第三节 研究闭合电路1

第三节 研究闭合电路学 习 目 标 知 识 脉 络(教师用书独具)1.理解电动势的概念．(难点)2．理解闭合电路的欧姆定律，掌握其内容及公式．(重点)3．掌握路端电压与负载的关系．(重点)4．会使用电压表和电流表测电源的电动势和内阻．(重点)[知识梳理]一、闭合电路及电动势 1．闭合电路的组成(1)电路⎩⎨⎧外电路：电源外部的电路内电路：电源内部的电路(2)电阻⎩⎨⎧外电阻：外电路的电阻内电阻：内电路的电阻2．电动势：数值上等于不接用电器时电源正、负两极间的电压，它反映了电源本身的一种性质．二、闭合电路的欧姆定律1．电压⎩⎨⎧外电压：外电路两端的电压，也叫路端电压内电压：内电路两端的电压2．电势⎩⎨⎧外电路：沿电流方向电势降低内电路：沿电流方向电势升高3．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正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．(2)公式：I ＝E R ＋r. (3)电动势与内、外电压的关系：E ＝U 外＋U 内． 三、路端电压跟负载的关系 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2-3-1所示)图2-3-12．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 增大到无穷大(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(短路)时，I ＝Er ，U ＝0.[基础自测]1．思考判断(1)电源的电动势单位与电压的单位相同，因此，电动势就是电压．( ) (2)根据I ＝ER ＋r得E ＝I (R ＋r )，由此可知，电动势与电流成正比．( ) (3)闭合电路欧姆定律I ＝ER ＋r适用于纯电阻电路，而E ＝U 外＋U 内适用于任何电路．( )(4)当外电路短路时，电源电动势等于外电压．( )(5)闭合电路中U -I 图象与纵轴的交点的值就是电动势的值，图象斜率的绝对值就是电源内阻．( )(6)闭合电路中U -I 图象与横轴的交点为短路电流，此时路端电压为电源的电动势．( )(7)外电路电阻增大时，电流减小，但路端电压增大．( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)× (7)√2．电动势为2 V的电池在电路上输出1 A的电流，则可以判定() A．内外电阻相差2 ΩB．外电阻为2 ΩC．内电阻为2 ΩD．内外电阻之和是2 ΩD[由闭合电路的欧姆定律I＝ER＋r得R＋r＝EI＝21Ω＝2 Ω.选项D正确．]3．(多选)若用E表示电源电动势，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＝2U′B．U′＝E－UC．U＝E＋Ir D．U＝RR＋r·EBD[由闭合电路欧姆定律可知，E＝U＋U′＝Ir＋IR.U＝IR，可推得：U′＝E－U，U＝Er＋R·R.故B、D正确，A、C错误．]4．一太阳能电池板，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，则它的路端电压是()【导学号：52592063】A．0.10 V B．0.20 V C．0.30 V D．0.40 VD[电源没有接入外电路时，路端电压值等于电动势，所以电动势E＝800mV，由闭合电路欧姆定律得短路电流I短＝Er，所以电源内阻r＝EI短＝80040Ω＝20Ω.该电源与20 Ω的电阻器连成闭合电路时，电路中电流I＝ER＋r＝80020＋20mA＝20 mA，所以路端电压U＝IR＝400 mV＝0.40 V，答案为D.][合作探究·攻重难]对电动势的理解1．电动势的大小由电源自身的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关．不同电源的电动势一般不同．2．电源电动势与电势差的区别和联系n个完全相同的电池串联时，总电动势：E总＝nE，总内阻：r总＝nr.[针对训练]1．一节干电池的电动势为1.5 V，其物理意义可以表述为()A．外电路断开时，1 s内它能将1.5 J的化学能转化为电势能B．外电路闭合时，1 s内它能将1.5 J的化学能转化为电势能C．外电路闭合时，1 s内它能将1.5 C的电荷量通过导线的某一截面D．外电路闭合时，导线某一截面每通过1 C的电荷量，整个电路就获得1.5J 的电能D [由电动势的定义式E＝Wq ，可知，电源中每通过1 C 电量，非静电力做功为1.5 J ，电源把1.5 J 的化学能转变为电能，而不是1 s 内将1.5 J 的化学能转变成电能．故A 、B 错误．当1 s 内能使1.5 C 的电量通过导线的某一截面时，电路中电流是1.5 A ，但电动势不一定等于1.5 V ，故C 错误．导线某一截面每通过1 C 的电量，这段导线就消耗1.5 J 的电能，故D 正确．故选D.]闭合电路欧姆定律的理解与应用关系 说明E ＝U ＋U 内 (1)I ＝E R ＋r 和U ＝R R ＋rE 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路(2)由于电源的电动势E 和内电阻r 不受R 变化的影响，从I ＝ER ＋r不难看出，随着R 的增加，电路中电流I 减小 (3)U ＝E －Ir 既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路I ＝E R ＋rU ＝E －Ir (U 、I 间关系) U ＝RR ＋r E(U 、R 间关系)1R 2＝6 Ω，R 3＝3 Ω.图2-3-2(1)若在C 、D 间连一个理想电压表，其读数是多少？ (2)若在C 、D 间连一个理想电流表，其读数是多少？ 思路点拨：C 、D 间⎩⎪⎨⎪⎧接入理想→断路→R 3中无电流接入理想Ⓐ→短路→R 2与R 3并联【解析】 (1)若在C 、D 间连一个理想电压表，根据闭合电路欧姆定律，有I 1＝E R 1＋R 2＋r ＝124＋6＋2A ＝1 A.理想电压表读数为U V ＝I 1R 2＝6 V .(2)若在C 、D 间连一个理想电流表，这时电阻R 2与R 3并联，并联电阻大小R 23＝R 2R 3R 2＋R 3＝6×36＋3Ω＝2 Ω根据闭合电路欧姆定律，有I 2＝E R 1＋R 23＋r ＝124＋2＋2A ＝1.5 A.理想电流表读数为I ′＝R 2R 2＋R 3I 2＝66＋3×1.5 A ＝1 A. 【答案】 (1)6 V (2)1 A解决闭合电路问题的一般步骤1．分析电路特点：认清各元件之间的串并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量流过哪个用电器的电流．2．应用闭合电路的欧姆定律求干路中的电流．3．根据部分电路的欧姆定律和电路的串并联特点求出部分电路的电压和电流．[针对训练]2．如图2-3-3所示的电路中，把R 由2 Ω改变为6 Ω时，电流减小为原来的一半，则电源的内电阻应为多大？图2-3-3【解析】 根据闭合电路欧姆定律E ＝I (R ＋r ) R ＝2 Ω时有：E ＝I (2＋r ) ① R ＝6 Ω时有：E ＝12I (6＋r ) ②①②联立得r ＝2 Ω 【答案】 2 Ω两种U-I图象的比较及应用部分电路欧姆定律的U-I图象与闭合电路欧姆定律的U-I图象比较部分电路欧姆定律闭合电路欧姆定律U-I图象研究对象某一固定电阻电源图象的物理意义(1)表示导体的性质(2)R＝UI，R不随U与I的变化而变化(1)表示电源的性质(2)图线与纵轴的交点表示电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻联系电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化E＝1.5 V，内阻r＝0.75 Ω的干电池组成闭合电路时，电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据()图2-3-4A．1.5 W 1.0 WB．0.75 W0.5 WC．0.75 W0.75 WD．1.5 W0.75 WD[电源的外电压与电流的关系为U＝E－Ir＝1.5－0.75I，作电源的外电压与电流的关系图线，交点所对应的电压U＝0.75 V，电流I＝1 A，则灯泡的实际功率P＝UI＝0.75 W，电源的总功率P总＝EI＝1.5 W，故D正确，A、B、C错误．][针对训练]3. (多选)如图2-3-5所示的是两个闭合电路中两个电源的U-I图象，下列说法中正确的是()图2-3-5A．电动势E1＝E2，内阻r1<r2B．电动势E1＝E2，内阻r1>r2C．电动势E1＝E2，发生短路时的电流I1<I2D．当两电源的工作电流变化相同时，电源2的路端电压变化较大AD[电源的电动势和内阻的测定可以通过U-I图线来完成，由图线可知，E1＝E2，两电源的短路电流I1>I2(图线的横截距)，故内阻r＝E/I，r1<r2，选项A 正确，因图线1的斜率小于图线2的斜率，由图线可以得到ΔU＝kΔI⇒ΔU2>ΔU1，选项D正确．]闭合电路的动态分析问题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、电功率都将增大向右滑动时，下列说法中正确的是()图2-3-6A．电流表A1读数变小B．电流表A2读数变大D．电压表V读数不变AC[从图中可得电压表测量路端电压，电流表A1测量电路总电流，电流表A2测量滑动变阻器电流，当滑动变阻器的滑动片向右滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻增大，电路总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律可得路端电压增大，即电压表示数增大，C正确D错误；电路总电流减小，即电流表A1的示数减小，因为定值电阻两端的电压增大，所以通过定值电阻的电流增大，因为电路总电流等于通过定值电阻电流与通过滑动变阻器电流之和，所以通过滑动变阻器的电流减小，即A2读数减小，故A正确B错误．]动态电路分析的基本步骤(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)根据闭合电路的欧姆定律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－Ir，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、电压、电功率、电功如何变化．[针对训练]4.如图2-3-7所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值，则()【导学号：52592064】图2-3-7A．电流表的示数减小C ．电阻R 2两端的电压减小D ．路端电压增大B [题图中的电路结构是R 1与R 先并联，再与R 2串联，故R ↓→R 总↓→I 干↑→U 内↑→U 外↓．R 2两端电压U 2＝I 干R 2，U 2增大，所以R 与R 1的并联电压减小，示数减小，A 、C 、D 错误，B 正确．][当 堂 达 标·固 双 基]1．单位正电荷沿闭合电路移动一周，电源释放的总能量决定于( ) A ．电源的电动势 B ．通过电源的电流 C ．内外电路电阻之和D ．电荷运动一周所需要的时间A [电动势的物理意义是：在电源内部，非静电力把单位正电荷从负极移送到正极时所做的功．所以电源释放的总能量决定于电源的电动势，故A 正确．故选A.]2. (多选)如图2-3-8所示为某一电源的U -I 图象，由图可知( )图2-3-8A ．电源电动势为2 VB ．电源内阻为13 Ω 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 AD [由U -I 图象可知，电源电动势E ＝2 V .r ＝|ΔU ΔI |＝1.26Ω＝0.2 Ω，当U ＝1 V 时，I ＝E －U r ＝2－10.2A ＝5 A ．选项A 、D 正确．]3．如图2-3-9所示的电路中，电源内阻不可忽略，开关S 闭合前灯泡A 、B 、C 均正常发光．那么，当开关S 闭合时，A 、B 、C 三个灯泡的亮度变化情况是( )【导学号：52592065】图2-3-9A．A亮度不变，B变亮，C变暗B．A变暗，B变亮，C变暗C．A变亮，B变暗，C变亮D．A变暗，B变亮，C亮度不变B[开关S闭合时，外电路总电阻减小，总电流I增大，路端电压U减小，通过灯泡A的电流减小，A变暗；通过灯泡B的电流增大，灯泡B两端的电压增大，B变亮；灯泡C两端的电压减小，C变暗，故A、C、D错误，B正确．] 4．如图2-3-10所示的电路中，当开关S接a点时，标有“5 V 2.5 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4 V．求：图2-3-10(1)电阻R的阻值；(2)电源的电动势和内阻．【解析】(1)电阻R的阻值为R＝U2I2＝41Ω＝4 Ω.(2)当开关接a时，有E＝U1＋I1r，又U1＝5 V，I1＝P1U1＝2.55A＝0.5 A.当开关接b时，有E＝U2＋I2r，又U2＝4 V，I2＝1 A，联立解得E＝6 V，r＝2 Ω.【答案】(1)4 Ω(2) 6 V 2 Ω第 11 页。

研究闭合电路-粤教版选修3-1教案一、教学目标1.知识目标•了解闭合电路的概念；•掌握串联电路和并联电路的概念及其特点；•掌握欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律的基本概念及其应用；•了解电阻的概念并能够计算电阻的大小；•掌握电功率的定义及其计算方法。

2.能力目标•能够分析并计算简单闭合电路中各元件的电流、电压、电阻和电功率；•能够设计简单串联电路和并联电路；•能够对实际生活中的电路问题进行分析和解决。

3.情感目标•培养学生热爱科学、互相合作、勇于探究和创新的精神。

二、教学重难点1.教学重点•串联电路和并联电路的概念及其特点；•欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律的应用。

2.教学难点•电路分析过程中的思维转换和计算方法。

三、教学内容和方法1.教学内容1.闭合电路的概念；2.串联电路和并联电路的概念及其特点；3.欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律的基本概念及其应用；4.电阻的概念及其计算；5.电功率的定义及其计算方法。

2.教学方法本课程采用讲授与实践相结合的方法。

首先讲解理论知识，然后通过具体实例进行分析和计算，同时让学生通过实验和模拟电路设计来体验和理解电路的特点和规律。

四、教学过程1.引入在黑板上画出一个简单的电路图，告诉学生这是一个电路，并让学生想象一下其他的电路图，最后引出本节课的学习内容。

2.重点内容讲解1.闭合电路的概念闭合电路是指电学元器件相连成一个环形的电路，使电流可顺利通过，从而产生电效应。

2.串联电路和并联电路的概念及其特点串联电路是指将电学元器件相连成一个线性的电路，电流依次流过各个电学元器件，并且在各个电学元器件上的电压之和等于整个电路的电压。

并联电路是指将电学元器件相连成一个分支式的电路，电流分别流过各个电学元器件，并且在各个电学元器件上的电压相等。

3.欧姆定律、基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律的基本概念及其应用欧姆定律是指在电路中，电流与电压成正比例，电流与电阻成反比例的规律。

高二物理选修3-1第三节研究闭合电路一、教学目标1、在物理知识与技能方面的要求：〔1〕巩固产生恒定电流的条件；〔2〕理解电动势是表征电源特性的物理量，它在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压．理解电源内阻的概念。

〔3〕明确在闭合回路中电动势等于电路上内、外电压之和．〔4〕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〔5〕掌握电源电动势和内阻的测量方法。

2、在物理方法上的要求：〔1〕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．〔2〕从能量和能量转化的角度理解电动势的物理意义．〔3〕通过用公式、图像分析外电压随外电阻改变规律，培养学生用多种方式分析3、情感态度与价值观〔1〕、通过外电阻改变引起电流、电压的变化，树立学生普遍联系观点〔2〕、通过分析外电压变化原因，了解内因与外因关系〔3〕、通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒思想〔4〕鼓励学生勇于探究与日常生活中有关的物理问题，培养学生严谨的科学态度与合作精神。

二、重点、难点分析1、电动势、内阻的概念与其在电路中的作用、闭合电路的欧姆定律是本节重点。

应用定律讨论路端电压随外电阻变化的规律也是本节重点．2、电动势是本部教材难点，必须交待清楚。

路端电压与电流〔或外电阻〕的关系，也是一个难点三、教具：四、课时安排：2课时。

五、师生互动活动设计1、电源电动势的概念在高中是个难点，是掌握闭合电路欧姆定律的关键和基础，在处理电动势的概念时，可以根据教材，采用不同的讲法．从理论上分析电源中非静电力做功从电源的负极将正电荷运送到正极，克服电场力做功，非静电力搬运电荷在两极之间产生电势差的大小，反映了电源做功的本领，由此引出电动势的概念；也可以按本书采取讨论闭合电路中电势升降的方法，给出电动势等于内、外电路上电势降落之和的结论．教学中不要求论证这个结论．可给出一个儿童滑多级滑梯比喻，帮助学生接受这个结论．需要强调的是电源的电动势反映的电源做功的能力，它与外电路无关，是由电源本生的特性决定的2、路端电压与电流〔或外电阻〕的关系，是一个难点．希望作好演示实验，使学生有明确的感性认识，然后用公式加以解释．路端电压与电流的关系图线，可以直观地表示出路端电压与电流的关系，务必使学生熟悉这个图线．3、最后讲述闭合电路中的功率，得出公式。