4.1探究闭合电路欧姆定律课件沪科版选修31

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1、探究闭合电路欧姆定律第4章探究闭合电路欧姆定律栏目导引关注生活走进物理工具第4章探究闭合电路欧姆定律栏日导引在我们的生产生活中，需要不同的电源，那么电源的作用 是什么？电路中的能量是如何转换的？本章在上章学过的电学 知识的基础上，逬行了加深和扩展，主要讨论了电源的作用， 电路的组成和结构，有关电流的规律和以及电路中的能量转化 关系等内容.其中像电动势等物理概念以及闭合电路欧姆定律 等物理规律，既是电磁学的基础，也是处理电路问题应用频率 最高的知识点，在学习中应深入理解，熟练掌握.本章课程标准详解如下:工具栏目导引(1) 知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定 律.本条目要求让学生通过实验

2、观察闭合电路中电压的变 化.分清路端电压和内电压，要能理解电动势.路端电压和内 电压的关系，理解闭合电路欧姆定律的内容和表达式.还应结 合实际冋题，理解负载电阻与路端电压的关系，负载对电源输 出功率的影响，要能用这些知识分析与解决实际问题.(2) 测量电源的电动势和内电阻.本条目要求让学生通过动 手测量电源的电动势和内电阻，经历较完整的实验过程，学习 有关电路连接.测量方面的实验操作技能.尝试讨论实验误差 和改逬的方法.(3) 知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活和生产中的应 用.本条目要求学生知道焦耳定律是定量描述电流热效应的， 要知道焦耳定律的定量表达式；注意新型电热材料(例如PTC陶瓷材料)

3、的性能和应用.工具栏目导引4. 1探究闭合电路欧姆定律点燃智慧火花1号干电池、5号干电池、7号干电池，正、负极之间有1.5V 电压，钮扣电池正、负之间也有15V的电压，而每节蓄电池正、 负极之间的电压是2V,那么电池正、负极间的电压由什么因素 决定的呢？工具栏目导引电源的正、负极之间有一定电压，用导线 把电源和用电器连结起来，组成闭合回路，电 路中就可形成电流，那么闭合电路中电流的大 小取决于哪些因素呢？1. 基本定义电源是把其他形式的能转化为电能的装置.例如：干电池和蓄电池能够把化学能转化为电能；水轮发 电机能够把机械能转化为电能.2. 要点剖析(1) 电源的作用：电源有正、负两个极，两极间

4、有一定的电 压.将一段导体(或一段电路)接到电源两极之间，在导体(或电 路)两端就有了一定电压.可见电源能在导体(或电路)两端保持定的电压.工具栏目导引(2) 电源的供电原理：在电源内部非静电力做功，其他形式 的能转化为电能，在电源的外部电路，电场力做功，电能转化 为其他形式的能.(3) 电源的内阻：电源的内部也是由导体组成的，所以也有 电阻，这个电阻也叫电源的内阻.内阻和电动势同为电源的重 要参数.学点电动势1.基本定义电源有保持两极间有一定电压的作用，且不同种类的电源, 保持两极间有一定电压的本领不同.例如，干电池可保持正、 负极之间有15 V的电压；常用的蓄电池可保持两极间有2.0 V的

5、 电压.这说明电源两极间的电压大小是由电源本身的性质决定 的，为了表征电源这种特性，物理学中引入了电动势的概 念.电动势用符号E表示，单位：伏特(V).工具栏目导引2要点剖析(1) 物理意义：电动势是表征电源将其他形式能转化为电能的本领的物理量.在数值上等于电源没有接入电路时正、负两 极的电压.(2) 单位：在国际单位制中，电动势的单位是“伏特”，符 号(V).(3) 电动势是标量，为研究问题的方便，规定：在电源内部由电源负极指向正极方向为电动势的方向.3思维拓展闭合电路的组成： 内电路：电源内部的电路，其电阻称为内电阻，内电阻 所降落的电压称为内电压，常用符号表示； 外电路：电源外部的电路，

6、其两端电压称为外电压或路 端电压，常用符号U表示.(2)内、外电压和电动势的关系：E=U+Uf.工具栏目导引4.易误警示用电压表接在电源两极间测得的电压L7外是指路端电压, 不是内电路两端的电压，也不是电源电动势.所以，t/外VE.(2)当电源没有接入电路时，因无电流通过内电路，所以U内 =0,故此时外，即电源电动势等于电源没有接入电路时的 路端电压.(3)电动势和路端电压虽然是有相同的单位且有时数值亦相 同，但二者是本质不同的物理量.电动势反映了电源将其他形 式的能转化为电能的本领大小，路端电压反映了外电路中电能 转化为其他形式的能的本领大小.(4) 电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电

7、源有关,与外电路的状况无关；电路中任意两点之间的电压与电源的电动势和电路参数有关.工具栏目导引3)闭合电路欧姆定律1.经典表述闭合电路的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的 电阻成反比.2.公式形式I=r式中E、r分别为电源电动势和内阻，R为外部电路的 总电阻.3. 适用条件只适于外电路是纯电阻的电路.4. 应用技巧（1）路端电压与负载的关系 路端电压：外电路两端的电压，也叫外电压，也就是 电源正、负极间的电压.p 公式：对纯电阻电路 （7外=斤石几 路端电压1/外与外电阻R之间的关系:工具栏目导引Fa.当外电阻R增大时，根据7=話可知，电流/减小 （E和厂为定值），内电压减小，根据（/外

8、=E-Ir可知路端 电压（/增大；b当外电阻尺减小时，根据7=希可知电流/增大, 内电压增大，根据卩外=E-Ir可知路端电压D外减小.特别提醒特殊情况：当外电路断开时，Rf8, /-0, /r = 0, 17外此为 直接测量法测电动势的依据.P当外电路短路时，/? = (), /-(称为短路电流)，U ,卜0.由于通常的电源内阻很小，短路时会形成很大的电 流.这就是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因.工具路端电压与电流的关系图象由2外=E-lr可知，U外一/图象是甲一条斜向下的直线，如图甲所示.纵轴的截距等于电源的电动势E；直线斜率的绝对值等于电源的内阻.EAU一7厂即厂横轴的截距等于外电路

9、短路时的电流.即特别提醒部分电路欧姆定律的U_I曲线与闭合电路欧姆定律的（/外- /曲线的区别：（图乙是部分电路的U-I曲线）工具栏目导引a. 从表示的内容上看，图乙是对某固定电阻而言的，纵坐 标和横坐标分别代表了该电阻两端的电压17和通过该电阻的是电 流Z,反映了/跟/的正比例关系；图甲是对闭合电路整体而言的, （/外表示路端电压，/表示通过电源的电流，图线反映U外与Z的制 约关系.b. 从图线的物理意义看，图乙表示导体的性质，而图甲表 示电源的性质，也称电源的外特性曲线.在图乙中，（7与/成正比的前提是电阻R保持一定；在图甲中, 电源的电动势和内阻保持不变，外电阻是变的，正是7?的变化才

10、有/外和/的变化.工具第4章 探究闭合电路欧姆定律栏目导引过程感悟工具栏目导引1.用多用电表测量路端电压提出问题通过测量路端电压，知道路端电压随着电路状态 的改变而改变制定计划与 设计实验见课本卩76图4一1实验进行实验与 收集证据1 测量电路电阻最小时的（S和S都闭合）路端电压 u bc2 测量电路电阻较大时的（S闭合S |断开）路端电压 ubc3 测量电路断路时的（S和比都断开）路端电压t/g分析与结论路端电压随着电路状态的改变而改变，电路的电 阻越大，则路端电压就越大2 测电源内部的电压提出问题电源内部的电压与电路状态有怎样的关系按下图所示装置进行实验，改变滑动变阻器接在 电路中的电阻，

11、读出与两探针相连的电压表V?的读数，即为电源内部的电压.（电压表V读数为路制定计划与设计实验端电压）、探/ 1B 提出问题电源内部的电压与电路状态有怎样的关系进行实验与 收集证据1按上述设计实验连接好电路2滑动变阻器调在阻值较大的位置，分别读出电压 表V和电压表V?的读数（/和tr ,并记录到实验表 格中3减少滑动变阻器接在电路中的组织，重复2中的 实验，并多做几次分析与结论1电源内部有电势降落2.R 1t U Uf t3 每组实验中路端电压与电源内部的电压之和在误 差范围内相等栏目导引工具M川能力激活工具栏目导引卜对电动势概念的正确理解例UM以下说法中正确的足（）A. 在外电路中和电源内部，

12、正电荷都受静电力作用，所以 能不断定向移动形成电流B. 静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是 使电荷的电势能减少C. 在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部只存 在非静电力而不存在静电力D. 静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加【解析】 从静电力做功和非静电力做功的角度来理解电 动势的本质意义.电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加，引出了电动 势的概念，来描述非静电力的做功本领.而静电力移动电荷做 正功的过程使电势能减少.D项对.【答案】 D工具栏目导引反思总结无论电源内部还是外部都存在着电场，在外电路中只有电 场力做功，电能转化为其他形式能，而在电

13、源内部，有电阻， 电场力也做一部分功，将电能转化为内能，但同时有非静电力 对电荷做功，将其他形式的能转化为电能.跟踪发散1铅蓄电池的电动势为2V,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. 无论接不接入外电路，蓄电池两极间的电压都为2 VC. 蓄电池在Is内将2 J的化学能转变为电能D. 蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电池 电动势为15 V）的大工具栏目导引根据电动势的定义和表达式 = 非静电力移动1 C电荷量所做的功W-qE-lX2J2 J,由功能关系可知有2 J的化学能转变为电能，A正确，C错误在没接入外电路时，蓄电池两极间的电压等于电动势，

14、但若接入 外电路后，两极间的电压将小于电动势，所以选项B的说法 错误.电动势是描述电源把其他形式能转化为电能本领大小 的物理量， E著电池= 2E 千电池 1.5 V,故D正确.【答案】 AD电动势与电压的区别例四黑下列说法中正确的是（）A电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B. 电源的电动势在数值上等于两极间的电压C. 电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区D. 电动势越大，电源两极间的电压一定越高工具栏目导引【解析】从物理意义、定义两个方面来区分电动势和电 压.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.而电压是电场中两点间的电势差，电动势与电压有着 本质的区别，所以A选项错，C选项对.当电源开路时，两极间 的电压在数值上等于电源的电动势，但在闭合电路中，电源两 极间的电压（路端电压）随夕卜电阻的增大而增大，随外电阻的减小 而减小，当电源短路时，R外=0,这时路端电压为零，所以臥 D选项错.【答案】C反思总结1电动势和电压在数值上有时相等，但二者是不同的概念.2. 当电路开路时，可以直接用电压表粗略地测出电源的电 动势.工具栏目导引跟踪发散