2019-2020年高中物理 第4章 探究闭合电路欧姆定律 探究闭合电路欧姆定律学案 沪科版选修3-1

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1、2019-2020年高中物理第4章探究闭合电路欧姆定律探究闭合电路欧姆定律学案沪科版选修3-1[学习目标定位]1.掌握电动势的概念及表达式．了解电源内部能量的转化过程和生活中的电池.2.理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式.3.会用闭合电路欧姆定律进行简单的计算．一、闭合电路的路端电压和内电压1．部分电路和闭合电路：通常，把不涉及电源的电路叫做部分电路，把含有电源的电路叫做闭合电路，也叫做全电路．2．外电路和内电路：用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路．3．路端电压和内电压：外电路两端(即电源两极间)的电压称为路端电压，电源

2、内部的电压称为内电压．二、电源的作用——电动势1．在外电路中，正电荷在电场力的作用下，由电源的正极向电源的负极做定向移动，从而形成了电流．要使电路中有持续恒定的电流，就必须保持电源的正、负极间有持续电压．电源的作用就是保持电源两极之间的电压．2．电源是把其他形式的能转化为电能的装置．化学电池把化学能转化成电能，发电机把机械能转化为电能．3．电动势E就是电源内部非静电力移送单位电荷所做的功．表达式：E＝，在国际单位制中，E的单位是伏[特]．电动势由电源自身特性决定，跟电源的体积和外电路无关．三、闭合电路欧姆定律1．公式：I＝.2．内容

3、：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比.一、闭合电路的路端电压和内电压实验探究1　用多用电表测量路端电压按如图1所示的电路选择器材，连接电路．图1按课本要求测量电压Ubc、Ubc′、Uac.分析测得的数据，比较三个电压测量值之间的关系为________．答案　Ubc′＜Ubc＜Uac图2实验探究2　测电源内部的电压按如图2所示电路连接线路，分别测量电源的内电压和外电压，多次测量，把测量结果记录在事先准备好的表格中，分析内、外电压的大小，说明它们满足怎样的规律？答案　在误差允许的范围内，内、外电压之和为一

4、定值．[要点提炼]1．在外电路中，电流方向由电源正极流向负极；在内电路中电流方向由负极流向正极．2．在闭合电路中，内电压与外电压之和保持不变．二、路端电压与负载的关系[问题设计]图31．在如图3所示的电路中，电源的电动势E＝10V，内电阻r＝1Ω，试求当外电阻分别是3Ω、4Ω、7Ω时所对应的路端电压．通过数据计算，你发现了怎样的规律？答案　外电压分别为7.5V、8V、8.75V．随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大．2.如图4所示，以电路中的电流为横轴，路端电压为纵轴，建立路端电压U与电流I的U－I图像，请思考，图线与纵轴的交点表示的

5、物理意义是什么？纵坐标从零开始时，图线与横轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率的绝对值表示的物理意义又是什么？图4答案　图线与纵轴的交点表示电源的电动势；图线与横轴的交点表示短路电流；图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝

6、

7、.[要点提炼]1．路端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小，但不呈线性变化．外电路断开时，路端电压等于电源电动势；外电路短路时，电路中的电流I＝(表达式)．2.路端电压与电流的关系式为U＝E－Ir，其图像如图5所示．图5(1)在图像中U轴截距表示电源电动势，I轴截距等于短路电流．(2)直线斜率

8、的绝对值等于电源的内阻，即内阻r＝

9、

10、.一、对电动势的理解例1　关于电动势E的说法中正确的是(　　)A．电动势E的大小，与非静电力所做的功W的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同解析　本题考查了电动势的基本概念，关键要正确地理解电动势．电动势是一个用比值定义的物理量，这个物理量是与这两个相比的项没有关系，它是由电源本身决定的，是表征其他形式的能转化为电能本领

11、强弱的物理量．电动势和电压尽管单位相同，但本质上是不相同的，故选B、C.答案　BC二、闭合电路欧姆定律的应用例2　如图6所示，电源电动势为6V，内阻为1Ω，R1＝5Ω，R2＝10Ω，滑动变阻器R3阻值变化范围为0～10Ω，求电路中总电流的变化范围．图6解析　当R3阻值为零时，R2被短路，外电阻最小，电路中的电流最大．R外＝R1＝5Ω，I＝＝A＝1A.当R3阻值为10Ω时，外电阻最大，电路中的电流最小．R并＝＝5Ω，R外′＝R1＋R并＝10Ω，I′＝＝A≈0.55A.答案　0.55A～1A三、闭合电路的动态分析例3　如图7所示，R4是

12、半导体材料制成的热敏电阻，电阻率随温度的升高而减小，这就是一个火警报警器的电路，电流表是安放在值班室的显示器，电源两极之间接一个报警器，当R4所在处出现火情时，显示器的电流I和报警器两端的电压U的变化情况是(　　)图7A．I变大，U变