2019-2020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）.doc

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2019-2020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(dǎo)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(fù)載的關(guān)系，知道 這種關(guān)系的公式表達(dá)和圖線表達(dá)，并能用來分析、計算有關(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、熟練應(yīng)用閉合電 路歐姆定律解決有關(guān)的電路問題。5、理解閉合電路的功率表達(dá)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(fù)載的關(guān)系實驗，培養(yǎng)學(xué)生利用“實驗研究，得出結(jié)論”的探究物理規(guī)律的科學(xué)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(xué)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(xué)，加強對學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。【教學(xué)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(dǎo)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(dǎo)：如圖所示，設(shè)電源的電動勢為E，外電路電阻為R，內(nèi)電路電阻為r，閉合電路的電流為I.在時間t內(nèi)：外電路中電能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為E外I2Rt.內(nèi)電路中電能轉(zhuǎn)化成的內(nèi)能為E內(nèi)I2rt.非靜電力做的功為WEqEIt.根據(jù)能量守恒定律有WE外E內(nèi)，所以EItI2RtI2rt.整理后得到EIRIr，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(dá)式：I.(4)常用的變形式：EIRIr，EU外U內(nèi)，U外EIr.3對閉合電路歐姆定律的理解(1)I或EIRIr，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、電解槽等)的不適用(2)EU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(lǐng)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(lǐng)大小【特別提醒】(1)對給定的電源，認(rèn)為E、r不變(2)對于有電壓變化的閉合電路問題，由EU外U內(nèi)，可知：內(nèi)、外電路電壓變化的絕對值相等，即|U外|U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(jìn)行列式計算4、閉合電路的歐姆定律的表達(dá)形式表達(dá)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EI(Rr) EU外Ir EU外U內(nèi) 電源電動勢在數(shù)值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和式適用于純電阻電路；式普遍適用EItI2RtI2rt WW外W內(nèi) 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式適用于純電阻電路，式普遍適用【典型例題】如圖所示的電路中，R1=9，R2=30，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(dāng)開關(guān)閉合時當(dāng)開關(guān)斷開時解式和，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各部分功率關(guān)系分析由EItI2RtI2rt知EII2RI2r2電源輸出功率P出即當(dāng)Rr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(guān)系圖象圖象分析Rr時，R越大，P出越小Rr時，P出，為最大值【特別提醒】（1）當(dāng)電源輸出功率最大時，機械效率50%。當(dāng)R時，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)PI2R來判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同?！镜湫屠}】如圖所示，電源的電動勢E=110V，電阻R1=21，電動機繞組的電阻R0=0.5，電鍵S1始終閉合當(dāng)電鍵S2斷開時，電阻R1的電功率是525W，當(dāng)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(dāng)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）1（2）22A，1606W【解析】（1）設(shè)S2斷開時R1消耗的功率為P1，則，代入數(shù)據(jù)可以解得r=1（2）設(shè)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，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(fù)載的關(guān)系1路端電壓與負(fù)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(fù)載R：電路中消耗電能的元件統(tǒng)稱為負(fù)載2路端電壓U與負(fù)載R的關(guān)系(1)當(dāng)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EIr可知路端電壓U外增大(2)當(dāng)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EIr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(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“并同串反”?！安⑼保褐改骋浑娮柙龃髸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?！按础保褐改骋浑娮柙龃髸r，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。(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?！镜湫屠}】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 BV2的示數(shù)增大CV3與I的比值大于r DV1小于V2【答案】C