高中物理第二章恒定电流第7节闭合电路的欧姆定律教学案新人教版选修3_ 1

闭合电路欧姆定律优质课教学设计一、教材分析课标分析：知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律教材地位：闭合电路欧姆定律是恒定电流一章的核心内容，具有承前启后的作用。

既是本章知识的高度总结，又是本章拓展的重要基础；通过学习，既能使学生从部分电路的认知上升到全电路规律的掌握，又能从静态电路的计算提高到对含电源电路的动态分析及推演。

同时，闭合电路欧姆定律能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性，是功能关系学习的好素材。

二、学情分析学生通过前面的学习，理解了静电力做功与电荷量、电势差的关系、了解了静电力做功与电能转化的知识，认识了如何从非静电力做功的角度描述电动势，并处理了部分电路欧姆定律的相关电路问题，已经具备了通过功能关系分析建立闭合电路欧姆定律，并应用闭合电路欧姆定律分析问题的知识与技能。

三、教学目标（一）知识与技能1、通过探究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，并能用来分析有关问题。

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、了解路端电压与电流的U-I图像，认识E和r对U-I图像的影响。

5、熟练应用闭合电路欧姆定律进行相关的电路分析和计算（二）过程与方法1、经历闭合电路欧姆定律及其公式的推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，培养学生推理能力。

2、通过路端电压与负载的关系实验，培养学生利用实验探究物理规律的科学思路和方法。

3、了解路端电压与电流的U-I图像，培养学生利用图像方法分析电学问题的能力。

4、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）情感态度价值观1、通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。

2、通过实验探究，加强对学生科学素质的培养。

3、通过实际问题分析，拉近物理与生活的距离，增强学生学习物理的兴趣。

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。

7 闭合电路的欧姆定律[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解内电路、外电路，知道电动势与内、外电压的关系.2.掌握闭合电路欧姆定律并会进行有关计算．科学思维：1.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，培养逻辑思维能力.2.会从公式和图象两个角度分析路端电压U与电流I的关系，培养用图象法表述和分析图象问题的能力．一、闭合电路的欧姆定律1．闭合电路的组成(1)闭合电路是指由电源和用电器及导线组成的完整的电路．图1(2)内电路：如图1所示，电源内部的电路叫内电路，电源的电阻叫内电阻．(3)外电路：电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻．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，跟内、外电路的电阻之和成反比．(2)表达式：I＝ER＋r.(3)适用条件：外电路为纯电阻电路．二、路端电压与负载的关系1．路端电压的表达式：U＝E－Ir.2．路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻R增大时，由I＝ER＋r可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大．(2)当外电阻R减小时，由I＝ER＋r可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小．(3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U＝E.即断路时的路端电压等于电源电动势．当电源短路时，外电阻R ＝0，此时I ＝E r.1．判断下列说法的正误．(1)E ＝U ＋Ir 适用于任何电路．(√)(2)某电源电动势为10 V ，内阻为2 Ω，外接一线圈电阻为8 Ω的电动机，则电路中的电流为1 A ．(×)(3)在闭合电路中，外电阻越大，路端电压越大．(√) (4)电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零．(×) (5)外电路短路时，电路中的电流无穷大．(×)2.如图2所示，电动势为2 V 的电源跟一个阻值R ＝9 Ω的电阻接成闭合电路，理想电压表测得电源两端电压为1.8 V ，则电源的内阻为________ Ω.图2答案 1一、闭合电路的欧姆定律如图为闭合电路的组成．(1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？(2)若电源电动势为E ，电路中的电流为I ，在t 时间内非静电力做功多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？(3)闭合电路的电流I 与电动势E 、外电阻R 和内电阻r 的关系怎样？答案 (1)在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高． (2)EIt I 2rt I 2Rt EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt (3)E ＝IR ＋Ir 或I ＝ER ＋r1．内、外电路中的电势变化如图3所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高．图32．闭合电路欧姆定律的几种表达形式 (1)I ＝ER ＋r、E ＝IR ＋Ir 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路．(2)U 外＝E －Ir ，E ＝U 外＋U 内适用于任意的闭合电路．例1 (2018·聊城市期末)如图4所示的电路中，当开关S 接a 点时，标有“4 V,8 W”的小灯泡L 正常发光，当开关S 接b 点时，通过电阻R 的电流为1 A ，这时电阻R 两端的电压为5 V ．求：图4(1)电阻R 的阻值； (2)电源的电动势和内阻． 答案 (1)5 Ω (2)6 V 1 Ω解析 (1)当开关S 接b 点时，由欧姆定律得，电阻R 的阻值为R ＝U I ＝51 Ω＝5 Ω(2)当开关S 接a 时，U 1＝4 V ，I 1＝P 1U 1＝84A ＝2 A当开关S 接b 时，U 2＝5 V ，I 2＝1 A 根据闭合电路欧姆定律得：E ＝U 1＋I 1r ，E ＝U 2＋I 2r联立得：E ＝6 V ，r ＝1 Ω.[学科素养] 用闭合电路欧姆定律分析电动势、内阻与负载的关系，培养逻辑思维能力，让学生分析综合能力、推理等“科学思维方法”内化，让物理规律在学生头脑中得到了提炼和升华．本题体现了“物理观念”、“科学思维”这两种学科素养．针对训练1 在图5所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V．求电源的电动势和内电阻．图5答案 3 V 1 Ω解析当a、b两点间接理想的电流表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5 A，由闭合电路欧姆定律得：E＝I1(R2＋r)①当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流I2＝UR1＝1.89A＝0.2 A由闭合电路欧姆定律得：E＝I2(R2＋R1＋r)②联立①②并代入数据，解得：E＝3 V，r＝1 Ω.二、路端电压与电流、负载的关系1．在如图所示的电路中，电源的电动势E＝10 V，内电阻r＝1 Ω，试求当外电阻分别是3 Ω、4 Ω、9 Ω时所对应的路端电压．通过数据计算，你发现了怎样的规律？答案外电压分别为7.5 V、8 V、9 V．随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大．2．根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流I之间的关系式，并画出U－I图象．答案由E＝U＋U内及U内＝Ir得U＝E－Ir，U－I图象为1．路端电压与负载的关系：U ＝E －U 内＝E －ER ＋rr ，随着外电阻增大，路端电压增大；当外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压U ＝E ；这也提供了一种粗测电动势的方法，即用电压表直接测电源电动势．2．路端电压与电流的关系：U ＝E －Ir .3．电源的U －I 图象：如图6所示是一条倾斜的直线，图象中U 轴截距E 表示电源电动势，I 轴截距I 0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻．图6例2 (多选)如图7所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是( )图7A ．电源的电动势为6.0 VB ．电源的内阻为12 ΩC ．电源的短路电流为0.5 AD ．电流为0.3 A 时的外电阻是18 Ω 答案 AD解析 因该电源的U －I 图象的纵轴坐标并不是从零开始的，故纵轴上的截距虽为电源的电动势，即E ＝6.0 V ，但横轴上的截距0.5 A 并不是电源的短路电流，且内阻应按斜率的绝对值计算，即r ＝|ΔU ΔI |＝6.0－5.00.5－0Ω＝2 Ω.由闭合电路欧姆定律可得电流I ＝0.3 A 时，外电阻R ＝EI－r ＝18 Ω.故选A 、D. 针对训练2 两个电源的U －I 图象如图8所示，从图象中可以看出( )图8A ．电池a 的电动势较大，内电阻较大B．电池a的电动势较小，内电阻较小C．电池b的电动势较小，内电阻较大D．电池b的电动势较大，内电阻较小答案 A解析根据闭合电路欧姆定律知U＝E－Ir，故U－I图象中图象与纵轴的交点等于电源的电动势，由题图可知，a的电动势较大，图象斜率的绝对值表示电源的内阻，a的斜率的绝对值较大，故a的内阻较大，故A正确．例3如图9所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是( )图9A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小答案 D解析由题图可知，电灯均为并联；当点亮的电灯数目增多时，并联的支路增多，由并联电路的电阻规律可知，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，则内电压增大，故路端电压减小，电灯两端的电压变小，故D正确．1．(路端电压与负载的关系)(多选)对于电动势和内阻确定的电源的路端电压，下列说法正确的是(I、U、R分别表示干路电流、路端电压和外电阻)( )A．U随R的增大而减小B．当R＝0时，U＝0C．当电路断开时，I＝0，U＝0 D．当R增大时，U也会增大答案BD2．(电源的U－I图象的理解和应用)(多选)如图10所示为测电源电动势和内电阻时，依据测量数据作出的路端电压与电流的关系图线，图中DC平行于横坐标轴，DE平行于纵坐标轴，由图可知，以下说法正确的是( )图10A ．比值DEOE 表示外电路电阻 B ．比值AC CD 表示电源内电阻 C ．比值CO AO表示电源电动势D ．矩形OCDE 的面积表示电源的输出功率 答案 ABD解析 由图象可知，D 点对应的路端电压大小可以用DE 表示，电路电流可以用OE 表示，外电路电阻R ＝U D I D ＝DE OE ，故A 正确；AC 段表示电源内电压，CD 表示电路电流，电源内阻r ＝U 内I ＝AC CD，故B 正确；电源的电动势E ＝U 内＋U 外＝AC ＋CO ＝AO ，故C 错误；电源的输出功率P ＝U 外I ＝CO ×OE ＝S OCDE ，故D 正确．3．(闭合电路欧姆定律的应用)如图11所示，电阻R 1＝8 Ω，R 2＝3 Ω，当开关S 接a 点时，理想电流表示数为1 A ；当开关S 接b 点时，理想电流表示数为2 A ．求电源的电动势和内阻．图11答案 10 V 2 Ω解析 开关S 接通a 时，E ＝I 1(R 1＋r ) 开关S 接通b 时，E ＝I 2(R 2＋r ) 代入数据：E ＝1×(8＋r )E ＝2×(3＋r )解得：E ＝10 V ，r ＝2 Ω.4．(闭合电路欧姆定律的应用)(2018·烟台市期末)如图12所示的电路中，电源电动势E ＝1.5 V ，内阻r ＝0.6 Ω，电阻R 1＝3 Ω，电阻R 2＝4 Ω，电阻R 3＝6 Ω.电压表为理想电表，闭合开关S ，求：图12(1)通过电源的电流大小；(2)电源的内电压和电压表的示数．答案(1)0.25 A (2)0.15 V 0.6 V解析(1)R2、R3并联后与R1串联，则R2、R3并联电阻R23＝R2R3R2＋R3＝2.4 Ω干路电流I＝Er＋R1＋R23＝0.25 A(2)电源的内电压U r＝Ir＝0.15 V，电压表的示数即为R1、R2的并联电压，U＝IR23＝0.6 V一、选择题考点一闭合电路欧姆定律的理解与应用1．(多选)纯电阻电路中，若E表示电动势，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表示干路电流，则下列各式中正确的是( )A．U′＝IR B．U′＝E－UC．U＝E＋Ir D．U＝RR＋rE答案BD2.如图1所示的电路中，把R由2 Ω改为6 Ω时，电流减小为原来的一半，则电源的内电阻应为( )图1A．4 ΩB．8 ΩC．6 ΩD．2 Ω答案 D解析 根据闭合电路欧姆定律E ＝I (R ＋r )，当R ＝2 Ω时，E ＝I (2 Ω＋r )；当R ＝6 Ω时，E ＝I2(6 Ω＋r )，解得r ＝2 Ω，故选D.3.在如图2所示的电路中，当开关S 1断开、开关S 2闭合时，电压表的读数为3 V ；当开关S 1、S 2均闭合时，电压表的读数为1.8 V ，已知电压表为理想电表，外接电阻为R 、电源内阻为r .由以上数据可知R r为( )图2A.53B.35C.23D.32 答案 D解析 当开关S 1断开、开关S 2闭合时，电压表的示数等于电源的电动势，即E ＝3 V ．当开关S 1、S 2均闭合时，U 外＝1.8 V ，所以U 内＝E －U 外＝1.2 V ，因U 外＝IR ，U 内＝Ir ，所以R ∶r ＝U外∶U 内＝1.8∶1.2＝3∶2，故选D.4．(多选)如图3所示电路中，电源电动势E ＝9 V 、内阻r ＝3 Ω，R ＝15 Ω，下列说法中正确的是( )图3A ．当S 断开时，U AC ＝9 VB ．当S 闭合时，U AC ＝9 VC ．当S 闭合时，U AB ＝7.5 V ，U BC ＝0D ．当S 断开时，U AB ＝0，U BC ＝0 答案 AC解析 当S 断开时，U AC 与U BC 都等于电源电动势，A 正确，D 错误；当S 闭合时，U AC ＝U AB ＝ER ＋rR ＝7.5 V ，U BC ＝0，B 错误，C 正确．5．(多选)(2018·张家口市期末)如图4所示的电路中，电源的电动势为3.2 V ，电阻R 的阻值为30 Ω，小灯泡L 的额定电压为3.0 V ，额定功率为4.5 W ．当开关S 接位置1时，电压表的读数为3 V ，下列说法正确的是( )图4A ．电源的内电阻为4 ΩB ．小灯泡的电阻为2 ΩC ．当开关S 接到位置2时，小灯泡很暗D ．当开关S 接到位置2时，小灯泡两端的电压为3 V 答案 BC解析 灯泡的额定电流I L ＝P L U L ＝4.53 A ＝1.5 A ，电阻R L ＝U L I L ＝31.5Ω＝2 Ω，当开关接1时，通过电阻R 的电流I ＝U R ＝330A ＝0.1 A ，根据闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir ，代入得3.2＝3＋0.1r ，可得r ＝2 Ω，故A 错误，B 正确；当开关接2时，灯泡电流I L ′＝ER L ＋r ＝3.22＋2A ＝0.8A ，小于灯泡的额定电流，实际功率小于其额定功率，则灯泡L 不能正常发光，会很暗，此时灯泡两端的电压为U L ′＝I L ′R L ＝0.8×2 V＝1.6 V ，故C 正确，D 错误． 考点二 路端电压与负载的关系6．(多选)电源电动势为E ，内阻为r ，向可变电阻R 供电．关于路端电压，下列说法中正确的是( )A ．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B ．当R 增大时，路端电压也增大C ．当干路电流I 增大时，路端电压也增大D ．因为U ＝E －Ir ，所以当I 增大时，路端电压减小 答案 BD7．(2018·北师大附属实验中学期中)在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图5所示，M 是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻R M 发生变化，导致S 两端电压U 增大，装置发出警报，此时( )图5A ．R M 变大，且R 越大，U 增大越明显B ．R M 变大，且R 越小，U 增大越明显C ．R M 变小，且R 越大，U 增大越明显D ．R M 变小，且R 越小，U 增大越明显答案 C考点三 电源的U －I 图象的理解与应用8．(多选)如图6所示为某一电源的U －I 图线，由图可知( )图6A ．电源电动势为2 VB ．电源内电阻为13Ω C ．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答案 AD解析 在U －I 图线中，纵轴截距表示电源电动势，A 正确；横轴截距表示短路电流，C 错误；图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，则r ＝2－0.86Ω＝0.2 Ω，B 错误；当路端电压为1 V 时，内电阻分得的电压U 内＝E －U 外＝2 V －1 V ＝1 V ，则电路中的电流I ＝U 内r ＝10.2A ＝5 A ，D 正确．9.(多选)如图7所示为闭合电路中两个不同电源的U －I 图象，则下列说法中正确的是( )图7A ．电动势E 1＝E 2，短路电流I 1>I 2B ．电动势E 1＝E 2，内阻r 1>r 2C ．电动势E 1>E 2，内阻r 1>r 2D ．当工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大答案 AD解析 由闭合电路欧姆定律知E ＝U ＋Ir .当I ＝0时U ＝E ，即U －I 图线和U 轴的交点就是电源电动势，两电源的电动势相等．当U ＝0时I ＝E r，由题图知，U －I 图线和I 轴的交点就是短路电流，则I 1>I 2，A 正确．而r ＝|ΔU ΔI|，即图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知r 1<r 2，B 、C 错误．当工作电流变化量相同时，因为r 1<r 2，则电源2的路端电压变化较大，D 正确．二、非选择题10.(2018·时杨中学高二上期中)如图8所示电路中，电源电动势E ＝12 V ，内电阻r ＝1.0 Ω，电阻R 1＝9.0 Ω，R 2＝15 Ω，理想电流表A 的示数为0.4 A ，求电阻R 3的阻值和它消耗的电功率．图8答案 30 Ω 1.2 W解析 U 2＝I 2R 2＝6 V ，由闭合电路欧姆定律，有E ＝U 2＋I (R 1＋r )解得I ＝0.6 AI 3＝I －I 2＝0.2 A ，R 3＝U 3I 3，U 3＝U 2 解得R 3＝30 Ω，P 3＝I 3U 3＝1.2 W.11.(2018·哈师大附中期中)在如图9所示的电路中，R 1＝2 Ω，R 2＝R 3＝4 Ω，当开关K 接a 时，R 2上消耗的电功率为4 W ，当开关K 接b 时，电压表示数为4.5 V ，试求：图9(1)开关K 接a 时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)开关K 接b 时，电源的电动势和内电阻；(3)开关K 接c 时，通过R 2的电流．答案 (1)1 A 4 V (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A解析 (1)开关K 接a 时，R 1被短路，由P 2＝I 2R 2得：通过电源的电流为：I ＝1 A电源两端的电压等于R 2两端的电压为：U ＝IR 2＝1×4 V＝4 V ；(2)由闭合电路欧姆定律得：当开关K 接a 时，有：E ＝U ＋Ir ，代入得：E ＝4＋r当开关K 接b 时，电压表示数为4.5 V ，有：E ＝U ′＋U ′R 1＋R 2r 联立解得：E ＝6 V ，r ＝2 Ω(3)当开关K 接c 时，通过R 2的电流为：I ′＝12·E R 1＋12R 2＋r ＝0.5 A. 12．如图10所示，甲图中变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的AC 、BC 两直线所示．不考虑电表对电路的影响．图10(1)电压表V 1、V 2的示数随电流表示数的变化图象应分别为U —I 图象中的哪一条直线？(2)定值电阻R 0、变阻器的总电阻R 分别为多少？(3)求出电源的电动势和内阻．答案 (1)见解析 (2)3 Ω 12 Ω (3)8 V 1 Ω解析 (1)电流增大，路端电压减小，定值电阻R 0分压增大，V 1指示电阻R 0两端电压，示数变化如AC 直线所示，V 2指示路端电压，示数变化如BC 直线所示．(2)根据欧姆定律，由题图乙可知，R 0＝ΔU AC ΔI AC ＝4.51.5Ω＝3 Ω. 当电流取最小值I 0＝0.5 A 时，变阻器的阻值最大，此时变阻器两端电压U R ＝U B －U A ＝(7.5－1.5)V ＝6 V ，总电阻R ＝U R I 0＝60.5Ω＝12 Ω. (3)根据闭合电路欧姆定律，路端电压与电流的关系是U ＝E －Ir所以BC 直线斜率的绝对值表示电源内阻，即r ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU BC ΔI BC ＝7.5－62－0.5Ω＝1 Ω， 电动势E ＝U B ＋I 0r ＝(7.5＋0.5×1)V＝8 V ．。

闭合电路的欧姆定律目标导航思维脉图1.了解内电路、外电路，知道电动势与内、外电压的关系。

(物理观念）2。

掌握闭合电路的欧姆定律并会进行有关计算。

（物理观念)3.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系，培养逻辑思维能力（科学思维)4.会从公式和图象两个角度分析路端电压U与电流I的关系,培养用图象法表述和分析图象问题的能力。

（科学探究）必备知识·自主学习一、闭合电路的欧姆定律1.闭合电路的组成(1)闭合电路是指由电源和用电器及导线组成的完整的电路。

(2）内电路:如图所示，电源内部的电路叫内电路，电源的电阻叫内电阻。

(3)外电路:电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻.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，跟内、外电路的电阻之和成反比。

（2）表达式:I=。

（3)适用条件:外电路为纯电阻电路。

二、路端电压与负载的关系1。

路端电压与外电阻的关系：U外=E-U内=E-r.结论:（1）R增大→U外增大；(2）外电路断路时U外=E;(3)外电路短路时U外=0。

2.路端电压与电流的关系（1）公式：U外=E-Ir。

(2)图象(U-I图象):如图所示是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的坐标表示电动势E，斜率的绝对值表示电源内阻r。

（1）电动势越大,闭合电路的电流就越大。

（×)(2)电源的内阻越大，闭合电路的电流就越小.(×）(3）电源一定时，负载电阻越大,电流越小。

(√)（4）电源发生短路时,电流为无穷大.（×）(5）外电路断路时，电源两端的电压就是电源电动势.（×)关键能力·合作学习知识点一闭合电路的欧姆定律角度1闭合电路的欧姆定律的表达式表达式物理意义适用条件I=电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路E=I(R+r)①E=U外+Ir②E=U外+U内③电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路;②③式普遍适用EIt=I2Rt+I2 rt④W=W外+W 内⑤电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和④式适用于纯电阻电路，⑤式普遍适用【典例1】如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“4 V,8 W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1 A，这时电阻R两端的电压为5 V。

7闭合电路的欧姆定律教学设计（一)错误!教学分析在本节教材之前学生已经学习了部分电路欧姆定律和电动势的概念,在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路的电压之和，这是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础。

在闭合电路欧姆定律的推导中，强调做功与能量的关系，运用做功和能量转化来推导该定律，使学生在定律的理解层次上有了很大的提高。

而路端电压与电流(或外电阻)的关系，虽实验和推导不难，但在实际中运用是一个难点.这里学生主要是通过实验探究，研究闭合电路的电流I与外电阻R 的关系、路端电压U与外电阻R的关系，观察并讨论得出规律。

引导学生在感性认识基础上，对实验结果展开理性分析，提高学生的逻辑推理能力。

并能运用该规律分析生产、生活中的实际问题，为生产、生活服务。

最后利用两道例题来应用闭合电路欧姆定律计算，并通过例题2介绍电源电动势和内阻的测量方法,并适当地延伸拓展，通过课外思考题使学生对电动势的概念有更深刻的理解。

鉴于本节课内容丰富、地位重要、要求较高,建议用2课时完成.另外，因本节课对能量关系要求较高，建议分解难点，只出现纯电阻电路.教学目标1．经历闭合电路欧姆定律的推导过程,体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，理解内外电路的能量转化。

2．理解闭合电路欧姆定律，会用该定律分析路端电压与负载的关系，并能进行相关的电路分析和计算。

3．运用闭合电路欧姆定律解决实际问题，提高分析问题、解决实际问题的能力.4．通过观察演示实验、设计和探究实验，激发学习热情，享受成功的乐趣。

5．学会探究物理规律的科学思路和方法，进行一次有益的逻辑思维训练;在纷繁复杂的问题中能抓住事物的本质，在哲学思想的指导下进行科学研究；体会物理学研究的科学性和严谨性。

教学重点难点1．运用能量关系进行闭合电路欧姆定律的推导，理解各种表达式中蕴含的物理意义。

2．理解路端电压与负载的关系。

并用来分析解决解决有关问题。

3．闭合电路欧姆定律的应用。

教学方法与手段运用实验引起学生兴趣，引导学生在复习电动势和部分电路电流做功的基础上，推导出闭合电路欧姆定律。

第二章恒定电流第7节闭合电路的欧姆定律（二）【课前准备】【课型】新授课【课时】2课时【教学三维目标】（一）知识与技能1.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.2.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.（二）过程与方法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【教学重点难点】重点：路端电压与负载的关系难点：路端电压与负载的关系【教学方法】理论、探究、讨论、分析、练习【教学过程】【新课】【问题】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？【回答】据I＝ER＋r可知，R增大时I减小；R减小时I增大。

【问题】外电阻增大时，路端电压如何变化？【演示】按电路图连接电路,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.【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.【问题】路端电压与电流的关系式是什么？【回答】U ＝E －Ir【结论】就某个电源来说，电动势E 和内阻r 是一定的。

当R 增大时，由I ＝E R ＋r得，I 减小，由U ＝E －Ir ，路端电压增大。

反之，当R 减小时，由I ＝E R ＋r得，I 增大，由U ＝E －Ir ，路端电压减小. 【说一说】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，灯光会特别亮；在家用电器使用中，如夏季打开空调后，你会发现灯泡会变暗，而关掉空调后灯泡又会马上亮起来，这是为什么呢？【点拨】用电多时，负载增多．当外电阻R 增大时，根据I ＝ER ＋r 可知，总电流I 减小(E 和r 为定值)；内电压Ir 减小，根据U 外＝E －Ir 可知，路端电压U 外增大．【问题】在闭合电路中，当外电阻等于零时，会发生什么现象？【回答】发生短路现象.【问题】发生上述现象时，电流有多大？【回答】当发生短路时，外电阻R ＝0，U 外＝0，U 内＝E ＝Ir ，故短路电流I ＝E r. 【问题】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？【回答】可能烧坏电源，甚至引起火灾.【问题】实际中，要防止短路现象的发生。

高中物理人教版选修3-1教学案：2.7闭合电路的欧姆定律2【知识要点】1.闭合电路中的功率电源路端电压U=E-Ir得UI=EI-I2r式中：（1）电源向外电路输出的功率，简称电源的输出功率。

P输出=UI（2）电源上消耗的功率，也叫电源损耗的功率。

P内=I2r（3）电源提供的电能即电源的功率P总=EI，可见电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分消耗在外电路中。

2. 闭合电路的的动态分析问题动态直流电路电流和电压的变化分析是以识别电路结构为前提，电阻变化分析为基础，欧姆定律、串、并联电路特点和性质为核心的。

对于综合性问题的分析，一般的思路是按照R分→R总→I总→U内→U外3.含容电路2.如图所示，R 为电阻箱，○V 为理想电压表．当电阻箱读数为R 1=2Ω时，电压表读数为U 1=4 V ；当电阻箱读数为R 2=5Ω时，电压表读数为U 2=5 V ．求：(1)电源的电动势E 和内阻r(2)当电阻箱R 读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值P m 为多少?3.如图所示，电源电动势为E =10V ，内阻r =1Ω，R 1=3Ω，R 2=6Ω，C =30μF 。

开关S 断开时，电容器的电荷量为 C 。

闭合开关S ，稳定后通过R 1的电流为 A 。

4.如图所示，已知电源电动势E =20V ，内阻r =l Ω，当接入固定电阻R =4Ω时，电路中标有“3V, 6W”的灯泡L 和内阻R D =0.5Ω的小型直流电动机D 都恰能正常工作.试求：(1)电路中的电流大小；(2)电动机的额定电压；(3)电动机的输出功率．【课后作业】1.如图，是一火警报警电路的示意图。

其中R 3为用某种材料制成的传感器，这种材料的电阻率随温度的升高而增大。

值班室的显示器为电路中的电流表，电源两极之间接一报警器。

当传感器R 3所在处出现火情时，显示器的电流I 、报警器两端的电压U 的变化情况是 （ ）A ．I 变大，U 变小B ．I 变小，U 变大C ．I 变小，U 变小D ．I 变大，U 变大2.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3.如图所示电路中，电源内阻不能忽略，两个电压表均为理想电表。

第二章 恒定电流第7节 闭合电路欧姆定律（一）【课前准备】【课型】新授课 【课时】2课时【教学三维目标】（一）知识与技能1.能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，理解各物理量及公式的物理意义及适用条件．2.知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和．（二）过程与方法通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学，使学生学会运用实验探究物理规律的 方法．（三）情感态度与价值观通过分析电动势与内、外电压的关系，培养学生物理量守恒的科学思想观【教学重点难点】重点：推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论难点：闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和【教学方法】理论、探究、讨论、分析【教学过程】【复习引入】【问题】静电力做的功W 与电荷量q 及两点间的电势差U 的关系？【回答】W = qU【问题】电势能的物理意义和定义？【回答】电动势表征电源通过非静电力做功把其他形式能量转化为电能本领大小的物理量. qW E 非= 即q E W =非 【问题】部分电路的欧姆定律的内容、表达式及适用范围？【回答】内容：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：RU I = 适用范围：纯电阻电路【问题】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？7 闭合电路的欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律【展示】【问题】闭合电路是由哪几部分组成的？【回答】内电路和外电路.【问题】在外电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？【回答】沿电流方向电势降低。

因为正电荷的移动方向就是电流方向，在外电路中，正电荷受静电力作用，从高电势向低电势运动.【问题】在内电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？【回答】沿电流方向电势升高.因为电源内部，非静电力将正电荷从电势低处移到电势高处. 【总结】只有用导线把电源、用电器连成的循环电路叫做闭合电路，用电器、导线组成外电路，而电源内部为内电路.【问题】当电源不接外电路时（开路时），非静电力与电场力有什么关系？【回答】在电源内部非静电力与电场力平衡，电荷不移动，正、负极间保持一定的电势差.【问题】当电源接上外电路时，电源内部的非静电力与电场力是什么关系？【回答】在外电路正电荷从电源正极向负极移动，电场力做正功；在电源内部正电荷从电源负极移向正极，正电荷所受的非静电力大于电场力，合力的方向是从负极指向正极. 【问题】在电源内部非静电力做的功与在外电路中电场力做的功是什么关系？【回答】从能量转化的角度看，在电源内部非静电力反抗电场力所做的功是其他形式的能转化为电能的量度；在外电路中电场力所做的功是电能转化或其他形式的能的量度. 【展示】电源是一节干电池，在电源的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势升高.在正负极之间，电源的内阻中也有电流，沿电流方向电势降低.闭合电路的电势A为电源正极，B为电源负极电源电动势为E，内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I【问题】写出在t时间内，外电路中消耗的电能W外是多少？【回答】W外= I2Rt【问题】写出在t时间内，内电路中消耗的电能W内是多少？【回答】内电路中也存在恒定电场，正电荷在电场力的作用下移动，W内= I2rt【问题】写出在t时间内，电源中非静电力做的功W是多少？W＝Eq＝EIt【问题】静电力做功等于消耗的电能，非静电力做功等于转化的电能，根据能量守恒，能得到什么？【回答】根据能量守恒定律，W＝E外＋E内即，EIt＝I2Rt＋I2rt 整理得：E＝IR＋Ir【问题】若外电路是纯电阻电路，依据上面得到的结果，推导出闭合电路中的电流I 与电动势E 、内阻r 、外电阻R 的关系式？ 【回答】rR E I += 【过渡】根据部分电路电路的欧姆定律，总结闭合电路的欧姆定律的内容、表达式，闭合电路欧姆定律的适用范围.【总结】闭合电路的欧姆定律内容：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，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律.表达式式： rR E I += 适用条件：外电路是纯电阻的电路。

7 闭合电路的欧姆定律教学目标（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。

（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。

学情分析学生通过前面的学习，理解了静电力做功与电荷量、电势差的关系、了解了静电力做功与电能转化的知识，认识了如何从非静电力做功的角度描述电动势，并处理了部分电路欧姆定律的相关电路问题，已经具备了通过功能关系分析建立闭合电路欧姆定律，并应用闭合电路欧姆定律分析问题的知识与技能。

重点难点重点：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、电流、路端电压的关系4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。

（二）进行新课1、闭合电路欧姆定律教师：闭合电路是由哪几部分组成的？学生：内电路和外电路。

教师：在外电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？学生：沿电流方向电势降低。

因为正电荷的移动方向就是电流方向，在外电路中，正电荷受静电力作用，从高电势向低电势运动。

教师：在内电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？学生（代表）：沿电流方向电势升高。

课题第七节闭合电路欧姆定律授课时间教学目标知识与技能1．了解欧姆发现闭合电路欧姆定律的实验方法和思维；2．知道电源的电动势等于内电压、外电压之和；3．理解闭合电路欧姆定律的公式，理解各物理量及公式的物理意义，并能熟练地用来解决有关的电路问题。

过程与方法1．通过实验数据分析培养学生的逻辑思维能力；2．培养学生分析解决问题能力，会用闭合电路欧姆定律分析实际问题。

情感态度与价值观1．渗透物理学史的教育，培养学生的兴趣2．解释物理实验现象。

教学重点1．建立闭合电路欧姆定律；2．端电压与外电阻、电流之间的关系。

教学难点 1．闭合回路中电源电动势等于电路上内、外电压之和；2．应用闭合电路欧姆定律解决实际问题。

课程类型新授课教学方法讲授法、归纳法教学工具多媒体辅助教学过程导入新课两台手摇发电机，摇动手柄发电机就会产生电动势。

这是一台自制电压指示仪，电压指示仪两边各分布了一排发光二极管，当输入电压越高，二极管亮了数量越多，输入电压越小，二极管亮了数量越少。

现将手摇发电机的输出端与电压指示仪相连，通过电压指示仪可以比较手摇发电机的外电压的大小。

先演示一下，慢摇时，指示灯亮的少些，快摇时，指示灯亮的多些。

请一男一女两位同学手摇发电机，用两台手摇发电机分别对一台自制电压显示仪供电，女同学的手摇发电机装置中的灯泡取下，男同学的手摇发电机装置中的灯泡保留，学生观察到男同学摇的更快，产生的电动势应该要更大些，可是电压指示仪反映了女同学的电压要更高一些，为什么会这样呢？要想很好的解释这个实验，就需要先来学习今天我们要学习的内容——闭合电路欧姆定律。

教学内容一、探究电源电动势和电源外电压、电源内电压的关系介绍自制化学原电池。

铜棒作为原电池的正极，锌棒作为原电池的负极，U型槽内装有电解液。

在正负极附近分别放上一段铜线作为探针，用来测内电路电压，利用电压表测内外电压验证闭合电路欧姆定律得出的结论。

通过改变电阻箱阻值改变外电阻大小，通过挤压中间连通管，改变其横截面积，从而改变电源内电阻大小。