27閉合電路歐姆定律教案

1、適用學科高中物理適用年級高二適用區(qū)域人教版區(qū)域課時時長（分鐘）2課時知識點閉合電路歐姆定律教案教學目標1. 通過探究推導出閉合電路歐姆定律及其公式，知道電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和。2. 理解路端電壓與負載的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達，并能用來分析有關(guān)問題。3. 掌握電源斷路和短路兩種特殊情況下的特點。知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。4. 了解路端電壓與電流的U-I圖像，認識E和r對U-I圖像的影響。5. 熟練應(yīng)用閉合電路歐姆定律進行相關(guān)的電路分析和計算。教學重點推導閉合電路歐姆定律，應(yīng)用定律進行相關(guān)討論。教學難點應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論路端電壓與負載關(guān)系。教

2、學過程一、導入基礎(chǔ)知識回顧歐姆定律綜合電學的相應(yīng)規(guī)律進行綜合鞏固和加深。今天主要研究閉合電路歐姆定律。二、知識講解（一）考點解讀一、閉合電路歐姆定律1閉合電路的組成及電流流向2閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化如圖所示，電路中電流為I，在時間t內(nèi)，非靜電力做功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和，即EItI2RtI2rt。3閉合電路歐姆定律二、路端電壓與負載(外電阻)的關(guān)系1路端電壓與電流的關(guān)系(1)公式：UEIr。(2)U­I圖像：如圖所示，該直線與縱軸交點的縱坐標表示電動勢，斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻。2路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律(1)外電阻R增大時，電流I減小，外電壓U增大，當R增大到

3、無限大(斷路)時，I0，UE，即斷路時的路端電壓等于電源電動勢。(2)外電阻R減小時，電流I增大，路端電壓U減小，當R減小到零時，I，U0?？键c1 路端電壓與負載的關(guān)系1外電阻的兩類變化引起的相應(yīng)變化(1)說明：電源的電動勢等于電源沒有接入電路時的路端電壓。(2)說明：由于電源內(nèi)阻很小，所以短路時會形成很大的電流，為保護電源，絕對不能把電源兩極直接相連接。2電源的U­I圖像(1)圖像的函數(shù)表達式：UEIr。(2)圖像表示：電源的外電路的特性曲線(路端電壓U隨電流I變化的圖像)，如圖所示是一條斜向下的直線。(3)當外電路斷路時(即R，I0)：縱軸上的截距表示電源的電動勢E(EU端)；當

4、外電路短路時(R0，U0)：橫坐標的截距表示電源的短路電流I短。(條件：坐標原點均從0開始)(4)圖線的斜率：其絕對值為電源的內(nèi)電阻，即r。(5)某點縱坐標和橫坐標值的乘積：為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率。考點2 電源的有關(guān)功率和電源的效率1電源的有關(guān)功率和電源的效率(1)電源的總功率：P總IEI(U內(nèi)U外)。(2)電源的輸出功率：P出IU外。(3)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率：PI2r。(4)電源的效率：，對于純電阻電路，。2輸出功率和外電阻的關(guān)系在純電阻電路中，電源的輸出功率為PI2RRR(1)當Rr時，電源的輸出功率最大，Pm。(2)當R>r時，隨著R增大，P

5、減小。(3)當R<r時，隨著R增大，P增大?？键c3 閉合電路的動態(tài)分析1閉合電路動態(tài)分析的思路閉合電路中由于局部電阻變化(或開關(guān)的通斷)引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化，分析這類問題的基本思路是： 2閉合電路動態(tài)分析的三種方法(1)程序法：基本思路是“部分整體部分”，即：R局R總I總U外(2)結(jié)論法“串反并同”“串反”是指某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減??；某一電阻減小時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大?！安⑼笔侵改骋浑娮柙龃髸r，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它

6、并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。(3)特殊值法與極限法：指因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。一般用于滑動變阻器兩部分在電路中都有電流時的討論。三 、例題精析例題1【題干】電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓，下列說法正確的是()A因為電源電動勢不變，所以路端電壓也不變B因為UIR，所以當I增大時，路端電壓也增大C因為UEIr，所以當I增大時，路端電壓減小D若外電路斷開，則路端電壓為零【答案】C【解析】路端電壓UIREIr，因為I增大時，R減小，所以不能用UIR判斷路端電壓的變化情況，根據(jù)UEIr可知

7、，當I增大時，路端電壓減小，所以選項A、B錯誤，C正確；當外電路斷開時，路端電壓為E，選項D錯誤?！军c睛】 重點在于理解閉合電路歐姆定律各物理量所代表的物理意義，特別是變式后各物理量對應(yīng)圖像上的物理意義。例題2【題干】如圖所示，A為電源的U­I圖線，B為電阻R的U­I圖線，用該電源和電阻組成閉合電路時，電源的輸出功率和效率分別是()A4 W，B2 W，C4 W， D2 W，【答案】C【解析】從題圖可知E3 V，圖線A和圖線B的交點是電源和電阻R構(gòu)成閉合電路的工作點，因此P出UI4 W，P總EI6 W。電源的效率?！军c睛】根據(jù)圖像理解線A、B中各物理量所代表的物理意義，即可得

8、出相應(yīng)關(guān)系。例題3【題干】 (多選)如圖所示，閉合開關(guān)S并調(diào)節(jié)滑動變阻器滑片P的位置，使A、B、C三燈亮度相同。若繼續(xù)將P向下移動，則三燈亮度變化情況為()AA燈變亮BB燈變亮CB燈變暗 DC燈變亮【答案】ACD【解析】將變阻器滑片P向下移動時，接入電路的電阻減小，外電路總電阻減小，根據(jù)全電路歐姆定律得知，總電流IA增大，則A燈變亮。并聯(lián)部分的電壓U并EIA(RAr)，E、RA、r不變，IA增大，U并減小，B燈變暗。通過C燈的電流ICIIB，I增大，IB減小，則IC增大，C燈變亮，故A、C、D正確?！军c睛】動態(tài)電路分析，首先根據(jù)外電路電阻的變化確定總電流的變化，從而引起內(nèi)壓和外壓的分配，再到局

9、部。例題4【題干】如圖所示，E10 V，r1 ，R1R35 ，R24 ，C100 F。當S斷開時，電容器中帶電粒子恰好處于靜止狀態(tài)。求：(1)S閉合后，帶電粒子加速度的大小和方向；(2)S閉合后流過R3的總電荷量。【答案】(1)g方向豎直向上(2)4×104 C【解析】開始帶電粒子恰好處于靜止狀態(tài)，必有qEmg且qE豎直向上。S閉合后，qEmg的平衡關(guān)系被打破。S斷開，帶電粒子恰好處于靜止狀態(tài)，設(shè)電容器兩極板間距離為d，有UCE4 V，mg。S閉合后，UCE8 V設(shè)帶電粒子加速度為a，則mgma，解得ag，方向豎直向上。(2)S閉合后，流過R3的總電荷量等于電容器上電荷的增加量，所以

10、QC(UCUC)4×104 C?！军c睛】結(jié)合電容電場的實際應(yīng)用。四 、課堂運用基礎(chǔ)1、【題干】(多選)如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，下列結(jié)論正確的是()A電源的電動勢為6.0 VB電源的內(nèi)阻為12 C電源的短路電流為0.5 AD電流為0.3 A時的外電阻是18 【答案】AD【解析】因該電源的U­I圖像的縱軸坐標不是從零開始的，故縱軸上的截距雖為電源的電動勢，即E6.0 V，但橫軸上的截距0.5 A并不是電源的短路電流，且內(nèi)阻應(yīng)按斜率的絕對值計算，即r| 2 。由閉合電路歐姆定律可得電流I0.3 A時，外電阻Rr18 。故選項A、D正確。2.【題干】 (多選)直

11、流電路如圖所示，在滑動變阻器的滑片P向右移動時，電源的()A總功率一定減小B效率一定增大C內(nèi)部損耗功率一定減小D輸出功率一定先增大后減小【答案】ABC【解析】滑動變阻器的滑片P向右移動時，滑動變阻器連入電路部分的阻值變大，因而電流減小，由P總IE可知電源的總功率減小，選項A正確?；瑒幼冏杵鬟B入電路部分阻值變大，路端電壓變大，由×100%可知電源的效率增大，選項B正確。內(nèi)部損耗功率為P內(nèi)I2r，電流減小，因而內(nèi)部損耗功率減小，選項C正確。電源輸出功率為外電阻消耗功率，但外電阻與內(nèi)電阻的大小關(guān)系未知，因而不能判斷輸出功率的變化情況，選項D錯誤。3.【題干】如圖所示是一實驗電路圖。在滑動觸

12、頭由a端滑向b端的過程中，下列表述正確的是()A路端電壓變小B電流表的示數(shù)變大C電源內(nèi)阻消耗的功率變小D電路的總電阻變大【答案】A【解析】當滑片向b端滑動時，其接入電路中的電阻減小，使得外電路總電阻減小，故D錯誤。根據(jù)I，可知總電流在增加，根據(jù)閉合電路中的歐姆定律有EIrU外，可知路端電壓U外在減小，故A正確。流過電流表的示數(shù)為I，可知電流在減小，故B錯誤。根據(jù)PI2r，可知內(nèi)阻消耗的功率在增大，故C錯誤。4.【題干】 (多選)在如圖所示的電路中，電源電動勢為E、內(nèi)電阻為r，C為電容器，R0為定值電阻，R為滑動變阻器。開關(guān)閉合后，燈泡L能正常發(fā)光。當滑動變阻器的滑片向右移動時，下列判斷正確的是

13、()A燈泡L將變暗B燈泡L將變亮C電容器C的電量將減小 D電容器C的電量將增大【答案】AD【解析】由題意，可知R增大，電流I減小，燈泡L將變暗。故A正確，B錯誤。路端電壓UEIr增大，則電容器電量QCU增大。故C錯誤，D正確。鞏固1、【題干】(多選)在如圖所示電路中，電源電動勢E和內(nèi)阻r均為定值，當外電路電阻R發(fā)生變化時，回路電流I、路端電壓U、內(nèi)電壓U都將隨之發(fā)生變化。下列圖像能正確表示其變化規(guī)律的是()【答案】AB【解析】由閉合電路歐姆定律有IUEIrErEUIrE根據(jù)式可知，I隨R的增大單調(diào)遞減，但不是線性變化，故A正確。將式變形可得UE，利用數(shù)學知識可知B正確，D錯誤。根據(jù)式可知，C錯

14、誤。2.【題干】 (多選)如圖所示，已知電源內(nèi)阻為r，定值電阻R0的阻值也為r，滑動變阻器R的總電阻為2r。若滑動變阻器的滑片P由A向B滑動，則()A電源的輸出功率由小變大B定值電阻R0消耗的功率由小變大C電源內(nèi)部的電勢降落由大變小D滑動變阻器消耗的功率變小【答案】ABD【解析】由題圖可知，當滑動變阻器的滑片P由A向B滑動時，滑動變阻器的有效電阻在減小，外電路電阻由3r逐漸減小為r，由電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系可知，電源的輸出功率由小變到最大，故選項A正確；定值電阻R0消耗的功率為PR0I2R0，而電流在不斷增大，則R0消耗的功率也由小變大，電源內(nèi)部的電壓降Ir也由小變大，所以B正確，C錯誤

15、；對于滑動變阻器消耗的功率的變化情況，可把R0r2r看做新電源的內(nèi)阻，可知當R2r時滑動變阻器消耗的功率最大，當R變小時，其消耗的功率變小，選項D正確。3.【題干】如圖所示的電路中，燈泡A和燈泡B原來都是正常發(fā)光的?，F(xiàn)在突然發(fā)現(xiàn)燈泡A比原來變暗了些，燈泡B比原來變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是()AR3斷路BR1短路CR2斷路 DR1、R2同時短路【答案】C拔高【解析】燈泡A比原來暗了些，說明燈泡A的電流和電壓變??；燈泡B比原來亮了些，說明燈泡B的電壓和電流變大。采取代入排除法，將選項逐個代入分析：R3斷路R外增大R總變大I減小U變大，由此可知兩燈均變亮，故A錯誤；R1短路R外減小R總減小I

16、增大，通過燈泡A和B的電流變大，兩燈變亮，B錯誤；同理分析可知C選項正確，D選項錯誤。1、【題干】(多選)如圖所示，直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖線；直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖線；直線C為一個電阻R兩端電壓與電流的關(guān)系圖線。將這個電阻分別接到a、b兩電源上，那么()AR接到b電源上時電源的效率高BR接到b電源上時電源的輸出功率較大CR接到a電源上時電源的輸出功率較大，但電源效率較低DR接到a電源上時電阻的發(fā)熱功率較大，電源效率也較高【答案】AC【解析】由題圖知Ea>Eb，內(nèi)阻ra>rb，當電阻R接到電源兩極時，電源的效率為，所以R接到電源b上時，電源的效率高，A

17、對，D錯。由題圖知，R接到電源a上時，電源的輸出電壓和電流均比接到b上時大，故R接到電源a上時，電源的輸出功率較大，B錯，C對。2、【題干】如圖所示，電池電動勢為E，內(nèi)阻為r。當可變電阻的滑片P向b點移動時，電壓表 的讀數(shù)U1與電壓表 的讀數(shù)U2的變化情況是()AU1變大，U2變小BU1變大，U2變大CU1變小，U2變小DU1變小，U2變大【答案】A【解析】滑片P向b移動時，總電阻變大，干路中I變小。由于路端電壓UEIr，U增大，即V1表示數(shù)U1變大。由于V2表示數(shù)U2IR，U2減小，所以A正確。3、【題干】如圖所示，閉合開關(guān)S，電路穩(wěn)定后，水平放置的平行金屬板間的帶電質(zhì)點P處于靜止狀態(tài)，若將

18、滑動變阻器R2的滑片向a端移動，則()A電壓表讀數(shù)增大 B電流表讀數(shù)減小CR1消耗的功率減小 D質(zhì)點P將向下運動【答案】D【解析】由圖可知，R1與滑動變阻器串聯(lián)；電容器與變阻器并聯(lián)；當滑片向a端移動時，滑動變阻器接入電阻減小，總電阻減??；由閉合電路歐姆定律可知，電路中電流增大；路端電壓減小，同時R1兩端的電壓增大，所以電壓表示數(shù)減小，電流示數(shù)增大，故A、B錯誤。流過R1的電流增大，由公式PI2R知R1消耗的功率增大，故C錯誤。電容器板間電壓減小，板間電場強度減小，故質(zhì)點P受到的向上電場力減小，則重力大于電場力，質(zhì)點P將向下運動，故D正確。課堂小結(jié)今天這節(jié)課我們學了閉合電路歐姆定律的知識，要重點

19、理解閉合電路歐姆定律的應(yīng)用。同時通過這節(jié)課的學習也為我們下一節(jié)課學習做了鋪墊?？偨Y(jié)升華1電源的總功率(1)任意電路：P總EIU外IU內(nèi)IP出P內(nèi)(2)純電阻電路：P總I2(Rr).2電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)I2rU內(nèi)IP總P出3電源的輸出功率(1)任意電路：P出UIEII2rP總P內(nèi)(2)純電阻電路：P出I2R.(3)當Rr時，電源的輸出功率最大為Pm.(4)P出與R的關(guān)系如圖所示2路端電壓與電流的關(guān)系圖象(1)由UEIr可得電源的UI關(guān)系圖象，如圖中實線所示縱截距為電動勢E；圖象的斜率的絕對值為電源的內(nèi)電阻r.(2)直線上任何一點A與原點O的連線(圖中虛線所示)的斜率表示對應(yīng)的外電阻R；圖線

20、上每一點的橫、縱坐標的乘積為電源的輸出功率，如圖中PAUAIA.31程序法：基本思路是“部分整體部分”即R局R總I總U內(nèi)U外2“串反并同”結(jié)論法(1)所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大(2)所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小即：R課后作業(yè)基礎(chǔ)1、【題干】一個閉合電路，是由電池供電的，外電路是純電阻時，以下說法正確的是()A當外電阻增大時，路端電壓增大B當外電阻減小時，路端電壓增大C當外電阻減小時，電路中的電流減小D電池的內(nèi)阻越小，外電阻變化時，路端電壓的變化越

21、大【答案】A【解析】根據(jù)UEIr，當外電阻增大時，I減小，U增大，A正確，B錯誤。根據(jù)I，C錯誤，再根據(jù)UEIr，UIr，故D錯誤。2.【題干】 (多選)如圖所示電路中，電源電動勢E9 V、內(nèi)阻r3 ，R15 ，下列說法中正確的是()A當S斷開時，UAC9 VB當S閉合時，UAC9 VC當S閉合時，UAB7.5 V，UBC0D當S斷開時，UAB0，UBC0【答案】AC【解析】當S斷開時，UAC與UBC為路端電壓，等于電源電動勢，A正確，D錯誤；當S閉合時，UACUABR7.5 V，UBCI×00，B錯誤，C正確。3、【題干】有兩個相同的電阻R，串聯(lián)起來接在電動勢為E的電源上，電路中的

22、電流為I；將它們并聯(lián)起來接在同一電源上，此時流過電源的電流為，則電源的內(nèi)阻為()ARB.C4R D.【答案】C【解析】由串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點及閉合電路的歐姆定律得EI(2Rr)，由以上兩式可得r4R。4、【題干】 如圖所示的電路中，電源提供的電壓為U10 V保持不變，已知R14 ，R26 ，C30 F。(1)閉合開關(guān)S，求電路穩(wěn)定后通過R1的電流。(2)然后將開關(guān)S斷開，求這以后流過R1的電荷量?！敬鸢浮?1)1 A(2)1.2×104 C【解析】(1)閉合S，電路達到穩(wěn)定后電容器相當于斷路。由歐姆定律得通過R1的電流為I A1 A。(2)S斷開前，電容器兩極板間的電壓等于R2兩

23、端的電壓，即有UCU2IR21×6 V6 V電容器所帶電荷量為QCUC30×106×6 C1.8×104 CS斷開且電路穩(wěn)定時，電容器兩極板間的電壓等于電源提供的電壓U，電容器所帶電荷量為QCU30×106×10 C3×104 C流過R1的電荷量等于電容器所帶電荷量的增加量，即QQQ3×104 C1.8×104 C1.2×104 C。鞏固1、【題干】如圖所示電路中，定值電阻R2r(r為電源內(nèi)阻)，滑動變阻器的最大阻值為R1且R1R2r。在滑動變阻器的滑片P由左端a向右滑動的過程中，以下說法正確的

24、是()A電源的輸出功率變小BR2消耗的功率先變大后變小C滑動變阻器消耗的功率先變大后變小D以上說法都不對【答案】C【解析】滑片向右移動，滑動變阻器接入電路部分電阻變小，電路中的電流變大，通過電源的電流和通過電阻R2的電流都變大，這兩個電阻是定值電阻，消耗的功率變大，在滑動的過程中內(nèi)阻始終小于外電阻，所以電源的輸出功率增大?？紤]滑動變阻器上的功率消耗時可以把R2看成電源的一部分，當滑動變阻器的阻值等于2r時，消耗的功率最大，當滑動變阻器阻值小于2r時，消耗的功率變小。2、【題干】如圖所示的電路中，閉合開關(guān)，燈L1、L2正常發(fā)光。由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，

25、根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是()AR1斷路BR2斷路CR3短路 DR4短路【答案】A【解析】把原電路改畫為如圖所示的電路，由于電流表示數(shù)減小、燈L2變暗，可推知電路中的總電流減小，路端電壓增大，表明外電阻增大，可排除R3、R4短路的可能。又燈L1變亮、燈L2變暗，表明燈L1兩端電壓增大、燈L2兩端電壓減小，由歐姆定律可判斷只能是R1發(fā)生斷路。3、【題干】 (多選)如圖所示電路中，電源內(nèi)阻不能忽略。閉合S后，調(diào)節(jié)R的阻值，使電壓表示數(shù)增大U，在這一過程中，有()A通過R1的電流增大BR2兩端電壓減小UC通過R2的電流減小量小于D路端電壓增大量為U【答案】AC【解析】由電流I可知，當電壓增加U時，通

26、過R1的電流就增加，故A正確；由于電源的內(nèi)阻不能忽略，故R2兩端電壓減小量比U小，B錯誤，C正確；因R2兩端的電壓減小，故路端電壓增大量比U要小，故D錯誤。4、【題干】如圖所示的電路中，所用電源的電動勢E4 V，內(nèi)電阻r1 ，電阻R1可調(diào)?，F(xiàn)將R1調(diào)到3 后固定。已知R26 ，R33 ，求：(1)開關(guān)S斷開和接通時，通過R1的電流分別為多大？(2)為了使A、B之間電路的電功率在開關(guān)S接通時能達到最大值，應(yīng)將R1的阻值調(diào)到多大？這時A、B間消耗的最大電功率是多少？【答案】(1)0.4 A0.667 A(2)03.556 W【解析】(1)開關(guān)S斷開時，I1 A0.4 A開關(guān)接通時，R2、R3并聯(lián)的

27、總電阻R232 I1 A0.667 A(2)開關(guān)接通時，A、B之間的總電阻R232 為定值，所以，只有當R10時，總電流最大，A、B之間的電功率才最大。I A APABI2R23×2 W3.556 W。拔高1、【題干】電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比。在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中得到的實驗圖線如圖所示，圖中U為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點，相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為a、b。由圖可知a、b的值分別為()A.、 B.、C.、 D.、【答案】D【解析】 由U­I圖像可知，若電源的電動勢為6U0，則a、b兩點處對應(yīng)的路端電壓分別為4U0、2U0，電源的效率，所以a，b，正確選項為D。2、【題干】如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率隨電流I變化的圖線，曲線OBC表示同一直流電源內(nèi)部的熱功率隨電流I變化的圖線。若A、B點的橫坐標均為1 A，那么AB線段表示的功率為()A1 WB6 WC2 W D2.5 W【答案】C【解析】 由題圖知，在C點，電源的總功率等于電源內(nèi)部的熱功率，所以電源的電動勢為E3 V，短路電流為I3