《闭合电路的欧姆定律》学案doc

第七节闭合电路的欧姆定律学案导学学习目标（一）知识与技能1、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。5、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。（二）过程与方法1、通过演示路端电压与负载的关系实验，培养利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。2、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养运用物理知识解决实际问题的能力。（三）情感、态度与价值观通过本节课教学，加强对科学素质的培养，通过探究物理规律培养创新精神和实践能力。学习重点推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。学习难点路端电压与负载的关系自主学习1.内、外电路：、导线组成外电路，是内电路。在外电路中，沿电流方向电势。2.闭合电路的电流跟电源电动势成，跟内、外电路的电阻之和成。这个结论叫做闭合电路欧姆定律。3.电动势和电压：断路时的路端电压电源电动势；闭合电路中，电动势等于电势降落之和。同步导学1.路端电压U 随外电阻R 变化的讨论电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的：有 UER ：R r（ 1）外电路的电阻增大时， I 减小，路端电压升高；（ 2）外电路断开时， R=，路端电压 U=E（ 3）外电路短路时，R=0， U =0 ， I= E(短路电流 )，短路电流由电源电动势和内阻共r同决定，由于r 一般很小，短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾2.路端电压与电流的关系闭合电路欧姆定律可变形为 U=E-Ir ，E 和 r 可认为是不变的， 由此可以作出电源的路端电压 U 与总电流 I 的关系图线，如图所示 .依据公式或图线可知：（ 1）路端电压随总电流的增大而减小（ 2）电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E.在图象中， U I 图象在纵轴上的截距表示电源的电动势（ 3）路端电压为零时，即外电路短路时的电流I= E .图线斜r率绝对值在数值上等于内电阻（ 4）电源的U I 图象反映了电源的特征（电动势E、内阻 r )例 1 如图所示，图线a 是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b 是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线若已知该蓄电池组的内阻为 2.0 ，则这只定值电阻的阻值为_。现有 4 只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_W 。解析：由图象可知蓄电池的电动势为20V ，由斜率关系知外电阻阻值为6。用3 只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2，因此输出功率最大为50W。3.闭合电路中的电功率和电源的效率闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒定律在闭合电路的反映由 E=U U 可得EI =UI +U I或 EIt =UIt +UIt（ 1）电源的总功率：P=EI=I（ U+U若外电路是纯电阻电路，还有P=I2 （ R+r )= E 2rR(2) 电源内部消耗的功率：2U 2P 内 =I r =U I=r(3) 电源的输出功率：P 出 =P 总 -P 内 =EI -I 2r=UI若外电路为纯电阻电路，还有P 出=I2R（ 4）电源的效率：PUR（最后一个等号只适用于纯电阻电路）PEERr电源的输出功率PE2 R24Rr2E 2E 2，R rRr4 r4r可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为PmE 2。4r4. 闭合电路中局部电阻的变化而引起电流、电压的变化是典型的电路的动态变化问题。此类问题应在明确各用电器或电表所对应的电流、电压的基础上，按局部（R 的变化）全局（ I 总 、U 端 的变化）局部（ U 分、 I 分 的变化）的逻辑思维进行分析推理，使得出的每一个结论都有依据，这样才能得出正确的判断。例 2 如图所示的电路中，若将滑动变阻器的滑动触头向 b 端滑动时，试判断图中八只表的示数将怎样变化 ( 各电表内阻对电路的影响均不考虑 )?解析：本题为 “动态 ”分析问题，可用常规分析法逐步推出结论.R2 的滑片向下滑动，R2 值变大，引起R总变大 .E，可知总电流变小，即电由 IR总r流表 A 示数变小 .由 U IR 总 ，可知端压变大，即电压表V 示数变大 .由 I 4U示数变大 .可知 I4 变大，即电流表 A AR4由 I1 I I4，可知 I1 变小，即电流表A1示数变小 .由 U 1 I1R1 可知 U 1 变小，即电压表 V1 示数变小 .由 U 2 U U1，可知 U 2 变大，即电压表 V 2 示数变大 .由 I 3U 2 ，可知 I3 变大，即电流表 A 3 示数变大 .R3由 I2 I1 I3，可知 I2 变小，即电流表A2 示数变小 .例 3图 (a) 为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线.由图可知。两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故.参考这根曲线回答下列问题( 不计电流表和电池的内阻 ).(1) 若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12V 的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻 .(2) 如图 (b) 所示，将两个这样的灯并联后再与10的定值电阻串联，接在电动势为8V的电源上，求通过电流表的电流值以及每个灯的电阻值.解析： (1) 把三个这样的电灯串联后，每只电灯得到的实际电压为12 V 4V .再在图 (a)3上可以查到每只电灯加上4V 的实际电压时的工作电流为I 0.4A.由此可以求出在此时每只U410 .电灯的实际电阻 R0.4I(2)在图 (b)所示的混联电路中，设每只电灯上的实际电压和实际电流分别为U 和 I.在这个闭合电路中， 电源电动势值应等于全电路电压降之和，即 E U+2IR 0，代值并整理得U 8 20I.这是一个反映电路约束(因电路结构特点而必须满足的电流、电压关系)的直线方程，把该直线在图(a) 坐标系中画出，如图所示.而在该坐标系中原来就有一根反映元件约束(因元件即电灯的特点而必须满足的电流和电压关系 )的曲线 .这两条曲线的交点所表达的电流I 和电压 U ，同时满足了电路结构和元件的要求，该元件实际上将工作在这个特定的电流和电压上，我们可以把这一点称作为该元件的“工作点 ”现.在我们可以在图上查出该工作点为U 2V ， I 0.3A. 这样，我们就可以求出此时每只灯泡的实际电阻U26.7 .R0.3I当堂达标1.在闭合电路中，下列叙述正确的是()A. 闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比B.当外电路断开时，路端电压等于零C.当外电路短路时，电路中的电流趋近于D. 当外电阻增大时，路端电压也增大2.有一电动势为3V ，内阻不能忽略的电池两端接一电阻R，1C 电荷通过 R 时 .在 R 上产生的热量 ()A. 大于 3JB.小于 3JC.等于 3JD.电源内阻未知，无法确定3.如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I 图象，则下列说法中正确的是( )A. 电动势 E1=E 2，短路电流I1I 2B.电动势 E1=E 2.内阻 r1r2C 电动势 E1E 2，内阻 r1r2D. 当两电源的工作电流变量相同时，电源2 的路端电压变化较大4.一个电源分别接上8和2的电阻时，两电阻消耗的电功率相等，则电源内阻为( )A.1 B.2 C.4 D.8 5如图所示电路中.A 、B 两灯均正常发光，R 为一滑动变阻器，P 为滑动片，若将滑动片向下滑动，则()A.A 灯变亮B.B 灯变亮C.R1 上消耗功率变大D. 总电流变小6如图所示的电路中，当变阻器R3 的滑动头P 向 b 端移动时（）A. 电压表示数变大，电流表示数变小B.电压表示数变小，电流表示数变大C.电压表示数变大，电流表示数变大D. 电压表示数变小，电流表示数变小7. 如图所示的电路中，电阻 R1=6，R2=3，S 断开时，电流表示数为0.9A ， S闭合时，电流表示数为0.8A ，则电源电动势为E=_V ，内阻r=_。8. 如图所示的电路中，电源电动势E 10V 、内阻 r 1.0 ，当滑动变阻器的阻值调节为R1 3.0Q后，开关S 断开和接通时，A、 B 之间电路消耗的电功率都为P 4.0W.求 :开关 S 闭合的前、后，通过R2 的电流各是多大?9.如图所示电路中，R3=4，电流表读数为0.75A ，电压表读数为2V ，由于某一电阻断路，使电流表读数为0.8A ，而电压表读数为3.2V ，问 :(1) 哪一只电阻断路 ?(2) 电源电动势和内电阻各多大 ?10. 如图所示的电路中， R1=3， R2=6， R3=1.5 ， C=20F当开关 S 断开时，电源所释放的总功率为2W；当开关S 闭合时，电源所释放的总功率为4W 求 :(1) 电源的电动势和内电阻；(2) 闭合 S 时，电源的输出功率；(3)S 断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少?拓展提高1.关于电源电动势的说法，正确的是()A. 在某电路中每通过2C 的电荷量，电池提供的电能是4J，那么这个电池的电动势是0.5VB.电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大C.无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势一定不变D. 电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多2.单位电荷绕闭合电路一周，如外电路是纯电阻电路，外电路中产生的热量仅决定于()A. 电流的大小，且与电流的平方成正比B.电源电动势的大小，且与电动势的大小成正比C.路端电压的大小，且与路端电压的大小成正比D. 各部分电阻值的大小，且与电阻值成反比3.在灯泡旁并联一只大功率的电炉，发现电灯变暗，这是因为()A. 电炉从电灯上分出了一部分电流B.输电线上电压增大，电灯上电压下降C.电炉的额定电压大于电灯的额定电压D. 原来电灯上的电压有一部分分给了电炉4.一电源 (电动势为E，内阻为r) ，当它和一标有“ 6V， 3W”的小灯泡构成闭合回路时，小灯泡恰好正常发光.如果该电源与一标有“6V， 6W”的小灯泡构成一闭合回路，该灯泡()A. 正常发光B.比正常发光暗C.比正常发光亮D. 因不知电源内阻的大小，故无法确定5. 如图所示电路中，电源的内电阻不能忽略.已知定值电阻R1=10 ，R2=8.当开关 S 接到位置1 时，电压表V 的示数为2V ；当开关 S 接到位置2 时，电压表V 的示数可能为()6.如图所示电路中，当开关S 闭合时，电流表和电压表读数的变化是()A. 两表读数均变大B.两表读数均变小C.电流表读数增大，电压表读数减小D. 电流表读数减小，电压表读数增大7.如图所示的电路中，当可变电阻R 的阻值增大时 ()A.U AB 增大B.U AB 减小C.I R 增大D.I R 减小8.如图所示的电路中，电源电动势为6V ，当开关 S 接通后，灯泡L1 和 L2 都不亮，用电压表测得各部分电压是U ab=6V ，U ad=0 ， U cd=6V ，由此可判定 ()A.L 1 和 L 2 的灯丝都烧断了B.L 1 的灯丝烧断了C.L 2 的灯丝烧断了D.变阻器 R 断路9.电动势为 E、内阻为 r 的电池与固定电阻 R0、可变电阻 R 串联，如图所示，设R0=r， Rab=2r.当变阻器的滑动片自 a 端向 b 端滑动时， 下列各物理量中随之减小的是()A. 电池的输出功率B. 变阻器消耗的功率C.固定电阻R0 上消耗的功率D. 电池内电阻上消耗的功率10.如图所示的电路中，当S 断开时，电源内部消耗的功率与输出功率之比为1:3；当 S 闭合时，它们的比为1:1,则下列说法正确的是()A.R 1:r=1:1B.R 1:R2=2:1C.两次输出功率之比为1:1D.S 断开与 S 闭合时输出功率之比为3:411 如图所示，直线图象，直线 B 是电阻用该电源与电阻 RA 为电源的路端电压 U 与电流 I 的关系 R 的两端电压与其中电流 I 的关系图象，组成闭合电路，则电源的输出功率为_W ，电源的效率为_12.如图所示的电路中， 电池的电动势 E= .0 V ，内电阻 r =2.0 ，固定电阻 R1=1.0 ，R2 为可变电阻， 其阻值在 0 10 范围内调节，问：取 R2=时， R1 消耗的电功率最大.取 R2=时， R2 消耗的电功率最大13.如图所示的电路中，电源电动势为10V， R1 =4， R2=6，电容C=30F，电源内阻忽略不计。求 :(1) 闭合开关 S，稳定后通过电阻 R1 的电流；(2) 将开关 S 断开，再次稳定后，求通过R1 的总电荷量14如图所示，变阻器 R2 的最大电阻是 10 ，R3=5 ，电源的内电阻 r =1，当开关 S 闭合，变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为 16 W ，电源的输出功率为12 W.此时电灯R1 正常发光，求：(1) 电灯阻值 R1 是多少 ?(设 R1 阻值恒不变(2)当开关 S 断开时，要使电灯正常工作，应使变阻器的电阻改变多少探究：联系本节所学内容思考并讨论课本“做一做”中的问题。学后反思：你对学案的意见：课后作业：问题与练习2、 3、 4第七节闭合电路的欧姆定律参考答案自主学习1.用电器电源内部降低2.正比反比3.等于内外电路当堂达标1、AD 2 、B 3、AD 4 、5、C6、7、 5.76； 0.48、当 S 断开时， 0.5A ；当 S 闭合时， 0.125A9、 (1) 用排除法可判断得出R1 断路 .（ 2） E=4V ， r=1 10、（ 1）E=4V ， r=0.5 ；(2)3.5W ；(3)S 断开时， Q1=610-5 C； S 合上时，Q2=0拓展提高1、C 2、C 3、B 4、B 5、B 6、C 7 、AD 8 、C 9、B 10、AD11、 4； 66.7%12、 0； 3.0 13、（ 1)1A ； (2) 1.2-410 C14、 (1)2.5（;2）