2015-2016學(xué)年高中物理第4章探究閉合電路歐姆定律1探究閉合電路歐姆定律導(dǎo)學(xué)案滬科版

1、第4章 探究閉合電路歐姆定律學(xué)案1探究閉合電路歐姆定律目標(biāo)定位1.掌握電動(dòng)勢(shì)的概念及表達(dá)式.了解電源內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化過程和生活中的電池 2 理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，掌握其表達(dá)式 3 會(huì)用閉合電路歐姆定律進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算知識(shí)，探究一、閉合電路的路端電壓和內(nèi)電壓實(shí)驗(yàn)探究 1 用多用電表測(cè)量路端電壓按如圖 1 所示的電路選擇器材，連接電路才圖 1按課本要求測(cè)量電壓Jc、Ubc、U-.分析測(cè)得的數(shù)據(jù)，比較三個(gè)電壓測(cè)量值之間的關(guān)系為答案UbcvUbcVUc實(shí)驗(yàn)探究 2 測(cè)電源內(nèi)部的電壓按如圖 2 所示電路連接線路， 分別測(cè)量電源的內(nèi)電壓和外電壓，多次測(cè)量，把測(cè)量結(jié)果記錄在事先準(zhǔn)備好的表格中，分析內(nèi)、外電

2、壓的大小，說明它們滿足怎樣的規(guī)律?答案 在誤差允許的范圍內(nèi)，內(nèi)、外電壓之和為一定值.要點(diǎn)提煉1. 外電路和內(nèi)電路：用電器和導(dǎo)線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路2. 在外電路中，電流方向由電源正極流向負(fù)極內(nèi)電路中電流方向由負(fù)極流向正極.3. 路端電壓和內(nèi)電壓： 外電路兩端（即電源兩極間）的電壓稱為路端電壓，電源內(nèi)部的電壓稱為內(nèi)電壓.4.在閉合電路中，內(nèi)電壓與外電壓之和保持不變基礎(chǔ)自學(xué)搭實(shí) 巫點(diǎn)互動(dòng)探究+虛線框內(nèi)為可調(diào)內(nèi)2二、電源的作用電動(dòng)勢(shì)問題設(shè)計(jì)1.如圖 3 所示，在外電路，電流由電源正極流向負(fù)極，即從高電勢(shì)流到低電勢(shì)，電流在電源內(nèi)部只能從負(fù)極流向正極，即從低電勢(shì)流到高電勢(shì)根據(jù)電場(chǎng)知識(shí)可知，靜電力

3、不可能使電流從低電勢(shì)流向高電勢(shì)，反而起阻礙作用電激(1) 是什么力把正電荷從電源的負(fù)極搬運(yùn)到電源的正極？(2) 電源中的能量是如何轉(zhuǎn)化的？答案(1)非靜電力(2)其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能2.電場(chǎng)力在外電路和內(nèi)電路做功分別是多少？它們做功之和與電源內(nèi)部非靜電力所做的功 有何關(guān)系？答案qU外qU內(nèi)相等要點(diǎn)提煉1. 電源的工作原理：在電源內(nèi)部非靜電力做功,使其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能；在電源的外部電路，靜電力做功，把電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能2. 電動(dòng)勢(shì)：電源內(nèi)部非靜電力移送單位電荷所做的功(1)表達(dá)式：WE=q單位：伏特，符號(hào)為 V.(3)說明：物理意義：反映電源非靜電力做功本領(lǐng)的大小.決定因素：由電

4、源自身特性決定，跟電源的體積無關(guān)，跟外電路無關(guān).三、閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比.公式：I=Rg.(3)其他兩種表達(dá)形式：E=U外+U內(nèi)，這就是說，電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電勢(shì)降落之和3或?qū)懗蒃=IR+Ir.四、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系問題設(shè)計(jì)在如圖 4 所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E= 10 V,內(nèi)電阻r= 1Q,試求當(dāng)外電阻分別是 3Q、4Q、7Q時(shí)所對(duì)應(yīng)的路端電壓通過數(shù)據(jù)計(jì)算，你發(fā)現(xiàn)了怎樣的規(guī)律？再通過公式論證你的結(jié)論是否正確答案外電壓分別為 7.5 V、8 V、8.75 V.隨著外電阻的增大，路端電壓逐漸增大公式論證：當(dāng)外電阻

5、R增大時(shí)，由I= 可知電流I減小，路端電壓UE-Ir增大R+r要點(diǎn)提煉1. 路端電壓的表達(dá)式：U= E-Ir.2. 路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律當(dāng)外電阻R增大時(shí)，由1= 可知電流I減小，路端電壓U= E- Ir增大.R十r當(dāng)外電阻R減小時(shí)，由1= 可知電流I增大，路端電壓U= E- Ir減小.R+r兩種特殊情況：當(dāng)外電路斷開時(shí)，電流I變?yōu)?0,U=E這就是說，斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì).當(dāng)電源兩端短路時(shí)，外電阻R= 0,此時(shí)I=E(1)在圖像中U軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，縱坐標(biāo)從零開始時(shí) 直線斜率的絕對(duì)值等于電源的內(nèi)阻，即內(nèi)阻典例精析一、對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解3.路端電壓與電流的關(guān)系圖像如圖I軸截距等于

6、短路電流圖 44例 1】關(guān)于電動(dòng)勢(shì)E的說法中正確的是()A.電動(dòng)勢(shì)E的大小，與非靜電力所做的功W的大小成正比，與移送電荷量q的大小成反比5B. 電動(dòng)勢(shì)E是由電源本身決定的，跟電源的體積和外電路均無關(guān)C. 電動(dòng)勢(shì)E是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量D. 電動(dòng)勢(shì)E的單位與電勢(shì)差的單位相同，故兩者在本質(zhì)上相同解析 本題考查了電動(dòng)勢(shì)的基本概念，關(guān)鍵要正確地理解電動(dòng)勢(shì).電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)用比值定義的物理量，這個(gè)物理量與這兩個(gè)相比的項(xiàng)沒有關(guān)系，它是由電源本身決定的，是表征其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量電動(dòng)勢(shì)和電壓盡管單位相同，但本質(zhì)上是不相同的，故選 B、C.答案 BC二、閉合電路歐姆定

7、律的應(yīng)用 【例2如圖 6 所示，電源電動(dòng)勢(shì)為 6 V,內(nèi)阻為 1Q, R= 5Q, R = 10Q，滑動(dòng)變阻器F3阻值變化范圍為 010Q,求電路中總電流的變化范圍當(dāng)F3阻值為 10Q時(shí)，外電阻最大，電路中的電流最小R并= =5Q,R外=R+R并=10Q ,F3十F2答案 0.551 A三、U- I圖像的理解和應(yīng)用A. 電源電動(dòng)勢(shì)為 2 V1解析當(dāng)R阻值為零時(shí),R?被短路，外電阻最小，電路中的電流最大610 十1A 0.55 A.例 3】如圖 7 所示為某一電源的圖 66B. 電源內(nèi)電阻為 3 QC. 電源短路時(shí)電流為 6 A7D.電路路端電壓為 1 V 時(shí)，電路中電流為 5 A解析 在本題的

8、U I圖線中，縱軸截距表示電源電動(dòng)勢(shì)，A 正確；橫軸截距表示短路電流，I內(nèi)1壓為 1 V 時(shí)，內(nèi)電阻分得的電壓U內(nèi)=EU外=2 V 1 V= 1 V,則電路中的電流I=F=Q2A= 5 A , D 正確.答案 AD課堂要點(diǎn)小結(jié)探究閉合電路歐姆定律實(shí)驗(yàn)探究結(jié)論：E=1內(nèi)+1外表達(dá)式：V非E=電動(dòng)勢(shì)q意義：反映電源做功本領(lǐng)閉合電路歐姆定律一三種表達(dá)形式（注意適用范圍）路端電壓隨負(fù)載的變化自我檢測(cè)路端電壓與電流的關(guān)系圖像槌測(cè)學(xué)習(xí)效果燼驗(yàn)成功快樂1. （對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念的理解）關(guān)于電壓和電動(dòng)勢(shì)，下列說法正確的是（）A. 電動(dòng)勢(shì)就是電源兩極間的電壓B. 電壓和電動(dòng)勢(shì)單位都是伏特，所以電壓和電動(dòng)勢(shì)是同一物理量

9、的不同叫法C. 電壓U=那口電動(dòng)勢(shì)E=W中的W是一樣的，都是靜電力所做的功qqD. 電壓和電動(dòng)勢(shì)有本質(zhì)的區(qū)別，反映的能量轉(zhuǎn)化方向不同答案 D解析 電動(dòng)勢(shì)只是在數(shù)值上等于電源兩極間的電壓，但是不能說電動(dòng)勢(shì)是電壓，A 錯(cuò)；盡管電壓和電動(dòng)勢(shì)單位都是伏特， 但它們不是同一物理量， 有本質(zhì)的區(qū)別，電壓反映靜電力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，而電動(dòng)勢(shì)反映非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，故B、C 錯(cuò)，D 對(duì).2. （閉合電路歐姆定律的理解）若E表示電動(dòng)勢(shì)，U表示外電壓，U表示內(nèi)電壓，R表示外電路的總電阻，r表示內(nèi)電阻，I表示電流，則下列各式中正確的是（）C 錯(cuò)誤；圖線斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，則2

10、Q= 0.2Q, B 錯(cuò)誤；當(dāng)路端電8A.U=IRB.U=EU9答案 B）對(duì)于電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻確定的電源的路端電壓，下列說法正確的是（I、U R分別表示干路電流、路端電壓和外電阻）（）A.U隨R的增大而減小B.當(dāng) R= 0 時(shí)，U= 0C.當(dāng)電路斷開時(shí)，1= 0,U= 0D.當(dāng)R增大時(shí)，U也會(huì)增大答案 BD）如圖 8 所示為閉合電路中兩個(gè)不同電源的U- I圖像，則下列說法中正確的是由題圖知11I2, A 正確.而r= |十U，即圖線的斜率的絕B、C 錯(cuò)誤當(dāng)工作電流變化量相同時(shí)，因?yàn)?|2B.電動(dòng)勢(shì)E= E2,內(nèi)阻12C.電動(dòng)勢(shì)E1Ea，內(nèi)阻r1r2D.當(dāng)工作電流變化量相同時(shí)，電源2 的路端電壓變化

11、較大答案 AD解析 由閉合電路的歐姆定律得E=U+Ir.當(dāng)I= 0 時(shí)電動(dòng)勢(shì)E等于路端電壓U,即 U-I圖線和U軸的交點(diǎn)就是電源電動(dòng)勢(shì),由題圖知，兩電源的電動(dòng)勢(shì)相等.當(dāng)U=0 時(shí)I=上，U- I r圖線和I軸的交點(diǎn)就是短路電流,對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，由題圖知10電源 2 內(nèi)電壓變化較大，由閉合電路的歐姆定律E=U外+U內(nèi)，可知電源 2 的路端電壓變化較大，D 正確.40 分鐘課時(shí)作業(yè)題組一閉合電路歐姆定律的理解1. 在閉合電路中，下列敘述正確的是（）A. 閉合電路中的電流跟電源電動(dòng)勢(shì)成正比，跟整個(gè)電路的電阻成反比B. 當(dāng)外電路斷開時(shí)，路端電壓等于零C. 當(dāng)外電路短路時(shí)，電路中的電流無窮大D. 當(dāng)

12、外電阻增大時(shí)，路端電壓也增大答案 AD2. 在已接電源的閉合電路里，關(guān)于電源的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)電壓、外電壓的關(guān)系，下列說法正確的是（）A. 若外電壓增大，則內(nèi)電壓增大，電源電動(dòng)勢(shì)也會(huì)隨之增大B. 若外電壓減小，內(nèi)電阻不變，內(nèi)電壓也就不變，電源電動(dòng)勢(shì)必然減小C. 若外電壓不變，則內(nèi)電壓減小，電源電動(dòng)勢(shì)也會(huì)隨內(nèi)電壓減小D. 若外電壓增大，則內(nèi)電壓減小，電源的電動(dòng)勢(shì)始終等于二者之和答案 D題組二閉合電路歐姆定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用3. 如圖 1 所示的電路中，把R由 2Q改變?yōu)?6Q時(shí)，電流減小為原來的一半，則電源的內(nèi)電阻應(yīng)為（）A.4 Q B.8 QC.6QD.2Q答案 D解析 根據(jù)閉合電路歐姆定律E=l（R+r

13、），當(dāng)R=2Q時(shí)，E=1（2 +r）;當(dāng)R=6Q時(shí)，E= 2（6 +r），解得r= 2Q,故選 D.4.如圖 2 所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電壓表示數(shù)為 3 V,當(dāng)開關(guān)S11閉合時(shí)，電壓表示數(shù)為 1.8 V, 則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為（ ）12A.5 :B.3： 5C.2 :D.3： 2答案解析S斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)等于電源的電動(dòng)勢(shì)，即:E= 3 V.S閉合時(shí)，U外=1.8 V，所以U內(nèi)=EU外=1.2 V.因5卜=IR,U內(nèi)=Ir，所以R：r=U外：U內(nèi)=1.8 : 1.2 = 3 : 2.5. 一太陽能電池板，測(cè)得它的開路電壓為800 mV, 短路電流為 40 mA.若將該電池板與一阻值為

14、 20Q的電阻連成一閉合電路，則它的路端電壓是A.0.10 VB.0.20 VD.0.40 V答案D解析由已知條件得：又因IEI短=r所以E800X10r一I短40X10所以U= IR=ER=C.0.30 VE= 800 mV.廠33Q =20Q.800r20 mV=400 mV=0.40 V，選項(xiàng) D 正確.6.有兩個(gè)阻值相同都為R的電阻，串聯(lián)起來接在電動(dòng)勢(shì)為E的電源上，通過每個(gè)電阻的電流為I，若將這兩個(gè)電阻并聯(lián)起來，仍接在該電源上,此時(shí)通過一個(gè)電阻的電流為2I、3，則該電源的內(nèi)阻是（）A.RRB.2C.4RRD.8答案 C解析 由閉合電路歐姆定律得，兩電阻串聯(lián)時(shí)E21I=和匚；，兩電阻并聯(lián)

15、時(shí)-I=解得r= 4R,故選 C.7.如圖 3 所示，已知R= R=R= 1 Q .當(dāng)開關(guān)S閉合后，電壓表的讀數(shù)為1 V;當(dāng)開關(guān)1314開后，電壓表的讀數(shù)為0.8 V，則電源的電動(dòng)勢(shì)等于（）L-I1圖 3B.1.2 VC.2 V D.4 V答案 C解析 當(dāng)S閉合時(shí)，1=U=1A = 1 A,故有E=1(1.5 +r);當(dāng)S斷開時(shí)，1= 獸=0.8 A,R1R故有E=I （2 +r），解得E= 2 V , C 正確. 題組三U- I圖像的應(yīng)用A. 路端電壓都為U時(shí)，它們的外電阻相等B. 電流都是Ii時(shí)，兩電源內(nèi)電壓相等C. 電路A的電源電動(dòng)勢(shì)大于電路B的電源電動(dòng)勢(shì)A.1 V=U可知，路端電壓都為

16、U時(shí),不相等，故兩電源內(nèi)電壓不相等.所以選項(xiàng)AC D 正確.9.電路圖如圖 5 甲所示，若電阻R阻值未知，電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻也未知，電源的路端電壓隨電流I的變化圖線及外電阻的8.如圖 4 所示為兩個(gè)獨(dú)立電路I的關(guān)系圖線， 貝 U （U- I圖線分別如圖乙所示，求:15D.A中電源的內(nèi)阻大于B中電源的內(nèi)阻答案 ACD解析 在路端電壓與總電流的關(guān)系圖線（UI）中，圖線在U軸上的截距表示電動(dòng)勢(shì) E,圖線 斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，可見EAEB,圖中兩直線的交點(diǎn)坐標(biāo)為（li,U），由R它們的外電阻相等.由U=Ir可知，電流都是Ii時(shí)，因16(1)若在C D間連一個(gè)理想電壓表，其讀數(shù)是多少?(2)若在C

17、 D間連一個(gè)理想電流表，其讀數(shù)是多少?(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻；(2)電源的路端電壓;(3)電源的輸出功率.答案 (1)4 V 1Q(2)3 V (3)3 W解析(1)由題圖乙知：電源電動(dòng)勢(shì)E= 4 V,短路電流I短=4 A，故內(nèi)阻r=由題圖知：電源與電阻構(gòu)成閉合回路時(shí)對(duì)應(yīng)路端電壓3 V.由題圖乙知：R= 3Q,故P出=I R= 3 W.題組四綜合應(yīng)用10.如圖 6 所示的電路中，當(dāng)開關(guān)S接a點(diǎn)時(shí)，標(biāo)有“ 5 V2.5 W”的小燈泡當(dāng)開關(guān)S接b點(diǎn)時(shí)，通過電阻R的電流為 1 A，此時(shí)電阻R兩端的電壓為 4 V.L 正常發(fā)光,求：圖 6(1)電阻R的阻值；(2)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻.答案(1)4 Q (2)6 V 2 Q解析電阻R的阻值為R=U2= 1Q= 4Q.I21(2)當(dāng)開關(guān)接a時(shí)，有E=U+11r,又U1= 5 V ,P12.55A = 0.5 A.當(dāng)開關(guān)接b時(shí)，有E=U+ I2r,又U2= 4 V ,12= 1 A ,聯(lián)立解得E= 6 V ,r= 2Q.11.如圖