資源簡介

(共57張PPT)
第4章　閉合電路歐姆定律與科學用電
第1節　閉合電路歐姆定律
核心素養：1.知道內電路、外電路、內電壓、外電壓和電動勢的概念. 2.知道電流通 過電源內阻和外阻消耗的能量之和等于電源消耗的能量. 3.會用閉合電路歐姆定律分 析路端電壓與外電阻的關系，并能進行相關的電路分析和計算. 4.經歷電動勢概念的 建立過程，體驗能量的轉化和守恒在電路中的應用. 5.經歷閉合電路歐姆定律的理論 推導過程.
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研習任務一　電動勢
合作　討論
日常生活中我們經常接觸到各種各樣的電源，如圖所示的干電池、手機電池，它 們有的標有“1.5V”字樣，有的標有“3.7V”字樣.
（1）如果把5 C的正電荷從1.5V干電池的負極移到正極，電荷的電勢能增 加了多少？非靜電力做了多少功？如果把2 C的正電荷從3.7V的手機電池的負極 移到正極呢？
提示：（1）電勢能增加了7.5 J，非靜電力做功7.5 J；電勢能增加了7.4 J，非靜電力做功7.4 J.
標有“1.5V”干電池　　標有“3.7V”手機電池
（2）是不是非靜電力做功越多電源把其他形式的能轉化為電能的本領就越大？ 如何描述電源把其他形式的能轉化為電能的本領？
提示：（2）不是，非靜電力對電荷做功多少與電荷的電荷量有關.若把帶相同電荷量的正電荷從電源的負極移到正極，做功越多，電荷獲得的電勢能越多，表明電源把其他形式的能轉化為電能的本領就越大.可以用非靜電力做的功與電荷量的比值來反映電源把其他形式的能轉化為電能的本領.
標有“1.5V”干電池　　標有“3.7V”手機電池
教材　認知
1. 內、外電路
的電路叫作內電路； 的電路叫作外電路. 的電 阻稱為外電阻； 的電阻稱為內電阻.
2. 電動勢
物理
意義 反映電源把 轉化為 本領的物理量
大小 在數值上等于 時電源兩極間的電壓
符號 E
單位
電源內部　
電源外部　
外電路　
內電路　
其他形式的能　
電能　
沒有接入外電路　
伏特（V）　
3. 內、外電路的能量轉化
（1）能量轉化：在外電路中，電場力對電荷做 ，將電荷減少的電勢能 轉化為其他形式的能.電源內部 將正電荷由負極搬到正極，電荷的 電勢能增加.
（2）大小關系：電動勢在數值上等于 的正電荷由負極移到正極非靜電 力所做的功.
正功　
非靜電力　
單位電量　
核心　歸納
1. 電動勢的物理意義
電動勢大小反映電源將其他形式的能轉化為電能的本領的大小.
2. 電動勢的大小
在數值上等于非靜電力把1 C的正電荷在電源內部從負極搬運到正極所做的功.
3. 方向
電動勢是標量，為了研究問題方便，規定電動勢的方向為電源內部電流的方向，即由 電源負極指向正極.
4. 電動勢和電壓的區別與聯系
電壓U 電動勢E
物理
意義 電場力做功，電能轉化為其他 形式的能 非靜電力做功，其他形式的能轉化為電能
定義式
單位 伏特（V） 伏特（V）
聯系 E＝U內＋U外電動勢等于電源未接入電路時兩極間的電勢差
A. 電源是把其他形式的能轉化為電能的裝置，這種轉化是通過非靜電力做功來實現 的
B. 電源的電動勢高，表明該電源把其他能轉化為電能的本領強，反之表明該電源把 其他能轉化為電能的本領弱
C. 電源電動勢，是由電源本身的性質決定的，與電源是否接入電路，電路的工作狀 態無關
D. 電源的電動勢和一段電路兩端電壓可以有相同的大小和單位，兩者的物理含義完 全相同
D
[解析]　電源是把其他形式的能轉化為電能的裝置，這種轉化是通過非靜電力做功來 實現的，故A正確；電動勢反映電源將其他形式的能轉化為電能的本領，電動勢高， 表明該電源把其他能轉化為電能的本領強，反之表明該電源把其他能轉化為電能的本 領弱，故B正確；電源電動勢是由電源本身的性質決定的，與電源是否接入電路，電 路的工作狀態無關，故C正確；電動勢和電壓具有相同的單位，但是其物理意義不 同，故D錯誤.故選D.
A. 鉛蓄電池兩極間的電壓為2V
B. 干電池能在1 s內將1.5 J的化學能轉化成電能
C. 鉛蓄電池接入不同電路中，電動勢會發生變化
D. 電路中通過相同的電荷量時，鉛蓄電池比干電池中非靜電力做的功多
D
解析：當鉛蓄電池不接入電路時，兩極間的電壓為2V，當接入電路時，兩極間 的電壓小于2V，故 A錯誤；干電池的電動勢為1.5V，根據W＝qU知，電路中每 通過1 C的電荷量，電池把1.5 J的化學能轉化為電能，與時間無關，故B錯誤； 電動勢表示電源將其他形式的能轉化為電能的本領，與電源接入的電路無關， 故C錯誤；根據W＝qU可知，電路中通過相同的電荷量時，鉛蓄電池比干電池中 非靜電力做的功多，故D正確.
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研習任務二　閉合電路歐姆定律
合作　討論
如圖所示為閉合電路的組成示意圖.
　　探究：若電源電動勢為E，閉合開關，電路中的電流為I，在時間t內非靜電力做 功為多少？內、外電路中產生的熱量分別為多少？它們之間有怎樣的關系？
提示：EIt　I2rt　I2Rt　EIt＝I2rt＋I2Rt
教材　認知
1. 特點
在外電路中，電流由高電勢流向低電勢，在外電阻上沿電流方向電勢降低；電源內部 由負極到正極電勢升高.
2. 閉合電路歐姆定律
（1）內容：流過閉合電路的電流跟電路中電源的電動勢成 ，跟電路中內、 外電阻之和成 .
（3）變形公式：E＝U外＋ 或U＝ .
正比　
反比　

U內　
E－Ir　
核心　歸納
閉合電路歐姆定律的表達形式
表達式 物理意義 適用條件
電流與電源電動勢成正比， 與電路總電阻成反比 純電阻電路
E＝I（R＋r）①
E＝U外＋Ir②
E＝U外＋U內③ 電源電動勢在數值上等于電 路中內、外電壓之和 ①式適用于純電阻電 路；
②③式普遍適用
EIt＝I2Rt＋I2rt④
W＝W外＋W內⑤ 電源提供的總能量等于內外 電路中電能轉化為其他形式 能的總和 ④式適用于純電阻電路
⑤式普遍適用
研習　經典
[典例2]　如圖所示的電路中，當開關S接a點時，標有“4V　8 W”的小燈泡L正常發 光，當開關S接b點時，通過電阻R的電流為1 A，這時電阻R兩端的電壓為 5V. 求：
（1）電阻R的阻值；
[答案]（1）5Ω
（2）電源的電動勢和內阻.
[答案] （2）6V　1Ω
解決閉合電路問題的一般步驟
（1）分析電路特點：認清各元件之間的串、并聯關系，特別要注意電壓表測量 哪一部分的電壓，電流表測量流過哪個用電器的電流.
（2）應用閉合電路的歐姆定律求干路中的電流.
（3）根據部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯特點求出部分電路的電壓 和電流.
甲　 乙
A
A. 甲圖中的路端電壓大
B. 甲圖中的干路電流大
C. 甲圖中電源的總功率大
D. 甲圖中電源的效率低
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課堂強研習 合作學習 精研重難
研習任務三　路端電壓與外電阻的關系
合作　討論
在如圖所示的電路中，電源的電動勢E＝10V，內阻r＝1Ω，試求當外電阻分別是 3Ω、4Ω、9Ω時所對應的路端電壓.通過數據計算，你發現了怎樣的規律？
提示：路端電壓分別為7.5V、8V、9V. 隨外電阻的增大，路端電壓逐漸增大.
教材　認知
1. 路端電壓的表達式：U＝ .
2. 路端電壓隨外電阻的變化規律
E－Ir　
減小　
增大
增大　
減小
E　
電源電動勢　
提示：做功，因為內電路也有電阻，通電時也消耗電能.
核心　歸納
1. 路端電壓U隨電流I變化的圖像（U－I關系圖）
（1）U－I圖像的函數表達式：U＝E－Ir.
（2）U－I圖像特點：位于第一象限，與橫縱坐標軸相交的傾斜直線，如圖所示.
④圖線中某點橫、縱坐標的乘積UI為電源的輸出功率，即圖中矩形的面積表示電源在 路端電壓為U時的輸出功率.
（3）幾個特點.
①三個特征量：與縱軸交點表示電動勢，與橫軸交點表示短路電流，直線斜率的大小 表示電源的內阻.
2. 路端電壓U外與外電阻R之間的關系
對某一給定的閉合電路來說，電流、路端電壓、內電壓隨外電阻的改變而改變，變化 情況如下（↑表示增大，↓表示減小）.
外電阻變化情 況 R↑ R→∞ R↓ R→0
I↓ I→0 I↑
內電壓U'＝Ir＝ E－IR U'↓ U'→0 U'↑ U'→E
路端電壓U外＝ IR＝E－Ir U外↑ U外→E U外↓ U外→0
研習　經典
A. 電源電動勢EA＝EB
B. 電源內阻rA＝rB
C. 電源A的短路電流為0.2 A
D. 電源B的短路電流為0.3 A
BD
　　圖像是物理學中的一種表達形式，解題時要明確其斜率、截距等的含義.
A. Ea＝Eb、ra＜rb
B. Ea＞Eb、ra＜rb
C. 若將同一定值電阻分別接在兩電源上時，通過電源的電流關系為Ia＞Ib
D. 若將兩電源分別接入電路，當通過電源的電流相等時路端電壓的關系為Ua＜Ub
AC
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課后提素養
×
×
×
√
×
A. 2.4V，1Ω B. 3V，2Ω
C. 2.4V，2Ω D. 3V，1Ω
B
A. 電源電動勢為2V
C. 電源短路時電流為6 A
D. 電路路端電壓為1V時，電路中電流為5 A
AD
A. 電源電動勢的大小等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓的大小，所以當電源接 入電路時，電動勢的大小將發生變化
B. 電路閉合時，并聯在電源兩端的電壓表的示數就是電源電動勢的值
C. 電源的電動勢是表示電源把其他形式的能轉化為電勢能的本領大小的物理量
D. 在閉合電路中，電動勢等于內、外電路上電壓之和，所以電動勢實際上就是電壓
解析：直接利用電動勢的概念分析判斷可知，選項C正確.
C
BD
A. 0.1V B. 0.2V
C. 0.3V D. 0.4V
D
A. 30～80 kΩ B. 3～8 kΩ
C. 300～800Ω D. 30～80Ω
B
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課時作業
A. 若外電壓增大，則內電壓增大，電源電動勢也會隨之增大
B. 若外電壓減小，內電阻不變，內電壓也就不變，電源電動勢必然減小
C. 若外電壓不變，內電壓減小，則電源電動勢也會隨內電壓減小
D. 若外電壓增大，內電壓減小，則電源的電動勢始終等于二者之和
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A
B
C
D
C
解析：選項B的歐姆表中沒有可調電阻，B錯誤；選項 A、D電流表的負極接到了電源 的正極， A、D錯誤；紅表筆應接電源的負極，黑表筆應接電源的正極，C正確.
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A
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A. I變大，U變小 B. I變大，U變大
C. I變小，U變大 D. I變小，U變小
解析：當R5的滑動觸點向圖中a端移動時，R5接入電路的電阻變小，外電路的總電阻 就變小，總電流變大，路端電壓變小即電壓表V的讀數U變小；由于總電流變大，使 得R1、R3兩端電壓都變大，而路端電壓又變小，因此，R2和R4串聯兩端電壓變小，則 電流表A的讀數I變小，故選D.
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A. 1Ω B. 2Ω C. 3Ω D. 4Ω
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A. 1V B. 1.2V C. 2V D. 4V
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A. 電壓傳感器1測得的是外電壓
B. 電壓傳感器2測得的是電動勢
C. 移動擋板，減小內阻，傳感器1的讀數增大
D. 滑動變阻器R阻值增大時，傳感器2的讀數增大
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8. 如圖所示為一簡單指針式歐姆表的原理示意圖，其中電流表的滿偏電流Ig＝300 μA，內阻Rg＝100Ω，可變電阻R的最大阻值為10 kΩ，電池的電動勢E＝1.5V，內阻r ＝0.5Ω，圖中與接線柱 A相連的表筆顏色應是 色.按正確使用方法測量電阻Rx 的阻值時，指針指在刻度盤的正中央，則Rx＝ kΩ.
紅
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[能力提升]
A. 電阻R1、R2的阻值之比為4∶3
B. 該電源的電動勢為6V，內阻為3Ω
C. 只將R1與該電源組成閉合電路時，電源的輸出功率為6 W
D. 只將R2與該電源組成閉合電路時，內、外電路消耗的電功率之 比為1∶1
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A. 刻度盤標注的質量刻度均勻
B. 若使用前質量示數大于零，應將R2的滑片向右滑動
C. 電子秤的示數越大，電源的總功率越大
D. 若電池的內阻增大，但仍能調零，則稱量值仍準確
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11. 如圖所示的電路中，R1＝9Ω，R2＝30Ω，S閉合時，電壓表V的示數為11.4V，電 流表A的示數為0.2 A，S斷開時，電流表A的示數為0.3 A，電壓表和電流表均為理想 電表.求：
（1）電阻R3的值；
答案：（1）15Ω
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（2）電源電動勢E和內阻r的值.
解析：（2）由閉合電路歐姆定律
當開關閉合時E＝11.4V＋0.6 A×r，①
當開關斷開時E＝0.3×（9＋30）V＋0.3 A×r，②
聯立①②式，得E＝12V，r＝1Ω.
答案：（2）12V　1Ω
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