【公开课】闭合电路的欧姆定律高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

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1、闭合电路的欧姆定律人教版高中物理 必修3新知导入我们知道，要想电路中产生电流必须用导线将电源、用电器连成闭合电路，那么电路中的电流大小与哪些因素有关？今天我们就学习这方面的知识。为什么多接几个小灯泡之后，会比之前要暗呢？新知讲解一、认识闭合电路ErS外电路内电路闭合电路1.闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。2.外电路：用电器和导线组成的电路是外电路。3.内电路：电源内部是内电路。新知讲解二、电动势思考：你能说出闭合电路中外电路和内电路中电流的方向吗?ErS外电路内电路I在外电路中，电流方向由正极流向负极；在内电路中，电流方向为负极流向正极。I新知讲解思考与讨论1:在外电路中

2、，正电荷由电源正极流向负极。如果电路中只存在静电力的作用，会发生什么情况？在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子。但电流的方向为正电荷移动的方向，下面按正电荷的移动进行讨论。参考答案：电源正极的正电荷与负极的负电荷很快就会中和，电路中不能维持稳定的电流。新知讲解思考与讨论2:为什么电源能让外电路中能维持稳定的电流？这是因为电源能把负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极。所以能让外电路中能维持稳定的电流。思考与讨论3:电源的这种能力是怎么来的呢？+正极负极+-新知讲解因此，在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷，我们把这种力叫作非静电力。即电源把正电荷

3、从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功，电荷的电势能增加。+正极负极+-在电源内部，存在着由正极指向负极的电场。在这个电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动。新知讲解1.从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能在化学电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；新知讲解思考与讨论：想一想，不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？参考答案：不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领一般不同，电动势就是反映电源把其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量。新知讲解2.电动势（1）在物理学中，我们用非静电

4、力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势。（2）电动势公式E表示电动势；W是非静电力做功；q表示电荷量。（3）电动势在数值上等于非静电力把 1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。新知讲解（4）单位：功 W 的单位是焦耳（J），电荷量 q 的单位是库仑（C），电动势 E 的单位与电势、电压的单位相同，是伏特（V）。（5）电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。新知讲解1.部分电路欧姆定律导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成正比，跟导体的电阻 R 成反比。2.闭合电路中的电势变化情况（1）在外电路中，正电

5、荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动，在外电路中，沿电流方向电势降低。三、闭合电路欧姆定律及其能量分析新知讲解（2）在内电路中，电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。如图将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联，则内阻沿电流方向电势降低。Er内电路电源与内阻新知讲解思考与讨论：对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低，电势能减少。那么，电流 I 跟电源的电动势 E 及内阻 r、外电路的电阻 R 之间会有怎样的关系呢？电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程，所以可以用电流做功的多少来研究电流 I 跟电源的电动势 E 及内阻 r、外电路的电阻 R 之间的

6、关系。新知讲解设电源电动势为E，内阻为r，外电路的用电器都是纯电阻为R，闭合电路的电流为I。（1）电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？非静电力做功将其他形式的能转化为电能，转化的数值与非静电力做的功 W 相等。时间 t 内电源输出的电能为：WEq EIt（2）在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？在时间 t内，外电路转化的内能为：Q外 I2Rt新知讲解（3）当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？在时间 t 内，内电路转化的内能为：Q内 I2rt根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即：WQ外 Q内将 W、Q 外 和 Q 内 的

7、表达式代入上述关系式有:EIt I2Rt I2rtE IR Ir新知讲解3.闭合电路欧姆定律的电阻之和成反比。这个结论叫作闭合电路的欧姆定律。（2）闭合电路的欧姆定律也可以写为：E U 外 U 内 即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。U外 表示 IR，它是外电路总的电势降落；U内 表示 Ir，它是内电路的电势降落。（1）闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路新知讲解四、路端电压与负载的关系1.负载和路端电压我们常常把外电路中的用电器叫作负载，把外电路的电势降落叫作路端电压。2.路端电压的表达式根据闭合电路的欧姆定律 EU外 U 内，则 U外=E-U内 U外记为路端电压 U，考

8、虑到 U内 Ir，则：U E Ir新知讲解（1）如图当外电阻 R 减小时，由式可知，电流 I 增大，因而内电路的电势降落 Ir 增大由；UE-Ir 式可知，这时路端电压 U减小。E、rR1AVR即：外电阻 R减小，电流增大，路端电压减小。外电阻 R增大，电流减小，路端电压增大。新知讲解思考讨论1：现在你能解释节前“问题”栏目中多接几个小灯泡之后会比之前要暗的原因吗？多并联几个小灯泡之后，外电路的电阻R减小，电流I增大，路端电压U减小，所以多接几个小灯泡之后比之前要暗。新知讲解思考与讨论2：UE-Ir 式表示的是 U 和 I 这两个变量之间的函数关系。把它改写为：UrIE然后和一次函数的标准形式

9、：y kx b对比就能知道它的 U-I 图像是一条直线。Er=0r0UO根据 U-I 图像，当外电路断开时，路端电压是多少？当电源两端短路时，电流会是无穷大吗？I新知讲解Er=0r0UOI0I当外电路断开时I=0，由图可知此时路端电压U=E。当电源两端短路时，电流不会无穷大，由图可知电源两端短路时U=0，此时I=I0 即为短路电流。新知讲解3.图象的物理意义Er=0r0UOI0I在纵轴上的截距表示电源的电动势E。在横轴上的截距表示电源的短路电流。图象斜率的绝对值表示电源的内阻。新知讲解4.断路和电源短路（1）当外电路断开时，电流 I 为 0，Ir 也为 0，由U EIr式可知，U E。这就是说

10、，断路时的路端电压等于电源的电动势。我们常根据这个道理测量电源的电动势。（2）当电源两端短路时，外电阻 R 0。由 式可知，此时电流电源的内阻 r 一般都很小，铅蓄电池的内阻只有0.005 0.1，干电池的内阻通常也不到 1。新知讲解所以绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起！这样电流过大，会导致温度过高，烧坏电源，甚至引起火灾。新知讲解欧姆表是在电流表的基础上改装而成的。为了使测量电阻时电流表指针能够偏转，表内应有电源。拓展学习 欧姆表的原理欧姆表电路。R1RgRxE r当红、黑表笔直接接触时（相当于被测电阻为 0），电流表指针指在最大值 Ig 处，由闭合电路的欧姆定律可得新知讲解若已知

11、E 和 Ig 的值，就可以求得 R。当红、黑表笔之间接有待测电阻 Rx 时，电流表指针指在 Ix 处，由闭合电路的欧姆定律可得得:由上式可知，电阻与电流存在一一对应的关系。因此，只要将原来的电流刻度转换成对应的电阻刻度，指针就能够指示出被测电阻值，R x 与Ix 之间不是线性关系，所以刻度盘上电阻值的刻度不均匀。1.在如图所示的电路中，电源的内阻r=1.0，电阻R=9.0，不计电流表的内阻。闭合开关S后，电流表的示数I=0.20A电源的电动势E为（）A2.0V B3.0V C4.0V D5.0V 课堂练习AE rSRA课堂练习2.关于电动势，下面的说法正确的是（）A电源的电动势等于电源没有接入

12、电路时，两极间的电压，所以当电源接入电路时，电动势将发生改变 B闭合电路时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势 C电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小的物理量 D在闭合电路中，电源的输出功率随外电路电阻的增大而增大 C课堂练习3.下列关于电源的说法，正确的是（）A电源向外提供的电能越多，表示电动势越大 B电动势表示电源将任意电量正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功 C电源的电动势与外电路有关 D在电源内从负极到正极电势升高 D课堂练习4.单位电荷量的正电荷沿闭合电路移动一周，在内外电路中释放的总能量决定于（）A通过电源的电流 B电源的电动势 C内外电阻之和

13、 D路端电压的大小 B拓展提高1.如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论不正确的是（）A电源的电动势为6.0 V B电源的内阻为2 C电源的短路电流为0.5 A D当外电阻为2时电源的输出功率最大CU/VI/A05.05.45.86.05.65.20.1 0.2 0.30.4 0.5拓展提高2.一台直流电动机的电阻为R，额定电压为U，额定电流为I，当其正常工作时，下述正确的是（）A电动机所消耗的电功率I2R Bt秒内所产生的电热为UIt Ct秒内所产生的电热为I2Rt Dt秒内输出的机械能为（U-IR）It CD拓展提高3.如图所示，直线a为某电源的路端电压随干路电流的变化图线，

14、直线b为某一电阻R两端的电压随电流的变化图线，把该电源和该电阻组成闭合电路，则电源的内功率和路端电压分别为（）A4W，2V B2W，1V C2W，2V D4W，3VC0 2 4 6231U/VI/Aba课堂总结1.由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路；用电器和导线组成的电路是外电路；电源内部是内电路。2.在外电路中，沿电流方向电势降低；内阻沿电流方向电势降低。3.闭合电路欧姆定律 或E U外 U内4.外电阻 R 减小时，电流增大，路端电压减小；外电阻 R增大时，电流减小，路端电压增大。5.当外电路断开时，路端电压等于电源的电动势；当电源两端短路时，。板书设计一、认识闭合电路由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路；用电器和导线组成的电路是外电路；电源内部是内电路。二、电动势在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势。三、闭合电路欧姆定律及其能量分析1.在外电路中，沿电流方向电势降低；内阻沿电流方向电势降低。板书设计3.闭合电路欧姆定律 或E U外 U内四、路端电压与负载的关系1.外电阻 R 减小时，电流增大，路端电压减小；外电阻 R增大时，电流减小，路端电压增大。2.断路和电源短路（1）当外电路断开时，路端电压等于电源的电动势。（2）当电源两端短路时，