2019-2020学年高中物理第二章电路第三节研究闭合电路学案粤教版选修3-1.docxVIP

第三节研究闭合电路

[学科素养与目标要求]

物理观念：1.理解电源的电动势及内阻的含义.2.了解内电路、外电路，知道电动势与内、外电压的关系.3.掌握闭合电路欧姆定律并会进行有关计算．

科学思维：1.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系.2.会从公式和图象两个角度分析路端电压U与电流I的关系，培养用图象法表述和分析图象问题的能力．

一、闭合电路和电动势

1．闭合电路的组成：

(1)外电路：电源外部的电路，外电路上的电阻称为外电阻．

(2)内电路：电源内部的电路，电源的电阻(或内电路上的电阻)称为内电阻．

2．电动势：

(1)电动势是描述电源特性的物理量．

(2)大小：等于不接用电器时电源两极间的电压．

(3)符号与单位：符号E；单位：伏特；单位符号：V.

二、闭合电路的欧姆定律

1．实验探究

(1)演示装置如图1.

图1

其中，电压表V1示数为电源的外电压U外，V2示数为电源的内电压U内．

(2)测量过程和方法

①S1闭合，S、S2断开时，V1示数为电源电动势E.

②S1、S2、S闭合，V1、V2示数分别为U外、U内．

(3)结论：改变滑动变阻器R的阻值，多测几组电压，均满足E＝U外＋U内，而U外＝IR，U内＝Ir，可得E＝IR＋Ir.

2．闭合电路的欧姆定律

(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：I＝ER＋r.

三、路端电压跟负载的关系

1．路端电压的表达式：U＝E－Ir.

2．路端电压随外电阻的变化规律

(1)当外电阻R增大时，由I＝ER＋r可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大．

(2)当外电阻R减小时，由I＝ER＋r可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小．

(3)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电动势；当电源短路时，外电阻R＝0，此时I＝Er.

1．判断下列说法的正误．

(1)所有电源都是将化学能转化为电能的装置．(×)

(2)E＝U＋Ir适用于任何电路．(√)

(3)某电源电动势为10V，内阻为2Ω，外接一电阻值为8Ω的电阻，则电路中的电流为1A．(√)

(4)在闭合电路中，外电阻越大，路端电压越大．(√)

(5)电路断开时，电路中的电流为零，路端电压也为零．(×)

(6)外电路短路时，电路中的电流无穷大．(×)

2．如图2所示，电动势为2V的电源跟一个阻值R＝9Ω的电阻接成闭合电路，理想电压表测得电源两端电压为1.8V，则电源的内阻为________Ω.

图2

答案1

一、电动势

日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5V”字样，有的标有“3.7V”字样．

(1)用理想电压表测量两种电池正、负极间的电压，测量结果是否相同？

(2)当把两种不同电池接入电路中时，电源对外做功的本领是否相同？

答案(1)不相同(2)不相同

1．对电动势的理解

(1)电动势是反映电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量．

(2)决定因素：由电源自身特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关．

2．电源电动势与电势差的区别和联系

电动势

电势差

意义

表示电源做功将其他形式的能转化为电能的本领大小

表示两点电势的差值

单位

伏特(V)

伏特(V)

决定

因素

由电源本身特性决定，对于某一确定的电源，电动势大小不变

决定于电阻两端的电势，可由U＝IR计算

联系

当外电路断开时，电源电动势等于电源正负极间的电势差

例1关于电源电动势，下列说法正确的是()

A．同一电源接入不同的电路中，电动势会发生变化

B．1号1.5V干电池比7号1.5V干电池大，但电动势相同

C．电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势越大

D．电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同

答案B

解析电动势与外电路无关，所以同一电源接入不同的电路，电动势不会改变，故A错误．电动势跟电源的体积无关，所以虽然1号干电池比7号干电池大，但电动势相同，故B正确．电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，根据W＝qE可知，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势不一定大，还跟移送电荷量的多少有关，故C错误．电动势、电压和电势差虽然单位相同，但物理意义不同，故D错误．

二、闭合电路欧姆定律

如图所示为闭合电路的组成，由部分电路欧姆定律知，各部分上电势降落各为多少？与电动势有什么关系？

答案在内电路上，电流流过内阻r，电势降落U′＝Ir；在外电路上，电流流过电阻R，电势降落U＝IR.

E＝U＋U′＝IR＋Ir.

闭合电路欧姆定律的几种表达式及适用条件

(1)电流形式：I＝ER＋r或