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1、第四章|闭合电路第一、二节常见的电路元器件闭合电路的欧姆定律核心素养点击物理观念(1)了解电路元器件，知道各种元器件在电路中的作用。(2)知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，知道电动势的定义式。(3)理解闭合电路欧姆定律。科学思维经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，理解内、外电路的能量转化，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用。科学探究(1)通过探究电源两端电压与电流的关系，体会图像法在研究物理问题中的作用。(2)能根据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载的关系。科学态度与责任了解电源短路可能会带来的危害，加强平安用电意识。一、常见的电路元器件1填一填(1)常见的元器件
2、：电阻器、电感器、电容器和二极管。(2)电路：通常将需要的电阻器、电感器、电容器等元器件装配在同一个电路板上，再通过金属导线将各个元器件连接组成闭合回路，当输入端接入电源时，电子在闭合回路中循环流动，这个闭合回路称为电路。(3)电感器具有“通直流阻交流的作用，电容器具有“通交流隔直流的作用。2判一判(1)电阻器的阻值都是固定的。()(2)电感器具有“通直流阻交流的作用。()(3)电容器具有“通直流隔交流的作用。()3想一想观察如下图的电路，答复以下问题。问题 1：闭合开关S1、S2、S3，双刀双掷开关接直流电源，S2断开时三个灯泡有什么实验现象？提示：L1、L3发光，L3较亮、L2不发光。问题
3、 2：闭合开关S1、S2、S3，双刀双掷开关接交流电源，S2断开和闭合时三个灯泡有什么实验现象？提示：S2断开和闭合，L1、L3不受影响，L2都能发光，但S2闭合时 L2更亮。二、电动势1填一填(1)电源电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压。(2)非静电力非静电力的作用：把正电荷在电源内部由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电能。非静电力的来源：在电池中是指化学作用，在发电机中是指电磁作用。(3)电动势定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。公式：EWq。单位：伏特，用符号“V表示。物理意义：电动势的大小反映了电源将其他
4、形式的能转化为电能的本领，电动势大，表示电源的转化本领大。2判一判(1)电源只能把电能转化为其他形式的能。()(2)电动势与电势差实质上是一样的。()(3)电源的电动势越大，电源内部非静电力做功的本领越大。()3想一想电源中非静电力的作用是什么？提示：在电源中，非静电力做功，把一定数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，使电荷的电势能增加，从而把其他形式的能转化为电势能。三、研究闭合电路欧姆定律路端电压与负载的关系1填一填(1)闭合电路欧姆定律内容：闭合电路中的电流与电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比。(2)公式：IERr；适用范围：纯电阻电路。(3)常用的变形公式：EU外U内或
5、 U外EIr；适用范围：任何闭合电路。(4)路端电压与外电阻的关系：U外 E U内EERrr。结论：R 增大 U外增大；外电路断路时U外E；外电路短路时U外0。(5)路端电压与电流关系公式：U外EIr。图像(U-I 图像)：如下图是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的坐标表示电动势E，斜率的绝对值表示电源内阻r。2判一判(1)闭合电路中沿着电流的方向电势一定降低。()(2)闭合电路的电流跟内、外电路电阻之和成反比。()(3)电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零。()3.想一想如图为闭合电路中的电势变化情况的示意图，试说明哪局部是外电路、内电路，电势是如何变化的？电源电动势为多大？提示：从
6、 A 直接到 B 为外电路，电势逐渐降低；从B 到 C 到 A 为内电路，在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升 BC 和 DA 化学反响层；电源电动势为BCDA。探究 一 对电动势的理解和应用问题驱动 如下图是闭合电路中电势升降的一个比喻。请思考图中左边的升降机在闭合电路中相当于哪个元件？升降机对儿童做功相当于闭合电路中的什么力做功？提示：升降机相当于电源，升降机对儿童做功相当于闭合电路中非静电力对电荷做功。重难释解 1电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，那么电动势越大。2
7、公式 EWq是电动势的定义式而不是决定式，E 的大小与W 和 q 无关，是由电源自身的性质决定的，不同种类的电源电动势大小不同。多项选择 铅蓄电池的电动势为2 V，这表示()A电路中每通过1 C 电荷量，电源把2 J 的化学能转变为电能B铅蓄电池断开时两极间的电压为2 V C铅蓄电池能在1 s内将 2 J 的化学能转变成电能D铅蓄电池将化学能转变成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大解析 根据电动势的定义和表达式EWq，非静电力移动1 C 电荷量所做的功WqE12 J 2 J，由功能关系可知有2 J 的化学能转化为电能，A 正确，C 错误；路端电压UEIr，铅蓄电池断开时I0，所以
8、 UE2 V，B 正确；电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，因E蓄电池2 VE干电池1.5 V，故 D 正确。答案 ABD 理解电动势的“三点注意(1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。(2)电动势是标量，但有方向，物理学中规定方向为由负极经电源内部指向正极，即电源内部电流的方向。(3)电源的内部也有电阻(即内电阻)，当电流经电源内部时也有电压降(即内电压)。素养训练 1以下关于电动势的说法正确的选项是()A电动势就是电势差，也叫电压，单位是V B电动势大的电源做功一定多C电动势大的电源做功一定快D电动势的大小等于电路中通过单位电荷量时电源所提供的电能解析：选 D电动势
9、是用来描述电源把其他形式的能转化为电能的本领，其大小只决定于电源本身的性质，与外电路无关，而电势差是由电源和外电路共同决定的，并不是不变的，A 错误；电源的电动势大，不一定做功就多，还有可能不做功，如电源没有接入外电路时做功为零，B 错误；电源做功的快慢不仅仅由电动势决定，还与通过电源的电流的大小共同决定，即PEEI，C 错误；电动势的大小等于在电源内部移动单位正电荷所做的功，即电路中通过单位电荷量时电源向外所提供的能量，D 正确。2下面对电源电动势概念的认识正确的选项是()A电源的电动势与体积有关B在闭合电路中，电动势等于内、外电压之和C电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电
10、源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大D电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同解析：选 B电动势是由电源的性质决定的，与体积大小无关，故A 项错误；电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，即在电路中通过一定电荷量时，电源提供的电能越多，电动势越大，并不是电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大，因为转化的能量除与电动势有关外，还与所经历的时间、用电情况有关，故C 项错误；电动势和电势差意义不同，电势差是表示电能转化为其他形式的能的本领的物理量，故 D 项错误。探究 二对闭合电路的欧姆定律的理解问题驱动 如图为闭合电路的组成。(1)在外、内电路中
11、，沿着电流方向，各点电势如何变化？提示：在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高。(2)假设电源电动势为E，电路中的电流为I，在 t 时间内非静电力做功多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？提示：EItI2rtI2RtEIt I2RtI2rt(3)闭合电路的电流I 与电动势E、外电阻R 和内电阻r 的关系怎样？提示：EIR Ir 或 IERr。重难释解 1闭合电路中的几个关系式几种形式说明EU外U内IERrURRrEIERr和 URRrE 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路(U、R 间关系)UEIr(U、I 间关系)由于电源的电动势E 和内电阻r 是一
12、定的，从UE Ir 不难看出，随着I 的增加，电路中路端电压U 减小UEIr既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路 特别提醒 (1)外电路短路时电路中电流较大，为防止将电源、电路烧坏或引发火灾事故，一般不允许这种情况发生。(2)外电路含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)时，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算。如下图的电路中，当S 闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V 和 0.4 A。当 S 断开时，它们的示数各改变 0.1 V 和 0.1 A，求电源的电动势和内电阻。解题指导(1)两电表读数增减的
13、分析：开关 S断开后，外电阻的变化：由R1、R2并联变化为只有R1接入电路，电阻变大；两电表读数的变化：电流表读数减小，电压表读数变大。(2)电压表测量的是路端电压，电流表测量的是干路电流，它们之间的关系满足闭合电路欧姆定律，即 UEIr。解析 当 S 闭合时，R1、R2并联接入电路，当S 断开时，只有R1接入电路，此时路端电压增大、干路电流减小。当 S 闭合时，由闭合电路欧姆定律得：UE Ir，即 1.6 Er 当 S 断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：UEIr，即 1.60.1E(0.4 0.1)r由解得：E2 V，r1。答案 2 V1 闭合电路问题的求解方法(1)分析电路特
14、点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一局部的电压，电流表测量哪个用电器的电流。(2)求干路中的电流：假设各电阻阻值和电动势都，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，也可以利用各支路的电流之和来求。(3)应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应根据局部电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出局部电路的电压和电流。素养训练 1如下图是某电源的路端电压与电流的关系图像，下面结论正确的选项是()A电源的电动势为6.0 V B电源的内阻为12 C电源的短路电流为0.5 A D电流为0.3 A 时外电阻是1.8 解析：选 A由闭合电路的欧姆定律UEIr 得，当 I0 时，UE，即图线与纵轴交点表示
15、断路状态，电动势 E6 V，故 A 正确。电源的内阻等于图线斜率的绝对值，r U I650.52 ，故 B 错误。外电阻R0 时，短路电流为IEr62A3 A，故 C 错误。电流 I0.3 A 时，路端电压UEIr 2 V5.4 V，那么外电阻RUI18 ，故 D 错误。2.(2021珠海期末)如下图的电路中，当开关 S接 a 点时，标有“4 V，8 W 的小灯泡L 正常发光，当开关S 接 b 点时，通过电阻R 的电流为 1 A，这时电阻R 两端的电压为5 V。求：(1)电阻 R 的阻值；(2)电源的电动势和内阻。解析：(1)当开关 S接 b 点时，由欧姆定律得，电阻R 的阻值为 RUI51
16、5 。(2)当开关 S 接 a 时，U14 V，I1P1U184A2 A 当开关 S接 b 时，U25 V，I21 A 根据闭合电路的欧姆定律得：EU1I1r，EU2 I2r联立解得：E6 V，r1 。答案：(1)5 (2)6 V1 探究 三 路端电压与负载的关系问题驱动 观察路端电压随外电阻变化的现象选自鲁科版新教材“实验与探究用导线把旧干电池组、电流表、电压表、两只相同的小灯泡、开关等按如下图电路连接。(1)闭合开关S 和 S1，观察小灯泡L1的亮度，并记下电流表和电压表的示数。(2)再闭合开关S2，观察小灯泡L1的亮度如何变化，电流表和电压表的示数如何变化。请结合闭合电路欧姆定律，分析发生以上变化的原因。提示：当闭合开关S2后，小灯泡L1变暗，电流表示数增大，电压表示数减小。当闭合开关 S2，小灯泡L1和 L2并联，电路总电阻减小，总电流增大，由UEIr 可知，电源的路端电压减小，灯泡L1变暗。重难释解 1路端电压与负载的关系：UEIr EERrr，随着外电阻增大，路端电压增大；当外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压UE；这也提供了一种粗测电动势的方法，即用电压表直接测电源电动
