《12.2閉合電路的歐姆定律》教案、導學案、同步練習

21/21《12.2閉合電路的歐姆定律》教案【教學目標】一、知識與技能1．借助實驗，知道閉合電路歐姆定律。2．能利用實驗結(jié)果對實際問題進行簡單分析。3．知道閉合電路中各點的電勢高低，加深對于電動勢及回路中能量轉(zhuǎn)化的理解。二、過程與方法1．懂得使用電壓傳感器，學會測量電源電動勢的一種方法。2．通過實驗，學會處理實驗數(shù)據(jù)，歸納、總結(jié)的科學研究方法。三、情感、態(tài)度與價值觀1．了解電池的結(jié)構(gòu)，感悟物理貼近生活、聯(lián)系實際。2．結(jié)合實驗和探索過程，學會觀察、勤于思考，體會科學研究方法，提高科學素養(yǎng)?！窘虒W重點】1．推導閉合電路歐姆定律，應用定律進行有關討論。2．路端電壓與負載的關系?！窘虒W難點】路端電壓與負載的關系。【教學過程】一、復習提問、新課導入1.教師：（演示實驗）為什么多接幾個小燈泡之后，會比之前要暗？2.介紹閉合電路的組成和內(nèi)電壓、外電壓的含義。由導線、電源、用電器連成的電路叫做閉合電路。用電器和導線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路。2.提出問題：E、U、U’、R、r和I這些物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系是怎樣的？二、新課教學（一）電動勢1.電源：（1）保持兩極間有電壓。（2）通過非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.電動勢：電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。（1）非靜電力做的功與所移動的電荷量之比來表示電源的這種特性，叫做電動勢。用字母E表示。E（2）單位：V（3）電動勢與外電路無關，由電源本身特性決定的。（4）電動勢的實質(zhì)：表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領。（二）閉合電路歐姆定律及其能量分析1.內(nèi)電路和外電路（1）內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，叫內(nèi)電路。如發(fā)電機的線圈、電池內(nèi)的溶液等。（2）外電路：電源外部的電路，叫外電路。包括用電器、導線等。2.內(nèi)電阻和外電阻（1）內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，通常稱為電源的內(nèi)阻。（2）外電阻：外電路的總電阻。3.電源的電動勢與內(nèi)、外電路中的電勢降落關系【實驗探究】【理論分析】設電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，與一個負載連成閉合電路，負載兩端電壓為U，電路中電流為I，通電時間為t：根據(jù)能量守恒定律，有W∴EIt=UIt+即：E4.閉合電路歐姆定律（1）內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，這個結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。（2）公式：I＝EQ\F(E,R＋r)（3）適用條件：外電路是純電阻的電路。（三）路端電路與負載的關系路端電壓：外電路的電勢降落，也就是外電路兩端的電壓，通常叫做路端電壓。1.路端電路與電壓的關系【實驗探究】對某一給定的閉合電路來說，電流、路端電壓、內(nèi)電壓隨外電阻的改變而改變，變化情況如下：R變化情況RRRRIUU當外電阻增大時，電流減小，路端電壓增大；當外電阻減小時，電流增大，路端電壓減小。定性分析R↑→I(＝EQ\F(E,R＋r))↓→Ir↓→U(＝E－Ir)↑R↓→I(＝EQ\F(E,R＋r))↑→Ir↑→U(＝E－Ir)↓①當外電路斷開時，R→∞此為直接測量電源電動勢的依據(jù)。②當電源兩端短路時，R＝由于r很小，電路中電流很大，容易燒壞電源。（絕對不允許將電源兩端用導線直接連接在一起。）2.路端電路與電流的關系路端電壓U與電流I的關系圖像是一條向下傾斜的直線。U—I圖像如圖所示。①在縱軸上的截距表示電源電動勢??②在橫軸上的截距表示電源短路電流③圖象斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻（內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害）3.閉合電路中的功率（1）閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化qE＝qU外＋qU內(nèi)在某段時間內(nèi)，電能提供的電能等于內(nèi)、外電路消耗的電能的總和。電源的電動勢又可理解為在電源內(nèi)部移送1C電量時，電源提供的電能。（2）閉合電路中的功率EI＝U外I＋U內(nèi)IEI＝I2R＋I2r說明了電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其他形式的能，另一部分消耗在內(nèi)阻上，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（3）電源提供的電功率電源提供的電功率，又稱之為電源的總功率。PR↑→P↓，R→∞時，P＝0R↓→P↑，R→0時，P（4）外電路消耗的電功率外電路上消耗的電功率，又稱之為電源的輸出功率。P＝U外I定性分析I＝EQ\F(E,R＋r)U外＝E－Ir＝EQ\F(RE,R＋r)從這兩個式子可知，R很大或R很小時，電源的輸出功率均不是最大。定量分析P所以，當R＝r時，電源的輸出功率為最大，P＝圖像表述：從P－R圖像中可知，當電源的輸出功率小于最大輸出功率時，對應有兩個外電阻R1．R2時電源的輸出功率相等?？梢宰C明，R1．R2和r必須滿足：r=R1（5）內(nèi)電路消耗的電功率內(nèi)電路消耗的電功率是指電源內(nèi)電阻發(fā)熱的功率。P內(nèi)＝U內(nèi)I＝ER↑→P內(nèi)↓，R↓→P內(nèi)↑。（6）電源的效率電源的輸出功率與總功率的比值。η＝EQ\F(P外,P)＝EQ\F(R,R＋r)當外電阻R越大時，電源的效率越高。當電源的輸出功率最大時，η＝50%。三、當堂檢測【題1】關于電動勢下列說法中正確的是（）A.在電源內(nèi)部把正電荷從負極移到正極，非靜電力做功，電能增加B.對于給定的電源，移動正電荷非靜電力做功越多，電動勢就越大C.電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負極向正極移動，單位電荷量做功越多D.電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負極移到正極，移送電荷量越多【題2】如圖所示的電路中，當S閉合時，電壓表和電流表（均為理想電表）的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當S斷開時，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動勢。【題3】如圖所示的電路中，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E和r，當閉合開關S，向左移動滑動變阻器的滑片時，下列說法正確的是（）A.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大B.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小C.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小D.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大【題4】如圖所示電路中，電源電動勢E=10V，內(nèi)電阻r=0.5Ω，電動機的電阻R0=1.0Ω，電阻R1=1.5Ω，電動機正常工作時，電壓表的示數(shù)U1=3.0V，求：（1）電源釋放的電功率。（2）電動機消耗的電功率，將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率。（3）電源的輸出功率。《12.2閉合電路的歐姆定律》導學案【學習目標】一、知識與技能1．借助實驗，知道閉合電路歐姆定律。2．能利用實驗結(jié)果對實際問題進行簡單分析。3．知道閉合電路中各點的電勢高低，加深對于電動勢及回路中能量轉(zhuǎn)化的理解。二、過程與方法1．懂得使用電壓傳感器，學會測量電源電動勢的一種方法。2．通過實驗，學會處理實驗數(shù)據(jù)，歸納、總結(jié)的科學研究方法。三、情感、態(tài)度與價值觀1．了解電池的結(jié)構(gòu)，感悟物理貼近生活、聯(lián)系實際。2．結(jié)合實驗和探索過程，學會觀察、勤于思考，體會科學研究方法，提高科學素養(yǎng)?！緦W習重點】1．推導閉合電路歐姆定律，應用定律進行有關討論。2．路端電壓與負載的關系?！緦W習難點】路端電壓與負載的關系?！緦W習過程】一、新課學習思考：為什么多接幾個小燈泡之后，會比之前要暗？由導線、電源、用電器連成的電路叫做______________。用電器和導線組成____________，電源內(nèi)部是____________。（一）電動勢1.電源：（1）保持兩極間有__________。（2）通過_____________做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為__________的裝置。2.電動勢：______________________________________________________。（1）______________做的功與_______________________之比來表示電源的這種特性，叫做電動勢。用字母E表示。表達式：__________________（2）單位：_________（3）電動勢與外電路無關，由____________特性決定的。（4）電動勢的實質(zhì)：表征____________________________________。（二）閉合電路歐姆定律及其能量分析1.內(nèi)電路和外電路（1）內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，叫內(nèi)電路。如___________________________。（2）外電路：電源外部的電路，叫外電路。包括用_______________________。2.內(nèi)電阻和外電阻（1）內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，通常稱為________________________。（2）外電阻：外電路的總電阻。3.電源的電動勢與內(nèi)、外電路中的電勢降落關系設電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，與一個負載連成閉合電路，負載兩端電壓為U，電路中電流為I，通電時間為t：推導過程：4.閉合電路歐姆定律（1）內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢___________，跟內(nèi)、外電路的電阻之和____________，這個結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。（2）公式：_____________（3）適用條件：______________________。（三）路端電路與負載的關系路端電壓：外電路的電勢降落，也就是外電路兩端的電壓，通常叫做路端電壓。1.路端電路與電壓的關系【實驗探究】對某一給定的閉合電路來說，電流、路端電壓、內(nèi)電壓隨外電阻的改變而改變，變化情況如下：R變化情況RRRRI=UU當外電阻增大時，電流減小，路端電壓增大；當外電阻減小時，電流增大，路端電壓減小。定性分析①當外電路斷開時，R____________此為直接測量電源電動勢的依據(jù)。②當電源兩端短路時，R____________由于r很小，電路中電流很大，容易燒壞電源。（絕對不允許將電源兩端用導線直接連接在一起。）2.路端電路與電流的關系路端電壓U與電流I的關系圖像是一條向下傾斜的直線。畫出U—I圖像：①在縱軸上的截距表示___________②在橫軸上的截距表示___________③圖象斜率的絕對值表示_________（內(nèi)阻越大，圖線越__________）3.閉合電路中的功率（1）閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化qE＝_________________在某段時間內(nèi)，電能提供的電能等于內(nèi)、外電路消耗的電能的____________。電源的電動勢又可理解為_________________________________。（2）閉合電路中的功率EI＝_________________=_________________說明了電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其他形式的能，另一部分消耗在___________上，轉(zhuǎn)化為___________。（3）電源提供的電功率電源提供的電功率，又稱之為電源的總功率。PR↑→P___，R→∞時，P______。R↓→P___，R→0時，P______。（4）外電路消耗的電功率外電路上消耗的電功率，又稱之為電源的輸出功率。P＝U外I定性分析I＝EQ\F(E,R＋r)U外＝E－Ir＝EQ\F(RE,R＋r)從這兩個式子可知，R很大或R很小時，電源的輸出功率__________________。定量分析所以，當R＝r時，電源的輸出功率為最大，_______________。圖像表述：從P－R圖像中可知，當電源的輸出功率小于最大輸出功率時，對應有兩個外電阻R1．R2時電源的輸出功率相等?？梢宰C明，R1．R2和r必須滿足：r=_______________。（5）內(nèi)電路消耗的電功率內(nèi)電路消耗的電功率是指電源內(nèi)電阻發(fā)熱的功率。P內(nèi)＝U內(nèi)I＝ER↑→P內(nèi)_______，R↓→P內(nèi)_______。（6）電源的效率電源的輸出功率與總功率的比值。η＝EQ\F(P外,P)＝EQ\F(R,R＋r)當外電阻R越大時，電源的效率越高。當電源的輸出功率最大時，η＝______。二、當堂檢測【題1】關于電動勢下列說法中正確的是（）A.在電源內(nèi)部把正電荷從負極移到正極，非靜電力做功，電能增加B.對于給定的電源，移動正電荷非靜電力做功越多，電動勢就越大C.電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負極向正極移動，單位電荷量做功越多D.電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負極移到正極，移送電荷量越多【題2】如圖所示的電路中，當S閉合時，電壓表和電流表（均為理想電表）的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當S斷開時，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動勢。【題3】如圖所示的電路中，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E和r，當閉合開關S，向左移動滑動變阻器的滑片時，下列說法正確的是（）A.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大B.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小C.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小D.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大【題4】如圖所示電路中，電源電動勢E=10V，內(nèi)電阻r=0.5Ω，電動機的電阻R0=1.0Ω，電阻R1=1.5Ω，電動機正常工作時，電壓表的示數(shù)U1=3.0V，求：（1）電源釋放的電功率。（2）電動機消耗的電功率，將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率。（3）電源的輸出功率。《12.2閉合電路的歐姆定律》同步練習基礎鞏固1.(多選)電池給燈泡供電與人將球拋出在能量轉(zhuǎn)化方面有相似之處,我們可以將電勢能類比于重力勢能,如圖所示,下列說法正確的是()A.可以將電流通過燈泡時電流做功與拋球時人對球做功相類比B.可以將電池的非靜電力做功與拋球時人對球做的功類比C.可以將電流通過燈泡時做的功與重力對球做的功類比D.可以將電池的非靜電力做功與重力對球做功類比解析將電勢能類比重力勢能,電流通過燈泡做功,電勢能減少,可類比重力做功,重力勢能減少,非靜電力做功,電勢能增加,可類比人拋球?qū)η蜃龉?球重力勢能增加,故B、C正確。答案BC2.(多選)如圖所示為兩個不同閉合電路中兩個不同電源的U-I圖像,則下列說法正確的是()A.電動勢E1=E2,短路電流I1>I2B.電動勢E1=E2,內(nèi)阻r1>r2C.電動勢E1>E2,內(nèi)阻r1<r2D.當兩電源的工作電流變化量相同時,電源2的路端電壓變化較大解析由題圖可知兩電源的U-I圖線交縱軸于一點,則說明兩電源的電動勢相同;交橫軸于兩不同的點,很容易判斷電源1的短路電流大于電源2的短路電流,則A項正確。又由兩圖線的傾斜程度可知圖線2的斜率的絕對值大于圖線1的斜率的絕對值,即電源2的內(nèi)阻大于電源1的內(nèi)阻,則可知B、C項錯誤。由圖象可判斷當兩電源的工作電流變化量相同時,電源2的路端電壓的變化量大于電源1的路端電壓的變化量,可知D項正確。答案AD3.如圖所示,當開關S斷開時,電壓表示數(shù)為3V,當開關S閉合時,電壓表示數(shù)為1.8V,則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為()A.5∶3 B.3∶5C.2∶3 D.3∶2解析S斷開時,電壓表的示數(shù)等于電源的電動勢,即E=3V。S閉合時,U外=1.8V,所以U內(nèi)=E-U外=1.2V。因U外=IR,U內(nèi)=Ir,所以R∶r=U外∶U內(nèi)=1.8∶1.2=3∶2。答案D4.一塊數(shù)碼相機中用的鋰電池的電動勢為3.6V,容量為1000mA·h(相當于用1000mA的電流釋放可放電1h,用500mA的電流釋放可放電2h,以此類推)。當關閉液晶屏時可拍攝照片400張左右,則每拍一張照片所消耗的電能約為J;當打開液晶屏時可拍攝照片150張左右,則每拍一張照片液晶屏消耗的電能約為J。解析電源輸出的總電能E=UQ=UIt=3.6×1×3600J=12960J。關閉液晶屏時,每拍一張照片消耗的電能E1=E400=32.打開液晶屏時,每拍一張照片消耗的電能E2=E150=86.每拍一張照片液晶屏消耗的電能E3=E2-E1=86.4J-32.4J=54J。答案32.4545.鉛蓄電池的電動勢為2V,一節(jié)干電池的電動勢為1.5V,將鉛蓄電池和干電池分別接入電路,兩個電路中的電流分別為0.1A和0.2A。試求:兩個電路都工作20s,電源所消耗的化學能分別為多少?哪一個電源把化學能轉(zhuǎn)化為電能的本領更大?解析對于鉛蓄電池的電路,20s內(nèi)通過的電荷量為q1=I1t=2C,對于干電池的電路,20s內(nèi)通過的電荷量為q2=I2t=4C。由電動勢的定義式得電源消耗的化學能分別為W1=q1E1=4J,W2=q2E2=6J。電動勢反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領的大小,電動勢越大,電源本領越大,故鉛蓄電池把化學能轉(zhuǎn)化為電能的本領更大。答案4J6J鉛蓄電池把化學能轉(zhuǎn)化為電能的本領更大能力提升1.有兩個阻值相同都為R的電阻,串聯(lián)起來接在電動勢為E的電源上,通過每個電阻的電流為I,若將這兩個電阻并聯(lián)起來,仍接在該電源上,此時通過一個電阻的電流為2I3,則該電源的內(nèi)阻是(A.R B.R2 C.4R D.解析由閉合電路歐姆定律得,兩電阻串聯(lián)時I=E2R+r,兩電阻并聯(lián)時23I=1答案C2.(多選)如圖所示的U-I圖像中,直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關系,直