【課件】新教材高中物理第十二章電能能量守恒定律2閉合電路的歐姆定律課件新人教版必修3

2.閉合電路的歐姆定律圖中小燈泡的規(guī)格都相同，兩個(gè)電路中的電池也相同。多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡暗。如何解釋這一現(xiàn)象呢？理解閉合電路歐姆定律。1.理解電動(dòng)勢(shì)的概念，掌握電動(dòng)勢(shì)的定義式。（物理觀念）2.了解在電路中自由電荷定向移動(dòng)的過(guò)程中，靜電力與非靜電力做功與能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。（物理觀念）3.了解電源的內(nèi)阻。（科學(xué)思維）4.會(huì)推導(dǎo)閉合電路歐姆定律及其公式。（科學(xué)思維）5.知道電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路上電勢(shì)降落之和。（科學(xué)思維）6.理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。（科學(xué)思維）7.理解電源斷路和短路兩種特殊情況的特點(diǎn)。（科學(xué)探究）8.熟練應(yīng)用閉合電路歐姆定律解決有關(guān)的電路問(wèn)題。（科學(xué)探究）

體會(huì)課堂探究的樂(lè)趣，汲取新知識(shí)的營(yíng)養(yǎng)，讓我們一起吧！進(jìn)走課堂正極負(fù)極電源++1.在導(dǎo)線中，電場(chǎng)方向是怎樣的？2.正電荷在導(dǎo)線中如何移動(dòng)？電流方向是怎樣的？3.在電源內(nèi)部電場(chǎng)是怎樣的？電源內(nèi)部的電流方向如何？4.電源把正電荷從電源的負(fù)極移送到正極，電場(chǎng)力做正功還是負(fù)功？【探究一：電源內(nèi)部電荷移動(dòng)】++++F非RII要在電源兩極產(chǎn)生并維持一個(gè)恒定的電勢(shì)差，就必須有一種力能夠不斷地把正電荷由負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移送到正極,這種力一定不是靜電力,我們把這種力稱為非靜電力。F電5.什么力來(lái)克服電場(chǎng)力做功？做正功還是負(fù)功？非靜電力做正功干電池發(fā)電機(jī)在干電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能；在發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。6.電源內(nèi)部的非靜電力是由什么提供的？++-電場(chǎng)力非靜電力電場(chǎng)力做正功電勢(shì)能減少電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量非靜電力做正功電勢(shì)能增加其他形式能量轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能7.電源內(nèi)部的能量是怎樣轉(zhuǎn)化的？例如：在電池中，非靜電力使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能；在發(fā)電機(jī)中，非靜電力使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能；+++---+++++++++抽水機(jī)增加水的重力勢(shì)能電源增加電荷的電勢(shì)能不同的抽水機(jī)抽水的本領(lǐng)(舉起高度)不同，使單位質(zhì)量的水所增加的重力勢(shì)能不同不同的電源非靜電力做功的本領(lǐng)不同，使單位正電荷所增加的電勢(shì)能不同抽水機(jī)電源思考：電勢(shì)差大小與電勢(shì)能變化的關(guān)系？對(duì)你的啟發(fā)呢？本領(lǐng)？本領(lǐng)E其他W非GEPGW非靜E其他EP電抽水機(jī)+++---+++++++++一、電動(dòng)勢(shì)1.定義：數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。2.定義式：3.單位：伏特（V）1V=1J/C4.標(biāo)量W：非靜電力做的功q：電荷量6.特點(diǎn):由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積無(wú)關(guān),也跟外電路無(wú)關(guān)。5.物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能本領(lǐng)大小的物理量?！咎骄繗w納】電動(dòng)勢(shì)E與電壓U的區(qū)別問(wèn)題1：兩個(gè)公式中W分別表示什么力做功?中，W表示電源內(nèi)部非靜電力做的功。中，W表示電源外部電場(chǎng)力做的功。問(wèn)題2：能量是如何轉(zhuǎn)化的?其他形式能量轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，E反映電源的特性。電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量，U反映電場(chǎng)的特性。例1.（多選）關(guān)于電動(dòng)勢(shì)下列說(shuō)法中正確的是（）A．在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做功，電能增加B．對(duì)于給定的電源，移動(dòng)正電荷，非靜電力做功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大C．電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移送單位電荷量做功越多D．電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移送電荷量越多AC外電路:電源外部的用電器和導(dǎo)線構(gòu)成外電路。內(nèi)電路:電源內(nèi)部是內(nèi)電路。1、用導(dǎo)線把電源、用電器連成一個(gè)閉合電路。二、閉合電路的構(gòu)成：ErSRABI【探究二：閉合電路的電流方向】問(wèn)題1：流過(guò)閉合電路的電流方向是怎樣的？

在外電路中，電流方向由正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)降低。在內(nèi)電路中，通過(guò)非靜電力做功使正電荷由負(fù)極移到正極，所以電流方向由負(fù)極流向正極?！咎骄拷Y(jié)論】閉合回路的電流方向：+++---+++++++++R內(nèi)電路與外電路中的總電流是相同的。++++______++++ADCB正極負(fù)極Ａ與Ｄ、Ｃ與Ｂ之間形成化學(xué)反應(yīng)層（存在非靜電力）化學(xué)溶液【探究三：閉合電路中電勢(shì)如何變化】實(shí)際的電源可分解成不計(jì)內(nèi)阻的理想電源和一個(gè)內(nèi)阻兩部分電路中的電勢(shì)變化情況:不能忽略的一個(gè)問(wèn)題，電源有內(nèi)阻（1）在外電路中，沿電流方向電勢(shì)降低。（2）在內(nèi)電路中，一方面，存在內(nèi)阻，沿電流方向電勢(shì)也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢(shì)“躍升”——BC和DA化學(xué)反應(yīng)層。 【探究結(jié)論】電路中的電勢(shì)變化情況：BDACAB電源電動(dòng)勢(shì)：BC＋DA內(nèi)部分析ABCD【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電勢(shì)降落之和問(wèn)題1.電源內(nèi)部非靜電力做了多少功？能量如何轉(zhuǎn)化？ErS負(fù)載ABI情景：電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)阻為r,與一個(gè)負(fù)載接成閉合電路，設(shè)負(fù)載兩端電壓為U,電路中電流為I,通電時(shí)間為t。

化學(xué)能電能其他形式能非靜電力做功電流做功【理論探究四：閉合電路中電流I大小的決定因素】問(wèn)題2：這些電能在哪些地方轉(zhuǎn)化成其他形式能量？外電路內(nèi)電路根據(jù)能量守恒定律,有：能量關(guān)系：功率關(guān)系：電壓關(guān)系：——閉合電路的歐姆定律那么：如果外電路是純電阻電路，即：【探究結(jié)論】rERS內(nèi)電路外電路1.內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。2.公式：二、閉合電路歐姆定律說(shuō)明：

⑴是外電路上總的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫路端電壓。⑵是內(nèi)電路上的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫內(nèi)電壓。（適用范圍：純電阻電路）【探究結(jié)論】R增大，電流減小，路端電壓增大R減小，電流增大，路端電壓減小由路端電壓:【理論探究】路端電壓與負(fù)載的關(guān)系【互動(dòng)探究】為什么傍晚用電多的時(shí)候燈光發(fā)暗，而夜深人靜的時(shí)候燈光特別明亮。又如插上電爐、電暖氣等功率較大的電器時(shí)，燈光會(huì)變暗，拔掉后燈光馬上又亮起來(lái)。試著解釋這種現(xiàn)象。ABABBDCA（1）外電路斷路時(shí)（2）外電路短路時(shí)斷路(R→∞I=0)短路(R=0)兩種特殊情況BDCA【深入探究】思考與討論:

設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)E=3V，內(nèi)阻r=2Ω。請(qǐng)根據(jù)路端電壓與電流的關(guān)系式U=E-Ir，以U為縱坐標(biāo)，I為橫坐標(biāo)，作出U與I關(guān)系的函數(shù)圖象。(1)外電路斷開(kāi)的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于圖中的哪一點(diǎn)？怎樣看出這時(shí)路端電壓與電動(dòng)勢(shì)的關(guān)系？(2)電動(dòng)勢(shì)E的大小對(duì)圖象有什么影響？(3)電源短路的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于圖中哪一點(diǎn)？怎樣讀出這時(shí)的電流大?。?4)內(nèi)阻r的大小對(duì)圖象有什么影響?(1)圖象的函數(shù)表達(dá)式②在橫軸上的截距表示電源的短路電流③圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害。①在縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E。

(2)圖象的物理意義UIOEI短θ斷路短路2.電源的外部特性曲線

——路端電壓U隨電流I變化的圖象。

例2.在下圖中，R1＝14Ω，R2＝9Ω，當(dāng)開(kāi)關(guān)S切換到位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為I1＝0.2A;當(dāng)開(kāi)關(guān)S切換到位置2時(shí)，電流表的示數(shù)為I2＝0.3A。求電源的電動(dòng)勢(shì)E和r。(思考：本題其實(shí)是測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的一種方法，若把安培表?yè)Q成電壓表，還能測(cè)出電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻嗎？)解:得:由得1．電源提供的功率（電源功率）：2．電源的輸出功率（外電路得到的功率）：3．電源內(nèi)阻上的熱功率：【探究六:閉合電路中的功率關(guān)系】由于閉合電路中內(nèi)、外電路的電流相等，4.供電效率:對(duì)純電阻電路,電源的效率為:【探究情景】如圖滑片從a移動(dòng)到b的過(guò)程中，當(dāng)R取何值時(shí)電源的輸出功率最大？ORPrPm5.電源最大輸出功率例6.（多選）電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都保持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過(guò)程中，下面說(shuō)法中正確的是(

)A．電源的路端電壓一定逐漸變小B．電源的輸出功率一定逐漸變小C．電源內(nèi)部消耗的功率一定逐漸變大D．電源的供電效率一定逐漸變小ACD

例題：如圖電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5Ω,電流表滿偏電流Ig=10mA,電流表電阻Rg=7.5Ω,A、B為接線柱。(1)用導(dǎo)線把A、B直接連起來(lái),此時(shí)應(yīng)把可變電阻R調(diào)節(jié)為多少才能使電流表恰好達(dá)到滿偏電流?rABERRg(Rg+r)IgER-=RrRgEIg++=求電流表滿偏時(shí)可變電阻的值理論根據(jù):閉合電路歐姆定律=142Ω探究七：如何把電流表改裝成歐姆表?rABER(2)調(diào)到滿偏后保持R的值不變，在A、B間接一個(gè)150Ω的電阻R0，電流表指針指著多少刻度的位置?R0

中值電阻如圖電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5Ω,電流表滿偏電流Ig=10mA,電流表電阻Rg=7.5Ω,A、B為接線柱。RrRgEI0++=R0+=5mA利用閉合電路歐姆定律計(jì)算電路中的電流問(wèn)題探究：如何把電流表改裝成歐姆表?rABERRx(3)如果把任意電阻Rx接在A、B間,電流表讀數(shù)I與Rx的值有什么關(guān)系?如圖電源的電動(dòng)勢(shì)E=1.5V,內(nèi)阻r=0.5Ω,電流表滿偏電流Ig=10mA,電流表電阻Rg=7.5Ω,A、B為接線柱。利用閉合電路歐姆定律計(jì)算電路中的電流思考與討論：通過(guò)以上計(jì)算有何啟發(fā)？能否將電流表轉(zhuǎn)換成直接測(cè)量電阻的儀表？四.歐姆表1.歐姆表的內(nèi)部電路：II2.歐姆表的工作原理：閉合電路歐姆定律的應(yīng)用紅表筆插入“+”插孔，但與內(nèi)部電源的負(fù)極相連。ER1+rg+r+RxI=

由上式可知Rx取某一值時(shí)，總有一個(gè)I值與之對(duì)應(yīng)，因此電流I的大小就可以表示Rx的大小。Ix=E

Rg+r+R+RxE

=R內(nèi)+RxRx=-R內(nèi)

E

Ix051015ΩΩ20304050100200500∞1K(1)零刻度在右邊，左邊為無(wú)限大。(2)刻度不均勻,左邊密、右邊稀。3.刻度:(3)刻度順序與電流表、電壓表的刻度順序相反。Rx①電阻零刻線：將紅、黑表筆短接，此時(shí)待測(cè)電阻Rx的值為0，調(diào)節(jié)歐姆調(diào)零旋鈕，使電流表滿偏，指針指右端電阻零刻線處。注意此時(shí)電流最大為Ig。此過(guò)程叫歐姆調(diào)零電阻為0電流最大

紅、黑表筆不接觸時(shí)，此時(shí)待測(cè)電阻Rx為無(wú)窮大，電流表不偏，指針指左端電阻∞刻線處。注意此時(shí)電流最大為0。所以表盤電阻刻度由0—∞，不均勻。②電阻刻度是不均勻的電阻為∞電流為0③中值電阻紅、黑表筆之間接待測(cè)電阻R中，若電流表指針恰好指刻度正中央。則此時(shí)電流為Ig/2。則有：待測(cè)電阻Rx的值為0時(shí)，電流表滿偏，此時(shí)電流最大為Ig。則有：即：中值電阻等于多用表的總內(nèi)電阻。聯(lián)立兩式解得：

例7

.把量程為3mA的電流表改裝成歐姆表的結(jié)構(gòu)示意圖如下,其中電池電動(dòng)勢(shì)E=1.5V.經(jīng)改裝后,若將原電流表3mA刻度處的刻度值定為零位置,將0mA刻度處的刻度值定為“∞”位置,則2mA刻度處應(yīng)標(biāo)_______歐,1mA刻度處應(yīng)標(biāo)_____歐.2501000

例8.如圖所示，是一個(gè)量程為5mA的電流表改裝成的歐姆表，電池電勢(shì)E＝1.5V。改裝后，將原電流表5mA刻度處的刻度確定為0位置。在圖中括號(hào)內(nèi)標(biāo)出歐姆表的＋、－插孔。若在兩表筆之間接入一未知電阻Rx時(shí)，表針恰好指在刻度盤正中位置，則Rx=________。左－右＋300Ω123ABAA甲B丙R2AR1ABAABR1R2A

用一塊表頭改裝成既能測(cè)電壓、電流又能測(cè)電阻的多用電表，電流怎樣流動(dòng)呢？1.單量程多用電表五、多用電表A甲R(shí)1AB丙R2A電流從正插孔（紅表筆）流入，負(fù)插孔（黑表筆）流出乙

開(kāi)關(guān)S調(diào)到哪兩個(gè)位置上多用電表測(cè)量的是電流？調(diào)到哪兩個(gè)位置上測(cè)量的是電壓？調(diào)到哪兩個(gè)位置上測(cè)量的是電阻？?jī)蓚€(gè)位置中哪個(gè)位置測(cè)量的量程大？

6B1AG2345ASE1E21、2為電流表，3、4為歐姆表，5、6為電壓表

電流：1大電壓：6大思考：如何擴(kuò)大多用電表的量程?．R1．G．．．R21mA10mA12．R1．G．R26．．R3R4．52.5V10V×1．．R1．G．R24．3．RR×10電流擋電路歐姆擋電路電壓擋電路各功能等效電路吉林省乾安縣第四中學(xué)：金迎時(shí)繪制不均勻刻度不均勻刻度電流電壓共用

選擇開(kāi)關(guān)處于電流電壓擋，選定的是量程

阻值=讀數(shù)×倍率

選擇開(kāi)關(guān)處于歐姆擋，選定的是倍率閉合電路歐姆定律電動(dòng)勢(shì)：其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的物理量?jī)?nèi)電路：內(nèi)電阻，內(nèi)電壓外電路：外電阻，外電壓關(guān)系式：路端電壓與外電阻的關(guān)系：電源的總功率：電源的輸出功率：電源的熱功率：1.(2019·江蘇高考)如圖所示的電路中,電阻R=2Ω。斷開(kāi)S后,電壓表的讀數(shù)為3V;閉合S后,電壓表的讀數(shù)為2V,則電源的內(nèi)阻r為 ()

A.1Ω B.2Ω C.3Ω D.4ΩA2.(多選）在U-I圖象中，由圖象做出的下列判斷中，正確的是（）A.被測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5VB.被測(cè)電池的內(nèi)電阻為2.0ΩC.外電路短路時(shí)的電流約為3.0AD.從圖象的A點(diǎn)變