12.2 闭合电路的欧姆定律 导学案 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

本文围绕高一物理必修三《闭合电路的欧姆定律》展开，涵盖电动势、闭合电路欧姆定律等核心知识。承接初中电学基础，为后续复杂电路分析奠基。通过自主学习、合作探究等环节，培养学生物理观念、科学思维等核心素养，如推导定律强化科学推理能力。 该设计创新点在于紧密联系生活实例，采用讲练结合的特色教法。从学生层面看，提升解决实际问题能力；从教师层面看，提供清晰授课思路；从课堂效果看，有效突破教学难点，助力学生掌握知识。

高一物理必修三12.2《闭合电路的欧姆定律》导学案 自主学习 1.什么是闭合电路？什么是外电路？内电路呢？ 2.以正电荷为例：在电源内部正电荷如何运动？此过程中正电荷的电势能如何变化？什么力做功导致正电荷的电势能发生变化？ 3.从能量关系分析电源在电路中的作用？ 4.电动势的概念？定义式？ 5.写出闭合电路的欧姆定律的推导过程： 6.什么是路端电压？什么是负载？写出路端电压与负载的关系： 一、电动势 1．非静电力：电源把正电荷从 极搬运到 极的力． 2．电源：通过 力做功把其他形式的能转化为电势能的装置． 图1 图2 3．电动势： (1)定义： 所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势． (2)公式：E＝. (3)单位：伏特，用“V”表示． (4)电动势与电源的体积 关，跟外电路的组成及变化 (选填“有”或“无”)关． 二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 如上图2所示电路： 1.闭合电路中的能量转化 (1)时间t内电源输出的电能(等于非静电力做功的大小)为W＝Eq＝EIt. (2)在时间t内，外电路转化的内能为Q外＝I2Rt.内电路转化的内能为Q内＝I2rt. (3)根据能量守恒定律，非静电力做的功W＝Q外＋Q内，即EIt＝I2Rt＋I2rt，进一步得：I＝. 2．闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路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． (2)表达式：I＝. (3)另一种表达形式：E＝U外＋U内．即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和． 知识点三、路端电压与负载的关系 1．路端电压的表达式：U＝E－Ir. 2．路端电压随外电阻的变化规律 对于确定的电源，电动势E和内阻r是一定的． (1)当外电阻R增大时，由I＝可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大． (2)当外电阻R减小时，由I＝可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小． (3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U＝E，即断路时的路端电压等于电源电动势．当电源两端短路时，外电阻R＝0，此时电流I＝. 3．电阻的U­I图像与电源的U­I图像的比较 电阻 电源 U­I图像 研究对象 对某一固定电阻而言，两端电压与通过的电流成正比关系 对电源进行研究，路端电压随干路电流的变化关系 图像的 物理意义 表示导体的性质，R＝，R不随U与I的变化而变化 表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻 联系 电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化 知识点四、欧姆表的原理 1.欧姆表的原理 2.欧姆表表盘刻度特点 (1)欧姆表的表盘刻度不均匀且与其他电表(如电流表、电压表)的刻度是相反的． (2)从表盘上看，“左密右疏”，电阻零刻度线是电流最大刻度，电阻“∞”刻度线是电流零刻度，欧姆表可测阻值为0～∞的电阻． 3．欧姆表测电阻的误差分析 使用旧电池给测量带来误差：电池使用较长时间后，电动势会下降，会使电阻测量值偏大，要及时更换新电池，由于调零电阻的存在，电池内阻的变化不会引起误差． 合作探究 例1、下列说法正确的是(　　) A．电动势就是电源两极间的电压 B．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量 C．电压和电动势单位相同，所以电动势和电压的物理意义相同 D．电动势公式E＝中的W与电压公式U＝中的W是一样的，都是静电力所做的功 E．当外电路断开时，路端电压等于零 F．闭合电路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 G．当外电路短路时，电路中的电流趋近于无穷大 H．当外电阻增大时，路端电压将减小 例2、如图所示的电路中，把R由2 Ω改变为6 Ω时，电流减小为原来的一半，则电源的内阻应为(　　) A．4 Ω B．8 ΩC．6 Ω D．2 Ω 例3、电路图如图甲所示，若电阻R阻值未知，电源电动势和内阻也未知，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻R的U­I图线如图乙所示。求： (1)电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压。 例4、如图所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝30 Ω，S闭合时，电压表V的示数为11.4 V，电流表A的示数为0.2 A，S断开时，电流表A的示数为0.3 A，电压表和电流表均为理想电表。求： (1)电阻R3的值； (2)电源电动势E和内阻r的值。 巩固练习 1． 关于电源电动势，下列说法中正确的是 （ ） A．同一电源接入不同的电路电动势会发生改变 B．电源向外提供的电能越多，表明电动势越大 C．电源电动势表征电源把其它形式的能化为电能本领的物理量，与是否接外电路无关 D．电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压 2. 关于电动势，下列说法正确的是（ ） A. 在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能减小 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从负极向正极移送单位电荷量做功越多 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送到正极的电荷量越多 3． 一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是( ) A.0.10 V B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V 4. 如图所示，直线a为某电源的路端电压随电流强度的变化图线，直线b 为电阻R两端的电压随电流强度的变化图线.用该电源和该电阻组成的闭合电路，电源的电动势和电源的内电阻分别为（ ） A.3V，0.5 Ω B.6V，1 Ω C.2V，1 Ω D.2V，0.5 Ω 5. 如图是汽车蓄电池供电简化电路图。 当汽车启动时，启动开关S闭合，电动机工作，车灯会变暗；当汽车启动之后，启动开关S断开，电动机停止工作，车灯恢复正常亮度。请分析以上现象发生的原因。 6. 如图所示的电路中，R1=18，R 2=10，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5A，当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为3.6V，则该电源的电势、内电阻为多大？ 7. 电源的电动势为4．5V、外电阻为4．0Ω时，路端电压为4．0V。如果再将6．0Ω的电阻串联在外电路中，路端电压又是多大? 8. 小张买了一只袖珍小电简，里面是两节小的干电池。他取出电筒中的小灯泡，看到上面标有“2．2V 0．25A”字样。小张认为产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池（电动势为1.5V）的供电下正常发光。由此，他推算出了产品设计者设定的每节干电池的内阻参数。如果小张的判断是对的，那么，所设定的每节干电池的内阻是多少?（提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和，内阻等于各个电池的内阻之和。） 9. 现有电动势为1.5 V、内阻为1.0 Ω的电池多节，准备用几节这样的电池串联起来对一个工作电压为6.0 V、工作电流为0.1 A的用电器供电。问：最少需要用几节这种电池？电路还需要一个定值电阻来分压，请计算这个电阻的阻值。 10. 充电宝内部的主要部件是锂电池，充电宝中的锂电池在充电后，就是一个电源，可以给手机充电。充电宝的铭牌通常标注的是“mA·h”（毫安时）的数量，即锂电池充满电后全部放电的电荷量。机场规定：严禁携带额定能量超过160 W·h的充电宝搭乘飞机。某同学查看了自己的充电宝铭牌，上面写着“10 000 mA·h”和“3.7 V”，你认为能否把它带上飞机？ 11. 如图是一个多用表欧姆档内部电路示意图。电流表满偏电流0.5mA，内阻10Ω；电池电动势1.5V，内阻1Ω；滑动变阻器R0阻值范围为0­5000Ω。则当红、黑表笔短接进行欧姆挡调零时，实际接入的滑动电阻器的阻值为多少？ 参考答案： 1.C 2.C 3.D 4.A 5. 并联电动机，相当于外电路的电阻减小，路端电压减小，车灯变暗。当启动后开关断开，电动机断开，电路恢复初始状态，车灯电压恢复、亮度恢复。 6..6V，２Ω 7. 8. 1.6Ω 9. 5节，10Ω 1037W·h　能 11. 2989Ω 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $$