闭合电路欧姆定律：知识、方法与情感的全方位解析

【教学目标】

1. 知识和技能

1.通过实验了解闭合电路的欧姆定律。

2.能利用实验结果对实际问题进行简单的分析。

3.认识闭合电路中各点的电势，加深对电路中电动势和能量转换的理解。

2. 流程与方法

1、了解电压传感器的使用方法，学会测量电源电动势的方法。

2、通过实验，学会处理实验数据，运用归纳、得出结论的科学研究方法。

3. 情感、态度和价值观

1、了解电池的结构，体会物理学如何贴近生活、与现实相联系。

2、结合实验、探索过程，学会观察，勤于思考，了解科学研究方法，提高科学素养。

【教学重点】

1.推导闭合电路的欧姆定律，并运用它进行相关讨论。

2、电路端电压与负载的关系。

【教学难点】

端电压与负载的关系。

【教学流程】

1. 复习问题及新课介绍

1、师：（演示实验）为什么多加几个小灯泡之后，比原来暗了呢？

2、介绍闭合电路的组成及内部电压、外部电压的含义。

由电线、电源、电器组成的电路称为闭合电路，电器和电线组成外电路，电源为内电路。

2.提出问题：物理量E、U、U'、R、r和I之间有什么内在联系？

2. 新课程教学

1. 电动势

1.电源：

（1）保持两电极之间的电压。

(2) 通过非静电力做功，将其他形式的能量转换为电能的装置。

2、电动势：电源的电动势等于电源未接入电路时两极之间的电压。

（1）用非静电力所作的功与移动电荷量之比来表示的电源特性称为电动势。

表达。

（2）单位：伏

（3）电动势与外电路无关，由电源本身的特性决定。

（4）电动势的本质：它表示电源把其他形式的能量转换成电能的能力。

2. 欧姆定律与闭合电路的能量分析

1.内部电路和外部电路

（1）内部电路：电源内部的电路称为内部电路，例如发电机的线圈，蓄电池内的溶液等。

（2）外电路：电源以外的电路称为外电路，包括电器、电线等。

2. 内部阻力与外部阻力

（1）内阻：电源内部电路的电阻欧姆定律公式，通常称为电源内阻。

（2）外电阻：外部电路的总电阻。

3.电源电动势与内外电路电位降的关系

【实验探索】

【理论分析】

4. 闭合电路欧姆定律

（1）内容：闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与内外电路电阻之和成反比。这个结论叫做闭合电路欧姆定律。

（2）公式：I = R + r（E）

（3）适用条件：外电路为纯电阻电路。

3. 路端电路与负载的关系

端电压：外电路的电位降，即外电路两端的电压，通常称为端电压。

1. 路端电路与电压的关系

【实验探索】

对于给定的闭合电路，电流、端电压、内部电压随着外部电阻的变化而变化，其变化情况如下：

当外电阻增大时，电流减小，端电压增大；当外电阻减小时，电流增大，端电压减小。

由于r很小，电路中的电流很大，电源很容易被烧坏。

（绝对不允许把电源两端用电线直接连接在一起。）

2. 路端电路与电流的关系

线路末端电压U与电流I的关系是一条向下倾斜的直线，UI图如图所示。

①纵轴上的截距表示电源电动势??

②横轴截距表示电源短路电流

③图形斜率的绝对值表示电源的内阻

（内阻越大，图形倾斜度越大）

3. 闭合电路中的电源

（1）闭合电路中的能量转换：qE = qU 外部 + qU 内部

在一定时间内，电源所提供的电能等于其内部和外部电路所消耗的电能之和。

电源的电动势也可以理解为在电源内部传输1C的电时，电源所提供的电能。

（2）闭合电路中的功率

EI＝U外部I＋U内部I

EI＝I2R＋I2r

它表明电源所提供的电能只有一部分消耗在外电路中并转换成其他形式的能量，另一部分则消耗在内部电阻中并转换成内部能量。

（3）电源提供的电力

电源所提供的电功率又称电源总功率。

（4）外部电路消耗的功率

在外电路中消耗的电功率又称为电源的输出功率。

P＝U外I

定性分析

I＝R＋r(E)

U外= E - Ir = R + r (RE)

从这两个公式我们可以看出，当R很大或者R很小时，电源的输出功率都不是最大。

从PR图上我们可以看出，当电源输出功率小于最大输出功率时，外接两个电阻R1、R2时，电源输出功率相等，可以证明R1、R2、R必须满足：

。

（5）内部电路消耗的功率

内部电路所消耗的电功率是指电源内部的电阻发热所产生的电能。

（6）电源效率

电源的输出功率与总功率之比。

η＝P(P出力)＝R＋r(R)

外接电阻R越大，电源的效率越高，当电源输出功率最大时，η＝50%。

3. 现场测试

【问题1】下列关于电动势的说法中，正确的是（ ）

A.将电源内部的正电荷由负极移到正极，非静电力做功，电能增大

B.对于给定的电源，非静电力对移动正电荷所做的功越多，电动势就越大

C.电动势越大，由于非静电力将电源内部的正电荷从负极移动到正极，因此每单位电荷所做的功越多。

D.电动势越大，传输的电荷量越大。

【问题2】如图所示电路，当S闭合时，电压表、电流表（均为理想表）的读数分别为1.6V、0.4A；当S断开时，其读数分别变化0.1V、0.1A，求电源的电动势。

【问题3】图示电路中，电源电动势为E，内阻为r，当闭合开关S，使变阻器滑块向左移动时，下列说法正确的是（ ）

A.电流表的读数变大，电压表的读数变大

B. 电流表的读数增加，电压表的读数减少

C.电流表的读数变小，电压表的读数变小

D.电流表的读数减小，电压表的读数增大。

【问题4】如图所示电路中，电源电动势E=10V，内阻r=0.5Ω，电机电阻R0=1.0Ω，电阻R1=1.5Ω。电机正常工作时，电压表读数U1=3.0V。计算：

（1）电源释放的电能。

（2）电动机将电能转换为机械能所消耗的电功率。

（3）电源的输出功率。