教学方法在教师指导下，师生共同探讨的启发式教学，通过演示实验、讨论、讲解、练习、电教等方法完成教学任务、●教学用具干电池（1号、5号、2号）、铅蓄电池、可调内阻电池、叠层电池、滑动变阻器、电压表、电流表、导线若干、示教板电路1、示教板电路2、实物投影仪、多媒体电脑、自制课件、●课时安排1课时●教学过程一、引入新课［师］最简单的电路由哪几部分组成？用电器中有持续恒定电流的条件是什么？［生甲］最简单的电路是由电源、用电器、开关、导线组成的电流路径、［生乙］用电器中有持续恒定电流的条件是：用电器两端有恒定的电压，即用电器接在电源的两极上、［师］为了研究闭合电路，先介绍一个表征电源特性的物理量电动势、二、新课教学1、电动势［师］同学们在实验室常用的电源有哪些？［生］干电池、蓄电池、［师］向学生出示各种电池，并认识它们的正、负极、干电池（1号、2号、5号）、铅蓄电池、可调内阻铅蓄电池、钮扣式氧化银电池、［演示］用电压表测量电池没有接入电路时两极间的电压、［实验结果］干电池的电压约1、5 V，铅蓄电池的电压约2、0 V，可调内阻铅蓄电池的电压约2、0 V、［师］从上面的实验可得出什么结论？［生］从上面的测量结果可以看出：没有接入电路时类型相同的电池两极间的电压相同，而类型不同的电池两极间的电压不同、［师］此电压是由什么因素决定的？［生］由电源本身的性质决定的、［师］物理上为了表征电源的这种特性，引入电动势的概念、电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压、那么，当电源接入闭合电路中时，情况又怎么样呢？为此，我们先认识闭合电路的两部分组成、［投影下面的电路图］外电路：电源外部的电路，包括用电器、导线等、内电路：电源内部的电路、外电阻：外电路的总电阻、内电阻：内电路的电阻，通常称为电源的内阻、［师］利用CAI课件研究闭合电路中，电源电动势E跟U内、U外的关系、如左下图所示、(1)在外电路中，电流由电势高的一端流向电势低的一端，在外电阻上沿电流方向有电势降落U外，在内阻上也有电势降落U内、(2)在电源内部，由负极到正极电势升高，升高的数值等于电源的电动势E、(3)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外电路中电势降落的数值，即电源的电动势E等于U内与U外之和、 (4)闭合电路中电势升降可用“儿童滑梯”作类比、如右上图所示，儿童滑梯两端的高度差相当于内、外电阻两端的电势差，电源就像升降机，升降机举起的高度相当于电源的电动势、［师］出示如图装置示教板，将开关分别拨向1和2，从电压表读出的是什么？［生］电源电动势、［师］分别将开关拨向1和2，让学生通过电压表的实物投影读出E1和E2的电动势、［生］E1=3 V；E2=9 V、［师］将电压表换成小灯泡，开关接1时，几乎发白光、问开关接2时，会发生什么情况？［生］烧毁或更亮、［师］开关接通2，小灯泡还不如接1时亮、［生］（好奇）为什么？［师］学习了闭合电路的欧姆定律后，我们就会明白其中的奥秘、2、闭合电路欧姆定律［师］出示右面的闭合电路、流过内电路和外电路的电流有什么关系？［生］相等、［师］电源的电动势E和内、外电压U内、U外之间有什么关系？［生］E=U内+U 外、［师］设闭合电路中的电流为I，外电阻为R，内阻为r，电源电动势为E，由部分电路欧姆定律可以将上式进一步写成怎样的形式？［生］根据欧姆定律，外电压U外=IR，内电压U内=Ir，代入E=U外+U内可得E=IR+Ir、［师］如果我们要探讨电路里电流与哪些因素有关，有什么关系，还需要把上式改写成怎样的形式？［生］可以改写成I=、［师］这就是闭合电路欧姆定律、即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、3、路端电压跟负载的关系［师］对给定的电源E、r 均为定值，外电阻变化时，电路中的电流如何变化？［生］据I=可知，R增大时I减小；R减小时I增大、［师］外电阻增大时，路端电压如何变化？［生甲］变大、［生乙］变小、［师］实践是检验真理的唯一标准、让我们一起来做下面的实验、［演示］探讨路端电压随外电阻变化的规律、（1）投影实验电路图如图所示、（2）按电路图连接电路、（3）调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，观察路端电压怎样随电流（或外电阻）而改变、［实验结论］当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，路端电压减小、［师］路端电压与电流的关系式是什么？［生］U=E－Ir［师］就某个电源来说，电动势E和内阻r是一定的，利用数学知识可以知道路端电压U是电流I 的一次函数，同学们能否作出UI图象如图所示、［师］从图象可以看出路端电压与电流的关系是什么？［生］路端电压随着电流的增大而减小、［师］直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率呢？［生］直线与纵轴的交点表示电源的电动势E，直线的斜率的绝对值表示电源的内阻、［师］能否根据闭合电路的欧姆定律从理论上分析路端电压与电流（或外电阻）的关系呢？［生］当外电阻R增大时，根据闭合电路欧姆定律I=可知，电流I减小，内电压U内=Ir减小，路端电压U=E－Ir增大、同理可判断R减小时的情况、［师］刚才我们讨论了路端电压跟外电阻的关系，请同学们思考：在闭合电路中，当外电阻等于零时，会发生什么现象？［生］发生短路现象、［师］发生上述现象时，电流有多大？［生］当发生短路时，外电阻R=0，U外=0，U 内=E=Ir，故短路电流I=、［师］一般情况下，电源内阻很小，像铅蓄电池的内阻只有0、005 Ω~0、1 Ω，干电池的内阻通常也不到1 Ω，所以短路时电流很大，很大的电流会造成什么后果？［生］若电路中有保险丝，会引起保险丝熔断、否则可能烧坏电源，也可能引起火灾、［师］实际生产生活中，要防止短路现象的发生、当外电阻很大时，又会发生什么现象呢？［生］断路、断路时，外电阻R→∝，电流I=0，U内=0，U外=E、［师］电压表测电动势就是利用了这一原理、［练习］出示如图的示教板、逐个合上开关，灯泡的亮度会不会发生变化？（学生讨论，看法不一）［演示］学生观察、［实验结果］发现接入电路中的灯泡越多，灯泡的亮度逐渐变暗、［师］怎样解释上面的现象?［生］随着灯泡逐渐接入，外电路的总电阻逐渐减小，外电路的端电压逐渐减小，据P=可知，灯泡消耗的实际功率逐渐变小，灯泡亮度变暗、［练习］请同学们思考示教板1的实验中，为什么接2时小灯泡更暗？［生］讨论并回答、应该是开关接2时，E2和小灯泡构成闭合电路,由于E2的内阻很大,故第二次加在小灯泡两端的电压比第一次小,所以第二次灯泡发光较暗、［师］同学们的推理是否正确?让我们用实验验证一下、［演示］用电压表测出示教板1电路中,开关接1和接2两种情况下的路端电压、［实验结果］第二次时的路端电压确实小于第一次时的路端电压,证实了同学们的回答是正确的、4、闭合电路中的功率［师］据E=U外+U内，两边乘以电流，得到EI=U外I+U内I，式中的EI、U外I、U内I分别表示什么物理意义？［生］EI表示电源提供的电功率；U外I表示外电路上消耗的电功率；U内I表示内电路上消耗的电功率、［师］EI=U外I+U内I说明了什么？［生］说明了电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内阻上，转化为内能、［师］实际上，上式也表明：电源的电动势越大，电源提供的电功率就越大，这表示电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大、5、例题分析［例1］如下图所示的电路中，电源的电动势为1、5 V，内阻0、12 Ω,外电路的电阻为1、38 Ω,求电路中的电流和路端电压、解：已知电动势E=1、5 V，外电阻R=1、38 Ω,内阻r=0、12 Ω、由闭合电路欧姆定律可求出电流I：I=A=1A、路端电压为U=IR=1、38 V、我们看到，路端电压小于电源的电动势、在初中处理这类问题时忽略了内阻，认为r=0，路端电压等于电源的电动势、［例2］如图所示，R1=14 Ω，R2=9 Ω、当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1=0、2A;当开关S切换到位置2时，电流表的示数为I2=0、3A、求电源的电动势E和内阻r、解：由题意知，R1=14 Ω，R2=9 Ω，I1=0、2 A,I2=0、3 A，根据闭合电路欧姆定律可列出方程：E=I1R1+I1r E=I2R2+I2r消去E，解出r，得r=代入数值，得r=1 Ω、将r值代入E=I1R1+I1r中，得E=3 V［说明］这道例题为我们提供了一种测量电源的电动势E和内阻r的方法、同学们课后可以思考：若给你一个电压表、一个电阻箱、导线若干、开关，如何测一节干电池的电动势和内阻？若给你一个电压表和一个电流表呢？三、小结通过本节课的学习，主要学习了以下几个问题：1、电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，其大小是因电源本身的性质决定的、在电源上接上外电路时，电源内外有相同的电流，这时在内、外电阻上有电势降落U内和U 外，这时电源电动势就等于内、外电压之和，即E=U内+U外、2、闭合电路的欧姆定律的内容及公式、3、路端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小、4、路端电压与电流的关系式为U=E－Ir，其U—I图线是一条倾斜的直线、5、闭合电路中的功率关系为EI=U外I+U内I即P 总=P外+P内、四、作业1、练习四、（1）、（2）、（3）、（4）、（5）2、预习分组实验九、3、查阅资料了解新型的电源、五、板书设计六、本节优化训练设计1、如图所示，A、B为两个独立电源的路端电压与其总电流I的关系图线，则下列说法中正确的是A、路端电压都为U0时，它们的外电阻相等B、电流都是I0时，两电源的内电压相等C、电源A的电动势大于电源B的电动势D、电源A的内阻小于电源B的内阻２、若E表示电源的电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路的总电阻， r 表示内电阻，I表示电流，则下列各式中正确的是A、U′=IRB、U′=E－UC、U=E+IrD、U=3、如图所示，已知R1=R2=R3=1 Ω，当开关S闭合后，电压表的读数为1 V；当开关S断开后，电压表的读数为0、8 V，则电池的电动势等于A、1 VB、1、2 VC、2 VD、4 V４、如左下图所示，L1、L2、L3三个灯泡连接的电路中，如果L3灯发生短路，某同学对各灯发生变化作如下的判断，正确的是A、L3灯两端电压为零B、电池组路端电压为零C、L1灯变得更亮D、L2灯变得更亮５、如右上图所示电路中，A、B、C、D是四只相同的电灯，当滑动变阻器的滑键向下滑动时，下列说法中正确的是A、A灯变亮B、B灯变亮C、C灯变亮D、D灯变亮参考答案：1、AC2、BD3、C4、AC5、BD。