2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律課件 新人教版選修3-1.ppt

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1、第7節(jié)閉合電路的歐姆定律,【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.會推導(dǎo)出閉合電路歐姆定律及其公式,知道電源的電動勢等于內(nèi)、外電路上電勢降落之和;2.理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系及其公式表達(dá)和圖線表達(dá),并能用來分析、計算有關(guān)問題;3.掌握電源斷路和短路兩種特殊情況下的特點.知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓;4.熟練應(yīng)用閉合電路歐姆定律解決有關(guān)的電路問題;5.理解閉合電路的功率表達(dá)式,知道閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化.,基礎(chǔ)知識,核心要點,學(xué)習(xí)效果,核心素養(yǎng),基礎(chǔ)知識探究,教材探究,知識點一,閉合電路的歐姆定律,【問題導(dǎo)學(xué)】,如圖所示的閉合電路中,A為電源的正極,B為電源的負(fù)極,電路中的電流為I.,(1)說明內(nèi)電

2、路、外電路的構(gòu)成.(2)在時間t內(nèi),內(nèi)、外電路消耗的電能如何計算?(3)上述電能是如何轉(zhuǎn)化來的?,答案:(1)A,B間電源內(nèi)部的電路為內(nèi)電路,A,B間電源外部的電路為外電路.(2)W內(nèi)=I2rt,W外=I2Rt.(3)由電源提供的能量轉(zhuǎn)化而來.,【知識梳理】,1.閉合電路用導(dǎo)線把電源、用電器連成一個.,閉合回路,2.內(nèi)、外電路(1)外電路:電源部由用電器和導(dǎo)線組成的電路.在外電路中,沿電流方向電勢.(2)內(nèi)電路:電源部的電路.在內(nèi)電路中,沿電流方向電勢.,降低,外,內(nèi),升高,3.閉合電路的能量轉(zhuǎn)化非靜電力做功等于內(nèi)、外電路電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的總和,即:EIt=I2Rt+I2rt.4.閉合電路

3、的歐姆定律(1)內(nèi)容:閉合電路里的電流,跟電源的電動勢成,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成.(2)公式:I=.或E=IR+Ir.或E=+.(3)適用條件:適于外電路為電路,適于電路.,正比,反比,U外,U內(nèi),純電阻,一切,知識點二,路端電壓與負(fù)載的關(guān)系,【問題導(dǎo)學(xué)】,用電壓表分別測量新干電池和舊干電池兩極板的電壓,會發(fā)現(xiàn)示數(shù)近似相等,但是若將這兩節(jié)新舊干電池分別對同一規(guī)格的燈泡供電,燈泡的亮度差別卻非常大.,(1)新、舊干電池的內(nèi)阻哪一個大?(2)亮度差別大的原因是什么?,答案:(1)舊干電池的內(nèi)阻大.(2)舊干電池的電路中,通過燈泡的電流強(qiáng)度小,燈泡兩端的電壓小.,1.負(fù)載電路中消耗的元件稱為負(fù)載,

4、負(fù)載變化時電路中的會變化,也隨之變化.2.路端電壓與負(fù)載的關(guān)系(1)路端電壓:兩端的電壓,也叫外電壓,也就是電源正、負(fù)極間的電壓.,電流,【知識梳理】,電能,路端電壓,外電路,(3)在純電阻電路中,路端電壓與外電阻R之間的關(guān)系:當(dāng)外電阻R增大時,電流I(E和r為定值),內(nèi)電壓Ir,路端電壓U外;當(dāng)外電路,I=0,此時U外=E.,減小,減小,增大,斷開,當(dāng)外電阻R減小時,電流I,內(nèi)電壓Ir,路端電壓U外;當(dāng)外電路時,R=0,I=,U外=0.,增大,增大,減小,短路,思考判斷,1.閉合電路歐姆定律的表達(dá)式為I=,此式僅適用于純電阻電路.()2.閉合電路中的短路電流無限大.()3.閉合電路中外電阻越

5、大,路端電壓越大.()4.當(dāng)外電路斷開時,路端電壓等于電動勢,當(dāng)外電路短路時,路端電壓為零.()5.電源短路時,內(nèi)電壓小于電源電動勢.(),核心要點突破,要點一,閉合電路歐姆定律的理解應(yīng)用,閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式,【例1】(2018大慶高二期中)如圖所示,已知R3=3,理想電壓表讀數(shù)為3V,理想電流表讀數(shù)為2A,某時刻由于電路中R3發(fā)生斷路,電流表的讀數(shù)為2.5A,R1上的電壓為5V,求:(1)R1,R2阻值各是多少?(2)電源電動勢E和內(nèi)電阻r各是多少?,思路探究(1)R3斷路前,兩表分別測的什么物理量?(2)R3斷路后,兩表又分別測的什么物理量?答案:(1)電流表測通過R1的電流,電壓

6、表測R3兩端的電壓.(2)電流表測通過R1的電流,電壓表測R1兩端的電壓.,答案:(1)21(2)10V2,方法技巧,閉合電路問題的求解方法(1)分析電路特點:認(rèn)清各元件之間的串、并聯(lián)關(guān)系,特別要注意電壓表測量哪一部分的電壓,電流表測量哪個用電器的電流.(2)求干路中的電流:若各電阻阻值和電動勢都已知,可用閉合電路的歐姆定律直接求出;也可以利用各支路的電流之和來求.(3)應(yīng)用閉合電路的歐姆定律解決問題時,應(yīng)根據(jù)部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯(lián)特點求出部分電路的電壓和電流.,【針對訓(xùn)練1】在如圖所示的電路中,電阻R1=12,R2=8,R3=4,當(dāng)開關(guān)S斷開時,電流表示數(shù)為0.25A,當(dāng)開關(guān)S閉

7、合時電流表示數(shù)為0.36A.求:,答案:(1)3V2.88V(2)3.6V1.2,解析:(1)S斷開時,路端電壓為U=I(R2+R3)=0.25(8+4)V=3VS閉合時:U=IR2=0.368V=2.88V;,要點二,電源U-I圖像的理解和應(yīng)用,路端電壓U隨電流I變化的圖像(U-I關(guān)系圖)(1)U-I圖像的函數(shù)表達(dá)式U=E-Ir.,(2)U-I圖像特點:位于第一象限,與橫縱坐標(biāo)軸相交的傾斜直線,如圖所示.,(3)幾個特點三個特征量:與縱軸交點表示電動勢,與橫軸交點表示短路電流,直線斜率的大小表示電源的內(nèi)阻.,狀元心得,部分電路歐姆定律的U-I圖像與閉合電路歐姆定律的U-I圖像比較,當(dāng)坐標(biāo)原點

8、不是(0,0)時,圖線與橫軸的交點坐標(biāo)不再表示短路電流,其他不變.,【例2】(多選)如圖是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像,下列結(jié)論正確的是()A.電源的電動勢為6.0VB.電源的內(nèi)阻為12C.電源的短路電流為0.5AD.電流為0.3A時的外電阻是18,思維導(dǎo)圖,答案:AD,【針對訓(xùn)練2】(多選)在如圖所示的圖像中,直線為某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像,直線為某一電阻R的電壓與電流的關(guān)系圖像.用該電源直接與電阻R相連組成閉合電路.由圖像可知()A.電源的電動勢為3V,內(nèi)阻為0.5B.電阻R的阻值為1C.電源的路端電壓為2VD.通過R的電流為6A,ABC,解析:由直線可知,電源電動勢E=3V

9、,電阻r=0.5,選項A正確;由直線可得R=1,選項B正確;兩圖線的交點表示電源和電阻R連接形成閉合電路,由兩圖線交點的坐標(biāo)可知U=2V,I=2A,所以C對,D錯.,要點三,路端電壓、輸出功率與負(fù)載的關(guān)系,考查角度1:路端電壓與負(fù)載的關(guān)系【例3】如圖所示電路中,當(dāng)變阻器R3的滑片P向b端移動時,下列判斷中正確的是()A.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小B.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大C.電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大D.電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小,解析:當(dāng)滑片向b端滑動時,滑動變阻器接入電阻減小,則電路中總電阻減小,由閉合電路歐姆定律可得,電路中總電流增大,內(nèi)電壓增大;因此路端電壓減小,故

10、電壓表示數(shù)減小,將R1等效為內(nèi)阻,則可知并聯(lián)部分電壓一定減小,流過R2的電流減小,因總電流增大,故電流表示數(shù)增大,選項B正確,A,C,D錯誤.答案:B,方法總結(jié),分析路端電壓變化的一般思路(1)明確電路結(jié)構(gòu),即電路各元件的連接方式;(2)明確局部電阻的變化和外電路總電阻R總的變化;,(4)運用U內(nèi)=I總r判斷U內(nèi)的變化;(5)運用U外=E-U內(nèi)判斷U外的變化;(6)運用電學(xué)公式進(jìn)行定性分析各支路相關(guān)量變化.,【針對訓(xùn)練3】(多選)如圖所示的電路,電源內(nèi)阻不可忽略,閉合開關(guān)S后()A.電流表的示數(shù)減小B.電流表的示數(shù)增大C.電壓表的示數(shù)減小D.電壓表的示數(shù)增大,BC,解析:當(dāng)開關(guān)S閉合時,兩個電

11、阻并聯(lián),外電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律可知,總電流I增大,即電流表示數(shù)變大,所以內(nèi)阻上的電壓變大,則路端電壓變小,即電壓表示數(shù)變小.選項B,C正確.,考查角度2:閉合電路的功率與負(fù)載的關(guān)系【例4】如圖所示,電源的電動勢是6V,內(nèi)電阻是0.5,電動機(jī)M的線圈電阻為0.5,限流電阻R0為3,若電壓表的示數(shù)為3V,試求:(1)電源的總功率和電源的輸出功率;(2)電動機(jī)消耗的功率和電動機(jī)輸出的機(jī)械效率.,思路探究(1)電源的總功率與輸出功率間的關(guān)系式是什么?(2)電動機(jī)消耗的功率和電動機(jī)輸出的功率間的關(guān)系式是什么?答案:(1)P總=P出+I2r.(2)PM總=P出+PMr.,(2)電源的輸出功

12、率為電動機(jī)和限流電阻獲得功率之和,即P輸出=PM+P0,故PM=P輸出-P0=P輸出-I2R0=5.5W-3W=2.5W由PM=P機(jī)+PMr得P機(jī)=PM-PMr=2.5W-I2r機(jī)=2.5W-120.5W=2W.答案:(1)6W5.5W(2)2.5W2W,【針對訓(xùn)練4】(2018河北保定高二期末)(多選)如圖所示,是測定兩個電源的電動勢和內(nèi)阻實驗中得到的電流和路端電壓圖線,則應(yīng)有()A.當(dāng)I1=I2時,電源總功率P1=P2B.當(dāng)U1=U2時,電源輸出功率P出1r2C.電動勢E1r2D.電動勢E1r2.所以B正確,A,C,D錯誤.,3.如圖所示,電池組的電動勢為E,內(nèi)電阻為r,R0為定值電阻,R

13、為變阻器(全值電阻大于R0+r),為使R上消耗的電功率最大,應(yīng)將變阻器阻值調(diào)整到()A.R0B.R0+rC.R0-rD.0,B,解析:把R0看做電源內(nèi)阻的一部分,則電源內(nèi)阻為R0+r,由于電源輸出功率最大的條件是內(nèi)外電阻相等,則R=R0+r,選項B正確.,4.如圖所示的電路中,當(dāng)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(dāng)S斷開時,它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A,求電源的電動勢和內(nèi)阻.,解析:當(dāng)S閉合時,R1,R2并聯(lián)接入電路,當(dāng)S斷開時,只有R1接入電路,此時路端電壓增大、干路電流減小.當(dāng)S閉合時,由閉合電路歐姆定律得U=E-Ir,即1.6=E-0.4r當(dāng)S斷

14、開時,只有R1接入電路,由閉合電路歐姆定律得U=E-Ir,即1.6+0.1=E-(0.4-0.1)r解得E=2V,r=1.答案:2V1,核心素養(yǎng)提升,(教師備用),【錯例分析】分辨不清電阻的串、并聯(lián)關(guān)系【以例示法】如圖所示電路中,r是電源的內(nèi)阻,R1和R2是外電路中的電阻,如果用Pr,P1和P2分別表示電阻r,R1,R2上所消耗的功率,當(dāng)R1=R2=r時,PrP1P2等于()A.111B.211C.144D.411,學(xué)長經(jīng)驗分享,答案:D,【注意】認(rèn)為電源的兩端就是外電路的兩端,所以內(nèi)外電阻是并聯(lián)關(guān)系,即認(rèn)為r與R1,R2并聯(lián),Ur=U1=U2,這一看法是錯誤的,Ur不等于U1,而是Ur=E-U1.,