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1、第十八章 闭合电路的欧姆定律,教学建议,大纲要求,10. 恒定电流,高考要求,1、高考对知识点的要求,测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器) 描绘小电珠的伏安特性曲线 把电流表改装成电压表 用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻 用多用电表探索黑箱内的电学元件 练习使用示波器 传感器的简单使用,2.高考对学生实验要求,课时安排,1、闭合电路欧姆定律 (1课时) 2、路端电压与负载的关系 (3课时) 3、闭合电路中的能量转化 (2课时) 4、多用电表 (1课时) 机动课时 (2课时),教学要求 1. 知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。 2. 知道电源的电动势等于内、外电路上
2、电势降落之和。 3. 理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题。,第一节 闭合电路的欧姆定律,问题1.两个带电金属板分别带上正负电荷，如图所示，接通开关，电流表的指针有什么现象？,思考：若想得到持续的电流，你能想出什么办法？充分发挥你的想象力，解决这个问题。,方案1：,思考：能否想办法将a板上的电子从两板中间移到b板上？若能，则能保持a、b之间的电压不变，那么是什么力来搬运电子呢？,电源内部有这样一种力（非静电力）在不停的搬运电荷，克服电场力做功，将其它形式的能转化为电能，也保证电源两端存在电压。,是a、b之间的电场力来搬运电荷吗？为什么？,1、电动势E,电动势反映了电源
3、内部其他形式的能转化为电能的本领高低。,不同种类的电源将其它形式的能转化为电能的本领不同，我们引入一个量来描述这种能的转化本领。,表示在电源内部，非静电力移送单位正电荷，从电源负极到电源正极所做的功。,思考：一般干电池上标注的1.5V，表示什么意思？,(2)表示在这个电源内部，将1C的正电荷从电池的负极移送到电池正极，非静电力做功1.5 J，即将1.5J的化学能转化为电能。,(1)表示电源电动势是1.5V。 电动势也等于电源没有接到电路中时，电源两极间的电压等于电源电动势。单位：伏特V。,问题2. 演示实验：如图所示的电路,S是断开的,此时电压表测量的是电源电动势的大小，闭合开关，观察电压表读
4、数的变化，并讨论分析现象的产生原因。,实验表明，电源内部也存在电阻，称为内电阻r，简称内阻，内阻上也有电压。,思考：设如图的闭合回路中电流为I，外电阻R和内电阻r上的电压分别是多少？它们与电源电动势E的大小有什么关系？,外电阻R上的电压称外电压,也叫路端电压：U外=IR (也就是电源两端的电压，也就是电压表测量的电压),内电阻r上的电压称内电压：U内=Ir,E = U外+U内= IR+ Ir =U外+Ir,闭合电路欧姆定律的一种表达形式(电压形式),注意：适用于外电路是纯电阻的电路。,由 E= U外+U内= IR+ Ir 得：,闭合电路欧姆定律的另一种表达形式(电流形式),思考：如图,电压表测
5、量的电压是外电阻的电压,为什么不是内电阻的电压？,例题：如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V，内阻为0.12，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流、路端电压和电源内电压。,解：已知E=1.5V，R=1.38 ， r =0.12 ,由闭合电路欧姆定律可求出电流I,路端电压为U外 =IR=1.38V,内电压为U内=Ir=0.12V,注意：当r0时 ,U外E；初中认为r=0,才有U外=E。,练习：电源电动势为E=4.0V，内电阻为r=1.0 ，电阻R1=4.0 ，电阻R2=6.0 。(1)当电键S断开时，电路总电流和路端电压分别是多大？(2)当电键闭合时，电路总电流和路端电压又分别是多大？,
6、(1) I = 0.8A U=3.2V (2) I=1.18A U=2.8V,思考：外电阻的变化总能引起哪些量发生变化？,外电阻的变化引起总电流和路端电压发生变化,方案2：,实验：分别测新、旧电池两端的电压。 并分别与小灯泡连接，使小灯泡发光，观察小灯泡的亮度。,思考：新旧电池电压差别并不大，为什么小灯泡的亮度会有很大差别？,电源的内电阻：电池内部材料对电流的阻碍作用，简称电源内阻，用r表示。,越旧的电池内阻越大，其自身消耗的电能越多，使电源对外供电的能力减弱。,实验：当闭合开关S时，电源两端电压是否有变化？当外电路电阻减小时，电源两端的电压是否有变化？,思考：电源工作时，其两端电压并不恒定，
7、 但电池上却标识了1.5v，有什么意义呢？,电动势E：电动势的大小由电源本身性质所决定的，表示电源将其他形式的能转化为电能的本领高低。,电源电动势在数字上等于电源没有接到电路中时，电源两极间的电压。单位：伏特V。,注意： 上述表达式只适用于纯电阻电路,闭合电路欧姆定律：,电路中的电流I跟电源的电动势E成正比，跟闭合电路的总电阻成反比。,如图，将电动势为E,内阻为r的电池与一个电阻R相连接,组成的一个闭合电路，此时电路中的总电流有多大？,内电阻r上的电压称内电压：U内=Ir,U外E,路端电压： 外电阻R上的电压也称外电压：U外=IR (除电源外其余电路的总电压，也就是电源两端的电压),欧姆定律的
8、另一种表达形式： E= U外+U内= IR+ Ir =U外+Ir,思考:正常工作的电源两端的电压与电源的电动势有何区别？何时相等？何时不等？二者有何关系？,例题：如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V，内阻为0.12，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流、路端电压和电源内电压。,解：已知E=1.5V，R=1.38 ， r =0.12 ,由闭合电路欧姆定律可求出电流I,路端电压为U外 =IR=1.38V,内电压为U内=Ir=0.12V,注意：当r0时 ,U外E；初中认为r=0,才有U外=E。,练习：电源电动势为E=4.0V，内电阻为r=1.0 ，电阻R1=4.0 ，电阻R2=6.0 。(1
9、)当电键S断开时，电路总电流和路端电压分别是多大？(2)当电键闭合时，电路总电流和路端电压又分别是多大？,(1) I = 0.8A U=3.2V (2) I=1.18A U=2.8V,思考：外电阻的变化总能引起哪些量发生变化？,外电阻的变化引起总电流和路端电压发生变化,第二节 路端电压与负载的关系 电源电动势和内电阻的测量,教学要求： 1、理解闭合电路中路端电压与电动势、内阻之间的关系 2、理解闭合电路中路端电压与电流、负载之间的关系 3、知道这种关系的公式表达和图像表达，并能用来分析、计算有关问题,练习1.理想电压表与滑动变阻器、开关、电源组成闭合电路,如图所示。,复习巩固,V,S,(1)当
10、开关S闭合时，电压表测量的是电源电动势？内电压？路端电压？,(2)当开关S打开时，电压表测量的是电源电动势？内电压？路端电压？,练习2.如图所示的电路中，电源是用4节电池连成的串联电池组，每节电池的电动势为1.5V，内阻为1，R1=8 ，R2=8 ，R3=4 ，路端电压是多大？,(提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，串联电池组的内阻等于各个电池的内阻之和),每个电阻上的电流是多大？,新课教学 方案1(边讨论边实验),问题1：你知道这个电池的电动势多大？如何测量这个电池的电动势和内电阻？说出测量原理和需要的器材、设计的电路，实验步骤和需要测量哪些物理量。,创设情境：将几节干电池串联
11、起来，用纸包 住。,学生分组讨论，各小组汇报交流,第一种方法：,原理：E=I(R+r),由此可知需要测量两组对应的电流和电阻即可。,器材：一个电流表和两个定值电阻(或电阻箱),学生实验： 用一个电流表和两个定值电阻(或电阻箱)测量电源电动势和内电阻。,第二种方法：,原理：,由此可知需要测量两组对应的电压和电阻即可。,器材：一个电压表和两个定值电阻(或电阻箱),学生实验： 用一个电压表和两个定值电阻(或电阻箱)测量电源电动势和内电阻。,第三种方法：,原理： E=I(R+r) = U + Ir,由此可知需要测量两组对应的电流和电压即可。,器材：一个电流表和一个电压表（伏安法）,电路：,学生实验：
12、用伏安法测量电源电动势和内电阻。 要求： 多测量几次实验数据(5-6次),讨论：采用哪个电路比较合适？为什么？,讨论：,测出了多组U-I 数据，电压随电流的增大怎样变化?为什么？,测出了多组U-I 数据，应该如何处理数据?,新课教学 方案2(先理论后实验),问题1：在如图所示的电路中，若电阻R增大，路端电压U怎样变化？,有三种结论及分析方法，你认为是否正确，说说为什么？,(1)电阻R增大，由U=IR可知R增大，路端电压U增大。,(2)电阻R增大，由I=E/(R+r)可知R增大，I减小，又由U=IR可知I减小，路端电压U减小。,(3)电阻R增大，由I=E/(R+r)可知R增大，I减小，又由U=I
13、R可知I减小，但R增大，所以结果不定。,思考：如何讨论路端电压U虽电阻R的变化而变化呢？,U=IR中I与R都变化，不好讨论，需要用一个量代替另一个量。,(1)因为,又因为,所以：R增大,I减小,U增大 反之，R减小,I增大,U减小,(2)因为,所以：R增大，U增大 反之，R减小，U减小,讨论： 当R= 时,电压U等于多少?电路处于什么状态?当R0 时,电压U等于多大?电路处于什么状态?,思考：如果要作出UI关系图线，是一条什么样的图线？,1.是一条过原点的直线吗?为什么?,2.图中交点a对应什么电路状态?,3.图中交点b对应什么电路状态?,能求电源电动势和内电阻吗？分别等于多少？,注意：有时纵
14、坐标不从0开始标注，图中的a、b两点的意义有什么样的变化？,电源电动势和内电阻分别是多大？,注意：有时横坐标不从0开始标注，图中的a、b两点的意义又有什么样的变化？,电源电动势和内电阻分别是多大？,问题2：如何测量一个电源的电动势E和内电阻r？测量原理是什么？采用什么样的电路？怎样进行数据的处理？,思考：为什么安培表采用内接法？,思考：还有别的方法测量电源电动势和内电阻吗？测量原理是什么？采用什么样的电路？怎样进行数据的处理？,提示1.用一个电流表和一个电阻箱 (或两个定值电阻)可以吗？如何测量？,提示2.用一个电压表和一个电阻箱 (或两个定值电阻)可以吗？如何测量？,学生实验：测量电源电动势
15、和内阻,要求： 1、用伏安法测E、r ，写出实验原理，画出实验电路，按照实验电路进行电路连接，写出实验过程，采集实验数据，进行实验数据处理，得出结论(完成实验报告)。 2、再选择另一种方法测电源电动势和内阻。,第三节 闭合电路欧姆定律应用,教学要求： 能用闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律分析电路的动态变化。,问题1、如图，当滑动变阻器滑动端向右移动时，各灯的亮度如何变化？为什么？,思考：可变电阻上的电压、电流如何变化？,问题2：如图所示的电路中，闭合电键S，当滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都要发生变化，变化情况如何？,分析方法1逐个分析法,1.由变化的电阻开始，分析总电阻的变化情况
16、 2.由总电阻变化情况，分析总电流的变化情况 3.由总电流变化情况，分析路端电压的变化情况 4.分析已知电阻电流电压变化情况 5.最后分析变化电阻支路的电流变化和电压变化情况,首先画出等效电路，再进行电路分析,练习1：如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片C向上滑动时，电压表V和电流表A的示数将怎样变化？,等效,练习2、如图所示的电路中，不考虑电表内阻的影响，由于某一个电阻断路，使电压表和电流表示数都增大，这个断路的电阻可能是( ),A、R1 B、R2 C、R3 D、R4,AD,可能出现的电路情况,分析方法2等效电源法,练习3：课本156页练习二中第1、2、3题。,*练习4：如图所示的电路中，闭
17、合电键S，当滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表的示数变化量的大小分别用I、 U1、 U2和U3表示，下列比值正确的是,(A) U1/I不变, U1/I不变,(B) U2/I变大,U2/I变大,(C) U2/I变大,U2/I不变,(D) U3/I变大,U3/I不变,ACD,第四节 闭合电路中的能量转化问题,教学要求： 1、理解闭合电路的功率表达式 2、知道闭合电路中能量的转化,问题1:如图所示的电路中，电源电动势E=4.0V，内阻r=0.5，外电阻R=1.5。内外电阻上消耗的电功率分别是多少？,电路消耗的总功率是多少？,电源提供的总
18、功率是多少？,思考：同一个电源提供的总功率一定是不变的吗？为什么？,推导三者之间的关系。,电路的功率,(1)电源的总功率： P总= I E,(2)电源的内耗功率： P内= I2 r (3)电源的输出功率： P外 或 P出,P外=UI,非纯电阻电路： P外=UI,纯电阻电路： P外=UI=I2R,(4)三者之间的关系： P总= P内 + P外,E=U+Ir,IE = IU + I2r,练习1、如图所示的电路中，已知E=8.0V，r=0. 6 ，R1=5.0 ， R2=4.0， R3=6.0。计算电源的总功率，输出功率，电源的效率。,练习2、如图所示的电路中, 电源r=0. 5，R1=2.0 ，
19、R3=1.3， 滑动变阻器R2的总电阻为9.0，当R2的触头位于c点时，电源的总功率为12W，输出功率为10W，求 (1)电源电动势 (2) R1两端电压U1 (3) R2的大小,E=6V U1=2.4V R2=3,练习3、如图所示的电路中，电源电动势E=10V，内电阻r=0.50，电阻R=1.5，电动机的电阻R0=1.0，电动机正常工作时，电压表的示数是UV=3.0V，求：,(1)电源释放的电功率,(3)电源的输出功率,(2)电动机消耗的电功率和输出的机械能功率,20W,12W,8W,18W,练习4、如图用一个变阻器R1和电阻R2控制两个标有“40V100W”的灯泡，电源E=50V，r=0.
20、4，为保证电灯正常工作，电灯最亮时能正常发光，最暗时每灯消耗的功率为1W，求(1)R2和R2上消耗的最大功率 (2)R1的最大电阻。,(1)R2=1.6 P2=40W (2)R1=90 ,问题2、如图电源E=12V，r=6，求滑动变阻器分别为4、6、9时电源的输出功率。,由计算结果可以看出，电源的输出功率随电阻大小而变化，但有一个最大值。 思考：什么条件有最大值？最大值多大？,r,推导：如图电源E、r，滑动变阻器多大时，电源的输出功率最大？,在纯电阻电路中：,当R=r时,电源输出功率最大.,Pm,练习1、如图电源E=12V，r=4 ，求(1)滑动变阻器多大时电源的输出功率最大，最大功率多大。(
21、2)变阻器电阻分别为R1 R2时电源输出功率相等， R1 R2 满足什么关系？,练习2、如图所示电路中，电源电动势恒定，内阻r10，R1 15。问要使开关S闭合和断开时电源的输出功率不变，则R2 应为多大？,R2=5,练习2、如图电源E=12V，r=6 ，定值电阻为R0=2，滑动变阻器R最大阻值为12。,(1)R多大时，电源的输出功率最大？,(2) R多大时，R上消耗的功率最大?,(3) R多大时，R0上消耗的功率最大?,思考讨论：如果E=12V，r=2， R0=6， R最大阻值为12，情况如何？,练习3、在闭合电路中，下列说法中正确的是 A、电流总是由电源正极流向电源负极 B、电流强度越大，电源输出功率越大 C、输出功率越大，电源效率越高 D、电源输出电压越大，电源效率越高,D,练习4、电阻Rl和R2的IU图线如图所示，现将Rl和R2串联后接到电源上，若Rl上消耗的电功率是4W，则R2上消耗的电功率是多少。,练习5、如图所示，直线A为某电源的路端电压U与电流I的关系图象，直线B是电阻R的两端电压与电流I的关系图象。用该电源与电阻R组成闭合电路，电源的功率是多少？电源的效率是多大？,总的能量传输的方向是：,根据能量转化和守恒定律，其功率关系可表示为：,