12.2闭合电路的欧姆定律 导学案-（2019）新人教版高中物理必修第三册.rar

12.2闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律【学习目标学习目标】1. 知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，知道电动势的定义式。2. 经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，理解内外电路的能量转化，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用。3 . 理解闭合电路的欧姆定律，通过探究电源两端电压与电流的关系，体会图像法在研究物理问题中作用。4. 能据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载关系。了解电源短路可能会带来的危害，加强安全用电意识。5. 知道欧姆表测量电阻的原理。【开启新探索开启新探索】 对某一电阻为 R 的导体，当两端加电压为 U 时，通过该电阻的电流 I 满足欧姆定律。该定律是对电路中某一部分元件而言的，也称部分电路RUI 欧姆定律。若对含电源、电阻、电键的闭合电路而言，电路中的电流 I 与电源、电阻又有怎样的关系？ 【质疑提升质疑提升 1】电动势电动势1.实验：课本 P83 问题中，用同一个电源对一个小灯泡、四个小灯泡供电，小灯泡的亮度是否相同？这样的现象，与同学们的认知是否一致？为什么会有这样的现象，你有怎样的认识？2.为解释以上实验现象，我们需要进一步学习相关电路的知识。如上图，说明什么是闭合电路？什么是外电路？什么是内电路？（1）由、和连成的电路叫作闭合电路。（2）和组成外电路，是内电路。3.通过上一章电源和电流的学习我们知道，电源的外部，在电场力的作用下，电子从负极移动到正极。而电源的作用是将到达正极的电子“移送”回负极，思考：将电子从正极“移送”回负极，还是电场力的作用吗？若不是电场力作用，是什么力的作用？又实现了怎样的能量转化？4.通过常规的化学电池、发电机说明：“非静电力”究竟是什么力？5.通过非静电力做功，电源把其它形式的能转化为电能。以下不同的电源，将负电荷从正极移送到负极，非静电力做功的本领、电源将其它形式能转化为电能的本领相同吗？谁的本领强？（1） 某种干电池，非静电力把 1C 负电荷在电源内从正极移送到负极时做 1.5J 的功；（2） 某种纽扣电池，非静电力把 1C 负电荷在电源内从正极移送到负极时做 3.0J 的功；（3） 某种蓄电池，非静电力把 6C 正电荷在电源内从负极移送到正极时做 12.0J 的功。6.不同的电源，将其它形式的能转化为电能的能力不同，如何描述电源的这种特性？7.电动势的意义、定义式、单位、决定因素又是怎样呢？【质疑提升质疑提升 2】闭合电路欧姆定律及其能量分析闭合电路欧姆定律及其能量分析1. 对于闭合电路而言，外电路中从正极到负极，电势如何变化？内电路中，从负极到正极，电势又如何变化？（电源看作一个没有电阻的理想电源E 和电阻 r 的串联）答：外电路中从正极到负极，电势；内电路中，从负极到正极电势，但在电源内阻上电势。2. 如图所示，电路中电源的电动势为 E、内电阻为 r，该电源为一阻值为 R 的电阻供电。当闭合电键 S 时，电路中的电流 I 与电动势 E、内电阻 r、外电阻 R 有怎样的关系？如何寻找物理量间的关系？（1）在 t 时间内，内、外电路中电流做功产生的热量各为多少？ （2）在 t 时间内，非静电力做的功为多少？ （3）根据能量守恒定律，以上三者之间有怎样的关系？ （4）电路中电流与电源、电阻的关系式? 3. 通过以上推导，阅读课本 P86，理解闭合电路的欧姆定律。（1）内容：的电流跟电源的成，跟内、外电路的成。（2）表达式：。（3）该定律适用于含电源、外电路为的闭合电路（选填“纯电阻、非纯电阻” ） 。（4）对比欧姆定律，欧姆定律适用于不含电源的元件。4. 结合闭合电路的欧姆定律，我们可以把表达式变形为 EI（R+r）IR+Ir。该表达式又有怎样的意义？5. 理解关于闭合电路的几个概念：（1）I 指电路中通过电源的电流，电路的总电流，通常称为“干路电流” 。（2）URIR 指电源之外的电路两端电压，也是电源两端的电压，称“外电压”或 。（3）UrIr 指电源内电阻上的电压，称。（4）外电路中的用电器叫做。【质疑提升质疑提升 3】路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系1. 结合闭合电路的欧姆定律推导：对给定的电源，E、r 均为定值，当电路中负载的阻值 R减小时，路端电压 U 的大小如何变化？并解释实验中小灯泡的亮度变化原因。2. 结合闭合电路的欧姆定律推导：路端电压 U 与干路电流 I、电源的电动势 E 与内电阻 r 之间的函数关系式，并画出 UI 图。(1) 通过图像可以看出，随干路电流的增大，路端电压 。(2) 图像斜率的物理意义： 。(3) 图像与纵轴的截距的物理意义： 。(4) 图像与横轴的截距的物理意义： 。【质疑提升质疑提升 4】闭合电路的欧姆定律应用：欧姆表的原理闭合电路的欧姆定律应用：欧姆表的原理1. 欧姆表是测量电阻大小的一个装置，和电压表、电流表一样，也是通过“表头”改装而成的。但改装欧姆表时不再是简单的串联或并联电阻。为测量电阻时指针能够偏转，表内应有电源，如图所示，为一欧UIOAV姆表内部电路原理图。 设：电源的电动势为设：电源的电动势为 E、内电阻为、内电阻为 r，电流表的满偏电流为，电流表的满偏电流为 Ig、内阻为、内阻为 Rg，可变电阻，可变电阻R1。（1） 欧姆挡调零：当红、黑表笔直接接触时（此时没有接入任何电阻，相当于被测电阻为 0） 。通过调节可变电阻 R1（也称调零电阻，可通过旋动 改变阻值），使电流表的指针指在最大电流 Ig 处。此时，接入的可变电阻 R1应为多大？欧姆表的内阻R为多大？（2） 测电阻：欧姆调零后，在红、黑表笔之间接入待测电阻 Rx，电路中的电流将小于 Ig并指在表盘中的某一位置，读出其电流数值为 Ix。试分析：待测电阻 Rx与电流 Ix是否一一对应，如一一对应，两者间又有怎样的对应关系，试写出两者间的表达式？（3） 如图所示，为电流表的表盘示意图，请结合（2）中求到的表达式，以R为单位电阻，标出其它四个电流刻度对应的阻值应为多少倍的R？【学以致用学以致用】1关于电源电动势，以下说法正确的是( )A由电动势qWE 可知 E 跟 q 成反比，电路中移送的电荷越多，电动势越小B由电动势qWE 可知 E 跟 W 成正比，电源做的功越多，电动势越大CqWE 只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的0IgIg/23Ig/4Ig/40D由qWE 得出，在某一电路中，电路中移送的电荷越多，非静电力做功WqE不一定越多2. 铅蓄电池的电动势为 2V，这表示（ ）A. 蓄电池在 1s 内将 2J 的化学能转变成电能B. 电路中每通过 1C 的电量，电源把 2J 的电能转变为化学能C. 蓄电池将化学能转变为电能一定比一节干电池（电动势为 1.5V）多D. 蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为 1.5V）大3在图中 R1=14, R2=9。当开关处于位置 1 时，电流表读数 I1=0.2A；当开关处于位置2 时，电流表读数 I2=0.3A。求电源的电动势 E 和内电阻 r。3V 14某太阳能电池板不接负载时的电压是 600V，短路电流是 30A，求这块电池的电动势和内阻是多少？600V 205 手电筒中 1.5V 的干电池给某小灯泡供电时，电流为 0.3A，在某次接通开关的 10s 时间内，一节干电池中有多少化学能转化为电能？4.5J6如图所示，两个不同闭合电路的U-I图像，则下列说法中正确的是（ ）A. 电动势E1I2B. 电动势 E1=E2，内阻 r1r2D. 当电源的工作电流变化相同时，电源 1 的路端电压变化较大【素养提升专练素养提升专练】1 关于电源电动势，下列说法中正确的是 （ ）A同一电源接入不同的电路电动势会发生改变B电源向外提供的电能越多，表明电动势越大2IU 0 1C电源电动势表征电源把其它形式的能化为电能本领的物理量，与是否接外电路无关D电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压2. 关于电动势，下列说法正确的是（ ）A. 在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能减小B. 对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大C. 电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多D. 电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多3 一太阳能电池板，测得它的开路电压为 800mV，短路电流为 40mA，若将该电池板与一阻值为 20 的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( )A.0.10 V B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V 4. 如图所示，直线 a 为某电源的路端电压随电流强度的变化图线，直线 b 为电阻 R 两端的电压随电流强度的变化图线.用该电源和该电阻组成的闭合电路，电源的电动势和电源的内电阻分别为（ ）A.3V，0.5 B.6V，1 C.2V，1 D.2V，0.5 5. 如图是汽车蓄电池供电简化电路图。 当汽车启动时，启动开关 S 闭合，电动机工作，车灯会变暗；当汽车启动之后，启动开关 S 断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。请分析以上现象发生的原因。 并联电动机，相当于外电路的电阻减小，路端电压减小，车灯变暗。当启动后开关断开，电动机断开，电路恢复初始状态，车灯电压恢复、亮度恢复。6. 如图所示的电路中，R1=18，R 2=10，当 a、b 两点间接理想的电流表时，其读数为0.5A，当 a、b 两点间接理想的电压表时，其读数为 3.6V，则该电源的电势、内电阻为多大？6V，7. 电源的电动势为 45V、外电阻为 40 时，路端电压为 40V。如果再将 60 的电阻串联在外电路中，路端电压又是多大?V7308. 小张买了一只袖珍小电简，里面是两节小的干电池。他取出电筒中的小灯泡，看到上面标有“22V 025A”字样。小张认为产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池（电动势为 1.5V）的供电下正常发光。由此，他推算出了产品设计者设定的每节干电池的内阻参数。如果小张的判断是对的，那么，所设定的每节干电池的内阻是多少?（提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，内阻等于各个电池的内阻之和。 ）1.69. 现有电动势为 1.5 V、内阻为 1.0 的电池多节，准备用几节这样的电池串联起来对一个工作电压为 6.0 V、工作电流为 0.1 A 的用电器供电。问：最少需要用几节这种电池？电路还需要一个定值电阻来分压，请计算这个电阻的阻值。5 节，1010. 充电宝内部的主要部件是锂电池，充电宝中的锂电池在充电后，就是一个电源，可以给手机充电。充电宝的铭牌通常标注的是“mAh”（毫安时）的数量，即锂电池充满电后全部放电的电荷量。机场规定：严禁携带额定能量超过 160 Wh 的充电宝搭乘飞机。某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“10 000 mAh”和“3.7 V”，你认为能否把它带上飞机？37Wh能11. 如图是一个多用表欧姆档内部电路示意图。电流表满偏电流 0.5mA，内阻 10；电池电动势 1.5V，内阻 1；滑动变阻器R0阻值范围为 05000。则当红、黑表笔短接进行欧姆挡调零时，实际接入的滑动电阻器的阻值为多少？2989 12.2闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律【学习目标学习目标】1. 知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，知道电动势的定义式。2. 经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，理解内外电路的能量转化，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用。3 . 理解闭合电路的欧姆定律，通过探究电源两端电压与电流的关系，体会图像法在研究物理问题中作用。4. 能据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载关系。了解电源短路可能会带来的危害，加强安全用电意识。5. 知道欧姆表测量电阻的原理。【开启新探索开启新探索】 对某一电阻为 R 的导体，当两端加电压为 U 时，通过该电阻的电流 I 满足欧姆定律。该定律是对电路中某一部分元件而言的，也称部分电路RUI 欧姆定律。若对含电源、电阻、电键的闭合电路而言，电路中的电流 I 与电源、电阻又有怎样的关系？ 【质疑提升质疑提升 1】电动势电动势1.实验：课本 P83 问题中，用同一个电源对一个小灯泡、四个小灯泡供电，小灯泡的亮度是否相同？这样的现象，与同学们的认知是否一致？为什么会有这样的现象，你有怎样的认识？2.为解释以上实验现象，我们需要进一步学习相关电路的知识。如上图，说明什么是闭合电路？什么是外电路？什么是内电路？（1）由、和连成的电路叫作闭合电路。（2）和组成外电路，是内电路。3.通过上一章电源和电流的学习我们知道，电源的外部，在电场力的作用下，电子从负极移动到正极。而电源的作用是将到达正极的电子“移送”回负极，思考：将电子从正极“移送”回负极，还是电场力的作用吗？若不是电场力作用，是什么力的作用？又实现了怎样的能量转化？4.通过常规的化学电池、发电机说明：“非静电力”究竟是什么力？5.通过非静电力做功，电源把其它形式的能转化为电能。以下不同的电源，将负电荷从正极移送到负极，非静电力做功的本领、电源将其它形式能转化为电能的本领相同吗？谁的本领强？（1） 某种干电池，非静电力把 1C 负电荷在电源内从正极移送到负极时做 1.5J 的功；（2） 某种纽扣电池，非静电力把 1C 负电荷在电源内从正极移送到负极时做 3.0J 的功；（3） 某种蓄电池，非静电力把 6C 正电荷在电源内从负极移送到正极时做 12.0J 的功。6.不同的电源，将其它形式的能转化为电能的能力不同，如何描述电源的这种特性？7.电动势的意义、定义式、单位、决定因素又是怎样呢？【质疑提升质疑提升 2】闭合电路欧姆定律及其能量分析闭合电路欧姆定律及其能量分析1. 对于闭合电路而言，外电路中从正极到负极，电势如何变化？内电路中，从负极到正极，电势又如何变化？（电源看作一个没有电阻的理想电源E 和电阻 r 的串联）答：外电路中从正极到负极，电势；内电路中，从负极到正极电势，但在电源内阻上电势。2. 如图所示，电路中电源的电动势为 E、内电阻为 r，该电源为一阻值为 R 的电阻供电。当闭合电键 S 时，电路中的电流 I 与电动势 E、内电阻 r、外电阻 R 有怎样的关系？如何寻找物理量间的关系？（1）在 t 时间内，内、外电路中电流做功产生的热量各为多少？ （2）在 t 时间内，非静电力做的功为多少？ （3）根据能量守恒定律，以上三者之间有怎样的关系？ （4）电路中电流与电源、电阻的关系式? 3. 通过以上推导，阅读课本 P86，理解闭合电路的欧姆定律。（1）内容：的电流跟电源的成，跟内、外电路的成。（2）表达式：。（3）该定律适用于含电源、外电路为的闭合电路（选填“纯电阻、非纯电阻” ） 。（4）对比欧姆定律，欧姆定律适用于不含电源的元件。4. 结合闭合电路的欧姆定律，我们可以把表达式变形为 EI（R+r）IR+Ir。该表达式又有怎样的意义？5. 理解关于闭合电路的几个概念：（1）I 指电路中通过电源的电流，电路的总电流，通常称为“干路电流” 。（2）URIR 指电源之外的电路两端电压，也是电源两端的电压，称“外电压”或 。（3）UrIr 指电源内电阻上的电压，称。（4）外电路中的用电器叫做。【质疑提升质疑提升 3】路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系1. 结合闭合电路的欧姆定律推导：对给定的电源，E、r 均为定值，当电路中负载的阻值 R减小时，路端电压 U 的大小如何变化？并解释实验中小灯泡的亮度变化原因。2. 结合闭合电路的欧姆定律推导：路端电压 U 与干路电流 I、电源的电动势 E 与内电阻 r 之间的函数关系式，并画出 UI 图。(1) 通过图像可以看出，随干路电流的增大，路端电压 。(2) 图像斜率的物理意义： 。(3) 图像与纵轴的截距的物理意义： 。(4) 图像与横轴的截距的物理意义： 。【质疑提升质疑提升 4】闭合电路的欧姆定律应用：欧姆表的原理闭合电路的欧姆定律应用：欧姆表的原理1. 欧姆表是测量电阻大小的一个装置，和电压表、电流表一样，也是通过“表头”改装而成的。但改装欧姆表时不再是简单的串联或并联电阻。为测量电阻时指针能够偏转，表内应有电源，如图所示，为一欧UIOAV姆表内部电路原理图。 设：电源的电动势为设：电源的电动势为 E、内电阻为、内电阻为 r，电流表的满偏电流为，电流表的满偏电流为 Ig、内阻为、内阻为 Rg，可变电阻，可变电阻R1。（1） 欧姆挡调零：当红、黑表笔直接接触时（此时没有接入任何电阻，相当于被测电阻为 0） 。通过调节可变电阻 R1（也称调零电阻，可通过旋动 改变阻值），使电流表的指针指在最大电流 Ig 处。此时，接入的可变电阻 R1应为多大？欧姆表的内阻R为多大？（2） 测电阻：欧姆调零后，在红、黑表笔之间接入待测电阻 Rx，电路中的电流将小于 Ig并指在表盘中的某一位置，读出其电流数值为 Ix。试分析：待测电阻 Rx与电流 Ix是否一一对应，如一一对应，两者间又有怎样的对应关系，试写出两者间的表达式？（3） 如图所示，为电流表的表盘示意图，请结合（2）中求到的表达式，以R为单位电阻，标出其它四个电流刻度对应的阻值应为多少倍的R？【学以致用学以致用】1关于电源电动势，以下说法正确的是( )A由电动势qWE 可知 E 跟 q 成反比，电路中移送的电荷越多，电动势越小B由电动势qWE 可知 E 跟 W 成正比，电源做的功越多，电动势越大CqWE 只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的0IgIg/23Ig/4Ig/40D由可知，在某一电路中，电路中移送的电荷越多，非静电力做功也越多WqE2. 铅蓄电池的电动势为 2V，这表示（ ）A. 蓄电池在 1s 内将 2J 的化学能转变成电能B. 电路中每通过 1C 的电量，电源把 2J 的电能转变为化学能C. 蓄电池将化学能转变为电能一定比一节干电池（电动势为 1.5V）多D. 蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为 1.5V）大3在图中 R1=14, R2=9。当开关处于位置 1 时，电流表读数 I1=0.2A；当开关处于位置2 时，电流表读数 I2=0.3A。求电源的电动势 E 和内电阻 r。4某太阳能电池板不接负载时的电压是 600V，短路电流是 30A，求这块电池的电动势和内阻是多少？5 手电筒中 1.5V 的干电池给某小灯泡供电时，电流为 0.3A，在某次接通开关的 10s 时间内，一节干电池中有多少化学能转化为电能？6如图所示，两个不同闭合电路的U-I图像，则下列说法中正确的是（ ）A. 电动势E1I2B. 电动势 E1=E2，内阻 r1r2D. 当电源的工作电流变化相同时，电源 1 的路端电压变化较大【素养提升专练素养提升专练】1 关于电源电动势，下列说法中正确的是 （ ）A同一电源接入不同的电路电动势会发生改变B电源向外提供的电能越多，表明电动势越大C电源电动势表征电源把其它形式的能化为电能本领的物理量，与是否接外电路无关D电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压2. 关于电动势，下列说法正确的是（ ）A. 在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能减小B. 对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大C. 电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多2IU 0 1D. 电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多3 一太阳能电池板，测得它的开路电压为 800mV，短路电流为 40mA，若将该电池板与一阻值为 20 的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( )A.0.10 V B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V 4. 如图所示，直线 a 为某电源的路端电压随电流强度的变化图线，直线 b 为电阻 R 两端的电压随电流强度的变化图线.用该电源和该电阻组成的闭合电路，电源的电动势和电源的内电阻分别为（ ）A.3V，0.5 B.6V，1 C.2V，1 D.2V，0.5 5. 如图是汽车蓄电池供电简化电路图。 当汽车启动时，启动开关 S 闭合，电动机工作，车灯会变暗；当汽车启动之后，启动开关 S 断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。请分析以上现象发生的原因。6. 如图所示的电路中，R1=18，R 2=10，当 a、b 两点间接理想的电流表时，其读数为0.5A，当 a、b 两点间接理想的电压表时，其读数为 3.6V，则该电源的电势、内电阻为多大？7. 电源的电动势为 45V、外电阻为 40 时，路端电压为 40V。如果再将 60 的电阻串联在外电路中，路端电压又是多大?8. 小张买了一只袖珍小电简，里面是两节小的干电池。他取出电筒中的小灯泡，看到上面标有“22V 025A”字样。小张认为产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池（电动势为 1.5V）的供电下正常发光。由此，他推算出了产品设计者设定的每节干电池的内阻参数。如果小张的判断是对的，那么，所设定的每节干电池的内阻是多少?（提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，内阻等于各个电池的内阻之和。 ）9. 现有电动势为 1.5 V、内阻为 1.0 的电池多节，准备用几节这样的电池串联起来对一个工作电压为 6.0 V、工作电流为 0.1 A 的用电器供电。问：最少需要用几节这种电池？电路还需要一个定值电阻来分压，请计算这个电阻的阻值。10. 充电宝内部的主要部件是锂电池，充电宝中的锂电池在充电后，就是一个电源，可以给手机充电。充电宝的铭牌通常标注的是“mAh”（毫安时）的数量，即锂电池充满电后全部放电的电荷量。机场规定：严禁携带额定能量超过 160 Wh 的充电宝搭乘飞机。某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“10 000 mAh”和“3.7 V”，你认为能否把它带上飞机？11. 如图是一个多用表欧姆档内部电路示意图。电流表满偏电流 0.5mA，内阻 10；电池电动势 1.5V，内阻 1；滑动变阻器R0阻值范围为 05000。则当红、黑表笔短接进行欧姆挡调零时，实际接入的滑动电阻器的阻值为多少？