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2019-2020年高中物理《閉合電路歐姆定律》教案1 新人教版選修3-1 一、 教學(xué)目標(biāo)： （一）知識(shí)與技能： 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)，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，知道閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化. （二）過程與方法： 1.通過演示路端電壓與外電阻的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生利用“實(shí)驗(yàn)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.通過研究路端電壓與電流關(guān)系的公式、圖線及圖線的物理意義，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)工具解決物理問題的能力. 3.通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實(shí)際問題，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.　　 （三）情感與價(jià)值： 通過本節(jié)課教學(xué)，加強(qiáng)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(shí)踐能力. 二、 重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn)： 1.閉合電路的歐姆定律. 2.路端電壓與電流（外電阻）關(guān)系的公式表示及圖線表示. 教學(xué)難點(diǎn)： 1.電動(dòng)勢的概念. 2.路端電壓與電流（或外電阻）的關(guān)系. 三、 授課時(shí)數(shù)：3課時(shí) 四、 教學(xué)過程 （一）課前預(yù)習(xí)： 1.復(fù)習(xí)前面學(xué)過的電動(dòng)勢的概念,理解電動(dòng)勢的物理含義. 2.什么是閉合電路的歐姆定律?跟我們初中學(xué)習(xí)的知識(shí)有什么不同的地方? 3.當(dāng)負(fù)載變化的時(shí)候,路端電壓怎么變化? 4.短路和斷路對電路的影響. （二）知識(shí)要點(diǎn)： 1．電源的電動(dòng)勢。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。電動(dòng)勢表征的是電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。例如干電池的電動(dòng)勢為1.5V，與干電池的形狀及大小無關(guān)。 2．閉合電路的歐姆定律。其文字表述為：閉合電路里的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟整個(gè)電路的電阻成反比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為。 3．路端電壓。路端電壓就是外電路（電源外部的電路）兩端的電壓，也叫外電壓，顯然就是電源兩極之間所接電壓表測量出的電壓。 4．電源的輸出功率。在純電阻電路中，電源的輸出功率 可見當(dāng)R=r時(shí)，有最大輸出功率。 （三）難點(diǎn)解析： 1．閉合電路歐姆定律的幾種表達(dá)形式。 閉合電路的歐姆定律，由于著眼點(diǎn)不同，可以有多種表達(dá)形式。常見形式有： （1）電流形式：，說明決定電路中電流強(qiáng)度的因素與電流間的關(guān)系，即電流強(qiáng)度與電源電動(dòng)勢成正比，與電路總電阻成反比。 （2）電壓形式：E=I（R+r），或等，它表明電源電動(dòng)勢在值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和。 （3）能量形式：，此式可以認(rèn)為是電壓形式兩端乘以電荷量q而來，使能量轉(zhuǎn)化的本質(zhì)更顯現(xiàn)出來，即移送單位電荷量電荷的過程中，非靜電力做功與電場力做功量值相等；也就是說，其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能，再由電能轉(zhuǎn)化為電阻R上的內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程中，能量守恒。 （4）功率形式：或。 總之，閉合電路歐姆定律無論用何種形式表達(dá)，本質(zhì)上都是能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在恒定電流中的體現(xiàn)，可見閉合電路歐姆定律是十分重要的定律之一。 2．通路、斷路及短路狀態(tài)。 （1）通路狀態(tài)：當(dāng)外電阻R滿足∞＞R＞0時(shí)，電路處于通路狀態(tài)。在通路狀態(tài)中，電流，路端電壓U=IR=E－Ir，電阻R消耗的電功率。 （2）斷路狀態(tài)：當(dāng)外電阻R→∞時(shí)，電路處于斷路狀態(tài)。在斷路狀態(tài)中，電流，路端電壓，電阻R消耗的電功率為零。 （3）短路狀態(tài)：當(dāng)外電阻R=0時(shí)，電路處于短路狀態(tài)。在短路狀態(tài)中，有短路電流，路端電壓。由于短路時(shí)，電源總功率，即電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成的電能全部消耗在內(nèi)電路中，會(huì)使電源急劇發(fā)熱而燒毀，并由此引起其他不愉快的事情發(fā)生，因此應(yīng)防止短路狀態(tài)發(fā)生。 3．電路中的幾種功率。 根據(jù)全電路歐姆定律，有，式中IE反映電源在單位時(shí)間里將其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的數(shù)量，稱為電源的總功率，即；式中IU是電源向外電路提供的電功率，當(dāng)然也是外電路消耗的電功率；稱為電源的輸出功率，即；式中為 電源內(nèi)部因內(nèi)阻發(fā)熱而損耗的電功率，稱為電源內(nèi)耗（或熱耗）功率，即。這樣從能量分配的角度上，有。 由于一般情況下，認(rèn)為電源的電動(dòng)勢E和內(nèi)電阻r是定值，因此在外電阻減小時(shí)，I增大，從而電源總功率及電源熱耗功率均增大；在外電阻增大時(shí)，及均減小。對于輸出功率，當(dāng)R=r時(shí)有最大輸出功率；在外電路電阻Rr時(shí)，隨著R 的增大，電源的輸出功率減小。 (四)典型例題： [例1] 電動(dòng)勢和電壓有些什么區(qū)別？ [例2] 電動(dòng)勢為2V的電源跟一個(gè)阻值R=9Ω的電阻接成閉合電路，測得電源兩端電壓為1.8V，求電源的內(nèi)電阻（見圖）. [例3] 把電阻R1接到內(nèi)電阻等于1Ω的電源兩端，測得電源兩端電壓為3V.如果在電阻R1上串聯(lián)一個(gè)R2=6Ω的電阻，再接到電源兩端，測得電源兩端電壓為4V.求電阻R1的阻值. [例4] 四節(jié)干電池，每節(jié)電動(dòng)勢為1.5V，內(nèi)阻為0.5Ω，用這四節(jié)干電池組成串聯(lián)電池組對電阻R=18Ω的用電器供電，試計(jì)算： （1）用電器上得到的電壓和電功率； （2）電池組的內(nèi)電壓和在內(nèi)電阻上損失的熱功率. [例5] 在下圖的電路中，電池的電動(dòng)勢E=5V，內(nèi)電阻r=10Ω，固定電阻R=90Ω，R0是可變電阻，在R0由零增加到400Ω的過程中，求： （1）可變電阻R0上消耗熱功率最大的條件和最大熱功率. （2）電池的內(nèi)電阻r和固定電阻R上消耗的最小熱功率之和. （五）鞏固練習(xí)： 一、選擇題 　　1．關(guān)于電動(dòng)勢下列說法正確的是 [ ] 　　A．電源電動(dòng)勢等于電源正負(fù)極之間的電勢差 　　B．用電壓表直接測量電源兩極得到的電壓數(shù)值，實(shí)際上總略小于電源電動(dòng)勢的準(zhǔn)確值 　　C．電源電動(dòng)勢總等于內(nèi)、外電路上的電壓之和，所以它的數(shù)值與外電路的組成有關(guān) 　　D．電源電動(dòng)勢總等于電路中通過1C的正電荷時(shí)，電源提供的能量 　　2．在已接電源的閉合電路里，關(guān)于電源的電動(dòng)勢、內(nèi)電壓、外電壓的關(guān)系應(yīng)是 [ ] 　　A．如外電壓增大，則內(nèi)電壓增大，電源電動(dòng)勢也會(huì)隨之增大 　　B．如外電壓減小，內(nèi)電阻不變，內(nèi)電壓也就不變，電源電動(dòng)勢必然減小 　　C．如外電壓不變，則內(nèi)電壓減小時(shí)，電源電動(dòng)勢也隨內(nèi)電壓減小 　　D．如外電壓增大，則內(nèi)電壓減小，電源的電動(dòng)勢始終為二者之和，保持恒量 　　3．一節(jié)干電池的電動(dòng)勢為1.5V，其物理意義可以表述為 [ ] 　　A．外電路斷開時(shí)，路端電壓是 1．5V 　　B．外電路閉合時(shí)，1s內(nèi)它能向整個(gè)電路提供1．5J的化學(xué)能 　　C．外電路閉合時(shí)，1s內(nèi)它能使1．5C的電量通過導(dǎo)線的某一截面 　　D．外電路閉合時(shí)，導(dǎo)線某一截面每通過1C的電量，整個(gè)電路就獲得1．5J電能 　　4．關(guān)于電動(dòng)勢，下列說法中正確的是 [ ] 　　A．在電源內(nèi)部，由負(fù)極到正極的方向?yàn)殡妱?dòng)勢的方向 　　B．在閉合電路中，電動(dòng)勢的方向與內(nèi)電路中電流的方向相同 　　C．電動(dòng)勢的方向是電源內(nèi)部電勢升高的方向 　　D．電動(dòng)勢是矢量 　　5．圖1為兩個(gè)不同閉合電路中兩個(gè)不同電源的U-I圖像，下列判斷正確的是 [ ] 　　A．電動(dòng)勢E1＝E2，發(fā)生短路時(shí)的電流I1＞ I2 　　B．電動(dòng)勢E1=E2，內(nèi)阻r1＞r2 　　C．電動(dòng)勢E1＞E2，內(nèi)阻 r1＜ r2 　　D．當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時(shí)，電源2的路端電壓變化大 　　6．在圖2所示的電路中，電源的內(nèi)阻不能忽略。已知定值電阻R1＝10Ω，R2＝8Ω。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)S置于位置1時(shí)，電壓表讀數(shù)為2V。則當(dāng)S置于位置2時(shí)，電壓表讀數(shù)的可能值為 [ ] 　　A．2．2V B．1．9V 　C．1．6V D．1．3V 　7．在圖3的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向下滑動(dòng)時(shí)，A、B兩燈亮度的變化情況為 [ ] 　　A．A燈和B燈都變亮 B．A燈、B燈都變暗 　　C．A燈變亮，B燈變暗 D．A燈變暗，B燈變亮 　　9．如圖4所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向左移動(dòng)時(shí)，兩電表的示數(shù)變化情況為 [ ] 　　A．電流表示數(shù)減小，電壓表示數(shù)增大 B．電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)減小 　　C．兩表示數(shù)均增大 　D．兩表示數(shù)均減小 　　二、填空題 　　9．電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，外電阻為R，則路端電壓U隨R變化的函數(shù)式是U=______。當(dāng)R增大時(shí)，U將______，當(dāng)R=∞時(shí)，即外電路______，此時(shí)U=______。當(dāng)R減小時(shí)，U將______，當(dāng)R=0時(shí)，即外電路______，此時(shí)U=______，I=______。 　　10．在圖5中，E=9V，r= 3Ω，R= 15Ω。當(dāng)K斷開時(shí)，UABC=______，UAC______，VBC=______；當(dāng)K接通時(shí)，UABC＝______，UAC＝______，UBC______。 　　11．在圖6中，E=3.5V，r=1Ω，R1=R2=4Ω，R3=2Ω，則當(dāng)K1、K2都接通時(shí)，R1上消耗的功率與K2接通K1斷開時(shí)，R1上消耗功率之比為______。 　　12．在圖7中，R1=R2=R3=1Ω，當(dāng)K 接通時(shí)，電壓表讀數(shù)為1V，K斷開時(shí)，電壓表讀數(shù)為0．8V，則電源電動(dòng)勢為______。 　　R2，r上消耗的電功率，則Pr∶P1∶P2=______。 　　14．在圖9所示的電路中，若把R的阻值由2Ω增大到6Ω，電流將減為原來的一半，則電源的內(nèi)阻為______Ω。 　　15．如圖10所示，R1=R2＝R3＝R，電源內(nèi)阻不計(jì)，電流表、電壓表均理想。兩表的示數(shù)分別為0．3A、2V，則電源電動(dòng)勢為______V，R=______Ω。若將兩表的位置互換，則電壓表示數(shù)為______V，電流表示數(shù)為______A。 　　16．在圖11所示的電路中，電源電動(dòng)勢E=12V，內(nèi)阻r=1Ω，電阻R1=R4=15Ω，R2=R3=3Ω，當(dāng)S斷開時(shí)，A、B、D三點(diǎn)的電勢分別為______V、______V、______V，S閉合時(shí)流過S的電流為______A。 　　三、計(jì)算題 　　17．有“200V40W”燈泡400盞，并聯(lián)于電源兩端，這時(shí)路端電壓U1=150V，當(dāng)關(guān)掉200盞，則路端電壓升為U2=175V試求： 　?。?）電源電動(dòng)勢，內(nèi)阻多大？ 　?。?）前后兩次每盞燈實(shí)際消耗的功率各多大？ （3）若使電燈正常發(fā)光還應(yīng)關(guān)掉多少盞燈？ 　　18．如圖12所示的電路中，已知四個(gè)電阻的阻值為R1＝1Ω、R2＝2Ω、R3＝3Ω、R4＝4Ω，電源電動(dòng)勢E＝4V，內(nèi)阻r＝0．2Ω，試求： 　?。?）S閉合，S′斷開時(shí)，通過R1和R2的電流之比I1／I2； 　　（2）S和S′都閉合時(shí)的總電流I′。 電動(dòng)勢 閉合電路歐姆定律練習(xí)題答案 　　一、選擇題 　　1、BD 2、D 3、B 4、ABC 5、AD 　　6、B 7、B 8、B 　　二、填空題 　　9、ER/（R+r），增大，開路，E，減小，短路，零，E/r 　　10、9V，0，9V，7.5V，7.5V，0 　　11、49∶100 12、2V 　　13、9∶4∶2 14、2