12.2閉合電路歐姆定律（第一課時）（導(dǎo)學(xué)案）高二物理（人教版2019）

第2節(jié)閉合電路歐姆定律（第一課時）導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、知道電源是通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，知道電動勢的定義式。2、經(jīng)歷閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過程，理解內(nèi)、外電路的能量轉(zhuǎn)化，體驗?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在電路中的具體應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)重難點】學(xué)習(xí)重點：閉合電路歐姆定律的理解和應(yīng)用。學(xué)習(xí)難點：對電動勢概念的理解?！局R回顧】1、電場力做功與電勢差的關(guān)系：W＝Uq。2、歐姆定律的數(shù)學(xué)表達式是：I=UR【自主預(yù)習(xí)】1、外電路是指電源外部的電路，內(nèi)電路是指電源內(nèi)部的電路。2、電源是通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。3、電動勢是非靜電力把正電荷從負極搬運到正極所做的功跟被搬運的電荷量的比值，在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功。定義式是E=W非靜電力q。電動勢的單位是伏特（V），1V＝14、在內(nèi)電路中，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向由負極流向正極。5、外電路電阻稱為外電阻，用R表示；內(nèi)電路電阻稱為內(nèi)電阻，用r表示。6、全電路歐姆定律的表達式是：I=ER+r或【課堂探究】第一部分閉合電路閉合電路：由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路。結(jié)構(gòu)包括：導(dǎo)線、電源、用電器。外電路是指電源外部的電路，內(nèi)電路是指電源內(nèi)部的電路。思考1：在電源外部，正電荷怎樣移動？在電源內(nèi)部呢？在電源外部，正電荷從正極運動到負極。在電源內(nèi)部，正電荷從負極運動到正極。思考2：電源內(nèi)部的正電荷受到電場力方向？電場力做正功還是負功？電場力方向：從正極指向負極。電場力做負功。思考3：什么力來克服電場力做功？非靜電力。電源是通過非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。在干電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能；在發(fā)電機中，非靜電力是電磁作用，它使機械能轉(zhuǎn)化為電勢能。不同的電源非靜電力做功的本領(lǐng)不同，使單位正電荷所增加的電勢能不同。第二部分電動勢電動勢：非靜電力把正電荷從負極搬運到正極所做的功跟被搬運的電荷量的比值，在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功。定義式是E=電動勢的單位是伏特（V），1V＝1J/C。電動勢是標(biāo)量。電動勢的物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的大小。電動勢的特點：由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積和外電路均無關(guān)。電源的三個重要參數(shù)：①電動勢E。②內(nèi)阻r：電源的內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，所以也有電阻。③容量：電池放電時能輸出的總電荷量。單位：安·時（A·h），毫安·時（mA·h）對比電壓和電動勢概念電壓U電動勢E物理意義電場力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)，表征電場的性質(zhì)非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，表征電源的性質(zhì)定義式U＝W/q，W為電場力做的功E＝W/q，W為非靜電力做的功單位伏特(V)伏特(V)聯(lián)系電動勢等于電源未接入電路時兩極間的電壓值第三部分閉合電路歐姆定律及其能量分析思考1：實際的電源可分解成不計內(nèi)阻的理想電源和一個內(nèi)阻兩部分。在外電路中，電流的方向是怎樣的？在內(nèi)電路中，什么力使得正電荷向哪個方向定向移動？在外電路中，電流由正極流向負極。在內(nèi)電路中，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向由負極流向正極。所以，內(nèi)電路與外電路中的總電流是相同的。思考2：電路中的電勢怎樣變化？在外電路中，沿電流方向電勢降低。在內(nèi)電路中，一方面，存在內(nèi)阻，沿電流方向電勢也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢“躍升”。外電路電阻稱為外電阻，用R表示；內(nèi)電路電阻稱為內(nèi)電阻，用r表示。思考3：合上開關(guān)，電路中有電流的同時伴隨能量的轉(zhuǎn)化，在時間t內(nèi)，有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能？電流流經(jīng)外電阻R時轉(zhuǎn)化的內(nèi)能有多少？電流流經(jīng)內(nèi)電阻r時轉(zhuǎn)化的內(nèi)能有多少？它們之間有何關(guān)系？化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能：W外電阻R上轉(zhuǎn)化的內(nèi)能：Q內(nèi)電阻r上轉(zhuǎn)化的內(nèi)能：Q根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功應(yīng)該等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和，即W=Q外+Q內(nèi)，即IEt=閉合電路歐姆定律：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。適用范圍：外電路為純電阻的電路。思考4：E=IR+Ir中的各項有何含義？U外=IR是外電路上總的電勢降落；U內(nèi)閉合電路歐姆定律的幾種形式表達式物理意義適用條件I電流與電源電動勢成正比，與電路總電阻成反比純電阻電路E=I(R+r)①E=U外E=U外+電源電動勢在數(shù)值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和①式適用于純電阻電路；②③式普遍適用IEt=I2W=W外電源提供的總能量等于內(nèi)、外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和④式適用于純電阻電路，⑤式普遍適用【自我測評】1．（2022上·福建福州·高二福建省福州格致中學(xué)?？计谥校┤鐖D為某型號的干電池，在其外殼上標(biāo)注有“9伏”的字樣，這表示（）A．電池短路時，該電池輸出的電流為9AB．該電池在單位時間內(nèi)有9J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．將該電池接入電路后，電池兩端的電壓始終為9VD．1C正電荷通過該電池的過程中，有9J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【答案】D【詳解】A．由于電池的內(nèi)阻未知，無法確定電池短路時的輸出電流，故A錯誤；B．電池的電動勢為9V，表示非靜電力將單位正電荷從該電池的負極通過電池內(nèi)部移送到正極時所做的功為9J，即電能增加了9J，與時間無關(guān)，故B錯誤；C．將該電池接入電路后，電池兩端電壓為路端電壓，如果外電路正常工作，則路端電壓小于電動勢，故C錯誤。D．電池的電動勢為9V，表示1C正電荷通過該電池的過程中，非靜電力做的功為9J，即有9J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故D正確；故選D。2．（2022上·新疆高二新疆石河子一中?？茧A段練習(xí)）在炎熱的夏天我們可以經(jīng)?？吹剑械男∨笥训奶柮鼻坝幸恍★L(fēng)扇（如圖所示），該小風(fēng)扇與一小型的太陽能電池板相接，對其供電。經(jīng)測量該電池能產(chǎn)生的電動勢為E＝1.0V，則關(guān)于該電池的描述正確的是（）A．通過1C電荷量該電池能把1.0J的太陽能轉(zhuǎn)化為電能B．單位時間內(nèi)可把1.0J的太陽能轉(zhuǎn)化為電能C．該電池把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比一節(jié)7號干電池的本領(lǐng)大得多D．把該電池接入閉合電路后，電動勢減小【答案】A【詳解】AB．電動勢在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷從電源內(nèi)部的負極移到正極所做的功，即把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的多少，而不是在1s內(nèi)轉(zhuǎn)變的電能，故A正確，B錯誤；C．7號干電池電動勢更大，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大，C錯誤；D．無論該電池是否接入電路，電動勢的大小為定值1.0V，故D錯誤。故A正確。3．（2022上·重慶沙坪壩·高二重慶八中?？计谥校╀囯x子電池主要依靠鋰離子（Li+）在正極和負極之間移動來工作。圖為常用鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，某過程中Li+從負極脫嵌通過膈膜嵌入正極。此鋰電池的電動勢為A．將鋰電池接入電路，鋰電池兩端電壓為3.7VB．電池內(nèi)部電流方向從正極到負極C．在電池中電荷量的單位通常表示為kWD．電源內(nèi)部每搬運一個Li+非靜電力做功【答案】D【詳解】A．電源的電動勢為電源未接入電路中時其兩端電壓，當(dāng)電源接入電路時，由于電源內(nèi)部分壓，則此時電源兩端電壓小于電源電動勢，即將鋰電池接入電路，鋰電池兩端電壓小于3.7V，故A錯誤；B．由于Li+C．在電池中電荷量的單位通常表示為mA·h或A·h，而kW·h是電功的單位，故C錯誤；D．根據(jù)電動勢的定義知E=WW非=Eq=3.7eV故D正確。故選D。4．（2022·湖南衡陽·高二衡陽市第五中學(xué)?？紝W(xué)業(yè)考試）如圖所示，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，定值電阻R1=5Ω、R2=10Ω，R0為滑動變阻器。兩電表均可視為理想電表，當(dāng)滑動變阻器的滑動頭在最左端時，電壓表示數(shù)7.50V，當(dāng)滑動頭在最右端時，電壓表示數(shù)為8.25V，電流表的示數(shù)為0.45A，則（）A．電源電動勢為8.80VB．電源內(nèi)阻為1.0ΩC．滑動變阻器的總阻值為10ΩD．當(dāng)滑動變阻器接入電路阻值為總阻值的23時，電壓表示數(shù)8.【答案】B【詳解】ABC．滑動頭在最左側(cè)時，R2被短路R根據(jù)閉合回路歐姆定律可得E代入數(shù)據(jù)可得E=7.5+1.5r(V當(dāng)滑動頭在最右側(cè)時，設(shè)通過R0的電流為I0，則U其中UV=8.25R0=15Ω故I因此I總=I0+I2=0.75A由閉合回路歐姆定律可得E=UV+I總r=8.25+0.75r（V）②聯(lián)立①②式可得E=9.0Vr=1.0Ω故B正確，AC錯誤；D．當(dāng)滑動變阻器接入電路阻值為總阻值的23R路端電壓為U=故D錯誤。故選B?！緦W(xué)后反思】________________________________________________________________________________________