[高中物理]人教版选修3-1 闭合电路欧姆定律

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学案9 闭合电路的欧姆定律

[学习目标定位］ １.了解内电路、外电路,知道电动势等于内、外电路电势降落之和.2．掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及公式的物理意义。3．会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系.

一、闭合电路的欧姆定律

1．闭合电路

(1)闭合电路由外电路和内电路组成，用电器、导线组成外电路，电源内部是内电路．

(２)电路中正电荷的定向移动方向就是电流的方向，所以在外电路中，沿电流方向电势降低.

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)公式：I＝ER＋ｒ．

（３）我们用U外表示ＩR，它是外电路上总的电势降落，习惯上叫做路端电压;用U内表示Ir，它是内电路的电势降落．所以Ｅ＝U外＋U内,这就是说，电源的电动势等于内外电路电势降落之和。

二、 路端电压与负载的关系

1。电路中,消耗电能的元件常常称为负载,负载变化时，电路中的电流就会变化,路端电压也随之变化。

2。路端电压的表达式：U=E—Ｉr．

3．路端电压随外电阻的变化规律

(1)当外电阻Ｒ增大时，由I＝错误!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＝错误!可知电流I增大，路端电压U＝E—Ｉｒ减小． 高中物理学案大全，高考学案大全

(3）两种特殊情况：

①当外电路断开时,电流Ｉ变为0，U＝Ｅ.这就是说，断路时的路端电压等于电源电动势。

②当电源两端短路时，外电阻Ｒ=０,此时I=错误!。 高中物理学案大全，高考学案大全

一、闭合电路的欧姆定律

［问题设计］

１．在时间t内,外电路和内电路产生的焦耳热各是多少?电源非静电力做功是多少？它们之间有怎样的关系？

答案 外电路产生的焦耳热为I2Rt,内电路产生的焦耳热为Ｉ2rt，非静电力做功为EIt。根据能量守恒定律有：EIt＝Ｉ２Rt+Ｉ2rｔ。

高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律

1 / 21 闭合电路的欧姆定律

一、闭合电路的欧姆定律：

公式：rREI；变式：)(rRIE；内外UUE；IrEU；

高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律

2 / 21 R1

R2

A 1

2

E r S

例1、在如图所示的电路中,R1=14.0Ω，R2=9.0Ω,当开关S扳到位置1时,电流表的高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律

3 / 21 示数为I1=0.20A;当开关S扳到位置2时,电流表的示数为I2=0.30A,求电源的电动势和内电阻.

举一反三：

1、在例1的基础上，如果没有电流表，只有电压表，如何设计求电源的电动势和内阻。

二、路端电压与负载的关系

1、路端电压U：就是外电压；

2、负载R：电路中消耗电能的元件称为负载；

3、路端电压U与负载R的关系 高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律

4 / 21 U

I O 1

2 IrEU rREI

①当R增大时，I减小，所以外电压U增大；

②当R减小时，I增大，所以外电压U减小；

4、路端电压U与电流I的关系图象

（1）图象的截距（如图所示）：

①外电路断路时，即R→∞时，I=0，Ir=0，外U=E，即直线在纵坐标上的截距表示电源的电动势E；

②外电路短路时，即R=0，I=rE（称为短路电流），外U=0，即直线在横坐标上的截距表示为短路电流I短。

（2）直线的斜率：

由短短得IErrEI，所以直线斜率的绝对值就等于电源内阻，即IUr，直线的斜率绝对值越大，内阻r越大。

注意：tanr，因为对于同一个电源，坐标标度不同，θ不同。

例1、有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定( )

....

.... 第7节闭合电路的欧姆定律

1.闭合电路欧姆定律的表达式为I＝ER＋r，此式仅适用于纯电阻电路，其中R和r分别指外电阻和内电阻。

2．闭合电路内、外电压的关系为E＝U内＋U外＝Ir＋U外，由此式可知，当电流发生变化时，路端电压随着变化。

3．当外电路断开时，路端电压等于电动势，当外电路短路时，路端电压为零。

一、闭合电路欧姆定律

1．闭合电路的组成及电流流向

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的能的总和，即EIt＝I2Rt＋I2rt。

3．闭合电路欧姆定律 ....

....

二、路端电压与负载(外电阻)的关系

1．路端电压与电流的关系

(1)公式：U＝E－Ir。

(2)U-I图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。

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，即断路时的路端电压等于电源电动势。

(2)外电阻R减小时，电流I增大，路端电压U减小，当R减小到零时，I＝Er，U＝0。

1．自主思考——判一判

(1)如图甲所示，电压表测量的是外电压，电压表的示数小于电动势。(√)

(2)如图乙所示，电压表测量的是内电压，电压表的示数小于电动势。(×)

(3)外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化。(×)

(4)外电路的电阻越大，路端电压就越大。(√)

(5)路端电压增大时，电源的输出功率一定变大。(×)

(6)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。(×)

2．合作探究——议一议

(1)假如用发电机直接给教室内的电灯供电，电灯两端的电压等于发电机的电动势吗？

提示：不等于。因为发电机内部有电阻，有电势降落。发电机内部电压与电灯两端电压之和才等于电动势。

(2)在实验课上，小红同学用电压表去测量1节新干电池的电动势约为1.5 V,1节旧电池的电动势约为1.45 V，现在她把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“3 V 2 W”的....

人教版 高中物理选修3-1

第二章恒定电流

§7 闭合电路欧姆定律

一、指导思想

1.以实验为基础进行物理规律教学

“闭合电路欧姆定律”是人教版高中物理选修3-1《恒定电流》一章的一节重要的规律课。物理规律反映了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律，反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系，揭示了物理事物本质属性之间的内在联系，是物理学科结构的核心。在中学物理教学中，学生的智力和能力，主要是在观察、实验、探索和分析物理现象，理解、掌握和运用物理概念和规律的过程中，不断发展起来的。因此，要尽可能从观察实验出发，通过观察演示实验和学生分组实验，启发学生思考，从而总结出有关规律。

2.运用“问题—探究”式教学模式进行物理新授课教学

科学的发展始于问题的提出，学习和思维是从疑问开始的。“问题—探究”式教学模式是指在课堂教学中，教师依据课程标准和教材，精心设计问题，以问题激发学生的学习兴趣，以问题引导学生自主学习与合作探究，从而达成教学目标、调高教学效率的方法。以问题解决为中心，突出学生的独立活动，着眼于学生思维能力的培养。

二、教学背景分析

1.课程标准要求

（1）观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路中的作用。会使用多用电表。

（2）通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系。会测量金属丝的电阻率。

（3）了解串并联电路电阻的特点。

（4）理解闭合电路欧姆定律。会测量电源的电动势和内阻。

（5）理解电功、电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。

（6）能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际。

2.学习内容分析

本节课是在学生初中阶段已经学习过电功、部分电路的欧姆定律等知识的基础上的进一步延伸，是分析和理解部分电路和闭合电路的交汇点，更是分析复杂电路的基础。本节课教材通过能量转化和守恒思想研究电源的性质及作用，使学生深刻的感受能量观点在电路分析问题中的有效应用。同时教材又通过实验探究与分析论证相结合的方式阐释了路端电压与负载的关系，使学生能从基本的静态电路认知提升至对含源电路的动态分析及推演，因而教材充分的体现了物理思想突出和学生能力培养两大功能的和谐与统一。本节内容在教材中具有承上启下的作用，既是前面所学知识的巩固和深化，又为后继内容的学习做出了铺垫。 3.学生情况分析