第2章 第6节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第三册（教科版2019）

第6节　电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道非静电力做功，理解电动势的概念． 2．经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，理解内、外电路的能量转化． 3．理解内、外电路的电势降落，理解闭合电路欧姆定律． 4．会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行相关的电路分析和计算． 1．物理观念：电动势、内阻、路端电压． 2．科学思维：通过公式和图像法分析路端电压与负载的关系． [对应学生用书P71] 1．电源：能提供电能的装置． 2．电路 (1)电源内部称为内电路． (2)电源正、负极以外的部分，包括导线、用电器及开关在内，称为外电路． (3)内电路和外电路合起来称为闭合电路，也称全电路． 3．路端电压：外电路两端的电压，即电源两极间的电压． 4．电动势 (1)定义：非静电力在电源内部将正电荷从电源负极移到正极所做的功W非与电荷量q的比． (2)公式和单位：公式E＝，国际单位制单位是伏特，简称伏，符号是V． 5．内阻：电源内部的电阻． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)电动势就是电源两极间的电压．(×) (2)电动势反映了电源非静电力做功本领的大小．(√) 1．路端电压和电动势的关系式：U＝E－Ir． 2．闭合电路欧姆定律 (1)内容：在外电路只接有电阻元件的情况下，通过闭合电路的电流大小跟电源的电动势成正比，跟内外电阻之和成反比． (2)公式：I＝. (3)路端电压随电流的变化：由公式U＝E－Ir可知，当外电阻R增大时，电路中的电流I减小，则路端电压U增大．当外电路断开时，路端电压等于电源的电动势． [思考]右图是路端电压随电流的变化规律的图像． (1)当I＝0时，路端电压是多大？ (2)当I＝I0时，U＝0的物理意义是什么？ 提示　(1)I＝0时，U＝E. (2)I＝I0，U＝0表示电源出现短路． [对应学生用书P72] 探究点一　闭合电路欧姆定律的理解和应用 如图为一闭合电路，电源的电动势为E，内阻为r，外电阻的阻值为R.闭合开关后电路电流为I.试结合上述情境，讨论下列问题： (1)写出闭合电路欧姆定律的表达式．有几种不同形式？ 提示　I＝，E＝U＋U内，E＝U＋Ir. (2)几种不同形式的表达式，其适用条件各是什么？ 提示　I＝适用于外电路为纯电阻电路，E＝U＋U内和E＝U＋Ir，外电路为任何电路都适用． 1．三种表达方式 (1)I＝ (2)E＝U外＋U内 (3)E＝U外＋Ir 2．当电源没有接入电路时，因无电流通过内电路，所以U内＝0，此时E＝U外，即电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压． 3．I＝或E＝I(R＋r)只适用于外电路为纯电阻的闭合电路，U外＝E－Ir和E＝U外＋U内适用于所有的闭合电路． 4．闭合电路欧姆定律反映的只是电动势和电压的数量关系，它们的本质是不同的，电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小；而路端电压反映了外电路中电能转化为其他形式能的本领大小． 在如图所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1．8 V．求电源的电动势和内电阻． 解析　当a、b两点间接理想的电流表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5 A，由闭合电路欧姆定律得 E＝I1(R2＋r) 代入数据得E＝0.5(5＋r)① 当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流为 I2＝＝ A＝0.2 A 由闭合电路欧姆定律得E＝I2(R2＋R1＋r) E＝0.2(14＋r)② 联立①②得E＝3 V，r＝1 Ω. 答案　3 V　1 Ω [题后总结]　应用闭合电路欧姆定律解题的技巧 (1)利用闭合电路欧姆定律解题，关键要明确外电路中各电阻的连接关系，求出R外． (2)明确电流表、电压表的示数为哪部分电路的电流、电压值． (3)利用串、并联电路的规律列出相应的方程，联立求解各部分电压、电流、功率等． [训练1]　有两个相同的电阻，阻值为R，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每个电阻的电流为I；若将这两个电阻并联，仍接在该电源上，此时通过一个电阻的电流为，则该电源的内阻是(　　) A．R　　　　B．　　　　C．4R　　　　D． C　[由闭合电路欧姆定律得， 两电阻串联时：I＝ 两电阻并联时：I＝· 解得r＝4R.] [训练2]　如图所示，电源的电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，滑动变阻器R3的阻值变化范围为0～10 Ω，求电路的总电流的取值范围． 解析　当R3阻值为零时，R2被短路，外电阻最小，电路的总电流最大． R外＝R1＝5 Ω，I＝＝ A＝1 A． 当R3阻值为10 Ω时，外电阻最大，电路的总电流最小