高中物理課件：第六節(jié)《閉合電路歐姆定律》（人教版選修3-1）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第六節(jié)閉合電路歐姆定律 核心要點(diǎn)突破 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第六節(jié) 課前自主學(xué)案 目標(biāo)概覽 目標(biāo)概覽 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道電源的電動(dòng)勢等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓 2 知道電源的電動(dòng)勢等于內(nèi) 外電路上電勢降落之和 3 理解閉合電路歐姆定律及其公式 并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題 4 理解路端電壓與電流 或外電阻 的關(guān)系 知道這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)的形式 并能用來分析 計(jì)算有關(guān)問題 5 理解閉合電路的功率表達(dá)式 理解閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 對電源電動(dòng)勢的概念的理解 2 對閉合電路歐姆定律的理解和應(yīng)用 3 路端電壓 電流 外電阻的關(guān)系 課前自主學(xué)案 一 電動(dòng)勢1 電動(dòng)勢 等于電源沒有接入電路時(shí)兩極間的 大小由電源本身的性質(zhì)決定 2 單位 伏特 V 電壓 降低 升高 內(nèi)阻 3 內(nèi)外電壓與電動(dòng)勢的關(guān)系 E 2 閉合電路歐姆定律 1 內(nèi)容 閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢 跟內(nèi) 外電路的電阻之和 2 公式 I 或E 3 適用范圍 外電路為 電路 外電路為非純電阻電路時(shí)電動(dòng)勢仍等于內(nèi)外電壓之和 U內(nèi) U外 成正比 成反比 IR Ir 純電阻 增大 減小 0 E 0 0 四 路端電壓與電流的關(guān)系如圖14 6 1所示 由圖可知 直線的斜率的絕對值表示 大小 直線與縱軸的交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電源 大小 當(dāng)r 0 理想電源 時(shí) 路端電壓不隨電流的變化而變化 內(nèi)阻 電動(dòng)勢 圖14 6 1 EI UI I2r UI I2r 核心要點(diǎn)突破 一 電動(dòng)勢及其與電壓的區(qū)別與聯(lián)系1 電動(dòng)勢的意義電源是把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的裝置 不同的電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同 電動(dòng)勢就是表征電源這種本領(lǐng)大小的物理量 電動(dòng)勢越大 電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越強(qiáng) 2 電動(dòng)勢的大小 由電源本身決定 與外電路無關(guān) 在數(shù)值上等于在電源內(nèi)部把1C正電荷從負(fù)極移到正極非靜電力做的功 即轉(zhuǎn)化為電能的值 3 電動(dòng)勢與電壓的區(qū)別 1 物理含義 電壓表示電阻或用電器兩端的電勢差 是形成電場產(chǎn)生電流的原因 電動(dòng)勢表示電源提供電能的本領(lǐng) 是電壓產(chǎn)生的原因 2 做功的實(shí)質(zhì) 電壓對應(yīng)電場力做功 電動(dòng)勢對應(yīng)非靜電力做功 3 能的轉(zhuǎn)化 電壓相關(guān)的能是把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能 電動(dòng)勢相關(guān)的能是把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能 特別提醒 1 產(chǎn)生電動(dòng)勢的內(nèi)電路也有電阻 即內(nèi)電阻 非靜電力做功轉(zhuǎn)化成的電能要有一部分消耗在內(nèi)阻上 剩余的部分才是向外電路輸出的 2 電壓表并聯(lián)在電源兩端 電壓表測量的是路端電壓 只有電壓表視為理想儀表時(shí) 其示數(shù)才等于電源電動(dòng)勢 二 閉合電路的動(dòng)態(tài)分析抓住電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻不變 根據(jù)歐姆定律及串 并聯(lián)電路的性質(zhì)來分析電路中某一電阻變化而引起的整個(gè)電路中各部分電學(xué)量的變化 常見的方法有 3 兩個(gè)結(jié)論的統(tǒng)一 當(dāng)一個(gè)電阻阻值增大 則流過該電阻的電流減小 另外該股電流流過的地方 電流都減小 沒流過的地方 電流都增大 反之亦然 三 應(yīng)用閉合電路歐姆定律的相關(guān)計(jì)算1 首先要認(rèn)清外電路上各元件的串并聯(lián)關(guān)系 必要時(shí) 應(yīng)進(jìn)行電路轉(zhuǎn)換 畫出等效電路圖 圖14 6 3 課堂互動(dòng)講練 蓄電池的電動(dòng)勢為2V 這表示 A 電路中每通過1C的電荷量 電源把2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷 蓄電池兩極間的電壓為2VC 蓄電池在1s內(nèi)將2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹 蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿谋绢I(lǐng)比一節(jié)干電池 電動(dòng)勢為1 5V 的大 解析 蓄電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 由電動(dòng)勢的物理意義知 電動(dòng)勢2V表示在電源內(nèi)部通過非靜電力把1C正電荷從負(fù)極板移動(dòng)到正極板時(shí)將2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 A對 當(dāng)外電路斷路時(shí)兩極間電壓才等于電源電動(dòng)勢 B錯(cuò)誤 電動(dòng)勢的意義是對應(yīng)單位電荷量而不是單位時(shí)間 C錯(cuò)誤 電動(dòng)勢大 把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)就大 電動(dòng)勢1 5V表示電路中每通過1C的電荷量 電源把1 5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?D對 答案 AD 點(diǎn)評 電動(dòng)勢是表示電源通過非靜電力做功把其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量 在數(shù)值上等于把1C正電荷從負(fù)極板移到正極板非靜電力所做的功 電動(dòng)勢越大 說明轉(zhuǎn)化電能的本領(lǐng)越強(qiáng) 但轉(zhuǎn)化的電能不一定越多 因?yàn)檗D(zhuǎn)化電能的多少還與電源搬運(yùn)電荷的多少有關(guān) 變式訓(xùn)練1關(guān)于電動(dòng)勢E的說法正確的是 A 電動(dòng)勢E的大小 與移送電荷量q的大小成正比B 電動(dòng)勢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E是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量D 電動(dòng)勢E的單位與電勢差的單位相同 故兩者在本質(zhì)上相同 解析 選BC 電動(dòng)勢的大小由電源本身的性質(zhì)決定 與移送的電荷量q無關(guān) 故A錯(cuò) 電動(dòng)勢的大小與外電路無關(guān) 與電源的體積也無關(guān) 例如不同體積的干電池電動(dòng)勢相同 容量不同 故B正確 電動(dòng)勢表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小 故C正確 電動(dòng)勢 電壓單位雖相同但含義不同 故D錯(cuò)誤 圖14 6 4如圖14 6 4所示電路 電源內(nèi)阻不可忽略 開關(guān)S閉合后 在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過程中 A 電壓表與電流表的示數(shù)都減小B 電壓表與電流表的示數(shù)都增大C 電壓表的示數(shù)增大 電流表的示數(shù)減小D 電壓表的示數(shù)減小 電流表的示數(shù)增大 答案 A 點(diǎn)評 1 電路的動(dòng)態(tài)分析 是閉合電路歐姆定律的具體應(yīng)用之一 一般先判斷電阻的變化 在閉合電路中 只要有一個(gè)電阻增大 則外電阻增大 外電壓增大 干路中電流減小 反之 外電壓減小 干路電流增大 再分析串聯(lián)在干路中的各固定電路及變化電路的電壓 電流情況 2 分析思路是由局部 引起變化的部分 到整體 再到局部 需要得出結(jié)論的部分 注意干路中的電流是連接內(nèi) 外電路的橋梁 變式訓(xùn)練2如圖14 6 5E為內(nèi)阻不能忽略的電池 R1 R2 R3為定值電阻 S0 S為開關(guān) V與A分別為電壓表和電流表 初始時(shí)S0與S均閉合 現(xiàn)將S斷開 則 A V的讀數(shù)變大 A的讀數(shù)變小B V的讀數(shù)變大 A的讀數(shù)變大C V的讀數(shù)變小 A的讀數(shù)變小D V的讀數(shù)變小 A的讀數(shù)變大圖14 6 5 如圖14 6 6所示電路中 R1 R2 R3 1 電壓表內(nèi)阻很大 當(dāng)S斷開時(shí) 電壓表示數(shù)為0 8V 當(dāng)S閉合時(shí) 電壓表示數(shù)為1V 求電源電動(dòng)勢和內(nèi)電阻 圖14 6 6 答案 2V0 5 點(diǎn)評 應(yīng)用閉合電路歐姆定律解決全電路問題 首先要分析清楚電路圖 明確用電器間的串并聯(lián)關(guān)系 再根據(jù)不同情況分別列出閉合電路歐姆定律表達(dá)式 聯(lián)立方程組求解 變式訓(xùn)練3圖14 6 7如圖14 6 7所示的電路中 當(dāng)S閉合時(shí) 電壓表和電流表的示數(shù)分別為1 6V和0 4A 當(dāng)S斷開時(shí) 它們的示數(shù)分別改變0 1V和0 1A 求電源的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻 解析 法一 當(dāng)S閉合時(shí) R1 R2并聯(lián)接入電路 由閉合電路歐姆定律得 U1 E I1r 即E 1 6 0 4r 當(dāng)S斷開時(shí) 只有R1接入電路 外電阻增大 干路電流減小 路端電壓增大 因此U2 U1 0 1V I2 I1 0 1A 由閉合電路歐姆定律得U2 E I2r 即E 1 6 0 1 0 4 0 1 r 聯(lián)立解得E 2V r 1 答案 2V1 把E 3V r 0 5 的電源與R 1 的電阻及一最大阻值為10 的滑動(dòng)變阻器R 連成一閉合電路 如圖14 6 8所示 1 當(dāng)R 為何值時(shí) R 消耗的功率最大 最大功率為多少 2 如果該電源的內(nèi)阻r 5 同樣還是該閉合回路 當(dāng)R 為多大時(shí) 電源有最大輸出功率 最大輸出功率是多少 若R 的最大阻值為2 情況又如何 圖14 6 8 答案 見解析 點(diǎn)評 1 如果外電路中含有非純電阻元件 只能用P EI P出 IU外 來計(jì)算總功率和輸出功率 2 要注意區(qū)別電源最大輸出功率的條件與某定值電阻消耗功率最大的區(qū)別 電流最大 定值電阻消耗的功率最大 電源的最大輸出功率問題往往要結(jié)合P R圖象分析 因此準(zhǔn)確地記住電源輸出功率與外電路電阻的關(guān)系圖線即P R圖象是解決此類問題的關(guān)鍵 3 討論某一可變電阻消耗最大功率時(shí) 可將除可變電阻以外的外電阻和電源看做等效電源 轉(zhuǎn)化為討論該等效電源的最大輸出功率問題 變式訓(xùn)練4圖14 6 9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(dòng)勢和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)圖線如圖14 6 9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(diǎn) 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 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全