高中物理人教版 (新课标)选修37 闭合电路欧姆定律备课ppt课件

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学习目标：1.知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压．2．知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和．3．理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题．4．理解路端电压与电流(或外电阻)的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达的形式，并能用来分析、计算有关问题．5．理解闭合电路的功率表达式，理解闭合电路中能量的转化．
重点难点：1.对电源电动势的概念的理解．2．对闭合电路欧姆定律的理解和应用．3．路端电压、电流、外电阻的关系．
一、电动势1．电动势：等于电源没有接入电路时两极间的_____．大小由电源本身的性质决定．2．单位：伏特(V)．
(3)内外电压与电动势的关系：E＝_________．2．闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势_______，跟内、外电路的电阻之和________．(2)公式：I＝______或E＝______.(3)适用范围：外电路为________电路；外电路为非纯电阻电路时电动势仍等于内外电压之和．
四、路端电压与电流的关系如图14－6－1所示，由图可知：直线的斜率的绝对值表示______大小，直线与纵轴的交点的纵坐标表示电源__________大小．当r＝0(理想电源)时，路端电压不随电流的变化而变化．
一、电动势及其与电压的区别与联系1．电动势的意义电源是把其他形式的能量转化为电能的装置，不同的电源把其他形式的能转化为电能的本领不同．电动势就是表征电源这种本领大小的物理量，电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领越强．2．电动势的大小：由电源本身决定，与外电路无关，在数值上等于在电源内部把1 C正电荷从负极移到正极非静电力做的功，即转化为电能的值．
3．电动势与电压的区别(1)物理含义：电压表示电阻或用电器两端的电势差，是形成电场产生电流的原因，电动势表示电源提供电能的本领，是电压产生的原因．(2)做功的实质：电压对应电场力做功，电动势对应非静电力做功．(3)能的转化：电压相关的能是把电能转化成其他形式的能；电动势相关的能是把其他形式的能转化成电能．
特别提醒：(1)产生电动势的内电路也有电阻，即内电阻．非静电力做功转化成的电能要有一部分消耗在内阻上，剩余的部分才是向外电路输出的．(2)电压表并联在电源两端，电压表测量的是路端电压，只有电压表视为理想仪表时，其示数才等于电源电动势．
二、闭合电路的动态分析抓住电源的电动势和内电阻不变，根据欧姆定律及串、并联电路的性质来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化．常见的方法有：
(3)两个结论的统一：当一个电阻阻值增大，则流过该电阻的电流减小，另外该股电流流过的地方，电流都减小，没流过的地方，电流都增大．反之亦然．三、应用闭合电路欧姆定律的相关计算1．首先要认清外电路上各元件的串并联关系．必要时，应进行电路转换，画出等效电路图．
蓄电池的电动势为2 V，这表示( )A．电路中每通过1 C的电荷量，电源把2 J的化学能转变为电能B．蓄电池两极间的电压为2 VC．蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能D．蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
【解析】蓄电池是将化学能转化为电能的装置，由电动势的物理意义知，电动势2 V表示在电源内部通过非静电力把1 C正电荷从负极板移动到正极板时将2 J的化学能转化为电能，A对．当外电路断路时两极间电压才等于电源电动势，B错误．电动势的意义是对应单位电荷量而不是单位时间，C错误．电动势大，把其他形式的能转化为电能的本领就大，电动势1.5 V表示电路中每通过1 C的电荷量，电源把1.5 J的化学能转变为电能，D对．
【答案】AD【点评】电动势是表示电源通过非静电力做功把其他形式能量转化为电能本领大小的物理量，在数值上等于把1 C正电荷从负极板移到正极板非静电力所做的功．电动势越大，说明转化电能的本领越强，但转化的电能不一定越多，因为转化电能的多少还与电源搬运电荷的多少有关．
变式训练1关于电动势E的说法正确的是( )A．电动势E的大小，与移送电荷量q的大小成正比B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同
解析：选BC.电动势的大小由电源本身的性质决定，与移送的电荷量q无关，故A错；电动势的大小与外电路无关、与电源的体积也无关，例如不同体积的干电池电动势相同，容量不同，故B正确，电动势表征电源把其他形式的能转化为电能本领的大小，故C正确；电动势、电压单位虽相同但含义不同，故D错误．
图14－6－4如图14－6－4所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( )A．电压表与电流表的示数都减小 B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大
【答案】A【点评】(1)电路的动态分析，是闭合电路欧姆定律的具体应用之一．一般先判断电阻的变化，在闭合电路中，只要有一个电阻增大，则外电阻增大，外电压增大，干路中电流减小．反之，外电压减小，干路电流增大．再分析串联在干路中的各固定电路及变化电路的电压、电流情况．(2)分析思路是由局部(引起变化的部分)到整体，再到局部(需要得出结论的部分)，注意干路中的电流是连接内、外电路的桥梁．
变式训练2如图14－6－5E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表和电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则( )A．V的读数变大，A的读数变小B．V的读数变大，A的读数变大C．V的读数变小，A的读数变小D．V的读数变小，A的读数变大 图14－6－5
如图14－6－6所示电路中，R1＝R2＝R3＝1 Ω，电压表内阻很大，当S断开时，电压表示数为0.8 V，当S闭合时，电压表示数为1 V，求电源电动势和内电阻．
【答案】2 V 0.5 Ω【点评】应用闭合电路欧姆定律解决全电路问题，首先要分析清楚电路图，明确用电器间的串并联关系，再根据不同情况分别列出闭合电路欧姆定律表达式，联立方程组求解．
变式训练3图14－6－7如图14－6－7所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表的示数分别为1.6 V和0.4 A；当S断开时，它们的示数分别改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内电阻．
解析：法一：当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U1＝E－I1r，即E＝1.6＋0.4r；当S断开时，只有R1接入电路，外电阻增大，干路电流减小，路端电压增大，因此U2＝U1＋0.1 V，I2＝I1－0.1 A，由闭合电路欧姆定律得U2＝E－I2r，即E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r，联立解得E＝2 V，r＝1 Ω.
答案：2 V 1 Ω
把E＝3 V、r＝0.5 Ω的电源与R＝1 Ω的电阻及一最大阻值为10 Ω的滑动变阻器R′连成一闭合电路，如图14－6－8所示．(1)当R′为何值时，R′消耗的功率最大，最大功率为多少？(2)如果该电源的内阻r＝5 Ω，同样还是该闭合回路，当R′为多大时，电源有最大输出功率，最大输出功率是多少？若R′的最大阻值为2 Ω，情况又如何？
【答案】见解析【点评】(1)如果外电路中含有非纯电阻元件，只能用P＝EI，P出＝IU外，来计算总功率和输出功率．(2)要注意区别电源最大输出功率的条件与某定值电阻消耗功率最大的区别，电流最大，定值电阻消耗的功率最大．电源的最大输出功率问题往往要结合P－R图象分析，因此准确地记住电源输出功率与外电路电阻的关系图线即P－R图象是解决此类问题的关键．(3)讨论某一可变电阻消耗最大功率时，可将除可变电阻以外的外电阻和电源看做等效电源，转化为讨论该等效电源的最大输出功率问题．
变式训练4图14－6－9电源的效率η定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比．在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图14－6－9所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为ηa、ηb.由图可知ηa、ηb的值分别为( )