教案 闭合电路欧姆定律5(习题课3)

“闭合电路欧姆定律”说课稿一、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.二、教学目标1、知识目标：（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.2、能力目标：（1）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.（2）培养学生利用从一般到特殊的思维方法解决问题的能力.3、德育目标：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.三、教学重点和难点1、重点：掌握闭合电路欧姆定律及用定律讨论外电压随外电阻变化的规律及原因.2、难点：定律的理解和利用公式分析实际问题的推理过程.四、教学方法探究式教学法、实验法、讨论法、多媒体辅助等方法五、讲授过程设计（一）利用实验导入新课1、让学生动手联接图示电路，并测量E1=3V，E2=9V.两电源的电动势. （实验E1用新的两节干电池，E2用一个旧的9V层叠电池。

）并读出灯泡的额定电压是6V2、电源的电动势就是电源两端的电压吗？让学生猜测：开关扳至1处的现象.让学生分析开关扳至2处时的现象，多数学生的结论是：更亮或烧毁.之后动手实验，现象与结论不符.先接1，正常发光，接2如何？预期现象：开关接2时灯反而比接1时暗，电压表读数也较小。

结论：电池接外电路与不接外电路，电池两端的电压是不同的3、告诉学生在学习过闭合电路欧姆定律后，就可解释这一现象.板书课题.设计意图从实验出发引入，演示出未知现象，激发学生要解决问题的欲望，从而使学生带着问题听课，以便达到最佳授课效果.（二）教学过程1、闭合电路欧姆定律1）.介绍什么是闭合电路、内电路、外电路通过分析在闭合电路中静电力移动电荷和非静电力移动电荷的特点，理解内电路和外电路电荷移动过程的不同。

第十节闭合电路欧姆定律教学目的：1.导出闭合电路的欧姆定律I=ε/(R+r)2.研究路端电压的变化规律,掌握闭合电路中的U-R关系,U-I关系.3.学会运用闭合电路的欧姆定律解决简单电路的问题.教学过程:复习引入:1.问:电动势的物理意义是什么?它在数值上等于什么?(表明在闭合电路中通过1C电量时,电源把多少其它形式的能转化为电能,因而是动势表征电源把其它形式的能转化为电能的特性的物理量；在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压.)2.问:写出(部分电路)欧姆定律的公式,并指出定律的研究对象.(表达式:I=U/R或U=IR,欧姆定律研究同一段电路上的I U R的关系.)3.设问:上述欧姆定律只是研究一段纯电阻电路上的问题,如果研究对象是包括电源在内的闭合电路,那么电路中的电流强度又跟什么有关?关系如何呢?这些问题就要由闭合电路的欧姆定律来解决了.本节课就要学习这一定律,并运用它解决一些具体问题.讲授新课:1.推导闭合电路的欧姆定律的数学表达式,并说明其物理意义.给出条件: 闭合电路中,电源电动势为ε,内电阻为r,外电阻为R,电路中的电流强度为I.提出要求: 寻找I ε R r的关系.推导:上式表明：闭合电路里的电流强度，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比.这就是闭合电路的欧姆定律.注意: 式中的I是闭合电路中的总电流强度,如果外电路还有其它并联支路,则I是整个电路的干路电流强度,式中的R是整个外电路的总电阻,R+r就是整个闭合电路的总电阻.(学生练习《高二物理》P55（1）的第1问)2．研究路端电压变化规律：①研究路端电压随外电阻的变化规律：提出问题：如果把P55（1）题的外电路电阻的数值改变了，可以肯定路端电压是会变化的。

在ε和r不变的情况下，路端电压随外电阻变化的规律究竟是怎样的呢？分析：说明：路端电路随外部电阻的变化而发生变化的原因是电源有内阻r；外电路断开时，R--∞ U=ε即路端电压等于电源电动势。

①电源提供的功率（电源功率） ②电源的输出功率（外电路得到的功率） ③电源内阻上的热功率 ④闭合电路中的能量转化 电源提 供电能 外电路消耗 的能量 内电路消耗 的电能
2
P外 U 外 I
P 内 U内I I r
五、电源的功率和效率
2、电源的效率:
P 出 100% P 总
U外 100% E
图甲
图乙
例题讲解
例3、如图，R＝0.8Ω当开关S断开时电 压表的读数为1.5V；当开关S闭合时 电压表的读数为1.2V则该电源的电动 势和内电阻分别为多少?
s
E=1.5V r=0.2Ω
R
V
E、r
例题讲解
例4、 如图所示, R1=14Ω、R2=9Ω,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.
2、 用U = E - I r 来分析路端电压随着外电阻的变化：
s
（1）R↑ → I↓ → Ir ↓ →U↑ 路端电压随着外电阻的增大而增大。 （2）R → ∞， I = 0 ， Ir= 0 ， U = E （3）R↓ →I ↑ → Ir ↑ →U↓
A
R
V
E、r
断路时的路端电压（开路电压）等于电源电动势。
E
断 路 短 路 I短 I
θ
O
I短 E / r
③图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大， 图线倾斜得越厉害．
例题讲解
例2：如图是某电源的路端电压U随干路 电流I的变化图象,由图象可知,该电 源的电动势为 3 V,内阻为 0.5 Ω
U/V 3
2
1 O 2 4 6 I/A

1.理解闭合电路欧姆定律，并能进行电路的动态分析和计算．1．闭合电路欧姆定律(1)内容闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比。

(2)公式①I＝ER＋r(只适用于纯电阻电路)；②E＝U外＋Ir(适用于所有电路)。

2.路端电压与外电阻的关系高频考点一电路的动态分析例1．(多选)如图所示，A、B、C、D四个电路中，电源电动势为E，电阻为r，定值电阻为R0，当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，电压表示数将变大的电路是( )答案BD解析在电路A、B中，当滑动变阻器R的滑片P从a向b滑动时，滑动变阻器连入电路的电阻变小．对电路A，电压表测量的是路端电压，由于外电路电阻减小，使路端电压随之减小，不符合题意；对电路B，电压表测量的是定值电阻R0两端的电压，由闭合电路欧姆定律知此时电路电流变大，则电压表示数将变大，符合题意；对电路C，由于电压表位置的特殊性，其示数将不变；而电路D，实际上可认为是一个分压电路，尽管电路电流不变，但当滑动变阻器R 的滑片P从a向b滑动时，电压表测量的电阻增加，则电压表示数将变大．【变式探究】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2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2A．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【举一反三】如图3所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则( )图3A ．V 的读数变大，A 的读数变小B ．V 的读数变大，A 的读数变大C ．V 的读数变小，A 的读数变小D ．V 的读数变小，A 的读数变大 答案 B解析 S 断开，相当于总电阻变大，总电流减小，由U ＝E －Ir 知，路端电压增大，即电压表的读数变大，R 3两端的电压U 3＝E －Ir －IR 1，因总电流减小，则U 3增大，R 3中的电流也增大，电流表的读数变大．【方法技巧】电路动态分析的两种方法 1．程序法：电路结构的变化→R 的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路⎩⎪⎨⎪⎧并联分流I 串联分压U →变化支路.2．极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．高频考点二 电路中的功率及效率问题例2．(多选)某同学将一直流电源的总功率P E 、输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 随电流I 变化的图线画在了同一坐标系中，如图5中的a 、b 、c 所示．以下判断正确的是( )图5A ．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P A ＝P B ＋P CB ．b 、c 图线的交点与a 、b 图线的交点的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4C ．电源的最大输出功率P m ＝9 WD ．电源的电动势E ＝3 V ，内电阻r ＝1 Ω 答案 ABD解析 在a 、b 、c 三条图线上分别取横坐标相同的A 、B 、C 三点，因为直流电源的总功率P E 等于输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 的和，所以这三点的纵坐标一定满足关系P A ＝P B ＋P C ，所以A 正确；当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b 、c 图线的交点处的电流，此时电流的大小为ER ＋r ＝E 2r ，功率的大小为E 24r，a 、b 图线的交点表示电源的总功率P E 和电源内部的发热功率P r 相等，此时只有电源的内电阻，所以此时电流的大小为Er，功率的大小为E 2r，所以横坐标之比为1∶2，纵坐标之比为1∶4，所以B 正确；图线c 表示电源的输出功率与电流的关系图象，很显然，最大输出功率小于3 W ，故C 错误；当I ＝3 A 时，P R ＝0，说明外电路短路，根据P E ＝EI 知电源的电动势E ＝3 V ，内电阻r ＝EI＝1 Ω，故D 正确．【变式探究】如图6所示，电动势为E 、内阻为r 的电池与定值电阻R 0、滑动变阻器R 串联，已知R 0＝r ，滑动变阻器的最大阻值是2r .当滑动变阻器的滑片P 由a 端向b 端滑动时，下列说法中正确的是( )图6A ．电路中的电流变小B ．电源的输出功率先变大后变小C ．滑动变阻器消耗的功率变小D ．定值电阻R 0上消耗的功率先变大后变小 答案 C【方法规律】对闭合电路功率的两点认识1．闭合电路是一个能量转化系统，电源将其他形式的能转化为电能．内、外电路将电能转化为其他形式的能，IE＝P内＋P外就是能量守恒定律在闭合电路中的体现．2．外电阻的阻值向接近内阻的阻值方向变化时，电源的输出功率变大．高频考点三电源和电阻U－I图象的比较例3．(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 V B．电源的内阻为12 ΩC．电源的短路电流为0.5 A D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω答案AD【变式探究】(多选)如图8所示的U－I图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知( )图8A．R的阻值为1.5 ΩB．电源电动势为3.0 V，内阻为0.5 ΩC．电源的输出功率为3.0 WD．电源内部消耗功率为1.5 W答案AD解析由于电源的路端电压与电流的关系图线Ⅰ和电阻R的U－I图线Ⅱ都为直线，所以电源的路端电压与电流的关系图线Ⅰ的斜率的绝对值等于电源内阻，r＝1.5 Ω；电阻R的U－I 图线Ⅱ的斜率等于电阻R的阻值，R＝1.5 Ω，选项A正确，B错误；电源的路端电压与电流的关系图线和电阻R的U－I图线交点纵、横坐标的乘积表示电源的输出功率，电源的输出功率为P＝UI＝1.5×1.0 W＝1.5 W，选项C错误；由EI＝P＋P r解得电源内部消耗的功率为P r ＝EI－P＝3.0×1.0 W－1.5 W＝1.5 W，选项D正确．【方法技巧】利用两种图象解题的基本方法利用电源的U－I图象和电阻的U－I图象解题．无论电阻的U－I图象是线性还是非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的U－I图线画在同一坐标系中，图线的交点即电阻的“工作点”，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求．高频考点四含电容器电路的分析例4．如图10所示，电路中R1、R2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C的极板水平放置，闭合电键S，电路达到稳定时，带电油滴悬浮在两板之间静止不动．如果仅改变下列某一个条件，油滴仍能静止不动的是( )图10A．增大R1的阻值B．增大R2的阻值C．增大两板间的距离D．断开电键S答案 B【变式探究】如图11所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1、R3为定值电阻，R2为滑动变阻器，C为平行板电容器，开关S闭合后，电容器两板正中央有一个带电液滴恰好静止．电流表和电压表都可以视为理想电表．当滑动变阻器滑片P向b端滑动过程中，下述说法中正确的是( )图11A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C．电容器C所带电荷量增加，液滴向上加速运动D．电容器C所带电荷量减小，液滴向下加速运动答案 D【举一反三】在如图12所示的电路中，R1＝11 Ω，r＝1 Ω，R2＝R3＝6 Ω，当开关S闭合且电路稳定时，电容器C带电荷量为Q1；当开关S断开且电路稳定时，电容器C带电荷量为Q2，则( )图12A．Q1∶Q2＝1∶3 B．Q1∶Q2＝3∶1C．Q1∶Q2＝1∶5 D．Q1∶Q2＝5∶1答案 A解析当开关S闭合时，电容器两端电压等于R2两端的电压，U2＝ER2R1＋R2＋r ＝E3，Q1＝E3C；当开关S断开时，电容器两端电压等于电源电动势，U＝E，Q2＝EC，所以Q1∶Q2＝1∶3，选项A 正确．【方法技巧】含电容器电路的分析技巧分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确判断和求出电容器两端的电压，其具体方法是：(1)确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压．(2)当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压．(3)当电容器与电源直接相连，则电容器两极板间电压即等于电源电动势．1．【2016·江苏卷】如图1­所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，四个电阻的阻值已在图中标出．闭合开关S，下列说法正确的有( )图1­A．路端电压为10 VB．电源的总功率为10 WC．a、b间电压的大小为5 VD．a、b间用导线连接后，电路的总电流为1 AJ3 电路综合问题2．【2016·天津卷】如图1­所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是( )图1­A ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，R 1消耗的功率变大B ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电压表V 示数变大C ．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，电流表A 1示数变大D ．若闭合开关S ，则电流表A 1示数变大，A 2示数变大(2014·天津理综)如图所示，电路中R 1、R 2均为可变电阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C 的极板水平放置。