2022年人教版選修《閉合電路的歐姆定律》教案

1、名師精編 優(yōu)秀教案閉合電路歐姆定律（第 1課時）一、教學目標1.在物理知識方面的要求（1）熟練掌握閉合電路歐姆定律的兩種表達式E=UIr和（2）掌握電源的總功率 P總=IE，電源的輸出功率 P輸=IU，電源內(nèi)阻上損耗的功率 P損=I 2r及它們之間的關(guān)系 P總P輸+P損。2.在物理方法上的要求 進一步培養(yǎng)學生用能量和能量轉(zhuǎn)化的觀點分析物理問題的能力，并 使學生掌握閉合電路歐姆定律的推導過程。二、重點、難點分析1.重點是閉合電路歐姆定律。2.難點是應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流隨外 電阻變化的關(guān)系。三、教學過程 推導閉合電路歐姆定律 電動勢為 E，內(nèi)阻為 r的電源與一個負載（不一

2、定是純電阻）接成一閉合電路，設(shè)負載兩端電壓為 的非靜電力做功為U，電路中的電流為 I，通電時間為 t。電源W非=qE=IEt即有這么多的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。同時在電源內(nèi)部電流要克服內(nèi)電阻的阻礙作用做功 W 2=I2rt，即在電源內(nèi)部有這么多的電能要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 在電源內(nèi)部同時有兩種作用，一是“ 產(chǎn)生”電能，同時又要“ 消耗” 一部分電能。在負載上（外電路）電流所做的功 上要“ 消耗” 這么多電能。W 1=IUt ，即在負載由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，電源“ 產(chǎn)生” 的電能應(yīng)當?shù)扔谠趦?nèi)阻上和負載上“ 消耗” 的電能之和，即2rtW 非=W1W 2IEt=IUt+I（1）（1）式兩端消去 t得：

3、IE=IU+I 2r （2）（2）式中的 IE為電源的總功率，即 P總=IE；IU 為負載上消耗的電功率，也就是電源供給負載的電功率，叫做電源的輸出功率，即 P輸=IU； I2r名師精編 優(yōu)秀教案為在電源內(nèi)阻上消耗的功率，即 P損=I 2r。（2）式也可表示為 P總=P輸P損（2）式兩端再消去 I，得 E=U Ir（3）（3）式中 E為電源的電動勢； U為負載兩端的電壓，也就是電源兩極之間的電壓，稱為路端電壓；Ir為在電源內(nèi)阻上的電勢降，也叫做內(nèi)電壓。當負載為純電阻時，設(shè)其阻值為 R，則有 U=IR，則（ 3）式可寫成 E=IRIr（3）、（ 4）兩式均叫做閉合電路歐姆定律，也叫做全電路歐姆定

4、 律。請同學分析（ 3）、（ 4）這兩式的適用條件有何不同？路端電壓 負載兩端的電壓，也就是電源兩極之間的電壓，叫做路端電壓。當負載是純電阻時，路端電壓 載的電流。U=IR，其中 R是負載電阻的阻值， I是通過負 EU Ir U=E-Ir電源的電動勢和內(nèi)阻 r是一定的，當負載電阻 R增大時，電流 I將減小，則電源內(nèi)阻上的電勢降 Ir將減小，所以路端電壓 U增大，所以路端電壓 U隨外電阻的增大而增大。有兩個極端情況：1、當R，也就是當電路斷開時，路）時，路端電壓等于電源的電動勢。I0則U=E。當開路（亦稱開在用電壓表測電源的電壓時，是有電流通過電源和電壓表，外電路 并非開路，這時測得的路端電壓并

5、不等于電源的電動勢。只有當電壓表 的電阻非常大時，電流非常小，此時測出的路端電壓非常近似地等于電 源的電動勢。2、當 R0時， IE/r，可以認為 U=0，路端電壓等于零。這種情況叫電 源短路，發(fā)生短路時，電流 I叫做短路電流，例1.在如圖 1所示的電路中， R1=14.0 ，R2=9.0 ，當開關(guān) S扳到位置 1時，理想電流表的示數(shù)為 I1=0.20A；當開關(guān) S板到位置 2時，理想電流表的示數(shù)為I2=0.30A，求電源的電動勢和內(nèi)電阻。名師精編 優(yōu)秀教案（E3.0V，r1.0 ）目的：（ 1）熟悉閉合電路歐姆定律；（2）介紹一種測電動勢和內(nèi)阻的方法 電源的外特性曲線 在電源外特性曲線上某點

6、縱坐標和橫坐標值的乘積為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的面積表示電源的輸出功率，當 U E 時， P 最大（想一想，為什 2 么？）電源的最大輸出功率 電源的輸出功率 P 等于路端電壓 U 跟電流強度 I 的乘積，由閉合電路歐姆 定律來分析可知， I 增大時 U 減小， I 減小時 U 增大，表明 UI 有極值存在電源的最大輸出功率一個外電路是純電阻的閉合電路總可以等效為如圖所示的電路電源的輸出 功率為：PUII2R(REr)2RP maxE2由于(Rr)2(Rr)24Rr所以P(RE2Rr)24 r可見，當Rr時，電源有最大的功率輸出，r4結(jié)論：當外電路的電阻等于電源的內(nèi)阻時，電源的輸出功

7、率最大名師精編 優(yōu)秀教案從圖線來看電源的輸出功率（1）輸出功率隨外電阻電源的效率R 變化的圖線如圖所示由于電源內(nèi)阻的存在， 電源的輸出功率僅占電源功率的一部分，另一部分為 內(nèi)阻上的發(fā)熱功率率（1）電源效率的定義：輸出功率UI 跟電源功率EI 的比值叫做電源的效UIRRrEI因為UIR,EI(Rr)，所以電源效率可表示為（2）當電源的輸出功率達最大時，50%在電工和電子技術(shù)中， 根據(jù)具體情況 有時要求電源的輸出功率盡可能大些，有時又要求在保證一定功率輸出的前提下盡可能提高電源的效率，這就要根據(jù)實 際需要來選擇適當?shù)淖柚?，以充分發(fā)揮電源的作用例 2.見資料典例 2 閉合電路的動態(tài)分析（下節(jié)內(nèi)容）四、課堂小結(jié)1、閉合