高中物理 第2章 第3节 研究闭合电路同步备课课件 粤教版选修31.ppt

教师用书独具演示 课标要求1 知道电源的电动势概念 2 理解欧姆定律 知道路端电压与外电阻关系 第三节研究闭合电路 课标解读1 理解电动势的物理意义 2 理解闭合电路的欧姆定律 3 理解闭合电路中路端电压与外电阻关系 4 掌握测电动势和内阻的方法 教学地位本节是电路的核心内容 每年的高考都围绕该内容命制选择题或实验题 是高考的热点 新课导入建议同学们都有这样的经验 傍晚万家灯火是用电最多的时候 但灯光发暗 当夜深人静时 灯光特别明亮 又如在插上电炉 电暖气 空调等用电多的电器时 灯光会变暗 关掉这些电器灯泡又马上亮起来 这是为什么呢 本节课将讨论全电路中电流的决定因素有哪些 以及它们对电流产生怎样的影响 教学流程设计 课前预习安排 1 看教材2 填写 课前自主导学 同学之间可进行讨论 步骤1 导入新课 本节教学地位分析 步骤2 老师提问 检查预习效果 学生互查 步骤3 师生互动完成 探究1 互动方式 可再补充一例题 拓展学生思路 步骤4 教师通过讲解例题使学生进一步理解欧姆定律及表达式意义 步骤5 让学生完成 迁移应用 检查完成情况并点评 步骤6 用同样方式完成 探究2 步骤7 师生互动完成 探究3 方式可采用演示实验 步骤8 完成 探究4 重在总结易错原因 步骤9 让学生完成 当堂双基达标 验证学习效果 演示结束 步骤10 学生总结本节主要知识 老师点评安排学生课下完成 课后知能检测 1 基本知识 1 电源 把转化为的装置 2 电动势 在数值上等于电源时两极间的电压 物理意义 反映电源把转化为电能本领的物理量 电源及闭合电路 其他形式的能 电能 没有接入外电路 其他形式的能 3 闭合电路组成 2 思考判断 1 电源的电动势单位与电压的单位相同 因此 电动势就是电压 2 一个完整的电路包括电源 开关 用电器和若干导线 3 闭合电路中的总电阻指的是内电路与外电路电阻之和 3 探究交流如图2 3 1所示 生活中会用到 个头 大小不同各种干电池 如人们熟知的 1号 2号 5号 7号 等 仔细阅读其铭牌说明会发现 均标有 1 5v 的字样 表示怎样的意义 提示 尽管各种型号 个头 大小不同 容量不同 但电动势大小相同 均为1 5v 图2 3 1 1 基本知识 1 内容 闭合电路中的电流跟成正比 跟成反比 2 公式 i 3 电动势与内 外电压的关系 e 闭合电路的欧姆定律 电源的电动势 内 外电路的电阻之和 u外 u内 3 探究交流闭合电路欧姆定律公式中 e r r的物理意义各是什么 提示 e代表电源电动势 r代表外电路电阻 r代表电源的内阻 1 基本知识 1 路端电压与电流的关系 公式 u 图象 u i图象 图2 3 2 路端电压与负载的关系 e ir 2 路端电压随外电阻的变化规律 外电阻r增大时 电流i 外电压u 当r增大到无穷大 断路 时 i u 外电阻r减小时 电流i 外电压u 当r减小到零 短路 时 i u 减小 增大 0 e 增大 减小 0 2 思考判断 1 闭合电路中u i图象与纵轴的交点的值就是电动势的值 图象的斜率就是电源内阻 2 闭合电路中u i图象与横轴的交点为短路电流 此时路端电压为电源的电动势 3 外电路电阻增大时 电流减小 但路端电压增大 3 探究交流现代生活离不开电池 电子表 照相机 移动电话 计算机 汽车以及许多电子产品 都需要配备各式各样的电池 电动势是电池的重要参数 电动势取决于电池正 负极材料及电解液的化学性质 跟电池的大小无关 问题 为什么电源电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压 提示 当电源没有接入外电路时 电源中的电流等于零 此时内电压等于零 所以这时的路端电压在数值上等于电源电动势 1 基本知识 1 实验电路图2 3 3 2 实验原理 闭合电路的欧姆定律 测量电源的电动势和内阻 解e和r 然后多次测量 求e r的平均值 图象法 作u i图线如图2 3 4 电动势e 内阻r 图2 3 4 u0 2 思考判断 1 电源断路时路端电压无限大 2 电源断路时 电流为零 所以路端电压也为零 3 探究交流路端电压u为什么随电路中电流i的增大而减小 提示 电源的电动势是一定的 且等于内 外电路电压之和 即e u u 电源的内电阻一定 内电压u ir 所以电流增大时内电压增大 所以路端电压减小 问题导思 1 闭合电路欧姆定律有哪些表达形式 2 各种表达形式适用条件是否相同 闭合电路的欧姆定律 闭合电路欧姆定律的各种表达形式 闭合电路的欧姆定律表达形式较多 在利用其分析问题时 要结合题设条件灵活选取 一太阳能电池板 测得它的开路电压为800mv 短路电流为40ma 若将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路 则它的路端电压是 a 0 10vb 0 20vc 0 30vd 0 40v 答案 d 1 如图2 3 5所示的电路中 电阻r 10 当开关s打开时 理想电压表示数为6v 当开关s合上时 电压表示数为5 46v 则电源的内阻为多少 图2 3 5 解析 当s打开时 r外 e u外 6v s闭合时 u外 ir 即5 46 i 10 所以i 0 546a 再由e u外 i r 即6 5 46 0 546r 得r 1 答案 1 问题导思 1 闭合电路中 电流 路端电压随外电阻如何变化 2 闭合电路中路端电压随电流如何变化 闭合电路的动态分析 1 理想电流表可认为短路 理想电压表可认为断路 2 含有电容器的支路电压稳定时 可认为断路 电容器两端的电压等于与电容器并联的那部分电阻两端的电压 2012 茂名一中高二检测 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2 3 6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2 3 6 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 电流表读数减小d 电压表读数减小 电流表读数增大 审题指导 解答本题时可按以下思路分析 答案 a 直流电路中动态分析的方法1 程序法基本思路是 部分 整体 部分 即从阻值变化入手 由串并联规律判知r总的变化情况 再由欧姆定律判知i总和u端的变化情况 最后由部分电路欧姆定律及串联分压 并联分流等规律判知各部分的变化情况 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 电功率将增大 3 特殊值法与极限法即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题 可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论 图2 3 7 答案 见解析 问题导思 1 伏安法测电源的电动势和内阻电路如何设计 2 实验时选旧电池好还是选新电池好 伏安法测电源的电动势和内阻 1 电路设计 利用滑动变阻器作为外电路负载 接法为限流式 为减小实验误差 电流表利用内接法 2 电池选择及使用 使用内阻大些 用过一段时间 的干电池 在实验中不要将i调得过大 每次读完u i读数立即断电 以免干电池在大电流放电时极化现象过重 e r明显变化 3 电表选择及使用 合理地选择电压表与电流表的量程可以减小读数误差 对于一节干电池 则电压表选取0 3v 电流表选取0 0 6a量程 4 测电源电动势 内阻的其他方法 1 在画u i图线时 要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧 而不要顾及个别离开较远的点以减小偶然误差 2 干电池内阻较小时u的变化较小 坐标图中数据点将呈现如图2 3 8甲所示的状况 不容易由图象得出较准确的结果 为此使纵坐标不从零开始 如图乙所示 把纵坐标的比例放大 可使结果的误差减小些 在测量电源的电动势和内阻的实验中 由于所用的电压表 视为理想电压表 的量程较小 某同学设计了如图2 3 9所示的实物电路 图2 3 9 1 实验时 应先将电阻箱的电阻调到 选填 最大值 最小值 或 任意值 2 改变电阻箱的阻值r 分别测出阻值r0 10 的定值电阻两端的电压u 下列两组r的取值方案中 比较合理的方案是 选填1或2 审题指导 比较两方案的可取性 要抓住题意关键句 所用的电压表 视为理想电压表 的量程较小 描点由图象求解电源电动势和内阻 能正确写出e r数学表达式 理解方程中所对应的物理量即可求解 3 在 测定电源的电动势和内阻 的实验中 已连接好部分实验电路 图2 3 10 1 按如图2 3 10甲所示的实验电路 把图乙中剩余的电路连接起来 2 在图乙的电路中 为避免烧坏电表 闭合开关前 滑动变阻器的滑片应置于 端 选填 a 或 b 3 如图2 3 11是根据实验数据作出的u i图象 由图可知 电源的电动势e v 内阻r 图2 3 11 图2 3 11 解析 1 电路连接如图 答案 1 见解析 2 b 3 1 51 0 用电流表和电压表测干电池的电动势和内电阻 根据测得的数据 绘出的u i图线如图2 3 12所示 由图线可求得电池的电动势和内电阻分别为多大 易错案例警示 对u i图线 分析不细致导致的错误 图2 3 12 答案 1 40v1 0 备课资源 教师用书独具 1 如图教2 3 1所示 e 10v r 1 r1 r3 5 r2 4 c 100 f 当s断开时 电容器中带电粒子恰好处于静止状态 求 图教2 3 1 1 s闭合后 带电粒子加速度的大小和方向 2 s闭合后流过r3的总电荷量 解析 1 开始时带电粒子恰好处于静止状态 必有qe mg 且qe的方向竖直向上 s闭合后 qe mg的平衡关系被打破 s断开 带电粒子恰好处于静止状态 设电容器两极板间距离为d 有 答案 1 g方向竖直向上 2 4 10 4c 2 如图教2 3 2所示 当滑动变阻器的滑动触头p向右移动时 三个灯泡亮度的变化情况是 教2 3 2 a l1变亮 l2和l3皆变暗b l1变亮 l2不能确定 l3变暗c l1变暗 l2变亮 l3也变亮d l1变亮 l2变亮 l3变暗 解析 当p向右移动时 滑动变阻器的电阻减小 则总电阻减小 总电流增大 内电压增大 路端电压减小 所以l3变亮 因为u3变大 且路端电压变小 所以l1变暗 总电流变大 又l1的电流变小 所以l2的电流增大 l2变亮 答案 c 1 关于电动势 下列说法中正确的是 a 电动势数值上大于内外电压之和b 电动势数值上等于外电路断路时的路端电压c 当外电路短路时电动势为零d 电动势的大小与外电路的结构有关 解析 根据闭合电路的欧姆定律e u内 u外 a错 外电路断开时u内 0 e u外 b对 外电路短路时u外 0 e u内 电源的电动势不变 c错 电动势是表征电源性能的物理量 与外电路结构无关 d错 答案 b 2 为了测出电源的电动势和内阻 除待测电源和开关 导线以外 配合下列哪组仪器 不能达到实验目的是 a 一个电流表和一个电阻箱b 一个电压表 一个电流表和一个滑动变阻器c 一个电压表和一个电阻箱d 一个电流表和一个滑动变阻器 解析 根据e i r r 由电流表测出电流 用电阻箱读出外电阻的数值 求出e r a正确 根据e u ir 由电流表测出电流 由电压表测出电压 求出e r b正确 根据e u ur r 由电压表测出电压 用电阻箱读出外电阻的数值 求出e r c正确 因为滑动变阻器不能读出电阻的数值 只有一个电流表测不出电动势和内阻 d错误 答案 d 3 2012 深圳中学高二检测 如图2 3 13所示是研究内 外电压的实验装置 是电池的两极 a b是位于两极内侧的探针 电压表v v 分别接在电池的两极和两探针上 r是滑动变阻器 p是它的滑动触头 下述中错误的是 图2 3 13 a p向右滑动时v的示数增大b p向右滑动时v 的示数减小c 电压表v 跟a端相连的接线柱应是 接线柱d 电压表v 跟b端相连的接线柱应是 接线柱 解析 p向右滑动时 变阻器有效电阻变大 总电流变小 内电压u ir变小 路端电压u变大 故a b正确 在内电路中电流是从b经电解液流向a b a 电压表v 跟b端相连的接线柱是 接线柱 跟a端相连的接线柱是 接线柱 故c错误 d正确 答案 c 4 双选 在如图2 3 14所示的电路中 r