教科版选修31 第2章 第4节　电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 课件（35张） (1).ppt

第4节电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律 课堂探究 自主学习 达标测评 自主学习课前预习 感悟新知 目标导航 教师参考 重点 1 电源电动势的理解 2 闭合电路欧姆定律的理解及应用难点 闭合电路中能量转化与守恒 教材梳理 一 电源的电动势及内阻1 电源将其他形式的能转化为的装置 2 电动势 1 大小 数值上等于不接入电路时电源两极间的 2 符号 e 单位 伏特 用v表示 3 物理意义 表征电源将其他形式的能转化为的本领 4 几种电池的电动势 电势能 电势差 电能 1 5 2 0 3 电源的内阻电源内部电路的电阻 想一想教材p56图2 4 2中 假定在干路中串联一只电阻r0 依次闭合开关 灯泡的亮度会变化吗 为什么 答案 依次闭合开关 并联的总电阻减小 干路电流增大 路端电压减小 r0两端电压增大 灯泡两端的电压减小 灯泡变暗 二 闭合电路欧姆定律1 闭合电路的组成 1 外电路 电源外部的电路 在电源外部 电流由电源正极流向负极 在外电路上有电势降落ir 称为或外电压u 即u 2 内电路 电源内部的电路 当电流流过电源内部时 在内阻r上会有电势降落ir ir称为电源的内电压u 即u 路端电压 ir ir 2 闭合电路欧姆定律 1 内容 在外电路为的闭合电路中 电流的大小跟电源的电动势成 跟内 外电路的电阻之和成 纯电阻 正比 反比 2 表达式 想一想我们用电压表直接连接电源的两端 那么电压表的读数与电源电动势大小有何关系 为什么 答案 电源有内阻 用电压表和电源正 负极相连时 相当于电源与电压表串联 电压表读数是路端电压 小于电源电动势 三 闭合电路的u i图像 如图 1 电源电动势 直线与轴交点的值 纵 2 短路电流 直线与轴交点的值 3 电源内阻 直线的大小 横 斜率 4 u外随i的变化关系 电流i增大时 路端电压u外 降低 1 在电源内部 电荷移动过程中 电场力做负功 电荷的电势能增加 2 电动势相同的1号和5号干电池 内阻也一定相同 3 在闭合电路中 外电阻越大 路端电压越大 4 电路断开时 电路中的电流为零 路端电压也为零 5 电源短路时 路端电压为零 思考判断 答案 1 2 3 4 5 要点一对电动势概念的理解 课堂探究核心导学 要点探究 问题导学 在电源内部 从负极到正极只有电势的升高吗 答案 在电源内部 正电荷从电源的负极到电源的正极 克服静电力做功 把其他形式的能转化为电能 电势升高 同时 电流流过电源内部时 在内阻r上电流做功 电能转化为其他形式的能 电势降低 故在电源内部 电势有升高也有降低 要点归纳 1 电动势 1 意义 表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小 2 决定因素 由电源本身特性决定 跟电源的体积无关 跟外电路也无关 3 电源极性 在电源内部正电荷集聚端为正极 负电荷集聚端为负极 4 电动势与电压的区别与联系 2 电池的串联和并联 n个完全相同的电池串联时 总电动势e总 ne 总内阻r总 nr 并联时e总 e r总 例1 下列对电源电动势概念的认识正确的是 a 电源电动势等于电源两极间的电压b 在闭合电路中 电动势等于内 外电压之和c 电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电势能的本领 电源把其他形式的能转化为电势能越多 电动势就越大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 b 解析 电源电动势等于电源开路时正 负极间的电压 电路闭合时由于存在内电压 电源两极间的电压小于电源电动势 a错误 在闭合电路中 电动势等于内 外电压之和 b正确 电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量 即在电路中通过一定电荷量时 电源提供的电能越多 电动势就越大 并不是电源把其他形式的能转化为电势能越多 电动势就越大 因为转化的能量除与电动势有关外 还与所经历的时间 用电情况有关 c错误 电动势和电势差意义不同 电势差是表示电势能转化为其他形式能的本领的物理量 d错误 教师备用 例1 1 下列关于电源和电源电动势的说法正确的是 a 电源是通过静电力把其他形式的能转化为电能的装置b 在电源内部正电荷从低电势处向高电势处移动c 电源电动势反映了电源内部静电力做功的本领d 把同一电源接在不同的电路中 电源的电动势也将变化 b 解析 电源内正电荷在非静电力下从低电势处 负极 移向高电势处 正极 把其他形式的能转化为电能 选项a错 b对 电源电动势反映电源内非静电力做功的本领 与是否接入电路或接到不同电路均无关 选项c d错 针对训练1 1 关于电源电动势 下列说法中正确的是 a 同一电源接入不同的电路电动势会发生改变b 电源电动势就是接入电源两极间的电压表测量的电压c 电源电动势与是否接外电路无关d 电源电动势表征把电势能转化成其他形式能的本领的大小 与是否接外电路无关 解析 电源电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量 与是否接外电路无关 故选项a d错误 c正确 电动势和电压是不同的概念 其物理意义也不相同 故选项b错误 c 要点二闭合电路欧姆定律的应用 问题导学 将旧电池和新电池混合使用 这样用起来合算吗 答案 不合算 旧电池内阻大 新 旧电池混合使用 只会起到降低路端电压和消耗新电池电势能的作用 要点归纳 1 闭合电路规律的表达形式和意义 2 闭合电路动态问题分析分析闭合电路的动态问题常按照 局部 整体 局部 的顺序 具体步骤为 1 确定电路的外电阻如何变化 2 根据闭合电路的欧姆定律i 确定电路的总电流如何变化 3 由u内 ir确定内电压如何变化 4 由u e u内确定路端电压如何变化 5 由欧姆定律及串 并联电路的特点判断各部分电路电压 电流的变化情况 例2 如图所示 电池内阻r 1 5 r1 r2 r3 4 r4 10 1 当开关s1 s2均断开时 电压表读数为4v 求电源电动势e 解析 1 当开关s1 s2均断开时 r2中的电流i2 1a 则e i2 r r1 r2 r3 13 5v 答案 1 13 5v 2 当开关s1 s2均闭合时 两个电表的读数分别为多少 答案 2 1 5va 规律方法解决闭合电路问题的一般方法 1 求总电流i 若已知内 外电路上所有电阻的阻值和电源电动势 可用闭合电路的欧姆定律直接求出 若内 外电路上有多个未知电阻 可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流i 当以上方法都行不通时 可以应用联立方程求出i 2 当外电路含有非纯电阻元件时 如电动机 电解槽等 不能应用闭合电路的欧姆定律求解干路电流 也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流 若需要时只能根据串 并联的特点或能量守恒定律计算得到 教师备用 例2 1 如图所示电路中 r1 r2 r3 10 s断开时 电压表示数为16v s闭合时 电压表示数为10v 若电压表可视为理想的 求 1 电源电动势和内阻各为多大 答案 1 20v5 答案 2 6 4w2 5w 2 闭合s前后 r1消耗的功率分别为多大 解析 2 闭合s前后 r1消耗的功率分别为p1 i2r1 0 82 10w 6 4w p 2r1 0 52 10w 2 5w 针对训练2 1 如图所示电路中 电源电动势e 12v 内阻r 2 r1 4 r2 6 r3 3 答案 1 6v 1 若在c d间连一个理想电压表 其读数是多少 2 若在c d间连一个理想电流表 其读数是多少 答案 2 1a 要点三闭合电路中的图像问题 问题导学 在u i图像中 若纵轴u不从零开始取值 如何确定电源的电动势和内阻 答案 若纵轴不从零开始取值 图线与纵轴的交点仍表示电源的电动势 图线斜率的绝对值仍表示电源的内阻 但图线与横轴的交点不表示短路电流 要点归纳 1 u r图像 2 路端电压u随电流i变化的图像 u i关系图线 1 u i图像的函数表达式 u e ir 2 u i图像特点 位于第一象限 与横 纵坐标轴相交的倾斜直线 如图所示 3 推论 例3 多选 如图是根据某次实验记录数据画出的u i图像 下列关于这个图像的说法中正确的是 ad 解析 u i图线纵轴截距表示电源电动势e 3 0v 选项a正确 横轴截距点坐标为 0 6a 2 4v 因此不是短路时的电流 选项b c错误 由r 知选项d正确 误区警示利用u i图线解题的注意点电源的u i图线与电阻的u i图线的物理意义不同 前者是路端电压与电路电流的函数关系 后者是加在电阻两端的电压与通过的电流的函数关系 教师备用 例3 1 多选 如图是用理想电流表和电压表测定a b两电池的电动势和内阻所得的u i图线 下述说法正确的是 a ea ebb rb rac 两个图线的交点表示这两电池外电路电阻相等d 图线与横轴的截距表示短路电流 bcd 解析 b图像的斜率大于a图像的斜率 rb ra 选项b正确 图像与u轴的截距中 b图线大于a图线 即eb ea 选项a错误 图像与i轴的截距表示短路电流 选项d正确 经a b两图线交点作过原点的直线 该直线表明同一阻值的电阻分别接在两电源时 路端电压 电流相等 故选项c正确 针对训练3 1 2017 邢台一中月考 多选 如图所示 直线a为电源的输出电压与电流的关系图线 直线b和c分别为电阻r1 r2的电压与电流图线 用该电源分别与r1 r2组成闭合电路时 电源的输出电功率分别为p1 p2 电源的效率分别为 1 2 则下列关系正确的是 bc a p1 p2b p1 p2c 1 2d 1 2 达标测评随堂演练 检测效果 1 关于电源的电动势 下列说法正确的是 a 电源的内阻越大 电动势越大b 电源的电动势越大 电源所提供的电能就越多c 电源接入电路后 其两端的电压越大 电源的电动势也越大d 无论电源接入何种电路 其电动势是不变的 d 解析 电源的电动势与内阻无关 故a错误 电源所能提供的电能与电动势无关 它是由电源中储存的可转化能量的多少决定的 故b错误 电源的电动势与外电路无关 故c错误 d正确 2 有两个相同的电阻r 串联起来接在电动势为e的电源上 通过每个电阻的电流为i 若将这两个电阻并联起来 仍接在该电源上 此时通过一个电阻r的电流为2i 3 则该电源的内阻是 a rb r 2c 4rd r 8 c 3 电路中路端电压随干路电流变化的图像如图所示 则电源的电动势和内电阻应是 a e 0 3v r 0 5 b e 1 5v r 3 0 c e 1 5v r 0 5 d e 1 5v r 0 6 d 4 2017 济南高二检测 如图所示 已知r1 r2 r3 1