2024版新教材高中物理第十二章电能能量守恒定律2.闭合电路的欧姆定律课件新人教版必修第三册

2．闭合电路的欧姆定律核心素养定位物理观念(1)知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，知道电动势的定义式．(2)能根据闭合电路的欧姆定律解释路端电压与负载的关系．知道欧姆表测量电阻的原理．科学思维理解闭合电路的欧姆定律，通过探究电源两端的电压与电流的关系体会图像法在研究物理问题中的作用．科学探究经历闭合电路的欧姆定律的理论推导过程，理解内、外电路的能量转化，体会能量转化、守恒定律在电路中的具体应用．科学态度与责任了解电源短路可能会带来的危害，加强安全用电意识．导学·掌握必备知识共研·突破关键能力精练·落实学科素养导学·掌握必备知识一、电动势1．非静电力(1)非静电力：在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷，这种力叫作非静电力．(2)来源：在化学电池中，非静电力是________作用，它使化学能转化为电势能；在发电机中，非静电力是________作用，它使机械能转化为电势能．2．电源通过非静电力做功把____________的能转化为电势能的装置．化学电磁其他形式3．电动势(1)定义：非静电力所做的________与所移动的________之比叫作电动势．(2)公式：E＝________．

由电源本身性质决定(3)单位：伏特(V)．(4)大小：电动势在数值上等于非静电力把________的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．功电荷量

1C二、闭合电路的欧姆定律及其能量分析1．闭合电路(1)闭合电路是指由电源和_______及导线组成的完整的电路．(2)内电路：如图所示，________的电路叫内电路，________的电阻叫内电阻．(3)外电路：________的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻．用电器电源内部电源电源外部

EItI2RtI2rt

I2Rt＋I2rt

电动势内、外电路的电阻之和U外＋U内

电势降落三、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：外电路的电势降落．3．路端电压与电流的关系(1)公式：U＝________．(2)电源的U­I图像E－Ir【情境思考】疫情防控期间，学校要求严格实行体温每日三检制度．体温检测员小张同学仔细研究了班里的额温枪及其技术参数，发现它以两节干电池(内阻不可忽略)为电源，工作电流为5mA，能通过传感器检测人体向外辐射的红外线，根据红外线能量的强弱，快速、准确且无接触地测量体温．工作温度：0～45℃(建议16～45℃)电源：2×1.5V工作电流：5mA待机电流：10μA测量时间：1s测量精度：±0.2℃(16～35℃)显示精度：0.1℃量程：0～60℃(超出35～42℃精度下降)根据以上描述，判断以下问题．(1)额温枪工作时，电池组两极间的电压为3V．(

)(2)若换用两节充满电的800mA·h充电电池，则可测温5.76×104次．(

)(3)额温枪工作时，电路中每通过1C电荷，每节电池都能把1.5J化学能转化为电能．(

)××√拓展

1

几种电源：电源型号每通过1C电荷增加的能量干电池1．5V1.5J锌锰电池1．5V1.5J碱性电池9V9J铅蓄电池2V2J金属锂电池3．7V3.7J拓展

2

常用的不同型号的干电池，如1号、5号、7号干电池，其电动势一般都为1.5V，这说明了什么？提示：说明了不同型号干电池的非静电力做功的能力相同，在电池内非静电力把1C的正电荷从干电池的负极移到正极所做的功都是1.5J．拓展

3

电动势与电压的区别如图所示，电压表的示数就是电源的电动势吗？提示：不是．电压表示数近似等于电源电动势．说明：电动势和电压是两个不同的概念，电压跟静电力对应，电动势跟非静电力对应．

拓展4根据能量守恒定律，非静电力做的功应等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt＝I2Rt＋I2rt，得出E＝U＋Ir.

共研·突破关键能力

[训练1]关于电源和电动势，下列说法中正确的是(

)A．在电源内部非静电力把正电荷从正极移动到负极B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大C．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多答案：C解析：在电源内部非静电力把正电荷从负极移动到正极，A错误；对于给定的电源，非静电力把单位正电荷从负极向正极移做功越多，电动势就越大，B、D错误；电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，C正确．[训练2]

(多选)如图所示为一块手机电池的背面印有的一些信息，下列说法正确的是(

)A．该电池的容量为500mA·h，表示电池储存能量的多少，mA·h为能量单位B．该电池的电动势为3.6VC．该电池在工作1h后达到的电流为500mAD．若电池以10mA的电流工作，可用50h答案：BD解析：电池上的3.6V表示电池的电动势，500mA·h表示电池的容量，可以由电池容量计算电池在一定放电电流下使用的时间，由500mA·h＝t×10mA得，t＝50h．电池的容量表示电池工作时能移动的电荷量的多少，mA·h是电荷量单位，故A、C错误，B、D正确．【归纳】1．内、外电路中的电势变化如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高．2．闭合电路的欧姆定律的表达形式表达式物理意义适用条件电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路

E＝I(R＋r)①

E＝U外＋Ir②

E＝U外＋U内③

电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路②、③式普遍适用【典例】例2在闭合电路中，下列叙述正确的是(

)A．当外电路断开时，路端电压等于零B．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C．当外电路短路时，电路中的电流趋近于无穷大D．当外电阻增大时，路端电压将减小答案：B

例3在如图所示的电路中，R1＝9Ω，R2＝5Ω，当a、b两点接理想电流表时，其读数为0.5A；当a、b两点间接理想电压表时，其读数为1.8V．求电源的电动势和内电阻．

答案：3V

1Ω思维提升闭合电路问题的求解方法(1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流．(2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，也可以利用各支路的电流之和来求．(3)应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流．[训练3]如图所示，R3＝0.5Ω，S断开时，两表读数分别为0.8A和4.8V，S闭合时，它们的读数分别变为1.4A和4.2V．两表均视为理想表．(1)求R1、R2的阻值．(2)求电源的电动势和内阻．6Ω

6Ω5.6V

0.5Ω

[训练4]如图所示，M为一线圈电阻RM＝0.5Ω的电动机，R＝8Ω，电源电动势E＝10V，当S断开时，电流表的示数I1＝1A，当开关S闭合时，电流表的示数为I2＝3A．电流表为理想电表．(1)求电源内阻r.(2)求开关S断开时，电阻R消耗的功率P.(3)求开关S闭合时，通过电动机M的电流大小IM.2Ω8W

2.5A

目标三路端电压与负载的关系【导思】我们常见到这样的情景，傍晚时段，万家灯火，但是灯光较暗；而夜深人静的时候，灯光特别亮．在家用电器使用中，打开大功率的空调后，你会发现灯泡会变暗，而关掉空调后灯泡又会马上亮起来．如何解释上述现象呢？用电高峰时段或打开大功率的空调后，电路中接入了较多的用电器，由于这些用电器是并联的，总电阻变小了，干路电流就会变大，干路导线中的电阻消耗的电压多，灯泡两端的电压变小，因此灯泡的亮度就变暗了．

2.由U＝E－Ir知，电源的U-I图像是一条倾斜的直线．如图所示，图像中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻．【典例】例4电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电．关于路端电压，下列说法正确的是(

)A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小D.若外电路断开，则路端电压为零解析：路端电压U＝IR＝E－Ir，因为I增大时，R减小，所以不能用U＝IR判断路端电压的变化情况，根据U＝E－Ir可知，当I增大时，路端电压减小，所以A、B错误，C正确；当外电路断开时，路端电压为E，D错误．答案：C[训练5]如图所示是甲、乙为两个独立电源的路端电压U与通过它们的电流I的关系图线，下列说法中正确的是(

)A．路端电压都为U0时，它们的外电阻相等B．电流都是I0时，两电源的内电压相等C．电源甲的电动势小于电源乙的电动势D．电源甲的内阻小于电源乙的内阻

答案：A目标四欧姆表的原理【归纳】1．欧姆表的原理(如图所示)2．欧姆表表盘的刻度标注刻度标注方法标注位置“0Ω”红、黑表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针满偏，被测电阻Rx＝0满偏电流Ig处“∞”红、黑表笔不接触，表头指针不偏转，被测电阻Rx＝∞电流为零处中值电阻Rx中＝r＋R＋Rg＝RΩ刻度盘正中央“Rx”与Rx对应电流Ix处3.欧姆表的表盘刻度特点(1)欧姆表的表盘刻度不均匀且与其他电表(如电流表、电压表)的刻度是相反的．(2)从表盘上看，“左密右疏”，电阻零刻度线是电流最大刻度，电阻“∞”刻度线是电流零刻度，欧姆表可测阻值为0～∞的电阻．4．欧姆表测电阻的误差分析使用旧电池给测量带来误差：电池使用较长时间后，电动势会下降，会使电阻测量值偏大，要及时更换新电池，由于调零电阻的存在，电池内阻的变化不会引起误差．

例5欧姆表是在电流表的基础上改装而成的．欧姆表内有电源，其简化电路如图所示．设电源的电动势为E，内阻为r，电流表的电阻为Rg，可调电阻为R1，电流表的满偏电流为Ig.(1)测量前需将红、黑表笔短接(相当于被测电阻为0)，调节可调电阻R1使电流表满偏，根据闭合电路欧姆定律，电流表的满偏电流Ig＝________(用题目中给出的物理量表示)．

(2)此后，将红、黑表笔之间接入待测电阻Rx，电流表指针指在Ix处，由闭合电路欧姆定律可得Rx＝________(用题目中给出的物理量表示)．

(3)若电流表的满偏电流Ig＝200mA，电源电动势E＝3V，请把电流表的电流刻度值对应的欧姆表电阻值填在下表中．(4)现测量一个待测电阻大约180Ω左右的电阻，需要选择开关旋转到欧姆挡________(选填“×1”“×10”或“×100”)位置．

电流刻度(mA)050100150200电阻刻度(Ω)∞________1550

45×10

[训练6]把一量程6mA、内阻100Ω的电流表改装成欧姆表，电路如图所示．现备有如下器材：A.电源E＝3V(内阻不计)；B.滑动变阻器0～100Ω；C.滑动变阻器0～500Ω；D.红表笔；E.黑表笔．(1)滑动变阻器选用______．(2)红表笔接____端，黑表笔接____端．(选填“M”或“N”)(3)按正确方法测量Rx，指针指在电流表2mA刻度处，则电阻值应为________；若指在电流表3mA刻度处，则电阻值应为________．(4)若该欧姆表使用一段时间后，电池电动势变小，内阻变大，但此表仍能调零，按正确使用方法再测上述电阻Rx，其测量结果与原结果相比将________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．CNM1000Ω500Ω偏大

精练·落实学科素养

答案：BD

2．铅蓄电池的电动势为2V，这表示(

)A．电源将1C的正电荷从正极移至负极的过程中，2J的化学能转变为电能B．电源将1C的正电荷从负极移至正极的过程中，2J的化学