沪科版高中物理选修3-1课件：4.1 探究闭合电路欧姆定律

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1、第4章,学案1 探究闭合电路欧姆定律,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,内容索引,知识探究,达标检测,知识探究,1,一、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,图1,按如图1所示的电路选择器材，连接电路 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_,UbcUbcUac,实验探究2 测电源内部的电压,图2,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

2、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、外电压之和为一定值,1.外电路和内电路： 组成外电路， 是内电路. 2.在外电路中，电流方向由电源 极流向 极；在内电路中电流方向由 极流向 极. 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，电源内部的电压称为 . 4.在闭合电路中，内电压与外电压之和 .,用电器和导线,电源内部,正,负,负,正,内电压,保持不变,例1 (多选)若E表示电动势，U表示外电压，U表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示电流，则下列各式中正确的是,答案,二、电源的作用电动势,1.如图3

3、所示，在外电路中电流由电源正极流向负极，即从高电势流到低电势，电流在电源内部只能从负极流向正极，即从低电势流到高电势.根据电场知识可知，静电力不可能使电流从低电势流向高电势，反而起阻碍作用. (1)是什么力把正电荷从电源的负极搬运到电源的正极？,图3,答案,非静电力.,(2)电源中的能量是如何转化的？,答案,其他形式的能转化为电势能.,2.电场力在外电路和内电路做功分别是多少？它们做功之和与电源内部非静电力所做的功有何关系？,答案,qU外 qU内 相等,1.电源的工作原理：在电源内部 做功，使其他形式的能转化为电势能；在电源的外部电路， 做功，把电势能转化为其他形式的能. 2.电动势：电源内部

4、非静电力移送单位电荷所做的功.,(2)单位：伏特，符号为 . (3)说明：物理意义：反映电源 本领的大小.决定因素：由电源自身特性决定，跟电源的体积 ，跟外电路 .,非静电力,静电力,非静电力做功,无关,无关,V,例2 (多选)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,答案,解析,电动势是一个用比值定义的物理量，这个物理量与这两个相比的项没有关系

5、，与电源的体积和外电路也均无关系，它是由电源本身决定的，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.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.,1.内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成 ，跟内、外电路的成反比.,三、闭合电路的欧姆定律,3.其他两种表达形式： EU外U内，这就是说，电源的电动势等于内、外电路电势降落之和.或写成EIRIr.,正比,电阻之和,例3 如图4所示，电源电动势为6 V，内阻为1 ，R15 ，R210 ，滑动变阻器R3阻值变化范围为010 ，求电路中总电流的变化范围.,答案,解析,图4,0.551 A,当R3阻值为零时，R2被短路，外电阻最小，电路

6、中的电流最大.,当R3阻值为10 时，外电阻最大，电路中的电流最小.,在如图5所示的电路中，电源的电动势E10 V，内电阻r1 ，试求当外电阻分别是3 、4 、7 时所对应的路端电压.通过数据计算，你发现了怎样的规律？再通过公式论证你的结论是否正确.,四、路端电压与负载的关系,图5,答案,外电压分别为7.5 V、8 V、8.75 V.随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大.,1.路端电压的表达式：UEIr. 2.路端电压随外电阻的变化规律,3.路端电压与电流的关系图像如图6所示.,图6,(1)在图像中U轴截距表示 ，纵坐标从零开始时I轴截距等于 . (2)直线 等于电源的内阻，即内阻r_.,电源电

7、动势,短路电流,斜率的绝对值,例4 (多选)如图7所示为某一电源的UI图线，由图可知 A.电源电动势为2 V B.电源内阻为 C.电源短路时电流为6 A D.电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A,图7,答案,解析,在本题的UI图线中，纵轴截距表示电源电动势，A正确； 横轴截距表示短路电流，C错误；,针对训练 (多选)如图8所示，甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻)的路端电压与通过它们的电流I的关系图线，下列说法中正确的是 A.电源甲的电动势大于电源乙的电动势 B.电源甲的内阻小于电源乙的内阻 C.路端电压都为U0时，它们的外电阻相等 D.电流都是I0时，两电源的内电压相等,图8,答案,

8、解析,图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小，由图线可知，甲与U轴交点的坐标值比乙的大，表明甲的电动势大于乙的电动势，故A正确； 图线斜率的绝对值表示电源内阻的大小(电动势与短路电流的比值)，图线甲的斜率大于图线乙的斜率，表明甲的内阻大于乙的内阻，故B错误； 甲、乙两图线的交点坐标为(I0，U0)，外电路是纯电阻说明两电源的外电阻相等，故C正确； 电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积，即U内Ir，因为甲的内阻比乙的内阻大，所以当电流都为I0时，甲电源的内电压较大，故D错误.故选A、C.,达标检测,2,1.(对电动势概念的理解)关于电压和电动势，下列说法正确的是 A.电动势就是电源两极

9、间的电压 B.电压和电动势单位都是伏特，所以电压和电动势是同一物理量的不同叫法,1,2,3,4,答案,解析,D.电压和电动势有本质的区别，反映的能量转化方向不同,1,2,3,4,电动势只是在数值上等于电源两极间的电压，但是不能说电动势是电压，A错； 尽管电压和电动势单位都是伏特，但它们不是同一物理量，有本质的区别，电压反映静电力做功，电能转化为其他形式的能，而电动势反映非静电力做功，其他形式的能转化为电能，故B、C错，D对.,2.(闭合电路欧姆定律的应用)电动势为3 V的电池，在电路中输出3 A的电流，由此可知 A.内、外电阻相差1 B.内、外电阻之和为1 C.外电阻为1 D.内电阻为1 ,答

10、案,解析,1,2,3,4,3.(路端电压与负载的关系)(多选)对于电动势和内阻确定的电源的路端电压，下列说法正确的是(I、U、R分别表示干路电流、路端电压和外电阻) A.U随R的增大而减小 B.当R0时，U0 C.当电路断开时，I0，U0 D.当R增大时，U也会增大,1,2,3,4,答案,4.(电源UI图像的理解和应用)(多选)如图9所示为闭合电路中两个不同电源的UI图像，则下列说法中正确的是 A.电动势E1E2，短路电流I1I2 B.电动势E1E2，内阻r1R2 C.电动势E1E2，内阻r1R2 D.当工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大,1,2,3,4,图9,答案,解析,1,2,3,4,当工作电流变化量相同时，因为r1R2，电源2内电压变化较大，由闭合电路的欧姆定律EU外U内，可知电源2的路端电压变化较大，D正确.,本课结束,