12.2.1 闭合电路的欧姆定律 讲义 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

2 闭合电路的欧姆定律 第1课时 教学目标 1.知道非静电力在电源内部所起的作用。 2.理解电动势的物理意义。 3．知道闭合电路中各点的电势高低，加深对于电动势及回路中能量转化的理解。 4．能独立推导闭合电路欧姆定律。 教学重难点 教学重点 1． 理解电动势的物理意义。 2． 推导闭合电路欧姆定律。 教学难点 应用闭合电路欧姆定律进行有关计算。 教学准备 多媒体课件 教学过程 新课引入 教师活动：说明图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。演示动画。 学生活动：观察闭合电建后小灯泡的亮暗。 思考：多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗，如何解释这一现象呢？ 教师说明：学完本节课内容后我们就能解释了。 讲授新课 一、电动势 1.闭合电路的结构： 由导线、电源、用电器连成的电路叫做闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。 在金属导体中，能够自由移动的电荷是自由电子，电流方向为正电荷的定向移动的方向，下面按正电荷的移动进行讨论。 教师活动：引导学生思考与讨论 思考与讨论：在外电路中，正电荷由电源正极流向负极，如果电路中只存在静电力的作用，电源正极的正电荷与负极的负电荷很快就会中和，电路中不能维持稳定的电流。电源之所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把负极的正电荷经过电源内部不断地搬运至正极。电源的这种能力是怎么来的呢？ 2. 非静电力 学生活动：观看图片。 教师活动：总结 在电源内部，有一种与静电力相反的力作用与正电荷，把它从负极搬运到正极，我们称之为非静电力。在此过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加。 从能量转化的角度看，电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 日常生活中有很多电源，如干电池、蓄电池、锂电池、发电机等。 学生活动：思考不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？ 教师活动：总结,引入电动势概念。 3.电动势 (1)定义：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移动到正极所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势。 (2)表达式：E=，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 (3)单位：V (4)电动势与外电路无关，是由电源中非静电力的特性决定的。 (5)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能的本领的大小。 教师活动：展示图片，说明。 常用的干电池，E=1.5 V，与体积无关，常用的蓄电池，E=2 V。 蓄电池把其他形式的能转化为电势能的本领比干电池强。 二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1.内外电路电势变化 (1)根据欧姆定律可知：I= 在外电路中，沿电流方向电势降低 U外=IR (2)在电源内部也存在电阻，称为电源的内阻 我们把电源看成一个没有电阻的理想电源与电阻的串联，则在内电路中，内阻沿电流方向电势降低。 U内=Ir 2.推导 教师活动：设问对于闭合电路的内外电路沿电流方向电势都要降低，那么电流I跟电动势E、内阻r、外电阻R之间有怎样的关系呢？ 学生活动：思考 教师活动：引导学生从能量转化角度推导 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。 推导过程： (1)电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？ W=Eq＝EIt (2)在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？ Q外=I2Rt (3)在时间t内内电路中有多少电能转化为内能？ Q内=I2rt (4)根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？ W=Q外+Q内 即 EIt= I2Rt+ I2rt 整理得 3.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成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。 (2)公式：I= 适用条件：纯电阻电路 也可以写成 E=U外+U内 这就是说，电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。 典题剖析 例1 (多选)关于电动势下列说法中正确的是( ) A.在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加 B.对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大 C.电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极移向正极做功越多 D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移到正极，移送电荷量越多 答案：AC。 例2 如图所示电路，电源电动势为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。 解析：由闭合电路欧姆定律得电路中的电流为 I==1 A 路端电压为 U = IR =1.38 V 课堂小结 1.电动势 (1)定义：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移动到正极所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势。 (2)表达式：E=，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 (3)物理意义：