《高中物理第4章閉合電路歐姆定律和邏輯電路第1節(jié)閉合電路歐姆定律課堂互動教案魯科版選修3_1.doc-匯文網(wǎng)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理第4章閉合電路歐姆定律和邏輯電路第1節(jié)閉合電路歐姆定律課堂互動教案魯科版選修3_1.doc-匯文網(wǎng)（6頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第1節(jié) 閉合電路歐姆定律課堂課堂互動三點(diǎn)剖析一、電源的電動勢1.如何正確理解“電動勢”電動勢表征了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng).不同的電源，非靜電力做功的本領(lǐng)不同，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同，電動勢就不同.例如：干電池的電動勢是1.5 V，表明在干電池內(nèi)，在把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，可以使每1 C電荷具有1.5 J電能；鉛蓄電池的電動勢是2 V，表明在鉛蓄電池內(nèi)，在把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能時(shí)，可以使每1 C電荷具有2 J電能.鉛蓄電池的電動勢比干電池的大，表明它把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比干電池的大.電動勢的大小等于單位正電荷從負(fù)極經(jīng)電源內(nèi)部移到正極時(shí)非靜電力所做的功，其數(shù)值也等于電源沒

2、有接入電路時(shí)兩極間的電壓.2.電動勢與電壓的區(qū)別電動勢電壓定義公式E=，其中W非為電場內(nèi)部非靜電力做的功U= ，其中W電為外電路中電場力所做的功單位伏（V）伏（V）物理意義是描述電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量是反映將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)的物理量【例1】 關(guān)于電動勢，下列說法中正確的是（）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.對于給定的電源，移動正電荷非靜電力做功越多，電動勢就越大C.電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移送單位電荷量做功越多D.電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移送電荷量越多解析：電源是將其他能量轉(zhuǎn)

3、化為電能的裝置，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，因此選項(xiàng)A正確.電源電動勢是反映電源內(nèi)部其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的能力的物理量，電動勢在數(shù)值上等于移送單位電荷量所做的功，不能說電動勢越大，非靜電力做功越多，也不能說電動勢越大，被移送的電荷量越多，所以選項(xiàng)C正確.答案：AC溫馨提示電動勢的表達(dá)式為E=，但電動勢是用比值定義的物理量，只由電源本身的性質(zhì)決定，與移動的電荷q、所做的功W及外電路均無關(guān).二、閉合電路歐姆定律1.動態(tài)電路變化問題：引起電路特性發(fā)生動態(tài)變化的原因主要有三種情況：第一，滑動變阻器滑片位置的改變，使電路的電阻發(fā)生變化；第二，開關(guān)的閉合、斷開或換向（雙擲開

4、關(guān)）使電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；第三，非理想電表的接入使電路的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化.進(jìn)行動態(tài)電路分析的一般思路是：由部分電阻變化推斷出外電路總電阻R總的變化，再由閉合電路歐姆定律判斷總電流的變化，然后判斷電阻沒有發(fā)生變化的那部分電路的電壓、電流和功率的變化情況，最后應(yīng)用串并聯(lián)電路的知識再判斷電阻發(fā)生變化的那部分電路的電壓、電流和功率的變化情況.其中，判斷外電阻和總電流的變化是關(guān)鍵.有時(shí)會遇到判斷某一并聯(lián)支路上電流的變化，當(dāng)此支路的電阻變大（或變?。r(shí)，支路兩端的電壓也變大（或變?。?，應(yīng)用部分電路歐姆定律I=就無法判斷該支路電流怎樣變化，這時(shí)，應(yīng)判斷出干路上及其他并聯(lián)支路中的電流，然后利用干路上的電流等于各支路

5、電流之和進(jìn)行判斷.2.路端電壓與電流的關(guān)系根據(jù)公式U=E-Ir可知，路端電壓與電流的關(guān)系圖象（即U-I圖象）是一條斜向下的直線，如圖4-1-2所示.（1）圖象與縱軸的截距等于電源的電動勢大??；圖象與橫軸的截距等于外電路短路時(shí)的電流Imax=.（2）圖象斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻，即r=tan，越大，表明電源的內(nèi)阻越大.圖4-1-2圖4-1-3說明：橫、縱坐標(biāo)可以選不同的坐標(biāo)起點(diǎn)，如圖4-1-3所示，路端電壓的坐標(biāo)值不是從零開始的，而是從U0開始的，此時(shí)圖象與縱軸的截距仍然等于電源的電動勢大??；圖象斜率的絕對值仍然等于電源的內(nèi)阻；而圖象與橫軸的截距就不再等于外電路短路時(shí)的電流了.【例2】 如圖4

6、-1-4所示，電池電動勢為E，內(nèi)阻為r，當(dāng)可變電阻的滑片P向b點(diǎn)移動時(shí)，電壓表V1的讀數(shù)U1與電壓表V2的讀數(shù)U2的變化情況是（）圖4-1-4A.U1 變大，U2變小B.U1 變大，U2變大C.U1 變小，U2變小D.U1 變小，U2變大解析：滑片P向b點(diǎn)移動時(shí)，總電阻變大，干路中電流I=變小.由于路端電壓U=E-Ir，U增大，即電壓表V1的示數(shù)變大.由于U2=IR，所以電壓表V2的示數(shù)變小.答案：A三、電源的輸出功率與效率1.閉合電路的功率：根據(jù)能量守恒，電源的總功率等于電源的輸出功率（外電路消耗的電功率）與電源內(nèi)阻上消耗的功率之和，即P總=IU+I2r=I(U+Ir)=IE.其中IE為電源

7、總功率，是電源內(nèi)非靜電力移動電荷做功，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的功率；IU為電源的輸出功率，在外電路中，這部分電功率轉(zhuǎn)化為其他形式的能（機(jī)械能、內(nèi)能等）；I2r為電源內(nèi)由于內(nèi)阻而消耗的功率，轉(zhuǎn)化為焦耳熱.2.電源的輸出功率：外電路為純電阻電路時(shí)，電源的輸出功率為P=I2R=，由此式可知，（1）當(dāng)R=r時(shí)，電源的輸出功率最大，且Pm=.（2）當(dāng)Rr時(shí)，隨著R的增大輸出功率減小.（3）當(dāng)Rr時(shí)，隨著R的減小輸出功率減小.（4）輸出功率與外電阻的關(guān)系如圖4-1-5所示，由圖象可知，對應(yīng)某一輸出功率（非最大值）可以有兩個不同的外電阻R1和R2，且有r2=R1R2.圖4-1-53.電源的效率：=，可見，

8、當(dāng)R增大時(shí)，效率增大.當(dāng)R=r時(shí)，即電源有最大輸出功率時(shí)，其效率僅為50%，效率并不高.圖4-1-6【例3】 如圖4-1-6所示，線段A為某電源的U-I圖線，線段B為某電阻的U-I圖線，以上述電源和電阻組成閉合電路時(shí)，求：（1）電源的輸出功率P出為多大？（2）電源內(nèi)部損耗的電功率是多少？（3）電源的效率為多大？解析：根據(jù)題意，從A的圖線可讀出E=3 V，r=0.5 ，從B圖線中可讀出外電阻R=1.由閉合電路歐姆定律可得I= A=2 A，則電源的輸出功率為P出=I2R=4 W，P內(nèi)=I2r=2 W，所以電源的總功率為P總=IE=6 W，故電源的效率為=100%=66.7%.答案：(1)4 W(2

9、)2 W(3)66.7%溫馨提示電源的U-I圖線與電阻的U-I圖線的物理意義不同，前者是路端電壓與電路電流的函數(shù)關(guān)系；后者是加在電阻兩端的電壓與通過的電流的函數(shù)關(guān)系.各個擊破類題演練1關(guān)于電源與電路，下列說法正確的是（）A.外電路中電流由電源正極流向負(fù)極，內(nèi)電路中電流也由電源正極流向負(fù)極B.外電路中電流由電源正極流向負(fù)極，內(nèi)電路中電流由電源負(fù)極流向正極C.外電路中電場力對電荷做正功，內(nèi)電路中電場力對電荷也做正功D.外電路中電場力對電荷做正功，內(nèi)電路中非靜電力對電荷做正功解析：假設(shè)電路中電流是由正電荷的移動形成的，外電路中，正電荷在導(dǎo)體中電場的作用下，從高電勢端向低電勢端運(yùn)動，即從電源正極向電源

10、負(fù)極運(yùn)動，此過程電場力對電荷做正功.根據(jù)穩(wěn)定電流的閉合性和電荷守恒定律，在內(nèi)電路中，正電荷只能從電源負(fù)極向正極運(yùn)動，即電流從電源負(fù)極流向正極，此過程中，電荷運(yùn)動方向與電場力的方向相反，電場力對電荷做負(fù)功，要使正電荷從電源負(fù)極移向電源正極，必須有除電場力以外的其他力即非靜電力做功，使其他形式的能轉(zhuǎn)化為電荷的電勢能.所以正確選項(xiàng)為BD.答案：BD變式提升1常用的干電池有1號電池、5號電池等，電動勢均為1.5 V，如果這兩種電池對外供電的電荷量均為2 C，那么電源所做的功各是多少?若有一電動勢為2 V的蓄電池，當(dāng)移動相同的電荷時(shí)，電源所做的功又是多少?解析：電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷

11、在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功，即E=.當(dāng)E1.5 V，q2 C時(shí)電源做功為：WqE21.5 J3 J1號電池、5號電池的電動勢相等，對外供電的電荷量相等，因此電源所做的功相等，皆為3.0 J.當(dāng)E2 V，q2 C時(shí)，電源做功為：WqE22 J4 J，即蓄電池移動相同電荷時(shí)，做功4.0 J.答案：3 J3 J4 J類題演練2在如圖4-1-7所示的電路中，R1=10 ，R2=20 ，滑動變阻器R的阻值為050 ，當(dāng)滑動觸頭P由a向b滑動的過程中，燈泡L的亮度變化情況是（）圖4-1-7A.逐漸變亮B.逐漸變暗C.先變亮后變暗D.先變暗后變亮解析：燈泡的亮度由燈的實(shí)際功率大小決定.電燈燈絲電阻不變

12、，研究通過燈絲電流的大小可知燈的亮度.電源電動勢E和內(nèi)阻r不變，通過燈泡電流由外電路總電阻決定.外電阻是由滑動變阻器連入電路部分的電阻決定的，在滑動觸頭由a向b滑動過程中，滑動變阻器連入電路部分的電阻增大，總電阻增大，總電流I=減少，燈泡的實(shí)際功率PL=I2RL減小，燈泡變暗.綜上所述，選項(xiàng)B正確.答案：B變式提升2如圖4-1-8所示的電路中，當(dāng)變阻器R3的滑動觸頭P向a端移動時(shí)（）圖4-1-8A.電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B.電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C.電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D.電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小解析：當(dāng)滑動觸頭P向a端移動時(shí)，滑動變阻器接入電路的電阻減小，電路

13、的總電阻減小，總電流增大，內(nèi)電壓增大，所以路端電壓減小.因總電流增大，所以電阻R1分擔(dān)的電壓增大，R2和R3的電壓減小，流過R2的電流減小，所以流過R3的電流增大.答案：B類題演練3如圖4-1-9所示電路中，電阻R19 ，R215 ，電源電動勢E12 V，內(nèi)電阻r1.求：圖4-1-9（1）當(dāng)電流表示數(shù)為0.4 A時(shí)，變阻器R3的阻值為多大?（2）R3阻值多大時(shí)，它消耗的電功率最大?（3）R3阻值多大時(shí)，電源的輸出功率最大?解析：（1）R3兩端電壓U=I2R2=6 V.設(shè)總電流為I1，則E-I1(r+R1)=U，可得I1=0.6 A，通過R3的電流I3=I1-I2=0.2 A，所以R3的阻值R3

14、=30 .（2）把電源E、電阻R1、R2組成的部分看成新電源，則R3消耗的功率為新電路的輸出功率，所以R3消耗功率最大時(shí)R3=6 .（3）因R1r，所以無論R3取何值、總有外電阻大于內(nèi)電阻，故當(dāng)R3=0時(shí)，電源輸出功率最大.答案：(1)30 (2)6 (3)0變式提升3如圖4-1-10所示的電路中，電源電動勢E10 V，內(nèi)阻r0.5 ，電動機(jī)的電阻R01.0 ，電阻R11.5 .電動機(jī)正常工作時(shí)，電壓表的示數(shù)U13.0 V.求：圖4-1-10（1）電源釋放的電功率是多大?（2）電動機(jī)消耗的電功率是多大?將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率是多大？（3）電源的輸出功率是多大?解析：（1）電動機(jī)正常工作時(shí)，總電流I=2 A，電源釋放的功率P=IE=20 W.（2）電動機(jī)兩端電壓：U=E-I(r+R1)=6 V，電動機(jī)消耗的電功率為P電=UI=12 W，電動機(jī)消耗的熱功率P熱=I2R0=4 W，所以機(jī)械功率P機(jī)=P電-P熱=8 W.（3）電源的輸出功率為P出=P-I2r=18 W.答案：（1）20 W（2）12 W，8 W（3）18 W