鲁科版 (2019)必修 第三册闭合电路欧姆定律第1课时导学案

这是一份鲁科版 (2019)必修 第三册闭合电路欧姆定律第1课时导学案，共6页。
[学习目标] 1.理解电动势的概念。2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和。3.理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式并会进行有关计算(重难点)。
一、电动势
如图，一个完整的电路由哪些部分组成？电源在电路中的作用是什么？
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1．内、外电路
____________________的电路叫作内电路；________________的电路叫作外电路。外电路的电阻称为外电阻；内电路的电阻称为内电阻。
2．定义：电动势在数值上等于电源________________________时两极间的电压，常用E来表示。
3．单位：与电压的单位________，也是____________。
4．物理意义：电动势在数值上等于将________电荷量的正电荷由负极移动到正极___________所做的功。电动势是反映电源把____________________转化为________的本领的物理量。它是电源的特征量。不同的电源，产生电能的机制是不同的。
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“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样。
(1)如果把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把2 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？
(2)是不是非静电力做功越多，电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？
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(1)电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。( )
(2)E＝eq \f(W,q)只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定。( )
(3)一节1.5 V的5号干电池和一节1.5 V的7号干电池把其他形式的能转化为电能的本领一样大。( )
(4)电动势定义式E＝eq \f(W,q)中的W与电压U＝eq \f(W,q)中的W是同种性质力所做的功。( )
(5)电动势跟电源的体积无关，外电路变化时，电动势也变化。( )
例1 铅蓄电池的电动势为2 V，这表示( )
A．电源将1 C的正电荷从正极移至负极的过程中，2 J的化学能转化为电能
B．电源将1 C的正电荷从负极移至正极的过程中，2 J的化学能转化为电能
C．铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转化为电能
D．铅蓄电池比一节干电池(电动势为1.5 V)的体积大，故电动势大
二、闭合电路欧姆定律
如图为闭合电路的组成
(1)在内、外电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？
(2)内、外电路电势的降落与电源电动势有何关系？
(3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r有何关系？
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1．特点
在外电路中，电流由高电势流向低电势，在外电阻上沿电流方向电势________；电源内部由负极到正极电势________。
2．闭合电路欧姆定律
(1)内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成________，跟电路中内、外电阻之和成________。
(2)表达式：E＝____________或I＝___________________________________________。
闭合电路欧姆定律的两个表达式E＝U外＋U内、I＝eq \f(E,r＋R)的适用条件相同吗？
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例2 在如图所示的电路中，R1＝14 Ω，R2＝9 Ω。当闭合开关S接位置“1”时，电流表的示数I1＝0.2 A；当开关S切换到位置“2”时，电流表的示数I2＝0.3 A。求电源的电动势E和内阻r。
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例3 如图所示电路中，R1＝9 Ω，R2＝30 Ω，开关S闭合时电压表示数为11.4 V，电流表示数为0.2 A，开关S断开时电流表示数为0.3 A，求：(不考虑电表内阻)
(1)电阻R3的值；
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(2)电源电动势和内电阻。
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闭合电路问题的求解方法
1．分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量通过哪个用电器的电流。
2．干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，也可以利用各支路的电流之和来求。
3．应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流。
例4 (2023·泉州市高二期末)由电源、电动机M、灯泡L连接而成的电路如图所示。已知电源电动势E＝10.5 V，内阻r＝0.05 Ω，开关S断开时，电流表示数为10 A；开关S闭合时，电流表示数为50 A。不考虑电流表内阻，不考虑灯泡的电阻变化，求：
(1)灯泡电阻的阻值R；
(2)开关S闭合时，灯泡的功率P。
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第1课时 闭合电路欧姆定律
一、
一个完整的电路由电源、用电器、开关、导线等组成，电源在电路中的作用是使电路保持一定的电压并形成电流。
梳理与总结
1．电源内部 电源外部
2．没有接入外电路
3．相同 伏特(V)
4．单位 非静电力 其他形式的能 电能
思考与讨论
(1)把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了7.5 J，非静电力做功7.5 J。把2 C的正电荷从3.7 V手机电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了7.4 J，非静电力做功7.4 J。
(2)不是。非静电力对电荷做功多少与电荷的电荷量有关。若把带相同电荷量的正电荷从电源的负极移到正极，做功越多，电荷获得的电势能越多，表明电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大。可以用非静电力做的功与电荷量的比值来反映电源把其他形式的能转化为电能的本领。
二、
(1)在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高
(2)E＝U外＋U内
(3)E＝IR＋Ir或I＝eq \f(E,R＋r)
梳理与总结
1．降落 升高
2．(1)正比 反比 (2)U外＋U内 eq \f(E,r＋R)
思考与讨论
不相同。E＝U外＋U内适用于所有电路，而I＝eq \f(E,r＋R)适用于纯电阻电路。
易错辨析
(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
例1 B [铅蓄电池的电动势为2 V，表示非静电力将1 C的正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功为2 J，即2 J的化学能转化为电能，与时间无关，故A、C错误，B正确；电源的电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，铅蓄电池的电动势比一节干电池的电动势大，与二者的体积大小无关，故D错误。]
例2 3 V 1 Ω
解析 根据闭合电路欧姆定律可得
E＝I1(R1＋r)
E＝I2(R2＋r)
代入数据解得
E＝3 V，r＝1 Ω。
例3 (1)15 Ω (2)12 V 1 Ω
解析 (1)由题图可知，当开关S闭合时，电阻R2、R3并联，根据欧姆定律则有
U＝(I1＋eq \f(I1R2,R3))R1＋I1R2，解得R3＝15 Ω。
(2)由题图可知，当开关S闭合时，电阻R2、R3并联，根据闭合电路欧姆定律有
E＝U＋(I1＋eq \f(I1R2,R3))r＝11.4＋0.6r
S断开时，根据闭合电路欧姆定律有
E＝I2(R1＋R2＋r)＝0.3×(39＋r)
解得E＝12 V，r＝1 Ω。
例4 (1)1 Ω (2)64 W
解析 (1)开关S断开时，根据闭合电路欧姆定律得E＝I1(R＋r)
解得灯泡电阻的阻值为R＝eq \f(E,I1)－r＝eq \f(10.5,10) Ω－0.05 Ω＝1 Ω
(2)S闭合时，设外电压为U，根据闭合电路欧姆定律得E＝U＋I2r
解得U＝E－I2r＝10.5 V－50×0.05 V＝8 V
灯泡的功率为P＝eq \f(U2,R)＝eq \f(82,1) W＝64 W。