高三物理教案：《閉合電路歐姆定律》教學(xué)設(shè)計

　　本文題目：高三物理教案：閉合電路歐姆定律復(fù)習(xí)

　　第3課時　閉合電路歐姆定律

　　導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，并能進行電路動態(tài)分析及電路的相關(guān)計算.2.能利用U-I圖象進行分析并計算.

　　一、電源的電動勢

　　[基礎(chǔ)導(dǎo)引]

　　關(guān)于電源的電動勢，判斷下面說法的正誤：

　　(1)電源的電動勢就是接在電源兩極間的電壓表測得的電壓 (　　)

　　(2)同一電源接入不同的電路，電動勢就會發(fā)生變化 (　　)

　　(3)電源的電動勢是表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)大小的物理量 (　　)

　　(4)在閉合電路中，當(dāng)外電阻變大時，路端電壓增大，電源的電動勢也增大 (　　)

　　[知識梳理]

　　1.電源是通過非靜電力做功把____________的能轉(zhuǎn)化成____________的裝置.

　　2.電動勢：非靜電力搬運電荷所做的功與搬運的電荷量的比值，E=________，單位：V.

　　3.電動勢的物理含義：電動勢表示電源____________________本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓.

　　4.電動勢是______量，需注意電動勢不是電壓.

　　二、閉合電路歐姆定律

　　[基礎(chǔ)導(dǎo)引]

　　如圖1所示電路中，電源的電動勢E=9 V、內(nèi)阻r=3 Ω，R=15 Ω.

　　下列說法中正確的是 (　　)

　　A.當(dāng)S斷開時，UAC=9 V

　　B.當(dāng)S閉合時，UAC=9 V

　　C.當(dāng)S閉合時，UAB=7.5 V，UBC=0

　　D.當(dāng)S斷開時，UAB=0，UBC=0

　　[知識梳理]

　　閉合電路歐姆定律

　　(1)內(nèi)容：閉合電路中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=　　　　?只適用于純電阻電路?E=　　　　　　?適用于任何電路?

　　(3)路端電壓與外電阻的關(guān)系

　�、儇撦dR增大→I減小→U內(nèi)________→U外________

　　外電路斷路時(R=∞)，I=0，U外=E.

　�、谪撦dR減小→I增大→U內(nèi)________→U外________

　　外電路短路時(R=0)，I=________，U內(nèi)=E.

　　(4)U-I關(guān)系圖：由U=E-Ir可知，路端電壓隨著電路中電流的增大而______;U-I關(guān)系圖線如圖2所示.

　�、佼�(dāng)電路斷路即I=0時，縱坐標(biāo)的截距為____________.

　　②當(dāng)外電路電壓為U=0時，橫坐標(biāo)的截距為__________.

　�、蹐D線的斜率的絕對值為電源的__________.

　　圖2

　　思考：對于U-I圖線中縱坐標(biāo)(U)不從零開始的情況，直線的斜率的意義是否變化?

　　考點一　電路的動態(tài)分析

　　考點解讀

　　電路的動態(tài)分析是電學(xué)的�？键c之一，幾乎每年都有該類試題出現(xiàn).該類試題能考查考生對閉合電路歐姆定律的理解，電路的結(jié)構(gòu)分析及對串并聯(lián)特點的應(yīng)用能力，兼顧考查學(xué)生的邏輯推理能力.

　　典例剖析

　　例1　(2011?北京理綜?17)如圖3所示電路，電源內(nèi)阻不可忽

　　略.開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過

　　程中 (　　)

　　A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小

　　B.電壓表與電流表的示數(shù)都增大

　　C.電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小

　　D.電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大

　　思維突破　電路動態(tài)分析的方法

　　(1)程序法：電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路并聯(lián)分流I串聯(lián)分壓U→變化支路.

　　(2)“并同串反”規(guī)律，所謂“并同”，即某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小.所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小，反之則增大.

　　跟蹤訓(xùn)練1　在如圖4所示電路中，當(dāng)滑動變阻器滑片P向下移動

　　時，則 (　　)

　　A.A燈變亮、B燈變亮、C燈變亮

　　B.A燈變亮、B燈變亮、C燈變暗

　　C.A燈變亮、B燈變暗、C燈變暗

　　D.A燈變亮、B燈變暗、C燈變亮

　　考點二　電路中的有關(guān)功率及效率

　　考點解讀

　　1.電源的總功率

　　(1)任意電路：P總=EI=U外I+U內(nèi)I=P出+P內(nèi).

　　(2)純電阻電路：P總=I2(R+r)=E2R+r.

　　2.電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)=I2r=U內(nèi)I=P總-P出.

　　3.電源的輸出功率

　　(1)任意電路：P出=UI=EI-I2r=P總-P內(nèi).

　　(2)純電阻電路：P出=I2R=E2R?R+r?2=E2?R-r?2R+4r.

　　(3)輸出功率隨R的變化關(guān)系

　　①當(dāng)R=r時，電源的輸出功率最大為Pm=E24r.

　�、诋�(dāng)R>r時，隨著R的增大輸出功率越來越小.

　�、郛�(dāng)R

　�、墚�(dāng)P出

　�、軵出與R的關(guān)系如圖5所示.

　　圖5

　　4.電源的效率

　　(1)任意電路：η=P出P總×100%=UE×100%.

　　(2)純電阻電路：η=RR+r×100%=11+rR×100%

　　因此在純電阻電路中R越大，η越大;當(dāng)R=r時，電源有最大輸出功率，效率僅為50%.

　　特別提醒　1.當(dāng)電源的輸出功率最大時，效率并不是最大，只有50%;當(dāng)R→∞時，η→100%，但此時P出→0，無實際意義.

　　2.對于內(nèi)、外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據(jù)P=I2R來判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同.

　　典例剖析

　　例2　在如圖6所示的電路中，R1=2 Ω，R2=R3=4 Ω，當(dāng)開關(guān)S接

　　a時，R2上消耗的電功率為4 W，當(dāng)開關(guān)S接b時，電壓表示數(shù)為

　　4.5 V，試求：

　　(1)開關(guān)S接a時，通過電源的電流和電源兩端的電壓;

　　(2)開關(guān)S接b時，電源的電動勢和內(nèi)電阻;

　　(3)當(dāng)開關(guān)S接c時，通過R2的電流.

　　思維突破　對于直流電路的分析與計算，要熟練掌握串、并聯(lián)電路的特點，知道這兩種電路的電壓、電流及電功率的分配關(guān)系，并能把較為復(fù)雜的電路化為簡單、直觀的串、并聯(lián)關(guān)系.

　　跟蹤訓(xùn)練2　如圖7中電源的電動勢為6 V，內(nèi)阻為1 Ω，R1為2 Ω，R2全阻值為3 Ω，下列說法錯誤的是 (　　)

　　A.當(dāng)R2為1 Ω時，R1消耗的功率最大

　　B.通過改變R2的阻值，路端電壓的最大值為5 V，最小值為4 V

　　C.R2的阻值越小，R1消耗的功率越大

　　D.當(dāng)R2的阻值為3 Ω時，R2消耗的功率最大

　　考點三　涉及U-I圖象的功率計算

　　考點解讀

　　兩種圖線的比較：

　　圖象上的特征 物理意義

　　電源U-I圖象 電阻U-I圖象

　　圖象表述的物理量變化關(guān)系 電源的路端電壓隨電路電流的變化關(guān)系 電阻的電流隨電阻兩端電壓的變化關(guān)系

　　圖線與坐標(biāo)軸交點 與縱軸交點表示電源電動勢E，與橫軸交點表示電源短路電流Er

　　過坐標(biāo)軸原點，表示沒有電壓時電流為零

　　圖線上每一點坐標(biāo)的乘積UI 表示電源的輸出功率 表示電阻消耗的功率

　　圖線上每一點對應(yīng)的U、I比值 表示外電阻的大小，不同點對應(yīng)的外電阻大小不同 每一點對應(yīng)的比值均等大，表示此電阻的大小

　　圖線的斜率 內(nèi)電阻r的相反數(shù)-r 表示電阻大小

　　典例剖析

　　例3　如圖8所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖象，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖象，則下列說法正確的是 (　　)

　　圖8

　　A.電源的電動勢為50 V

　　B.電源的內(nèi)阻為253 Ω

　　C.電流為2.5 A時，外電路的電阻為15 Ω

　　D.輸出功率為120 W時，輸出電壓是30 V

　　思維突破　在解決此類圖象問題時，(1)要明確縱橫坐標(biāo)的物理意義.(2)要明確圖象的截距、斜率，包圍面積的物理意義.(3)根據(jù)物理規(guī)律寫出反映縱橫坐標(biāo)物理量的關(guān)系式.(4)充分挖掘圖象所隱含的條件.

　　跟蹤訓(xùn)練3　用標(biāo)有“6 V　3 W”的燈泡L1、“6 V　6 W”的燈泡L2與理想電壓表和理想電流表連接成如圖9甲所示的實驗電路，其中電源電動勢E=9 V.圖乙是通過兩個燈泡的電流隨兩端電壓變化的曲線.當(dāng)其中一個燈泡正常發(fā)光時(　　)

　　圖9

　　A.電流表的示數(shù)為1 A B.電壓表的示數(shù)約為6 V

　　C.電路輸出功率為4 W D.電源內(nèi)阻為2 Ω

　　21.含電容器電路的分析方法

　　例4　如圖10所示的電路中，R1、R2、R3是固定電阻，R4是

　　光敏電阻，其阻值隨光照的強度增強而減小.當(dāng)開關(guān)S閉

　　合且沒有光照射時，電容器C不帶電.當(dāng)用強光照射R4且

　　電路穩(wěn)定時，則與無光照射時比較 (　　)

　　A.電容器C的上極板帶正電

　　B.電容器C的下極板帶正電

　　C.通過R4的電流變小，電源的路端電壓增大

　　D.通過R4的電流變大，電源提供的總功率變小

　　方法提煉　含電容器電路的分析方法

　　1.電路的簡化：不分析電容器的充、放電過程時，把電容器處的電路視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應(yīng)位置處補上.

　　2.電路穩(wěn)定時電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線，即電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差.

　　3.電壓變化帶來的電容器的變化：電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充、放電.若電容器兩端電壓升高，電容器將充電;若電壓降低，電容器將通過與它連接的電路放電.

　　4.含電容器電路的處理方法：如果電容器與電源并聯(lián)，且電路中有電流通過，則電容器兩端的電壓不是電源電動勢E，而是路端電壓U.

　　跟蹤訓(xùn)練4　如圖11所示的電路中，電源的電動勢為E、內(nèi)電阻為

　　r，閉合開關(guān)S，待電流達到穩(wěn)定后，電流表示數(shù)為I，電壓表示

　　數(shù)為U，電容器C所帶電荷量為Q.將滑動變阻器的滑動觸頭P

　　從圖示位置向a端移動一些，待電流達到穩(wěn)定后，則與P移動

　　前相比 (　　)

　　A.U變小 B.I變小 C.Q不變 D.Q減小

　　A組　電路的動態(tài)分析

　　1.如圖12所示，電源的電動勢為E，內(nèi)電阻為r，兩電表均可看做是理想電表.閉合開關(guān)，使滑動變阻器的滑片由右端向左端滑動，在此過程中 (　　)

　　圖12

　　A.小燈泡L1、L2均變暗

　　B.小燈泡L1變暗，L2變亮

　　C.電流表A的讀數(shù)變小，電壓表V的讀數(shù)變大

　　D.電流表A的讀數(shù)變大，電壓表V的讀數(shù)變小

　　2.如圖13所示，圖中的四個電表均為理想電表，當(dāng)滑動變阻

　　器滑片P向右端移動時，下面說法中正確的是 (　　)

　　A.電壓表V1的讀數(shù)減小，電流表A1的讀數(shù)增大

　　B.電壓表V1的讀數(shù)增大，電流表A1的讀數(shù)減小

　　C.電壓表V2的讀數(shù)減小，電流表A2的讀數(shù)增大

　　D.電壓表V2的讀數(shù)增大，電流表A2的讀數(shù)減小

　　B組　閉合電路中電功率的分析與計算

　　3.某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的

　　發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在同一坐標(biāo)系內(nèi)，如圖14

　　所示，根據(jù)圖線可知 (　　)

　　A.反映Pr變化的圖線是c

　　B.電源電動勢為8 V

　　C.電源內(nèi)阻為2 Ω

　　D.當(dāng)電流為0.5 A時，外電路的電阻為6 Ω

　　4.一個微型吸塵器的直流電動機的額定電壓為U，額定電流為I，線圈電阻為R，將它接在電動勢為E，內(nèi)阻為r的直流電源的兩極間，電動機恰好能正常工作，則 (　　)

　　A.電動機消耗的總功率為UI

　　B.電動機消耗的熱功率為U2R

　　C.電源的輸出功率為EI

　　D.電源的效率為1-IrE

　　C組　含電容器電路的分析與計算

　　5.如圖15所示，電源兩端電壓為U=10 V保持不變，R1=4.0 Ω，R2

　　=6.0 Ω，C1=C2=30 μF.先閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，再將S斷

　　開，則S斷開后，通過R1的電荷量為 (　　)

　　A.4.2×10-4 C

　　B.1.2×10-4 C

　　C.4.8×10-4 C

　　D.3.0×10-4 C

　　6.如圖16所示，兩個相同的平行板電容器C1、C2用導(dǎo)線相連，開

　　始都不帶電.現(xiàn)將開關(guān)S閉合給兩個電容器充電，待充電平衡

　　后，電容器C1兩板間有一帶電微粒恰好處于平衡狀態(tài).再將開關(guān)S斷

　　開，把電容器C2兩板稍錯開一些(兩板間距離保持不變)，重新平衡后，下列判斷正確的是 (　　)

　　A.電容器C1兩板間電壓減小

　　B.電容器C2兩板間電壓增大

　　C.帶電微粒將加速上升

　　D.電容器C1所帶電荷量增大

　　D組　U-I圖象的理解與應(yīng)用

　　7.如圖17所示為兩電源的U-I圖象，則下列說法正確的是

　　(　　)

　　A.電源①的電動勢和內(nèi)阻均比電源②大

　　B.當(dāng)外接同樣的電阻時，兩電源的輸出功率可能相等

　　C.當(dāng)外接同樣的電阻時，兩電源的效率可能相等

　　D.不論外接多大的相同電阻，電源①的輸出功率總比電源②的輸出功率大

　　8.如圖18所示是某直流電路中電壓隨電流變化的圖象，其中a、

　　b分別表示路端電壓、負載電阻上電壓隨電流變化的情況，下

　　列說法正確的是 (　　)

　　A.陰影部分的面積表示電源輸出功率

　　B.陰影部分的面積表示電源的內(nèi)阻上消耗的功率

　　C.當(dāng)滿足α=β時，電源效率最高

　　D.當(dāng)滿足α=β時，電源效率小于50%

　　課時規(guī)范訓(xùn)練

　　(限時：30分鐘)

　　1.下列關(guān)于電源電動勢的說法中正確的是 (　　)

　　A.在某電源的電路中，每通過2 C的電荷量，電源提供的電能是4 J，那么這個電源的電動勢是0.5 V

　　B.電源的路端電壓增大時，其電源的電動勢一定也增大

　　C.無論內(nèi)電壓和外電壓如何變化，其電源的電動勢一定不變

　　D.電源的電動勢越大，電源所能提供的電能就越多

　　2.兩個相同的電阻R，當(dāng)它們串聯(lián)后接在電動勢為E的電源上，通過一個電阻的電流為I;若將它們并聯(lián)后仍接在該電源上，通過一個電阻的電流仍為I，則電源的內(nèi)阻為 (　　)

　　A.4R B.R C.R2 D.無法計算

　　3.將三個不同的電源的U-I圖線畫在同一坐標(biāo)中，如圖1所示，

　　其中1和2平行，它們的電動勢分別為E1、E2、E3，它們的內(nèi)

　　阻分別為r1、r2、r3，則下列關(guān)系正確的是 (　　)

　　A.r1=r2r2>r3

　　C.E1>E2=E3 D.E1=E2

　　4.在純電阻電路中，當(dāng)用一個固定的電源(設(shè)E、r是定值)向變

　　化的外電阻供電時，關(guān)于電源的輸出功率P隨外電阻R變化

　　的規(guī)律如圖2所示，則 (　　)

　　A.當(dāng)R=r時，電源有最大的輸出功率

　　B.當(dāng)R=r時，電源的效率η=50%

　　C.電源的功率P′隨外電阻R的增大而增大

　　D.電源的效率η隨外電阻R的增大而增大

　　5.(2010?上海單科?5)在如圖3所示的閉合電路中，當(dāng)滑片P向右移動時，兩電表讀數(shù)的變化是 (　　)

　　A. 變大， 變大

　　B. 變小， 變大

　　C. 變大， 變小

　　D. 變小， 變小

　　6.(2010?安徽?18)如圖4所示，M、N是平行板電容器的兩個極板，

　　R0為定值電阻，R1、R2為可調(diào)電阻，用絕緣細線將質(zhì)量為m、帶

　　正電的小球懸于電容器內(nèi)部.閉合開關(guān)S，小球靜止時受到懸線

　　的拉力為F.調(diào)節(jié)R1、R2，關(guān)于F的大小判斷正確的是 (　　)

　　A.保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變大

　　B.保持R1不變，緩慢增大R2時，F(xiàn)將變小

　　C.保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變大

　　D.保持R2不變，緩慢增大R1時，F(xiàn)將變小

　　7. (2011?上海單科?12)如圖5所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動變阻器的滑

　　動觸頭P從最高端向下滑動時， (　　)

　　A.電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)變大

　　B.電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)變小

　　C.電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)先變小后變大

　　D.電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)先變大后變小

　　8.如圖6所示，電源的電動勢和內(nèi)阻分別為E、r，在滑動變阻器的

　　滑片P由a向b移動的過程中，下列各物理量變化情況為(　　)

　　A.電流表的讀數(shù)一直減小

　　B.R0的功率先減小后增大

　　C.電源輸出功率先增大后減小

　　D.電壓表的讀數(shù)先增大后減小

　　9.如圖7甲所示是一火警報警器的部分電路示意圖，其中R2為半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器，電阻R2隨溫度t變化的圖線如圖乙所示.電流表為值班室的顯示器.a、b之間接報警器，當(dāng)傳感器R2所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I和報警器兩端的電壓U的變化情況是 (　　)

　　圖7

　　A.I變大，U變大 B.I變大，U變小

　　C.I變小，U變大 D.I變小，U變小

　　10.在電學(xué)探究實驗課中，某組同學(xué)在實驗室利用如圖8甲所示的電路圖連接好電路，并用于測定定值電阻R0，電源的電動勢E和內(nèi)電阻r.調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一方向移動時，一個同學(xué)記錄了電流表A和電壓表V1的測量數(shù)據(jù)，另一同學(xué)記錄的是電流表A和電壓表V2的測量數(shù)據(jù).根據(jù)所得數(shù)據(jù)描繪了如圖乙所示的兩條U-I直線.則有 (　　)

　　甲　　　　　　　　　　　乙

　　圖8

　　A.圖象中的圖線乙是電壓表V1的測量值所對應(yīng)的圖線

　　B.由圖象可以得出電源電動勢和內(nèi)阻分別是E=1.50 V，r=1.0 Ω

　　C.圖象中兩直線的交點表示定值電阻R0上消耗的功率為0.75 W

　　D.圖象中兩直線的交點表示在本電路中該電源的效率達到最大值

　　復(fù)習(xí)講義

　　基礎(chǔ)再現(xiàn)

　　一、

　　基礎(chǔ)導(dǎo)引　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×

　　知識梳理　1.其它形式　電勢能　2.Wq　3.把其它形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能　4.標(biāo)

　　二、

　　基礎(chǔ)導(dǎo)引　AC

　　知識梳理　(1)正比　反比　(2)ER+r　U外+U內(nèi)　(3)①減小　增大�、谠龃蟆�減小　Er　(4)減小　①電動勢E�、诙搪冯娏鱅m　③內(nèi)阻r

　　思考：不變.斜率的絕對值仍表示電源內(nèi)阻.

　　課堂探究

　　例1　A

　　跟蹤訓(xùn)練1　D

　　例2　(1)1 A　4 V　(2)6 V　2 Ω

　　(3)0.5 A

　　跟蹤訓(xùn)練2　A

　　例3　ACD

　　跟蹤訓(xùn)練3　CD

　　例4　B

　　跟蹤訓(xùn)練4　B

　　分組訓(xùn)練

　　1.BD

　　2.AD

　　3.ACD

　　4.AD

　　5.A

　　6.BCD

　　7.AD

　　8.A

　　課時規(guī)范訓(xùn)練

　　1.C

　　2.B

　　3.AC

　　4.ABD

　　5.B

　　6.B

　　7.A

　　8.BD

　　9.D

　　10.B