2020高中物理第二章第7节闭合电路欧姆定律(第2课时)教案新人教版选修3-1

1、第二章恒定电流第7节闭合电路的欧姆定律（二）【课前准备】【课型】新授课【课时】2课时【教学三维目标】（一） 知识与技能1.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.2.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.（二） 过程与方法通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力.（三） 情感态度与价值观加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力【教学重点难点】重点：路端电压与负载的关系难点：路端电压与负载的关系【教学方法】理论、探

2、究、讨论、分析 、练习【教学过程】【新课】【问题】对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，电路中的电流如何变化？【回答】据I= 可知，R增大时I减小；R减小时I增大。R+r【问题】外电阻增大时，路端电压如何变化?【演示】按电路图连接电路，调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，观察路端电压怎样随 电流（或外电阻）而改变【结论】当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大， 路端电压减小.【问题】路端电压与电流的关系式是什么？【回答】U=EIr【结论】就某个电源来说，电动势E和内阻r是一定的。当R增大时，由I二 三得,R+rI减小，由UEIr，路端电压增大。反之，当R减小时，由

3、I= 得，I增大，R+r由U=EIr，路端电压减小.【说一说】大家几乎都注意过这种现象，傍晚是每一天的用电高峰时段， 灯光较暗， 而夜深人静时，若打开灯的话，灯光会特别亮；在家用电器使用中，如夏季打开空 调后，你会发现灯泡会变暗，而关掉空调后灯泡又会马上亮起来，这是为什么呢？【点拨】用电多时，负载增多当外电阻R增大时，根据I二EF+r可知，总电流I减小（E和r为定值）；内电压Ir减小，根据U外二EIr可知，路端电压U外增大.【问题】在闭合电路中，当外电阻等于零时，会发生什么现象？【回答】发生短路现象.【问题】发生上述现象时，电流有多大？【回答】当发生短路时，外电阻R=0，U夕0，U内=E=Ir

4、，故短路电流1=E.【问题】一般情况下，电源内阻很小，像铅蓄电池的内阻只有0.005Q0.1Q,干电池的内阻通常也不到1 Q,所以短路时电流很大，很大的电流会造成什么后果？【回答】可能烧坏电源，甚至引起火灾【问题】实际中，要防止短路现象的发生。当外电阻很大时，又会发生什么现象呢？ 【回答】断路.断路时，外电阻Rx，电流I=0，U内=0，U外=E.【说明】有两个极端情况：(1)当 甘,也就是当电路断开时，|-0则U=E当开路(亦称开路)时，路 端电压等于电源的电动势。在用电压表测电源的电压时，是有电流通过电源和电 压表，外电路并非开路，这时测得的路端电压并不等于电源的电动势只有当电 压表的电阻非

5、常大时，电流非常小，此时测出的路端电压非常近似地等于电源的 电动势.(2) 当FH0时，I-E/r，可以认为U=0,路端电压等于零.这种情况叫电源短路， 发生短路时，电流I叫做短路电流，I -，一般电源内阻都比较小，所以短路r电流很大.由于短路电流很大，电源易烧坏，还可能引起火灾，因此要千万避免 短路.由U=EIr可知，r=0时，U=E与外电路无关，可见r工0是U随R变化的内因，R发生变化是U变化的外因.从而得出故障的种类和位置。一般的故障有两种：断路或局部短路。【例题1】在图中R=14Q，9Q。当开关处于位置1时，电流表读数I1=0.2电流表读数丨2=0.3 A。求电源的电动势E和内电阻r。

6、解析：根据闭合电路欧姆定律，题述的两种情况可列以下两个方程E=11R+I1rE=12R+12r代入数值，得r=1Q将r代入E=11R+Iir中，得E=3 V【总结】解答闭合电路问题的一般步骤：(1)首先要认清外电路上各元件的串并联关系， 必要时，应进行电路变换，画出 等效电路图。(2)解题关键是求总电流I，求总电流的具体方法是：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(I=Rg)直接求出I;若内外 电路上有多个电阻值未知，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I;当以上两种方法都行不通时，可以应用联立方程求出I。(3)求出总电流后，再根据串、并联电路的特点或部分

7、电路欧姆定律求各部分电 路的电压和电流。【思考与讨论】设电源电动势E=3v,内阻r =2Q.根据路端电压与电流的关系U=E-Ir，以U为纵坐标，I为横坐标，作出U与I的关系的函数，并讨论(1) 外电路断开的状态对应图中的哪个点？怎样看出这时路端电压与电动势的关消去E,解出r，得 u11R12R2系？(2) 电动势E的大小对图像有什么影响？（3）电源短路的状态对应于图中哪一点？怎么样读出这时电流大小？（4）r的大小对图像有什么影响？【点拨】（1）外电路断开的状态时对应图中图象与纵轴的交点，路端电压与电动势 相等（2）在纵轴上的截距表示电源的电动势E（3）在横轴上的截距表示电源的短路电流（4）图象

8、斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害【问题】根据U=E-Ir，利用数学知识可以知道路端电压U是电流I的一次函数， 图象是一条向下倾斜的直线.从图象可以看出路端电压与电流的关系是什么？【回答】U随着I的增大而减小.【问题】直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率呢？【回答】直线与纵轴的交点表示电源的电动势E,直线的斜率的绝对值表示电源的内阻.【规律总结】电路端电压随电流变化的特性图，以下几个特点：1.线与U轴的交点就是电源的电动势.2曲线与I轴的交点就是电源短路电流.3.曲线的斜率大小是电源内电阻的大小.4.曲线上某一点坐标之积是输出功率.【拓展】一、闭合电路的动态分析

9、1、总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律：当R增大时，I变小，又据U=E-Ir知，U变大.当R增大到时，|=o,u=E（断路）.当R减小时，I变大，又据U=E-Ir知，U变小.当R减小到零时，I=E r，U=0（短 路）2、所谓动态就是电路中某些元件（如滑动变阻器的阻值）的变化，会引起整个电路 中各部分相关电学物理量的变化。解决这类问题必须根据欧姆定律及串、并联电路 的性质进行分析，同时，还要掌握一定的思维方法，如程序法，直观法，极端法，理想化法和特殊值法等等。3、基本思路是“部分一整体一部分”，从阻值变化的部分入手，由欧姆定律和串、 并联电路特点判断整个电路的总电阻，干路电流和路端电压的

10、变化情况，然后再深 入到部分电路中，确定各部分电路中物理量的变化情况。【练习】在如图所示的电路中，R、艮、R、R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源 的电动势为E，内阻为r，设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U,当R的滑 动触头向a端移动时，判定正确的是( )A. I变大，U变小B. I变大，U变大C. I变小，U变大D. I变小，U变小% 鸟- 1-二二屁卜I-IZZIR4 R3解析：当R5向a端移动时，其电阻变小，整个外电路的电阻也变小，总电阻也变小， 根据闭合电路的欧姆定律I知道，回路的总电流I变大，内电压U内=Ir变大,R r外电压U外=E-U内变小，所以电压表的读数变小，外电阻R

11、及F4两端的电压U=l(Ri+R) 变大，R5两端的电压， 即R2 R3两端的电压为U =U外-U变小， 通过电流表的电流 大小为U /(R2+R)变小.答案：D【规律总结】 在某一闭合电路中，如果只有一个电阻变化，这个电阻的变化会引起 电路其它部分的电流、电压、电功率的变化，它们遵循的规则是：1、凡与该可变电阻有并关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功 率都是该可变电阻的阻值变化情况相同阻值增大，它们也增大2、凡与该可变电阻有串关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功 率都是该可变电阻的阻值变化情况相同阻值增大，它们也增大所谓串、并关系是 指：该电阻与可变电阻存在着

12、串联形式或并联形式用这个方法可以很简单地判定出 各种变化特点.简单记为：并同串反、含容电路的分析与计算 电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电、 放电电流，一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元 件，在电容器处电路可看作是断路【练习】 如下图所示，U=10V电阻Ri=3Q,R=2Q,F3=5Q,电容器的电容C=4卩F，C2=m F,求:(1) 若电路稳定后，C、C2的带电量？(2)S断开以后通过F2的电量及R中电流的方向？解析：(1)电路稳定后，R、F2是串联，R3上没有电流，Ci两端的电压等于F2的电压,C2的电压等于Ri+F2的电压

13、，即：U= UR2理 U=4V U2=U=10VR) R2C的电量Q=CU=1.6X10-5CC2的电量Q=CL2=1.0X10-5CS断开后G要通过R、RB放电，C2要通过R、R、Ri放电，通过 艮的电量是：Q=Q+Q=2.6X10-5C,由电路分析知道，C下极板带正电，C2右极板带正电，断开S后瞬间，其R上的放 电电流方向为从右向左【规律总结】(1)确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压。(2) 在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上。(3)在充放电时， 电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电 荷变化情况来判断电流方向。(4)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态 电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷 量等于始末状态电容器电荷量之和。【课时小结】本节课主要学习了路端电压与负载的关系： 路端电压随着外电阻的增大而增大， 随着外电阻的减小而减小路端电压与电流的关系式为U=E-lr,其U-1图