2019_20学年高中物理第二章电路第三节研究闭合电路课件粤教版.pptx

第三节 研究闭合电路,第二章 电 路,1.理解电源的电动势及内阻的含义. 2.了解内电路、外电路，知道电动势与内、外电压的关系. 3.掌握闭合电路欧姆定律并会进行有关计算.,学科素养与目标要求,物理观念：,1.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系. 2.会从公式和图象两个角度分析路端电压U与电流I的关系，培养用图象法表述和分析图象问题的能力.,科学思维：,NEIRONGSUOYIN,内容索引,自主预习,达标检测,课时对点练,预习新知 夯实基础,检测评价 达标过关,注重双基 强化落实,重点探究,启迪思维 探究重点,自主预习,1.闭合电路的组成： (1)外电路： 的电路，外电路上的电阻称为 . (2)内电路： 的电路，电源的电阻(或内电路上的电阻)称为 . 2.电动势： (1)电动势是描述 特性的物理量. (2)大小：等于 时电源两极间的 . (3)符号与单位：符号E；单位： ；单位符号： .,一、闭合电路和电动势,电源外部,外电阻,内电阻,电源内部,电源,不接用电器,电压,伏特,V,1.实验探究 (1)演示装置如图1. 其中，电压表V1示数为电源的 ， V2示数为电源的 . (2)测量过程和方法 S1闭合，S、S2断开时，V1示数为 . S1、S2、S闭合，V1、V2示数分别为 、 . (3)结论：改变滑动变阻器R的阻值，多测几组电压，均满足EU外U内，而U外 ，U内 ，可得E .,外电压U外,内电压U内,电源电动势E,二、闭合电路的欧姆定律,图1,U外,U内,IR,Ir,IRIr,2.闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成 ，跟内、外电路的电阻之和成 . (2)公式：I .,正比,反比,三、路端电压跟负载的关系,1.路端电压的表达式：U . 2.路端电压随外电阻的变化规律 (1)当外电阻R增大时，由I 可知电流I ，路端电压UEIr . (2)当外电阻R减小时，由I 可知电流I ，路端电压UEIr . (3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为 ，U ，即断路时的路端 电压等于 ；当电源短路时，外电阻R0，此时I .,EIr,减小,增大,增大,减小,0,E,电源电动势,1.判断下列说法的正误. (1)所有电源都是将化学能转化为电能的装置.( ) (2)EUIr适用于任何电路.( ) (3)某电源电动势为10 V，内阻为2 ，外接一电阻值为8 的电阻，则电路中的电流为1 A.( ) (4)在闭合电路中，外电阻越大，路端电压越大.( ) (5)电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零.( ) (6)外电路短路时，电路中的电流无穷大.( ),即学即用,2.如图2所示，电动势为2 V的电源跟一个阻值R9 的电阻接成闭合电路，理想电压表测得电源两端电压为1.8 V，则电源的内阻为_ .,1,图2,重点探究,日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样.,一、电动势,导学探究,(1)用理想电压表测量两种电池正、负极间的电压，测量结果是否相同？,答案 不相同,(2)当把两种不同电池接入电路中时，电源对外做功的本领是否相同？,答案 不相同,1.对电动势的理解 (1)电动势是反映电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量. (2)决定因素：由电源自身特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关. 2.电源电动势与电势差的区别和联系,知识深化,例1 关于电源电动势，下列说法正确的是 A.同一电源接入不同的电路中，电动势会发生变化 B.1号1.5 V干电池比7号1.5 V干电池大，但电动势相同 C.电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，电源把其他形式 的能转化为电能越多，电动势越大 D.电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同,解析 电动势与外电路无关，所以同一电源接入不同的电路，电动势不会改变，故A错误. 电动势跟电源的体积无关，所以虽然1号干电池比7号干电池大，但电动势相同，故B正确. 电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，根据WqE可知，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势不一定大，还跟移送电荷量的多少有关，故C错误. 电动势、电压和电势差虽然单位相同，但物理意义不同，故D错误.,如图所示为闭合电路的组成，由部分电路欧姆定律知，各部分上电势降落各为多少？与电动势有什么关系？,二、闭合电路欧姆定律,导学探究,答案 在内电路上，电流流过内阻r，电势降落UIr； 在外电路上，电流流过电阻R，电势降落UIR. EUUIRIr.,闭合电路欧姆定律的几种表达式及适用条件 (1)电流形式：I 或EIRIr，只适用于外电路是纯电阻的闭合电路. (2)电压形式：EU外U内或U外EIr，适用于任意的闭合电路.,知识深化,例2 (2018聊城市期末)如图3所示的电路中，当开关S接a点时，标有“4 V 8 W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b点时，通过电阻R的电流为1 A，这时电阻R两端的电压为5 V.求： (1)电阻R的阻值；,答案 5 ,图3,当开关S接b时，U25 V，I21 A 根据闭合电路欧姆定律得： EU1I1r，EU2I2r 联立得：E6 V，r1 .,(2)电源的电动势和内阻.,答案 6 V 1 ,学科素养 用闭合电路欧姆定律分析电动势、内阻与负载的关系，培养逻辑思维能力，让学生综合分析能力、推理等“科学思维”方法内化，让物理规律在学生头脑中得到了提炼和升华.本题体现了“物理观念”、“科学思维”这两种学科素养.,针对训练1 在图4所示的电路中，R19 ，R25 ，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V.求电源的电动势和内电阻.,答案 3 V 1 ,图4,解析 当a、b两点间接理想的电流表时，R1被短路，回路中的电流I10.5 A，由闭合电路欧姆定律得： EI1(R2r) 当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流,由闭合电路欧姆定律得：EI2(R2R1r) 联立并代入数据，解得：E3 V，r1 .,1.在如图所示的电路中，电源的电动势E10 V，内电阻r1 ，试求当外电阻分别是3 、4 、9 时所对应的路端电压.通过数据计算，你发现了怎样的规律？,三、路端电压与电流、负载的关系,导学探究,答案 路端电压分别为7.5 V、8 V、9 V.随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大.,2.根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流I之间的关系式，并画出UI图象.,答案 由EUU内及U内Ir得UEIr，UI图象为,1.路端电压与负载的关系：UEU内 ，随着外电阻增大，路端电压增大；当外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压UE；这也提供了一种粗测电动势的方法，即用电压表直接测电源电动势. 2.路端电压与电流的关系：UEIr. 3.电源的UI图象：如图5所示是一条倾斜的直线，图象 中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流 (纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻.,知识深化,图5,例3 (多选)如图6所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是 A.电源的电动势为6.0 V B.电源的内阻为12 C.电源的短路电流为0.5 A D.电流为0.3 A时的外电阻是18 ,图6,解析 因该电源的UI图象的纵轴坐标并不是从零开始的，故纵轴上的截距虽为电源的电动势，即E6.0 V，但横轴上的截距0.5 A并不是电源的短路电流， 且内阻应按斜率的绝对值计算，即r 2 .由闭合电路欧姆定律可得电流I0.3 A时，外电阻R r18 ，故选A、D.,针对训练2 (2018北师大附中期中)两个电源的UI图象如图7所示，从图象中可以看出 A.电池a的电动势较大，内电阻较大 B.电池a的电动势较小，内电阻较小 C.电池b的电动势较小，内电阻较大 D.电池b的电动势较大，内电阻较小,解析 根据闭合电路欧姆定律知UEIr，故UI图象中图象与纵轴的交点等于电源的电动势，由题图可知，a的电动势较大，图象斜率的绝对值表示电源的内阻，a的斜率的绝对值较大，故a的内阻较大，故A正确.,图7,四、闭合电路的动态分析,闭合电路动态问题的分析方法 (1)程序法 分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象； 由局部电阻变化判断总电阻的变化；,据UEIr判断路端电压的变化； 由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化.,(2)结论法“并同串反” “并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小. “串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大.,例4 电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图8所示的电路.当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是,图8,A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大，电流表A1读数减小，A2读数增大 D.电压表读数减小，电流表A1读数增大，A2读数减小,解析 由题图可知滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，滑动变阻器连入电路中的阻值R增大，则外电路的总阻值R总增大，干路电流I ，所以I减小，故A1示数减小；路端电压UEIr，因I减小，所以U增大，即电压表的读数增大；R2两端电压U2EI(R1r)，因I减小，所以U2增大，由I2 知，I2 增大，即电流表A2的读数增大，故选项C正确，选项A、B、D错误.,学科素养 例4回顾了闭合电路欧姆定律及串、并联电路的相关知识，并用于分析闭合电路动态问题.一方面让学生对物理规律的认识更加深刻，另一方面也让学生进一步了解了闭合电路中的各物理量之间的关系，很好地体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.,针对训练3 (2018聊城市期末)如图9所示电路中，开关S闭合，当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是,图9,A.电压表示数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮 B.电压表示数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变暗 C.电压表示数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变亮 D.电压表示数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗,解析 当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，由I 知总电流增大，通过L2的电流增大，L2变亮；由U并EI(RL2r)知，滑动变阻器与L1并联部分电压减小， 示数变小，L1变暗，D正确.,达标检测,1,2,3,4,1.(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,5,1,2,3,4,2.(电源UI图象的理解和应用)(多选)如图10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.电源内电阻为 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10,5,解析 由题图知，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；,当路端电压为1 V时，内电阻分得的电压U内EU外2 V1 V1 V，,1,2,3,4,5,3.(外电压与负载的关系)如图11所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下列说法正确的是 A.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变 C.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变 D.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小,解析 由题图可知，电灯均为并联；当点亮的电灯数目增多时，并联的支路增多，由并联电路的电阻规律可知，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，则内电压增大，故路端电压减小，电灯两端的电压变小，故D正确.,图11,1,2,3,4,5,1,2,3,4,4.(闭合电路的动态分析)如图12所示的电路，闭合开关S，待电路中的电流稳定后，减小R的阻值.则 A.电流表的示数减小 B.电压表的示数减小 C.电阻R2两端的电压减小 D.路端电压增大,解析 题图中的电路结构是R1与R先并联，再与R2串联，故RR总I干 U内U外.I干， 示数增大.R2两端电压U2I干R2，U2增大，所以R与R1并联部分的电压减小， 示数减小，A、C、D错误，B正确.,图12,5,5.(闭合电路欧姆定律的应用)如图13所示，电阻R18 ，R23 ，当开关S接a点时，理想电流表示数为1 A；当开关S接b点时，理想电流表示数为2 A.求电源的电动势和内阻.,答案 10 V 2 ,图13,1,2,3,4,解析 开关S接通a时，EI1(R1r) 开关S接通b时，EI2(R2r) 代入数据，解得：E10 V，r2 .,5,课时对点练,一、选择题 考点一 闭合电路欧姆定律的理解与应用 1.(多选)电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电.关于路端电压，下列说法中正确的是 A.因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B.当R增大时，路端电压也增大 C.当干路电流I增大时，路端电压也增大 D.因为UEIr，所以当I增大时，路端电压减小,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,2.如图1所示的电路中，把R由2 改为6 时，电流减小为原来的一半，则电源的内电阻应为 A.4 B.8 C.6 D.2 ,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图1,解析 根据闭合电路欧姆定律EI(Rr)，当R2 时，EI(2 r)；当R6 时，E (6 r)，解得r2 ，故选D.,3.在如图2所示的电路中，当开关S1断开、开关S2闭合时，电压表的读数为3 V；当开关S1、S2均闭合时，电压表的读数为1.8 V，已知电压表为理想电表，外接电阻为R，电源内阻为r.由以上数据可知 为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图2,解析 当开关S1断开、开关S2闭合时，电压表的示数等于电源的电动势，即E3 V.当开关S1、S2均闭合时，U外1.8 V，所以U内EU外1.2 V，因U外IR，U内Ir，所以RrU外U内1.81.232，故选D.,4.(多选)如图3所示电路中，电源电动势E9 V、内阻r3 ，R15 ，下列说法中正确的是 A.当S断开时，UAC9 V B.当S闭合时，UAC9 V C.当S闭合时，UAB7.5 V，UBC0 D.当S断开时，UAB0，UBC0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图3,解析 当S断开时，UAC与UBC都等于电源电动势，A正确，D错误； 当S闭合时，UACUAB R7.5 V，UBC0，B错误，C正确.,5.(多选)(2018张家口期末)如图4所示的电路中，电源的电动势为3.2 V，电阻R的阻值为30 ，小灯泡L的额定电压为3.0 V，额定功率为4.5 W.当开关S接位置1时，电压表的读数为3 V，下列说法正确的是 A.电源的内电阻为4 B.小灯泡的电阻为2 C.当开关S接到位置2时，小灯泡很暗 D.当开关S接到位置2时，小灯泡两端的电压为3 V,图4,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,根据闭合电路欧姆定律EUIr，代入可得r2 ，故A错误，B正确；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,小于灯泡的额定电流，实际功率小于其额定功率， 则灯泡L不能正常发光，会很暗， 此时灯泡两端的电压为ULILRL0.82 V1.6 V，故C正确，D错误.,考点二 电源UI图象的理解与应用 6.(多选)如图5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5,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 图线与U轴交点的坐标值表示电动势的大小，由题图可知，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； 图线的斜率的绝对值表示电源内阻(电动势与短路电流的比值)，图线甲的斜率的绝对值大于图线乙的斜率的绝对值，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.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,7.(多选)如图6所示为闭合电路中两个不同电源的UI图象，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,图6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 由闭合电路欧姆定律知EUIr.当I0时，UE，即UI图线和U轴的交点坐标值表示电源电动势，两电源的电动势相等.当U0时，I ，由题图知，UI图线和I轴的交点坐标值表示短路电流，则I1I2，A正确. 而r ，即图线的斜率的绝对值表示电源的内阻，由题图知r1r2，B、C错误. 当工作电流变化量相同时，因为r1r2，则电源2的路端电压变化较大，D正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,考点三 闭合电路的动态分析 8.(多选)(2018重庆期末)如图7所示的电路中，电表均为理想电表.闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向左移动时，下列说法正确的是 A.电流表A读数变大 B.电压表V1读数变大 C.电压表V2读数变大 D.灯泡L变亮,图7,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析 滑动变阻器滑片P向左移动，滑动变阻器接入电路的电阻变大，总电阻变大，总电流减小，内电压变小，外电压变大，电流表A读数变小，电压表V1读数变大；总电流减小，灯L两端电压减小，灯泡L变暗，而外电压变大，则滑动变阻器两端电压变大，所以电压表V2读数变大，故A、D错误，B、C正确.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,9.如图8所示的电路，三只相同的灯泡L1、L2、L3，当滑动变阻器的滑动触头向b端移动时 A.L1变亮，L2、L3变暗 B.L1、L2变亮，L3变暗 C.L1、L3变暗，L2变亮 D.L1、L3变亮，L2变暗,图8,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,10.在如图9所示的电路中，开关S闭合后和闭合前相比，三个理想电表示数的变化情况是 A.V示数变大，A1示数变大，A2示数变小 B.V示数变大，A1示数变小，A2示数变大 C.V示数变小，A1示数变大，A2示数变小 D.V示数变小，A1示数变小，A2示数变大,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,图9,解析 开关S闭合后，总电阻减小，干路电流I增大，A1示数变大，由U外EIr知，路端电压U外减小，V示数变小，由于R处在干路中且其中的电流增大，故其两端的电压UR增大，R2两端的电压U2U外UR，故U2减小，由部分电路欧姆定律知，流过R2的电流I2减小，A2示数变小，故选C.,二、非选择题 11.如图10所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A.当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内阻.,图10,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,答案 2 V 1 ,解析 当S闭合时，R1、R2并联后接入电路中，由闭合电路欧姆定律得： UEIr， 即1.6 VE0.4 Ar 当S断开时，只有R1接入电路，总电阻变大，总电流减小，内电压减小，路端电压增大，由闭合电路欧姆定律得： UEIr，即 (1.60.1) VE(0.40.1) Ar 由得：E2 V，r1 .,1,2,3,