第二章 第6节 电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（教科版）

本讲义聚焦“电源的电动势和内阻”“闭合电路欧姆定律”核心知识点，从电源的非静电力做功切入，系统梳理电动势定义及物理意义、内阻概念，进而推导闭合电路欧姆定律表达式，分析路端电压与外电阻、电流的关系，构建完整知识支架。 该资料以核心素养为导向，通过对比电动势与电压的本质差异培养科学思维，设计“探究小灯泡变暗的原因”活动落实科学探究，结合实际电池参数计算强化物理观念。课中助力教师引导学生分析电路问题，课后通过针对训练和典例解析帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第6节　电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 核心素养导学 物理观念 (1)知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。 (2)知道电动势的定义及定义式。 (3)知道内阻的概念。 (4)知道闭合电路欧姆定律的内容和表达式。 科学思维 (1)能分析闭合电路中常见的电路问题，能根据图像对相关问题进行分析推理。 (2)能用不同的方法解决与闭合电路欧姆定律相关的物理问题。 科学探究 探究小灯泡变暗的原因。 科学态度与责任 (1)了解不同电池的电动势。 (2)了解电源短路可能会带来的危害，加强安全用电意识。 一、电源　电动势和内电阻 1.电源：能提供电能的装置。 2.化学电源：把化学能转化为电能的电源。 3.闭合电路 (1)外电路：电源的正、负极以外的部分，包括导线、用电器及开关。 (2)路端电压：外电路两端的电压，即电源两极间的电压。 (3)内电路：电源内部的电路。 (4)外电路和内电路合起来称为闭合电路。 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)定义式：E=。 (3)单位：电动势的单位是伏特(V)。 (4)物理意义：表征电源内非静电力做功本领的物理量。 5.内电阻：闭合电路的内电路部分的电阻，简称内阻。 微点拨 　　电动势反映电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量，由电源本身决定。 二、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.表达式：(1)U=E-Ir；(2)I=。 3.路端电压与外电阻的关系 (1)当外电阻R增大时，电路中电流I减小，因而内电路的电势降落Ir减小，路端电压U增大。 (2)外电路断开时，电流I=0，路端电压U的数值最大，其最大值Um=E。 1.如图所示是闭合电路中电势升降的一个比喻。请思考图中左边的升降机在闭合电路中相当于哪个元件? 升降机对儿童做功相当于闭合电路中的什么力做功? 提示：升降机相当于电源，升降机对儿童做功相当于闭合电路中非静电力对电荷做功。 2.(1)大小各异的各种干电池的电动势均为1.5 V，1.5 V的物理意义是什么?电动势的大小与是否耐用(提供电能多少)有关系吗? (2)电动势与电压的本质相同吗? 提示：(1)干电池的电动势为1.5 V，说明在电源内部移送1 C的电荷量，非静电力做功将1.5 J的化学能转化为电能，大小不同的电池能够移送的总电荷量不同，因此电池是否耐用与电动势大小无关。 (2)电动势与电压的本质不同，电动势是反映非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小，它只由电源本身决定，与外电路无关；而电压反映了静电力做功将电能转化为其他形式的能的本领大小，它由电源、导体电阻及导体的连接方式共同决定。 3.如图所示，为一闭合电路的连接方式，请对以下结论作出判断。 (1)在闭合电路中，沿着电流的方向电势一定降低。 (×) (2)闭合电路中电流与内外电路电阻之和成反比。 (√) (3)外电路短路时，电路中的电流无穷大。 (×) (4)电源断路时，电流为零，路端电压也为零。 (×) 新知学习(一)|电动势与路端电压 [任务驱动] 　　有同学认为电源的电动势实质上就是电源两极之间的电压，电源的电动势在数值上等于电源两极之间的电压。这种说法对吗?试总结分析。 提示：不对。电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，而电压是电场中两点间的电势之差。当电源开路时，电源两极之间的电压在数值上等于电源的电动势。 [重点释解] 1.对电动势的理解 (1)电动势由电源本身决定，与外电路无关。 (2)电动势是标量，但有方向，物理学中规定方向为由负极经电源内部指向正极，即电源内部电流的方向。 (3)电源的内部也有电阻(即内电阻)，当电流经电源内部时也有电势降落(即内电压)。 2.电压和电动势的区别与联系 项目 电动势 电压 物理意 义不同 表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领 表示电场力做功将电势能转化为其他形式的能的本领 数值 大小 不同 数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功 数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功 决定因 素不同 由电源本身决定 由电源及导体的电阻、导体的连接方式决定 测量方 法不同 将电压表并联于电源两端 将电压表并联于被测电路两端 联系 电路闭合：E=U内+U外；电路断开：E=U外 [针对训练] 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向正极移送时做功越多 D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多 解析：选AC　电源是将其他能量转化为电能的装置，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，A正确。电源电动势是反映电源内部其他形式的能转化为电能的能力的物理量，电动势在数值上等于移送单位电荷量所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功越多，也不能说电动势越大，被移送的电荷量越多，所以选项C正确。 2.(多选)铅蓄电池的电动势为2 V，这表示 (　 ) A.电路中每通过1 C电量，电源把2 J的化学能转化为电能　 B.铅蓄电池断开时两极间的电压为2 V C.铅蓄电池能在1 s内将2 J的化学能转化成电能 D.铅蓄电池将化学能转化成电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大 解析：选ABD　根据电动势的定义和表达式E=，非静电力移动1 C电荷量所做的功W=qE=1×2 J=2 J，由功能关系可知有2 J的化学能转化为电能，A正确，C错误；电源两极的电势差(电压)U=，而Ep=W，即Uq=Eq，所以U=E=2 V，B正确；电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，E蓄电池=2 V>E干电池=1.5 V，故D正确。 3.有关电压与电动势的说法中正确的是 (　 ) A.电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法 B.电动势就是电源两极间的电压 C.电动势公式E=中的W与电压U=中的W是一样的，都是电场力做的功 D.电动势与电压从能量转化的角度来说有本质的区别 解析：选D　只有电路断路时，电动势才等于电源两端的电压值，对于E=中的W及U=中的W，前者表示非静电力做的功，后者表示电场力做的功；电动势和电压的意义不同，电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领，而电压反映把电能转化成其他形式能的本领。综上所述，D正确，A、B、C错误。 新知学习(二)|闭合电路欧姆定律 [重点释解] 1.闭合电路的组成 2.闭合电路欧姆定律的表达形式 表达式 物理意义 适用条件 I= 电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路 E=I(R+r) ① E=U外+Ir ② E=U外+U内 ③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路； ②③式普遍适用 EIt=I2Rt+I2rt ④ W=W外+W内 ⑤ 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ④式适用于纯电阻电路； ⑤式普遍适用 3.路端电压与电流有何关系 (1)由U=E-Ir可知，U⁃I图像是一条倾斜的直线，如图所示。 (2)纵轴的截距等于电源的电动势E，横轴的截距等于外电路短路时的电流，I短=。 (3)直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r==，斜率越大，表明电源的内阻越大。 [典例体验] [典例]　如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6 V和0.4 A。当S断开时，它们的示数分别改变0.1 V和0.1 A，则电源的电动势为　　　　　　V；内阻为　　　　　Ω。  [解析]　当S闭合时， R1、R2并联接入电路，当S断开时，只有R1接入电路，此时路端电压增大、干路电流减小。 当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得： U=E-Ir， 即1.6 V=E-0.4 A×r ① 当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得： U'=E-I'r， 　　即(1.6+0.1)V=E-(0.4-0.1)A×r ② 由①②得：E=2 V，r=1 Ω。 [答案]　2　1 /方法技巧/ 　　 闭合电路问题的求解方法 (1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流。 (2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路欧姆定律直接求出；也可以利用各支路的电流之和来求。 (3)应用闭合电路欧姆定律解决问题时，应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流。 [针对训练] 1.如图，是小明家的太阳能电池，因户外使用时间较久，厂家标记的参数已模糊不清。为了解相关参数，小明测量了此电池不接负载时两极间电压为22.0 V，接上10 Ω的电阻时两极间电压为16.1 V。则此电池的电动势和内阻分别为 (　 ) A.22.0 V和3.7 Ω B.16.1 V和3.7 Ω C.22.0 V和10 Ω D.16.1 V和10 Ω 解析：选A　不接负载时两极间电压为22.0 V，则电池的电动势为22.0 V；根据闭合电路欧姆定律有E=·r+U，代入数据解得r≈3.7 Ω，选项A正确。 2.闭合电路中电源的U⁃I图线如图所示，下列说法正确的是 (　 ) A.路端电压为1 V时，干路电流为5 A B.电源短路时电流为无穷大 C.电源电动势为1.5 V D.电源内电阻为2 Ω 解析：选A　由图像可知，路端电压与电流的关系U=2.0-0.2I，当路端电压为1 V时，解得I=5 A，故A正确；根据U=2.0-0.2I可得电源电动势E=2.0 V，内阻r=0.2 Ω，电源短路时，电流为Imax==10 A，故B、C、D错误。 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 ◉科学思维——路端电压与电池内阻关系的应用 1.(选自人教版教材课后练习)小张买了一只袖珍手电筒，里面有两节干电池。他取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有“2.2 V　0.25 A”的字样。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的供电下正常发光。由此，他推算出了每节干电池的内阻。如果小张的判断是正确的，那么内阻是多少? 注：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。 提示：每节干电池的电动势为1.5 V，两节干电池的电动势为3.0 V。设每节干电池的内阻为r，两节干电池的总内阻为2r。由题意得 U内=E-U外=(3.0-2.2)V=0.8 V 又因为U内=2rI，所以r== Ω=1.6 Ω。 ◉科学探究——电池的电动势和内阻 2.(选自粤教版教材“讨论与交流”)(1)如图1所示，用果汁电池接上一小灯泡时，灯泡不亮，而用牛奶电池接 同一小灯泡时，灯泡却亮了。果汁电池的电动势较大，但能使灯泡发光的却是牛奶电池，这是为什么呢? (2)如图2所示，测得果汁电池的电动势约为0.96 V，加入稀硫酸后再测得其电动势约为0.98 V，接入小灯泡，发现小灯泡发光了。为什么加了稀硫酸的果汁电池能使小灯泡发光呢? 提示：(1)果汁电池的电动势较大，但其内阻大，接上小灯泡后，电池的路端电压较小，小灯泡不亮。 (2)果汁电池加了稀硫酸后电动势增大，内阻变小，接入小灯泡后小灯泡发光。 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 1.某数码相机的锂电池电动势为7.2 V，容量为875 mA·h，能连续拍摄约315张照片。根据以上信息估算每拍摄一张照片消耗的电能最接近以下哪个数值 (　 ) A.0.02 J　　　　　　 B.20 J C.70 J D.7×104 J 解析：选C　锂电池储存的电荷量q=It=875×10-3×3 600 C=3 150 C，锂电池储存的电能W=Eq=7.2×3 150 J=22 680 J，每拍摄一张照片消耗的电能W0==72 J，C正确，A、B、D错误。 2.用两节干电池串联后接在额定电压为3 V 的小灯泡两端，小灯泡正常发光。现将一节如图所示的方块电池接在该小灯泡两端，闭合开关后发现小灯泡亮度变暗，产生这一现象的主要原因是 (　 ) A.方块电池的电动势过低 B.导线分担了大部分电压 C.小灯泡的电阻太大 D.方块电池的内阻太大 解析：选D　由题图可知方块电池电动势为3 V，小灯泡接在电池两端，其电压为电池路端电压，小灯泡变暗，说明其两端电压太小，根据闭合电路的欧姆定律可知U=E-Ir=，电动势和灯泡电阻R一定，U太小可能是方块电池的内阻太大，故A、B、C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $