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1、2022年人教版高中物理選修3-1 第2章 第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律（教案）
【知識與技能】
1、能夠推導出閉合電路的歐姆定律及其公式，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系，知道 這種關系的公式表達和圖線表達，并能用來分析、計算有關問題。
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、熟練應用閉合電 路歐姆定律解決有關的電路問題。
5、理解閉合電路的功率表達式 ，知道閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。
【過程與方法】
1、通過演示路端電壓與負載的關系實驗，培養(yǎng)學生利用“實驗研究，得
2、出結(jié)論”的探究物理規(guī)律的科學思路和方法。
2、通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題，培養(yǎng)學生運用物理知識解決實際問題的能力。
【情感態(tài)度與價值觀】
1、通過本節(jié)課教學，加強對學生科學素質(zhì)的培養(yǎng)，通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力。
【教學過程】
★重難點一、閉合電路的歐姆定律★
閉合電路的歐姆定律
1．閉合電路組成
(1)外電路：電源外部由用電器和導線組成的電路，在外電路中，沿電流方向電勢降低．
(2)內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，在內(nèi)電路中，沿電流方向電勢升高．
2．閉合電路的歐姆定律
(1)推導：如圖所示，設電源的電動勢為E，外電路電阻為R，內(nèi)電路電阻為
3、r，閉合電路的電流為I.在時間t內(nèi)：
①外電路中電能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為E外＝I2Rt.
②內(nèi)電路中電能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為E內(nèi)＝I2rt.
③非靜電力做的功為W＝Eq＝EIt.
根據(jù)能量守恒定律有W＝E外＋E內(nèi)，
所以EIt＝I2Rt＋I2rt.
整理后得到E＝IR＋Ir，即I＝.
(2)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比．
(3)表達式：I＝.
(4)常用的變形式：E＝IR＋Ir，E＝U外＋U內(nèi)，U外＝E－Ir.
3．對閉合電路歐姆定律的理解
(1)I＝或E＝IR＋Ir，只適用于外電路為純電阻電路的情況，對外電路中含有非純電阻元件(如電動機
4、、電解槽等)的不適用．
(2)E＝U外＋U內(nèi)＝U外＋Ir，即電源電動勢等于內(nèi)外電路的電壓之和．普遍適用于外電路為任意用電器的情況．
(3)將電壓表接在電源兩極間測得的電壓U外是指路端電壓，不是內(nèi)電路兩端的電壓，也不是電源電動勢，所以U外＜E.
(4)電動勢和路端電壓雖然是有相同的單位且有時數(shù)值也相同，但二者是本質(zhì)不同的物理量．電動勢反映了電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領大小，路端電壓反映了外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領大小．
【特別提醒】
(1)對給定的電源，認為E、r不變．
(2)對于有電壓變化的閉合電路問題，由E＝U外＋U內(nèi)，可知：內(nèi)、外電路電壓變化的絕對值相等，即|Δ
5、U外|＝|ΔU內(nèi)|.
(3)外電路含有非純電阻元件(如電動機、電解槽等)時，不能直接用歐姆定律解決電流問題，可以根據(jù)串、并聯(lián)電路特點或能量守恒定律進行列式計算．
4、閉合電路的歐姆定律的表達形式
表達式
物理意義
適用條件
I＝
電流與電源電動勢成正比，與電路總電阻成反比
純電阻電路
E＝I(R＋r) ①
E＝U外＋Ir ②
E＝U外＋U內(nèi) ③
電源電動勢在數(shù)值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和
①式適用于純電阻電路；②③式普遍適用
EIt＝I2Rt＋I2rt ④
W＝W外＋W內(nèi) ⑤
電源提供的總能量等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和
④式適用于純電阻電路，
6、⑤式普遍適用
【典型例題】如圖所示的電路中，R1=9Ω，R2=30Ω，S閉合時，電壓表V的示數(shù)為11.4V，電流表A的示數(shù)為0.2A，S斷開時，電流表A的示數(shù)為0.3A，（各表均為理想表）求： （1）電阻R3的值； （2）電源電動勢E和內(nèi)阻r的值。
【答案】（1）15歐；（2）12V，1歐
【解析】（1）R2兩端電壓：；
所以，R1兩端電壓為：；
從而，流過R1的電流：；
流過電阻R3的電流
所以電阻R3的阻值
（2）由閉合電路歐姆定律，
當開關閉合時…①
當開關斷開時…②
解①式和②，得E=12V，
★重難點二、閉合電路的功率問題★
閉合電路的功率問題
1
7、．各部分功率關系分析
由EIt＝I2Rt＋I2rt知
EI＝I2R＋I2r
2．電源輸出功率
P出＝＝
即當R＝r時，分母最小，即電源輸出功率最大。
P出與外電阻R的函數(shù)關系圖象
圖象分析Rr時，R越大，P出越小R＝r時，P出＝，為最大值
【特別提醒】
（1）當電源輸出功率最大時，機械效率η＝50%。當R→∞時，η→100%，但此時P出→0，無實際意義。
（2）對于內(nèi)外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據(jù)P＝I2R來判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同。
【典型例題】如圖所示，電源的電動勢E=110V，電阻R1=21Ω，電動機繞組的電阻R0=0
8、.5Ω，電鍵S1始終閉合．當電鍵S2斷開時，電阻R1的電功率是525W，當電鍵S2閉合時，電阻R1的電功率是336W，求
(1)電源的內(nèi)電阻； (2)當電鍵S2閉合時流過電源的電流和電動機的輸出的功率．
【答案】（1）1Ω（2）22A，1606W
【解析】（1）設S2斷開時R1消耗的功率為P1，則，代入數(shù)據(jù)可以解得r=1Ω．
（2）設S2閉合時R1兩端的電壓為U，消耗的功率為P2，則，解得U=84V
由閉合電路歐姆定律得?E=U+Ir，代入數(shù)據(jù)，得I=26A
流過R1的電流為I1，流過電動機的電流為I2，，
而I1+I2=I，所以I2=22A，
由UI2=P出+I22R0
9、，代入數(shù)據(jù)得P出=1606W
★重難點三、閉合電路的動態(tài)分析方法★
一、路端電壓與負載的關系
1．路端電壓與負載
(1)路端電壓U：又叫外電壓，它是外電路上總的電勢降落．
(2)負載R：電路中消耗電能的元件統(tǒng)稱為負載．
2．路端電壓U與負載R的關系
(1)當外電阻R增大時，根據(jù)I＝可知電流I減小，內(nèi)電壓Ir減小，根據(jù)U外＝E－Ir可知路端電壓U外增大．
(2)當外電阻R減小時，根據(jù)I＝可知電流I增大，內(nèi)電壓Ir增大，根據(jù)U外＝E－Ir可知路端電壓U外減小．
【特別提醒】
在閉合電路中，任何一個電阻的增大(或減小)，都將引起電路總電阻的增大(或減小)，該電阻兩端的電壓
10、一定會增大(或減小)
二、閉合電路的動態(tài)分析方法
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——“并同串反”。
“并同”：指某一電阻增大時，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；某一電阻減小時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。
“串反”：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
11、電壓、電功率都將減小；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。
(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。
【典型例題】如圖，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r。將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為△V1、△V2、△V3，理想電流表A示數(shù)變化量的絕對值△I，則 ( )
A． A的示數(shù)減小 B．V2的示數(shù)增大
C．△V3與△I的比值大于r D．△V1小于△V2
【答案】C
2022年人教版高中物理選修3-1 第2章 第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律（教案）
