【课件】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3

2.闭合电路的欧姆定律图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？理解闭合电路欧姆定律。1.理解电动势的概念，掌握电动势的定义式。（物理观念）2.了解在电路中自由电荷定向移动的过程中，静电力与非静电力做功与能量的转化关系。（物理观念）3.了解电源的内阻。（科学思维）4.会推导闭合电路欧姆定律及其公式。（科学思维）5.知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。（科学思维）6.理解路端电压与负载的关系。（科学思维）7.理解电源断路和短路两种特殊情况的特点。（科学探究）8.熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。（科学探究）

体会课堂探究的乐趣，汲取新知识的营养，让我们一起吧！进走课堂正极负极电源++1.在导线中，电场方向是怎样的？2.正电荷在导线中如何移动？电流方向是怎样的？3.在电源内部电场是怎样的？电源内部的电流方向如何？4.电源把正电荷从电源的负极移送到正极，电场力做正功还是负功？【探究一：电源内部电荷移动】++++F非RII要在电源两极产生并维持一个恒定的电势差，就必须有一种力能够不断地把正电荷由负极经电源内部移送到正极,这种力一定不是静电力,我们把这种力称为非静电力。F电5.什么力来克服电场力做功？做正功还是负功？非静电力做正功干电池发电机在干电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。6.电源内部的非静电力是由什么提供的？++-电场力非静电力电场力做正功电势能减少电势能转化为其他形式能量非静电力做正功电势能增加其他形式能量转化为电势能7.电源内部的能量是怎样转化的？例如：在电池中，非静电力使化学能转化为电势能；在发电机中，非静电力使机械能转化为电势能；+++---+++++++++抽水机增加水的重力势能电源增加电荷的电势能不同的抽水机抽水的本领(举起高度)不同，使单位质量的水所增加的重力势能不同不同的电源非静电力做功的本领不同，使单位正电荷所增加的电势能不同抽水机电源思考：电势差大小与电势能变化的关系？对你的启发呢？本领？本领E其他W非GEPGW非静E其他EP电抽水机+++---+++++++++一、电动势1.定义：数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。2.定义式：3.单位：伏特（V）1V=1J/C4.标量W：非静电力做的功q：电荷量6.特点:由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关,也跟外电路无关。5.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量。【探究归纳】电动势E与电压U的区别问题1：两个公式中W分别表示什么力做功?中，W表示电源内部非静电力做的功。中，W表示电源外部电场力做的功。问题2：能量是如何转化的?其他形式能量转化为电势能，E反映电源的特性。电势能转化为其他形式能量，U反映电场的特性。例1.（多选）关于电动势下列说法中正确的是（）A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加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单位电荷量做功越多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AC外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路。内电路:电源内部是内电路。1、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。二、闭合电路的构成：ErSRABI【探究二：闭合电路的电流方向】问题1：流过闭合电路的电流方向是怎样的？

在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向由负极流向正极。【探究结论】闭合回路的电流方向：+++---+++++++++R内电路与外电路中的总电流是相同的。++++______++++ADCB正极负极Ａ与Ｄ、Ｃ与Ｂ之间形成化学反应层（存在非静电力）化学溶液【探究三：闭合电路中电势如何变化】实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和一个内阻两部分电路中的电势变化情况:不能忽略的一个问题，电源有内阻（1）在外电路中，沿电流方向电势降低。（2）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”——BC和DA化学反应层。 【探究结论】电路中的电势变化情况：BDACAB电源电动势：BC＋DA内部分析ABCD【实验结论】电源电动势等于内外电路电势降落之和问题1.电源内部非静电力做了多少功？能量如何转化？ErS负载ABI情景：电源电动势为E,内阻为r,与一个负载接成闭合电路，设负载两端电压为U,电路中电流为I,通电时间为t。

化学能电能其他形式能非静电力做功电流做功【理论探究四：闭合电路中电流I大小的决定因素】问题2：这些电能在哪些地方转化成其他形式能量？外电路内电路根据能量守恒定律,有：能量关系：功率关系：电压关系：——闭合电路的欧姆定律那么：如果外电路是纯电阻电路，即：【探究结论】rERS内电路外电路1.内容：闭合电路中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.公式：二、闭合电路欧姆定律说明：

⑴是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。⑵是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。（适用范围：纯电阻电路）【探究结论】R增大，电流减小，路端电压增大R减小，电流增大，路端电压减小由路端电压:【理论探究】路端电压与负载的关系【互动探究】为什么傍晚用电多的时候灯光发暗，而夜深人静的时候灯光特别明亮。又如插上电炉、电暖气等功率较大的电器时，灯光会变暗，拔掉后灯光马上又亮起来。试着解释这种现象。ABABBDCA（1）外电路断路时（2）外电路短路时断路(R→∞I=0)短路(R=0)两种特殊情况BDCA【深入探究】思考与讨论:

设电源的电动势E=3V，内阻r=2Ω。请根据路端电压与电流的关系式U=E-Ir，以U为纵坐标，I为横坐标，作出U与I关系的函数图象。(1)外电路断开的状态对应于图中的哪一点？怎样看出这时路端电压与电动势的关系？(2)电动势E的大小对图象有什么影响？(3)电源短路的状态对应于图中哪一点？怎样读出这时的电流大小？(4)内阻r的大小对图象有什么影响?(1)图象的函数表达式②在横轴上的截距表示电源的短路电流③图象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。①在纵轴上的截距表示电源的电动势E。

(2)图象的物理意义UIOEI短θ断路短路2.电源的外部特性曲线

——路端电压U随电流I变化的图象。

例2.在下图中，R1＝14Ω，R2＝9Ω，当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1＝0.2A;当开关S切换到位置2时，电流表的示数为I2＝0.3A。求电源的电动势E和r。(思考：本题其实是测量电源电动势和内阻的一种方法，若把安培表换成电压表，还能测出电源电动势和内阻吗？)解:得:由得1．电源提供的功率（电源功率）：2．电源的输出功率（外电路得到的功率）：3．电源内阻上的热功率：【探究六:闭合电路中的功率关系】由于闭合电路中内、外电路的电流相等，4.供电效率:对纯电阻电路,电源的效率为:【探究情景】如图滑片从a移动到b的过程中，当R取何值时电源的输出功率最大？ORPrPm5.电源最大输出功率例6.（多选）电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是(

)A．电源的路端电压一定逐渐变小B．电源的输出功率一定逐渐变小C．电源内部消耗的功率一定逐渐变大D．电源的供电效率一定逐渐变小ACD

例题：如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱。(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?rABERRg(Rg+r)IgER-=RrRgEIg++=求电流表满偏时可变电阻的值理论根据:闭合电路欧姆定律=142Ω探究七：如何把电流表改装成欧姆表?rABER(2)调到满偏后保持R的值不变，在A、B间接一个150Ω的电阻R0，电流表指针指着多少刻度的位置?R0

中值电阻如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱。RrRgEI0++=R0+=5mA利用闭合电路欧姆定律计算电路中的电流问题探究：如何把电流表改装成欧姆表?rABERRx(3)如果把任意电阻Rx接在A、B间,电流表读数I与Rx的值有什么关系?如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱。利用闭合电路欧姆定律计算电路中的电流思考与讨论：通过以上计算有何启发？能否将电流表转换成直接测量电阻的仪表？四.欧姆表1.欧姆表的内部电路：II2.欧姆表的工作原理：闭合电路欧姆定律的应用红表笔插入“+”插孔，但与内部电源的负极相连。ER1+rg+r+RxI=

由上式可知Rx取某一值时，总有一个I值与之对应，因此电流I的大小就可以表示Rx的大小。Ix=E

Rg+r+R+RxE

=R内+RxRx=-R内

E

Ix051015ΩΩ20304050100200500∞1K(1)零刻度在右边，左边为无限大。(2)刻度不均匀,左边密、右边稀。3.刻度:(3)刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序相反。Rx①电阻零刻线：将红、黑表笔短接，此时待测电阻Rx的值为0，调节欧姆调零旋钮，使电流表满偏，指针指右端电阻零刻线处。注意此时电流最大为Ig。此过程叫欧姆调零电阻为0电流最大

红、黑表笔不接触时，此时待测电阻Rx为无穷大，电流表不偏，指针指左端电阻∞刻线处。注意此时电流最大为0。所以表盘电阻刻度由0—∞，不均匀。②电阻刻度是不均匀的电阻为∞电流为0③中值电阻红、黑表笔之间接待测电阻R中，若电流表指针恰好指刻度正中央。则此时电流为Ig/2。则有：待测电阻Rx的值为0时，电流表满偏，此时电流最大为Ig。则有：即：中值电阻等于多用表的总内电阻。联立两式解得：

例7

.把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图如下,其中电池电动势E=1.5V.经改装后,若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置,将0mA刻度处的刻度值定为“∞”位置,则2mA刻度处应标_______欧,1mA刻度处应标_____欧.2501000

例8.如图所示，是一个量程为5mA的电流表改装成的欧姆表，电池电势E＝1.5V。改装后，将原电流表5mA刻度处的刻度确定为0位置。在图中括号内标出欧姆表的＋、－插孔。若在两表笔之间接入一未知电阻Rx时，表针恰好指在刻度盘正中位置，则Rx=________。左－右＋300Ω123ABAA甲B丙R2AR1ABAABR1R2A

用一块表头改装成既能测电压、电流又能测电阻的多用电表，电流怎样流动呢？1.单量程多用电表五、多用电表A甲R1AB丙R2A电流从正插孔（红表笔）流入，负插孔（黑表笔）流出乙

开关S调到哪两个位置上多用电表测量的是电流？调到哪两个位置上测量的是电压？调到哪两个位置上测量的是电阻？两个位置中哪个位置测量的量程大？

6B1AG2345ASE1E21、2为电流表，3、4为欧姆表，5、6为电压表

电流：1大电压：6大思考：如何扩大多用电表的量程?．R1．G．．．R21mA10mA12．R1．G．R26．．R3R4．52.5V10V×1．．R1．G．R24．3．RR×10电流挡电路欧姆挡电路电压挡电路各功能等效电路吉林省乾安县第四中学：金迎时绘制不均匀刻度不均匀刻度电流电压共用

选择开关处于电流电压挡，选定的是量程

阻值=读数×倍率

选择开关处于欧姆挡，选定的是倍率闭合电路欧姆定律电动势：其他形式的能量转化为电能的物理量内电路：内电阻，内电压外电路：外电阻，外电压关系式：路端电压与外电阻的关系：电源的总功率：电源的输出功率：电源的热功率：1.(2019·江苏高考)如图所示的电路中,电阻R=2Ω。断开S后,电压表的读数为3V;闭合S后,电压表的读数为2V,则电源的内阻r为 ()

A.1Ω B.2Ω C.3Ω D.4ΩA2.(多选）在U-I图象中，由图象做出的下列判断中，正确的是（）A.被测电池的电动势为1.5VB.被测电池的内电阻为2.0ΩC.外电路短路时的电流约为3.0AD.从图象的A点变