《12.2閉合電路的歐姆定律》教案、導(dǎo)學(xué)案、同步練習(xí)

21/21《12.2閉合電路的歐姆定律》教案【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能1．借助實(shí)驗(yàn)，知道閉合電路歐姆定律。2．能利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。3．知道閉合電路中各點(diǎn)的電勢(shì)高低，加深對(duì)于電動(dòng)勢(shì)及回路中能量轉(zhuǎn)化的理解。二、過(guò)程與方法1．懂得使用電壓傳感器，學(xué)會(huì)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的一種方法。2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納、總結(jié)的科學(xué)研究方法。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．了解電池的結(jié)構(gòu)，感悟物理貼近生活、聯(lián)系實(shí)際。2．結(jié)合實(shí)驗(yàn)和探索過(guò)程，學(xué)會(huì)觀察、勤于思考，體會(huì)科學(xué)研究方法，提高科學(xué)素養(yǎng)?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】1．推導(dǎo)閉合電路歐姆定律，應(yīng)用定律進(jìn)行有關(guān)討論。2．路端電壓與負(fù)載的關(guān)系?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】路端電壓與負(fù)載的關(guān)系?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、復(fù)習(xí)提問(wèn)、新課導(dǎo)入1.教師：（演示實(shí)驗(yàn)）為什么多接幾個(gè)小燈泡之后，會(huì)比之前要暗？2.介紹閉合電路的組成和內(nèi)電壓、外電壓的含義。由導(dǎo)線、電源、用電器連成的電路叫做閉合電路。用電器和導(dǎo)線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路。2.提出問(wèn)題：E、U、U’、R、r和I這些物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系是怎樣的？二、新課教學(xué)（一）電動(dòng)勢(shì)1.電源：（1）保持兩極間有電壓。（2）通過(guò)非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.電動(dòng)勢(shì)：電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓。（1）非靜電力做的功與所移動(dòng)的電荷量之比來(lái)表示電源的這種特性，叫做電動(dòng)勢(shì)。用字母E表示。E（2）單位：V（3）電動(dòng)勢(shì)與外電路無(wú)關(guān)，由電源本身特性決定的。（4）電動(dòng)勢(shì)的實(shí)質(zhì)：表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。（二）閉合電路歐姆定律及其能量分析1.內(nèi)電路和外電路（1）內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，叫內(nèi)電路。如發(fā)電機(jī)的線圈、電池內(nèi)的溶液等。（2）外電路：電源外部的電路，叫外電路。包括用電器、導(dǎo)線等。2.內(nèi)電阻和外電阻（1）內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，通常稱(chēng)為電源的內(nèi)阻。（2）外電阻：外電路的總電阻。3.電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)、外電路中的電勢(shì)降落關(guān)系【實(shí)驗(yàn)探究】【理論分析】設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，與一個(gè)負(fù)載連成閉合電路，負(fù)載兩端電壓為U，電路中電流為I，通電時(shí)間為t：根據(jù)能量守恒定律，有W∴EIt=UIt+即：E4.閉合電路歐姆定律（1）內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。（2）公式：I＝EQ\F(E,R＋r)（3）適用條件：外電路是純電阻的電路。（三）路端電路與負(fù)載的關(guān)系路端電壓：外電路的電勢(shì)降落，也就是外電路兩端的電壓，通常叫做路端電壓。1.路端電路與電壓的關(guān)系【實(shí)驗(yàn)探究】對(duì)某一給定的閉合電路來(lái)說(shuō)，電流、路端電壓、內(nèi)電壓隨外電阻的改變而改變，變化情況如下：R變化情況RRRRIUU當(dāng)外電阻增大時(shí)，電流減小，路端電壓增大；當(dāng)外電阻減小時(shí)，電流增大，路端電壓減小。定性分析R↑→I(＝EQ\F(E,R＋r))↓→Ir↓→U(＝E－Ir)↑R↓→I(＝EQ\F(E,R＋r))↑→Ir↑→U(＝E－Ir)↓①當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，R→∞此為直接測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的依據(jù)。②當(dāng)電源兩端短路時(shí)，R＝由于r很小，電路中電流很大，容易燒壞電源。（絕對(duì)不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連接在一起。）2.路端電路與電流的關(guān)系路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像是一條向下傾斜的直線。U—I圖像如圖所示。①在縱軸上的截距表示電源電動(dòng)勢(shì)??②在橫軸上的截距表示電源短路電流③圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻（內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害）3.閉合電路中的功率（1）閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化qE＝qU外＋qU內(nèi)在某段時(shí)間內(nèi)，電能提供的電能等于內(nèi)、外電路消耗的電能的總和。電源的電動(dòng)勢(shì)又可理解為在電源內(nèi)部移送1C電量時(shí)，電源提供的電能。（2）閉合電路中的功率EI＝U外I＋U內(nèi)IEI＝I2R＋I(xiàn)2r說(shuō)明了電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其他形式的能，另一部分消耗在內(nèi)阻上，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（3）電源提供的電功率電源提供的電功率，又稱(chēng)之為電源的總功率。PR↑→P↓，R→∞時(shí)，P＝0R↓→P↑，R→0時(shí)，P（4）外電路消耗的電功率外電路上消耗的電功率，又稱(chēng)之為電源的輸出功率。P＝U外I定性分析I＝EQ\F(E,R＋r)U外＝E－Ir＝EQ\F(RE,R＋r)從這兩個(gè)式子可知，R很大或R很小時(shí)，電源的輸出功率均不是最大。定量分析P所以，當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率為最大，P＝圖像表述：從P－R圖像中可知，當(dāng)電源的輸出功率小于最大輸出功率時(shí)，對(duì)應(yīng)有兩個(gè)外電阻R1．R2時(shí)電源的輸出功率相等?？梢宰C明，R1．R2和r必須滿(mǎn)足：r=R1（5）內(nèi)電路消耗的電功率內(nèi)電路消耗的電功率是指電源內(nèi)電阻發(fā)熱的功率。P內(nèi)＝U內(nèi)I＝ER↑→P內(nèi)↓，R↓→P內(nèi)↑。（6）電源的效率電源的輸出功率與總功率的比值。η＝EQ\F(P外,P)＝EQ\F(R,R＋r)當(dāng)外電阻R越大時(shí)，電源的效率越高。當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí)，η＝50%。三、當(dāng)堂檢測(cè)【題1】關(guān)于電動(dòng)勢(shì)下列說(shuō)法中正確的是（）A.在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做功，電能增加B.對(duì)于給定的電源，移動(dòng)正電荷非靜電力做功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大C.電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移動(dòng)，單位電荷量做功越多D.電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，移送電荷量越多【題2】如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表（均為理想電表）的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動(dòng)勢(shì)?！绢}3】如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E和r，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大B.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小C.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小D.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大【題4】如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)電阻r=0.5Ω，電動(dòng)機(jī)的電阻R0=1.0Ω，電阻R1=1.5Ω，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)U1=3.0V，求：（1）電源釋放的電功率。（2）電動(dòng)機(jī)消耗的電功率，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率。（3）電源的輸出功率。《12.2閉合電路的歐姆定律》導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能1．借助實(shí)驗(yàn)，知道閉合電路歐姆定律。2．能利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。3．知道閉合電路中各點(diǎn)的電勢(shì)高低，加深對(duì)于電動(dòng)勢(shì)及回路中能量轉(zhuǎn)化的理解。二、過(guò)程與方法1．懂得使用電壓傳感器，學(xué)會(huì)測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的一種方法。2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)，學(xué)會(huì)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納、總結(jié)的科學(xué)研究方法。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．了解電池的結(jié)構(gòu)，感悟物理貼近生活、聯(lián)系實(shí)際。2．結(jié)合實(shí)驗(yàn)和探索過(guò)程，學(xué)會(huì)觀察、勤于思考，體會(huì)科學(xué)研究方法，提高科學(xué)素養(yǎng)。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】1．推導(dǎo)閉合電路歐姆定律，應(yīng)用定律進(jìn)行有關(guān)討論。2．路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】路端電壓與負(fù)載的關(guān)系。【學(xué)習(xí)過(guò)程】一、新課學(xué)習(xí)思考：為什么多接幾個(gè)小燈泡之后，會(huì)比之前要暗？由導(dǎo)線、電源、用電器連成的電路叫做______________。用電器和導(dǎo)線組成____________，電源內(nèi)部是____________。（一）電動(dòng)勢(shì)1.電源：（1）保持兩極間有__________。（2）通過(guò)_____________做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________的裝置。2.電動(dòng)勢(shì)：______________________________________________________。（1）______________做的功與_______________________之比來(lái)表示電源的這種特性，叫做電動(dòng)勢(shì)。用字母E表示。表達(dá)式：__________________（2）單位：_________（3）電動(dòng)勢(shì)與外電路無(wú)關(guān)，由____________特性決定的。（4）電動(dòng)勢(shì)的實(shí)質(zhì)：表征____________________________________。（二）閉合電路歐姆定律及其能量分析1.內(nèi)電路和外電路（1）內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，叫內(nèi)電路。如___________________________。（2）外電路：電源外部的電路，叫外電路。包括用_______________________。2.內(nèi)電阻和外電阻（1）內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，通常稱(chēng)為_(kāi)_______________________。（2）外電阻：外電路的總電阻。3.電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)、外電路中的電勢(shì)降落關(guān)系設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，與一個(gè)負(fù)載連成閉合電路，負(fù)載兩端電壓為U，電路中電流為I，通電時(shí)間為t：推導(dǎo)過(guò)程：4.閉合電路歐姆定律（1）內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)___________，跟內(nèi)、外電路的電阻之和____________，這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。（2）公式：_____________（3）適用條件：______________________。（三）路端電路與負(fù)載的關(guān)系路端電壓：外電路的電勢(shì)降落，也就是外電路兩端的電壓，通常叫做路端電壓。1.路端電路與電壓的關(guān)系【實(shí)驗(yàn)探究】對(duì)某一給定的閉合電路來(lái)說(shuō)，電流、路端電壓、內(nèi)電壓隨外電阻的改變而改變，變化情況如下：R變化情況RRRRI=UU當(dāng)外電阻增大時(shí)，電流減小，路端電壓增大；當(dāng)外電阻減小時(shí)，電流增大，路端電壓減小。定性分析①當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，R____________此為直接測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)的依據(jù)。②當(dāng)電源兩端短路時(shí)，R____________由于r很小，電路中電流很大，容易燒壞電源。（絕對(duì)不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連接在一起。）2.路端電路與電流的關(guān)系路端電壓U與電流I的關(guān)系圖像是一條向下傾斜的直線。畫(huà)出U—I圖像：①在縱軸上的截距表示___________②在橫軸上的截距表示___________③圖象斜率的絕對(duì)值表示_________（內(nèi)阻越大，圖線越__________）3.閉合電路中的功率（1）閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化qE＝_________________在某段時(shí)間內(nèi)，電能提供的電能等于內(nèi)、外電路消耗的電能的____________。電源的電動(dòng)勢(shì)又可理解為_(kāi)________________________________。（2）閉合電路中的功率EI＝_________________=_________________說(shuō)明了電源提供的電能只有一部分消耗在外電路上，轉(zhuǎn)化為其他形式的能，另一部分消耗在___________上，轉(zhuǎn)化為_(kāi)__________。（3）電源提供的電功率電源提供的電功率，又稱(chēng)之為電源的總功率。PR↑→P___，R→∞時(shí)，P______。R↓→P___，R→0時(shí)，P______。（4）外電路消耗的電功率外電路上消耗的電功率，又稱(chēng)之為電源的輸出功率。P＝U外I定性分析I＝EQ\F(E,R＋r)U外＝E－Ir＝EQ\F(RE,R＋r)從這兩個(gè)式子可知，R很大或R很小時(shí)，電源的輸出功率__________________。定量分析所以，當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率為最大，_______________。圖像表述：從P－R圖像中可知，當(dāng)電源的輸出功率小于最大輸出功率時(shí)，對(duì)應(yīng)有兩個(gè)外電阻R1．R2時(shí)電源的輸出功率相等?？梢宰C明，R1．R2和r必須滿(mǎn)足：r=_______________。（5）內(nèi)電路消耗的電功率內(nèi)電路消耗的電功率是指電源內(nèi)電阻發(fā)熱的功率。P內(nèi)＝U內(nèi)I＝ER↑→P內(nèi)_______，R↓→P內(nèi)_______。（6）電源的效率電源的輸出功率與總功率的比值。η＝EQ\F(P外,P)＝EQ\F(R,R＋r)當(dāng)外電阻R越大時(shí)，電源的效率越高。當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí)，η＝______。二、當(dāng)堂檢測(cè)【題1】關(guān)于電動(dòng)勢(shì)下列說(shuō)法中正確的是（）A.在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做功，電能增加B.對(duì)于給定的電源，移動(dòng)正電荷非靜電力做功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大C.電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移動(dòng)，單位電荷量做功越多D.電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，移送電荷量越多【題2】如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表（均為理想電表）的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動(dòng)勢(shì)。【題3】如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E和r，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S，向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（）A.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大B.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小C.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小D.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大【題4】如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=10V，內(nèi)電阻r=0.5Ω，電動(dòng)機(jī)的電阻R0=1.0Ω，電阻R1=1.5Ω，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)U1=3.0V，求：（1）電源釋放的電功率。（2）電動(dòng)機(jī)消耗的電功率，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率。（3）電源的輸出功率。《12.2閉合電路的歐姆定律》同步練習(xí)基礎(chǔ)鞏固1.(多選)電池給燈泡供電與人將球拋出在能量轉(zhuǎn)化方面有相似之處,我們可以將電勢(shì)能類(lèi)比于重力勢(shì)能,如圖所示,下列說(shuō)法正確的是()A.可以將電流通過(guò)燈泡時(shí)電流做功與拋球時(shí)人對(duì)球做功相類(lèi)比B.可以將電池的非靜電力做功與拋球時(shí)人對(duì)球做的功類(lèi)比C.可以將電流通過(guò)燈泡時(shí)做的功與重力對(duì)球做的功類(lèi)比D.可以將電池的非靜電力做功與重力對(duì)球做功類(lèi)比解析將電勢(shì)能類(lèi)比重力勢(shì)能,電流通過(guò)燈泡做功,電勢(shì)能減少,可類(lèi)比重力做功,重力勢(shì)能減少,非靜電力做功,電勢(shì)能增加,可類(lèi)比人拋球?qū)η蜃龉?球重力勢(shì)能增加,故B、C正確。答案BC2.(多選)如圖所示為兩個(gè)不同閉合電路中兩個(gè)不同電源的U-I圖像,則下列說(shuō)法正確的是()A.電動(dòng)勢(shì)E1=E2,短路電流I1>I2B.電動(dòng)勢(shì)E1=E2,內(nèi)阻r1>r2C.電動(dòng)勢(shì)E1>E2,內(nèi)阻r1<r2D.當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時(shí),電源2的路端電壓變化較大解析由題圖可知兩電源的U-I圖線交縱軸于一點(diǎn),則說(shuō)明兩電源的電動(dòng)勢(shì)相同;交橫軸于兩不同的點(diǎn),很容易判斷電源1的短路電流大于電源2的短路電流,則A項(xiàng)正確。又由兩圖線的傾斜程度可知圖線2的斜率的絕對(duì)值大于圖線1的斜率的絕對(duì)值,即電源2的內(nèi)阻大于電源1的內(nèi)阻,則可知B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。由圖象可判斷當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時(shí),電源2的路端電壓的變化量大于電源1的路端電壓的變化量,可知D項(xiàng)正確。答案AD3.如圖所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí),電壓表示數(shù)為3V,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),電壓表示數(shù)為1.8V,則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為()A.5∶3 B.3∶5C.2∶3 D.3∶2解析S斷開(kāi)時(shí),電壓表的示數(shù)等于電源的電動(dòng)勢(shì),即E=3V。S閉合時(shí),U外=1.8V,所以U內(nèi)=E-U外=1.2V。因U外=IR,U內(nèi)=Ir,所以R∶r=U外∶U內(nèi)=1.8∶1.2=3∶2。答案D4.一塊數(shù)碼相機(jī)中用的鋰電池的電動(dòng)勢(shì)為3.6V,容量為1000mA·h(相當(dāng)于用1000mA的電流釋放可放電1h,用500mA的電流釋放可放電2h,以此類(lèi)推)。當(dāng)關(guān)閉液晶屏?xí)r可拍攝照片400張左右,則每拍一張照片所消耗的電能約為J;當(dāng)打開(kāi)液晶屏?xí)r可拍攝照片150張左右,則每拍一張照片液晶屏消耗的電能約為J。解析電源輸出的總電能E=UQ=UIt=3.6×1×3600J=12960J。關(guān)閉液晶屏?xí)r,每拍一張照片消耗的電能E1=E400=32.打開(kāi)液晶屏?xí)r,每拍一張照片消耗的電能E2=E150=86.每拍一張照片液晶屏消耗的電能E3=E2-E1=86.4J-32.4J=54J。答案32.4545.鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為2V,一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V,將鉛蓄電池和干電池分別接入電路,兩個(gè)電路中的電流分別為0.1A和0.2A。試求:兩個(gè)電路都工作20s,電源所消耗的化學(xué)能分別為多少?哪一個(gè)電源把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大?解析對(duì)于鉛蓄電池的電路,20s內(nèi)通過(guò)的電荷量為q1=I1t=2C,對(duì)于干電池的電路,20s內(nèi)通過(guò)的電荷量為q2=I2t=4C。由電動(dòng)勢(shì)的定義式得電源消耗的化學(xué)能分別為W1=q1E1=4J,W2=q2E2=6J。電動(dòng)勢(shì)反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大小,電動(dòng)勢(shì)越大,電源本領(lǐng)越大,故鉛蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大。答案4J6J鉛蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大能力提升1.有兩個(gè)阻值相同都為R的電阻,串聯(lián)起來(lái)接在電動(dòng)勢(shì)為E的電源上,通過(guò)每個(gè)電阻的電流為I,若將這兩個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái),仍接在該電源上,此時(shí)通過(guò)一個(gè)電阻的電流為2I3,則該電源的內(nèi)阻是(A.R B.R2 C.4R D.解析由閉合電路歐姆定律得,兩電阻串聯(lián)時(shí)I=E2R+r,兩電阻并聯(lián)時(shí)23I=1答案C2.(多選)如圖所示的U-I圖像中,直線Ⅰ為某電源的路端電壓與電流的關(guān)系,直