沪教版高中物理选修2-1 1.4电源电动势闭合电路欧姆定律_学案1

电源电动势 闭合电路欧姆定律
【学习目标】
1．知道内电路与外电路，内电压与外电压。
2．能推导闭合电路欧姆定律内容及其表达式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
3．理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。
4．熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。
【学习重点】
1．推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。
2．路端电压与负载的关系
【学习难点】
路端电压与负载的关系
【学习过程】
通过阅读课本，自主完成下列问题：
一、闭合电路
1．电路结构
（1）内电路、内阻、内电压
（2）外电路、路端电压
2．电流方向
在外电路中电流由 流向 ，
在内电路中电流由 流向 。
3．电势的升降
在外电路中，静电力做 功，电势 ；
在正电荷到达电源两极时，在化学反应层内非静电力做 功，
电势 ，在电源内部，静电力做 功，电势 。
4．电路中的能量转化
在如图所示的电路中的电源消耗的化学能转化成了电能，这些电能通过内外电阻时产生了热量。那么电能与产生的热量有什么样的定量关系呢？
设电源电动势为E，内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I，在t时间内，
（1）外电路中电流做功产生的热量 Q外 =
（2）内电路中电流做功产生的热量 Q内 =
（3）电源中非静电力做的功W=Eq=
根据能量守恒，可知：
二、闭合电路的欧姆定律
1．内容：
2．表达式：
3．适用条件： 。
【例题】在图中，已知E=3V，r=1 Ω， R1＝14 Ω，R2＝9 Ω。
（1）当开关处于位置1时，电流表读数I1＝ A；
电压表的读数U1= V。
（2）当开关处于位置2时，电流表读数I2＝ A。
电压表的读数U2= V。
三、路端电压U外与负载R的关系
1．学生实验：探讨路端电压随外电阻变化的规律。
（1）实验电路图如图所示。
（2）按照电路图，连好电路。调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，将电路中的电流对应的的电压数记录在观察路端电压怎样随电流(或外电阻)而改变。
注意事项：
A．选择合适的量程
B．注意接线柱的正负
C．闭合电键前滑动变阻器接入电路的阻值最大
1
2
3
4
5
路端电压U（V）
电路中的电流I（A）
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
实验结论：
当外电阻增大时，电流 ，路端电压 ；
当外电阻减小时，电流 ，路端电压 。
2．从公式中推导路端电压U 与 R和I 之间的关系
就某个电源来说，电动势E和内阻r是一定的。路端电压与电流的关系式：
U＝E－Ir
由I＝得，当R增大时，I ，由U＝E－Ir，路端电压U 。反之，当R减小时，I ，路端电压U 。
3．拓展：讨论两种特殊情况：
短路时，外电阻R＝0，I＝ U外＝ ，U内＝ ，
断路时，外电阻R→∞，电流I＝ ，U内＝ ，U外＝ 。
【思考与讨论】
根据U＝E - I r，利用数学知识可以知道路端电压U和电流 I 是一次函数关系，试做出U－I 图像，完成下列问题：
问题1：图线是什么样的形状？
问题2：图线的纵截距表示的物理量是什么？
问题3：图线的横截距表示的物理量是什么？
问题4：图线的斜率大小表示的物理量是什么？
【达标检测】
1．关于电动势，下面的说法正确的是：（ ）
A 电源的电动势等于电源没有接入电路时，两极间的电压，所以当电源接入电路时，电动势将发生改变。
B 闭合电路时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势。
C 电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。
D 在闭合电路中，电源的电动势等于内，外电路上电压之和。
2．如图所示，在同一坐标系中画出a．b．c三个电源的U-I图像，其中a 和c的图像平行，下列说法中正确的是 （ ）
A．Earb
C．Ea3．在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5v，内阻为0.12Ω外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压？