2024-2025年《金牌学案》物理人教版必修第3册教师用书配套Word课件：18　第四章　第一节　常见的电路元器件　第二节　闭合电路的欧姆定律.docx

第一节　常见的电路元器件　第二节　闭合电路的欧姆定律1．识别常见元器件及其在电路中的应用，知道电动势、外电路、内电路，理解闭合电路欧姆定律．2．会运用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，能从公式和图像两个角度解决与闭合电路欧姆定律相关的物理问题．3．能用实验探究路端电压随外电阻变化的规律，学会与他人交流合作，提高科学探究能力，培养学习科学的精神．知识点一　识别几种常见元器件1．电阻器(1)分为阻值固定的电阻器和阻值可变的电阻器．(2)在电路图中，用字母“R”及符号“”表示．2．电感器(1)由绝缘导线绕成，通过电磁感应能把外部电路的电能储存在电感器内部的磁场中．(2)在电路图中用字母“L”及符号“”或“”表示．3．二极管(1)在电路中，它只允许电流由单一方向通过，反向时阻断．(2)在电路图中，用字母“D”及符号“”表示，箭头表示正向电流的方向．知识点二　电路和电动势1．闭合电路：用导线把电源、用电器连成的电路叫作闭合电路．电源外部的电路叫作外电路，电源内部的电路叫作内电路．2．非静电力的作用：在电源内部，非静电力把正电荷从负极搬运到正极，在该过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加，将其他形式的能量转化为电势能．3．电动势(1)定义：在电源内部，非静电力把正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷q的比值．(2)公式：E＝Wq．(3)单位：伏特，简称：伏，符号：V．(4)物理意义：反映电源将其他形式的能转化为电能的本领的物理量．(5)影响电动势大小的因素只有电源本身的性质．4．内阻：通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫作内阻．　(1)电动势的单位与电压的单位相同，但两者是截然不同的两个概念．(2)电动势和内阻是电源的两重要参数．知识点三　闭合电路欧姆定律1．内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比．2．表达式：I＝ER+r ．3．适用条件：外电路为纯电阻电路．　外电路与内电路中电流的方向是一致的，外、内电路构成了闭合回路．知识点四　路端电压与负载的关系1．负载和路端电压：负载是外电路中的用电器，路端电压是外电路的电压，有时也叫电路两端的电压．2．路端电压U与电流I的关系(1)路端电压U与电流I的函数关系式：U＝E－Ir．(2)U-I图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻．3．路端电压与外电阻的关系：当R增大时，路端电压U增大；当R减小时，路端电压U减小．4．两种特殊情况(1)当外电路断路时，外电阻R为无穷大，I为零，Ir也为零，可得U＝E，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势的大小．(2)当外电路短路时，外电阻R＝0，此时电路中的电流最大，即Im＝Er，路端电压为零，E＝U内．1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大． (√)(2)在闭合回路中电流总是从高电势流向低电势． (×)(3)电源一定时，负载电阻越大，电路电流越小． (√)(4)闭合电路欧姆定律I＝ER+r的应用是有条件的． (√)(5)外电路断路时，电源两端的电压就是电源电动势． (×)2．填空一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内有180 J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为6 V．日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如干电池、电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样.(1)如果把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把2 C的正电荷从3.7 V的电池的负极移到正极呢？(2)是不是非静电力做功越多，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？提示：(1)把5 C的正比荷从1.5 V干电池的负极移到正极，电势能增加了7.5 J，非静电力做功7.5 J；把2 C的正电荷从3.7 V电池的负极移到正极，电势能增加了7.4 J，非静电力做功7.4 J.(2)不是.非静电力对电荷做功多少与电荷的数量有关.若把相同数量的正电荷从电源的负极移到正极，非静电力做功越多，电荷获得的电势能越多，表明电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大.可以用非静电力做的功与电荷量的比值来反映非静电力做功的本领. 考点1　对电动势的理解1．对电动势的理解(1)电动势是标量，电源内部电流的方向由电源负极指向正极．(2)公式E＝Wq是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的．电动势不同，表示将其他形式的能转化为电能的本领不同，例如，蓄电池的电动势为2 V，表明在蓄电池内移送1 C的电荷时，可以将2 J的化学能转化为电能．(3)电动势的粗略测量：E的数值等于没有接入外电路时电源正、负两极间的电压，可以用阻值较大的电压表直接接在电源正、负极两端粗略测量，其示数近似为电源电动势E．2．电动势与电压的区别项目电动势电　压物理意义不同表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领数值大小不同数值上等于将单位正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功数值上等于将单位正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功决定因素不同由电源本身决定由电源、导体的电阻及导体的连接方式决定联　系电路闭合：E＝U内＋U外；电路断开：E＝U外【典例1】　下面对电源电动势概念的认识正确的是(　　)A．电源电动势等于电源两极间的电压B．在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和C．电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大D．电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同思路点拨：(1)电动势与电压虽然单位相同，但含义不同．(2)电路闭合：E＝U内＋U外．B　[电源电动势在数值上等于电路开路时电源正、负极间的电压，电路闭合时由于存在内电压，此时电源两极间的电压小于电源电动势，故A错误；在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和，故B正确；电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，即在电路中通过一定电荷量时，电源提供的电能越多，电动势越大，并不是电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大，故C错误；电动势和电势差意义不同，电势差是表示把电能转化为其他形式的能的本领的物理量，故D错误.]　理解电动势的三点注意(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关．(2)电动势是标量，但有方向，物理学中规定方向为由负极经电源内部指向正极，即电源内部电流的方向．(3)电源的内部也有电阻(即内电阻)，当电流经电源内部时也有电压降落(即内电压)．[跟进训练]1．下列关于电源电动势的说法不正确的是(　　)A．电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领B．在电源内部正电荷从高电势处向低电势处移动C．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置D．把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势不会变化B　[电源电动势反映了电源内部非静电力做功的本领，电动势越大，非静电力做功的本领越强，A正确，不符合题意；在电源外部，正电荷从正极向负极移动，在电源内部，正电荷从负极向正极移动，所以在电源内部正电荷从低电势处向高电势处移动，B错误，符合题意；电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置，C正确，不符合题意；把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势不会变化，因为电动势与电源的结构有关，与外电路无关，D正确，不符合题意.] 考点2　闭合电路的理解及应用1．闭合电路的组成2．闭合电路欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条件I＝ER+r电流与电源电动势成正比，与总电阻成反比纯电阻电路E＝I(R＋r) ①E＝U外＋Ir ②E＝U外＋U内 ③电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路②③式普遍适用【典例2】　如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6 V和0.4 A．当S断开时，它们的示数分别改变了0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内阻．[解析]　当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路的欧姆定律得U＝E－Ir，即E＝1.6 V＋0.4r， ①当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路的欧姆定律得U′＝E－I′r，即E＝(1.6＋0.1)V＋(0.4－0.1)r， ②由①②式解得E＝2 V，r＝1 Ω.[答案]　2 V　1 Ω[跟进训练]2．在如图所示的电路中，电源电动势为E，当开关S闭合后，理想电压表示数为23E，则外电阻R与电源内阻r的比值为(　　)A．Rr＝12 B．Rr＝21C．Rr＝23 D．Rr＝32B　[据题意可知外电阻R两端电压为UR＝23E＝IR，内阻上的电压Ur＝13E＝Ir，可得Rr＝21.故选B.] 考点3　路端电压与外电阻的关系1．路端电压和外电阻的关系对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变，变化情况如下(↑表示增大，↓表示减小)．外电阻变化情况R↑R→∞R↓R→0电流I＝ER+rI↓I→0I↑I→Er内电压U′＝Ir＝E－IRU′↓U′→0U′↑U′→E路端电压U外＝IR＝E－IrU外↑U外→EU外↓U外→02．外电压U与电流I的关系由U＝E－Ir可知，U-I图像是一条斜向下的直线，如图所示．(1)图像中U轴截距表示电动势E．(2)I轴截距I0等于短路电流．(3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝ΔUΔI．注意：图像的纵坐标不从零开始时，图线与纵轴的交点仍表示电源电动势E，但图线与横轴的交点不表示短路电流．【典例3】　(多选)如图所示为某一电源的U-I图线，由图可知(　　)A．电源电动势为2 VB．电源内电阻为13 ΩC．外电路短路时，电流为6 AD．电路的路端电压为1 V时，电流为5 A思路点拨：解此题关键是理解U-I图像中“截距”“斜率”的物理意义．AD　[由U-I图线知，电源的电动势E＝2 V，A正确；r＝ΔUΔI＝2-0.86 Ω＝0.2 Ω，B错误；当U＝1 V时，I＝E-Ur＝2-10.2 A＝5 A，D正确；当路端电压为零时，对应的电流才是短路电流，由U-I图像知当电流为6 A时，路端电压为0.8 V，C错误.]　电阻的U-I图像与电源的U-I图像的区别项目电阻电源U-I图像研究对象对某一固定电阻而言，两端电压与通过的电流成正比关系对电源进行研究，路端电压随干路电流的变化关系图像的物理意义　　表示导体的性质R＝UI，R不随U与I的变化而变化表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内电阻联系电源的电动势和内电阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化[跟进训练]3．(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是(　　)A．电源的电动势为6.0 VB．电源的内阻为12 ΩC．当外电阻为12 Ω时，电源的电流0.5 AD．电流为0.4 A时的外电阻是13 ΩAD　[对比闭合电路欧姆定律U＝E－Ir，可知，图线与纵轴交点表。