沪科版选修31 4.1　探究闭合电路欧姆定律 课件（34张）.ppt

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 ubc ubc uac 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 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 e u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e ir ir 正比 电阻之和 例3如图4所示 电源电动势为6v 内阻为1 r1 5 r2 10 滑动变阻器r3阻值变化范围为0 10 求电路中总电流的变化范围 答案 解析 图4 0 55 1a 当r3阻值为零时 r2被短路 外电阻最小 电路中的电流最大 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e 10v 内电阻r 1 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 5v 8v 8 75v 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 u e ir 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u i图线 由图可知a 电源电动势为2vb 电源内阻为 c 电源短路时电流为6ad 电路路端电压为1v时 电路中电流为5a 图7 答案 解析 在本题的u i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 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3v的电池 在电路中输出3a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r 0时 u 0c 当电路断开时 i 0 u 0d 当r增大时 u也会增大 1 2 3 4 答案 4 电源u i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u i图像 则下列说法中正确的是a 电动势e1 e2 短路电流i1 i2b 电动势e1 e2 内