第五节 闭合电路欧姆定律、电源电动势及内阻 第2课时 路端电压与负载的关系（表格式教学设计）物理沪科版必修第三册

该高中物理教学设计聚焦“路端电压与负载的关系”核心知识点，通过计算不同外电阻对应的路端电压引导学生发现规律，绘制U-I图像，衔接串联并联电路、电动势及内阻知识，搭建从部分电路到闭合电路规律的学习支架。 该资料以定量探究U=E-Ir规律和U-I图像应用为特色，通过图像斜率、截距分析培养科学思维，结合例题区分电源与外电阻特性曲线深化物理观念，助力学生理解电路规律，提升教师教学中核心素养目标的落实效率。

第五节 闭合电路欧姆定律、电源电动势及内阻 第2课时 路端电压与负载的关系（教学设计） 年级 高二 学科 物理 课时数 课题 第2课时 路端电压与负载的关系（教学设计） 教学 目标 1.理解路端电压随负载的变化规律。 2.了解欧姆表的原理，并能解决简单问题。 教材 分析 本节内容选自《简单的串联、并联组合电路》10.5“闭合电路欧姆定律”中的第一课时——“路端电压与负载的关系”。教材在学习了欧姆定律、串并联电路和电源电动势与内阻的基础上，引入“闭合电路欧姆定律”，要求学生理解电源路端电压随负载变化的规律，并能够结合U−I图像解释电源特性。本节课位于学生掌握电路定律的关键衔接处，是后续“功率与效率”“电表改装”等知识的基石。通过定量探究“U=E−Ir”的意义，学生不仅要学会从数据出发归纳物理规律，还要学会利用图像信息解决综合问题，发展科学探究与科学思维能力。 教学重点 1. 闭合电路欧姆定律U=E−Ir的定量理解与应用。 2. 电源特性曲线的获取、判读及其物理意义。 教学难点 1. 区分电阻伏安特性曲线与电源特性曲线。 2. 综合利用图像斜率、截距解决含内阻电路的多情境问题。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 在如图所示的电路中，电源的电动势E＝10 V，内电阻r＝1Ω，试求当外电阻分别是1 Ω、3 Ω、4 Ω、7 Ω、9 Ω时所对应的路端电压。通过数据计算，你发现了怎样的规律？ 请以电路中的电流为横轴，路端电压为纵轴，作出U­I图像，图线与纵轴的交点、与横轴交点(纵坐标从零开始)、斜率的绝对值的物理意义各是什么？ 【提示】外电压分别为5 V、7.5 V、8 V、8.75 V、9 V。随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大。 图线如图所示。图线与纵轴的交点表示电源的电动势；图线与横轴的交点表示短路电流；图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝。 尝试根据题意画出图像 理解图像中斜率的含义，掌握这种求内阻的方法 学习新课 一、路端电压跟负载R(电路中消耗电能的元件)的关系 1. 路端电压和外电阻的关系 (1)当外电阻R增大时，总电流I减小，内电压Ir减小，根据U外＝E－Ir可知，路端电压U外增大。当外电路断开时，路端电压U外＝E-U内，这也提供了一种粗测电源电动势的方法，即用电压表直接测电源电动势。 (2)当外电阻R减小时，总电流I增大，内电压Ir增大，路端电压U外减小。外电路短路即R＝0时，U外＝0。 2. 路端电压U与电流I的关系 由U＝E－Ir知，电源的U－I图像是一条倾斜的直线，如图所示，图像中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻。r＝ 3. 电源的U-I图像 (1)图像的函数表达式：U＝E－Ir。 (2)图像表示：电源的外电路的特性曲线(路端电压U随电流I变化的图像)，如图所示是一条斜向下的直线。 (3)当外电路断路时(即R―→∞，I＝0)：纵轴上的截距表示电源的电动势E(E＝U端)；当外电路短路时(R＝0，U＝0)：横坐标的截距表示电源的短路电流I短=E/r。(条件：坐标原点均从0开始) (4)图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻，即r＝E/I短 (5)某点纵坐标和横坐标值的乘积：为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率。 4. 闭合电路的U-I图象部分电路(外电阻)的U-I图像 （1）图中a为闭合电路的U-I，图象b为部分电路(外电阻)的U-I图象 （2）两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流（即工作时的实际电压和实际电流——实际功率P实=U0I0） （3）a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小 【归纳总结】部分电路中电阻的U－I图象与闭合电路中电源的U－I图象的区别 【例1】电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是（ C ） A.因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B.因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大 C.因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小 D.若外电路断开，则路端电压为零 【针对训练】如图所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是（ D ） A.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变 C.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变 D.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小 【例2】如图甲所示的电路中，电压表、电流表均为理想电表，当滑动变阻器的滑动触头滑动时，电压表的示数减小，得到的U－I图线如图乙所示，则（ C ） A.滑动触头向右滑动 B.电源内阻为 Ω C.电源短路时电流为10 A D.电路路端电压为1.5 V时，电路中电流为5.0 A 【针对训练】在一次实验中，某同学通过测量两个电池的电流和电压，得到了如图所示的U－I图线，从图像中可以看出（ A ） A.电池a的电动势较大，内电阻较大 B.电池a的电动势较小，内电阻较小 C.电池b的电动势较小，内电阻较大 D.电池b的电动势较大，内电阻较小 【例3】一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流I的变化图线及外电阻的U－I图线分别如图所示，求： (1)电源的电动势和内阻； (2)电源的路端电压； (3)电源的输出功率。 【解析】(1)由题图所示U－I图线知：电源电动势E＝4 V，短路电流I短＝4 A． 故内阻r＝＝1 Ω。 (2)由图象知：电源与电阻串联电流I＝1 A，此时对应路端电压U＝3 V。 (3)由图象知R＝3 Ω.故P出＝I2R＝3 W。 【针对训练】 掌握当外电阻变化时，路端电压的变化 理解U-I图像斜率的绝对值表示电源的内阻 理解电路中电阻的U－I图象与闭合电路中电源的U－I图象的区别 板 书 设 计 10.5 闭合电路欧姆定律 第1课时　路端电压与负载的关系 一、路端电压跟负载R(电路中消耗电能的元件)的关系 1. 路端电压和外电阻的关系 (1)当外电阻R增大时，总电流I减小，内电压Ir减小，路端电压U外增大。 (2)当外电阻R减小时，总电流I增大，内电压Ir增大，路端电压U外减小。 2. 路端电压U与电流I的关系 由U＝E－Ir知，电源的U－I图像是一条倾斜的直线，如图所示，图像中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻。r＝ 3. 电源的U-I图像 (1)图像的函数表达式：U＝E－Ir。 (2)图像表示：电源的外电路的特性曲线(路端电压U随电流I变化的图像)，如图所示是一条斜向下的直线。 (3)当电路断路时：截距表示电源的电动势E；当电路短路时：横坐标的截距表示电源的短路电流I短=E/r。 (4)图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻，即r＝E/I短 (5)某点纵坐标和横坐标值的乘积：为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率。 4. 闭合电路的U-I图象部分电路(外电阻)的U-I图像 （1）图中a为闭合电路的U-I，图象b为部分电路(外电阻)的U-I图象 （2）两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流（实际功率P实=U0I0） （3）a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小 作业布置 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $