12.2闭合电路的欧姆定律导学案高二上学期物理人教版

闭合电路的欧姆定律(学案）——高中物理人教版（2019）必修第三册【学习目标】1.理解电源电动势的基本含义，知道它的定义式。2.会从能的守恒和转化定律推导出闭合电路的欧姆定律。3.理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律。4.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算。【学习重难点】重点会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，会进行相关的电路分析和计算。难点会从能的守恒和转化定律推导出闭合电路的欧姆定律。理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律。【预习新知】一电动势1．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。2．非静电力：在电源内部把正电荷从负极搬运到正极的力。3．电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。4．电动势(1)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领，由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。(2)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。(3)定义式：E＝eq\f(W,q)。(4)单位：伏特，符号是V。二闭合电路欧姆定律及其能量分析1．部分电路欧姆定律(1)内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比。(2)公式：I＝eq\f(U,R)。2．闭合电路中内、外电路的电势变化：外电路中正电荷在恒定电场作用下由正极移到负极，沿电流方向电势降低，内电路中非静电力把正电荷由负极移到正极，沿电流方向电势升高。内阻的电势沿电流方向降低。3．内电阻：电源内电路中的电阻。4．闭合电路中的能量转化：如图所示，A为电源正极，B为电源负极，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt＝I2Rt＋I2rt。5．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)表达式：I＝eq\f(E,R＋r)。(3)常见的变形公式：E＝U外＋U内。三路端电压与负载的关系1．负载：外电路中的用电器。2．路端电压与负载的关系(1)路端电压：外电路的电势降落。(2)负载变化时，电路中的电流就会变化，路端电压也随之变化。(3)路端电压的表达式：U＝E－Ir。(4)路端电压随外电阻的变化规律①当外电阻R减小时，由I＝eq\f(E,R＋r)可知电流I增大，Ir增大，路端电压U＝E－Ir故路端电压U减小。②两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U＝E。即断路时的路端电压等于电源的电动势，当电源短路时，外电阻R＝0，此时I＝eq\f(E,r)，电源的内阻r一般都很小，短路时电流很大，会导致温度过高，烧坏电源，甚至引起火灾。【重难探究】探究点一闭合电路动态分析问题1．闭合电路动态分析的思路闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析这类问题的基本思路是：2．闭合电路动态分析的三种方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”，即：R局eq\x(\a\al(增大,减小))→R总eq\x(\a\al(增大,减小))→I总eq\x(\a\al(减小,增大))→U外eq\x(\a\al(增大,减小))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(I局,U局))(2)结论法——“并同串反”“并同”：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”：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。(3)特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。探究点二闭合电路中的功率和效率1．当外电路为纯电阻电路时，各部分功率关系分析如下由EIt＝I2Rt＋I2rt知EI＝I2R＋I2req\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(P电源＝EI,P外＝I2R,P内＝I2r))2．电源的输出功率：当外电路为纯电阻电路时讨论如下(1)电源的输出功率P出＝I2R＝eq\f(E2,R＋r2)R＝eq\f(E2R,R－r2＋4Rr)＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)由此可知当R＝r时，电源有最大输出功率P出max＝eq\f(E2,4r)(2)P出与外电阻R的函数关系图象图象分析eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(R<r时，R越大，P出越大,R＝r时，P出＝\f(E2,4r)，为最大值,R>r时，R越大，P出越小))(3)电源的效率η＝eq\f(P出,P)＝eq\f(IU外,IE)＝eq\f(U外,E)＝eq\f(IR,IR＋r)＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R))可见，外电阻R越大，电源的效率越高．探究点三电路故障的分析与判断1．故障特点(1)断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流为零，若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点。(2)短路特点：若外电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零。2．故障的分析方法这类题目要从已知条件出发，进行严密地推理，找出故障的原因。具体分为两种方法：(1)仪器检测法：①断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。②短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该电路被短路。若电压表示数不为零，则该电路没有被短路或不完全被短路。(2)假设法：已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路。若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路。用此方法，直到找出发生故障的全部可能为止。【巩固训练】（一）巩固训练1.如图所示时电路中的一部分，其中、、，、，则流过电流表的电流()A.大小为，方向向左 B.大小为，方向向右C.大小为，方向向左 D.大小为，方向向右2.如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，流过电源的电流为I，理想电压表、数为、。在滑动变阻器的滑片从左端向右端滑动的过程中（不计灯泡电阻的变化），、的变化量的绝对值分别为和；I的变化量的绝对值为。下列说法正确的是()A.小灯泡、变亮，变暗 B.变小C.电压表示数变小，电压表示数变小 D.不变3.某同学坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象：当汽车启动时，汽车的车灯会瞬间变暗，汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示。则在汽车启动过程中()A.车灯的电流变大 B.路端电压变小C.电路的总电流变小 D.电源的总功率变小4.如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）始终连接，下极板接地。一带电油滴位于电容器中的P点恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，则()A.带电油滴将会沿竖直方向向上运动B.P点的电势将会降低C.两极板间的电势差变小D.电容器的电容减小，极板的带电荷量保持不变

参考答案1.答案：B解析：根据欧姆定律可知而同理而解得因此流过的电流负号表示电流的方向由C流向B，由于C点流入和流出的电流之和为零，因此电流表示的示数为，方向向右。故选B。2.答案：D解析：AC.当滑动变阻器的触片P从左向右滑动时，变阻器接入电路的电阻增大，外电路总电阻增大，总电流减小，电压表示数变小，电压表示数增大，流过灯电流变大，因此流过灯的电流变小，则变暗，变亮，变暗，AC错误；B.根据欧姆定律可得不变，B错误；D.由电路图可知得不变，D正确。故选D。3.答案：B解析：开关S闭合，电机工作，外电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知总电流增大，电源的内阻分压增大，路端电压减小，则车灯两端的电压减小，流过车灯的电流减小，B正确，A、C错误；由可知，由于电路的总电流增大，则电源的总功率增大，D错误。4.答案：B解析：A.将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离，由于电容器两板间电压不变，根据，得知板间场强减小，油滴所受的电场力减小，则油滴将向下运