1.导学案 第十二章 电能 能量守恒定律 2. 第2课时 路端电压与负载的关系 电阻表的原理（配套word）-【满分思维】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）教师用书

该高中物理导学案聚焦路端电压与负载的关系及电阻表原理，引导学生理解U=E-Ir公式、U-I图像规律，掌握电阻表测量原理及刻度特点。通过生活情境（傍晚灯光变暗、空调影响灯泡亮度）导入，结合并联电路知识，搭建闭合电路欧姆定律应用的学习支架。 以新课标核心素养为引领，情境化设计促进物理观念形成，图像分析与问题辨析培养科学思维（模型建构、科学推理），典例精研与生物电阻测量实践提升科学探究能力，分层习题（辨析、对点训练、检测）助力知识内化，帮助学生深化规律理解并联系实际，便于教师教学与评估。

第2课时　路端电压与负载的关系　电阻表的原理 学习目标 学后评价 1.理解路端电压与负载的关系,并能进行相关计算。 优秀□　　良好□ 2.通过探究电源两端电压与电流的关系,体会图像法在研究物理问题中的作用。 优秀□　　良好□ 3.知道电阻表测量电阻的原理,了解电阻表内部结构和刻度特点。 优秀□　　良好□ 学习任务一　路端电压与负载的关系 【情境引领】 我们常见到这样的情景,傍晚时段,万家灯火,但是灯光较暗;而夜深人静的时候,灯光特别亮。在家用电器使用中,打开大功率的空调后,你会发现灯泡会变暗,而关掉空调后灯泡又会马上亮起来。 问题1.各种家用电器是在电路中是怎样的连接方式? 提示:并联在电路中。 问题2.如何解释上述现象呢? 提示:用电高峰时段打开大功率的空调后,电路中接入了较多的用电器,由于这些用电器是并联的,总电阻变小了,干路电流就会变大,干路导线中的电阻消耗的电压变多,灯泡两端的电压变小,因此灯泡的亮度就变暗了。 【新知导学】 1.路端电压 外电路中的用电器叫作负载,外电路的电势降落叫作路端电压。 2.路端电压U与电流I的关系 (1)公式:U=E-Ir。 (2)图像:U-I图像是一条倾斜的直线。 (3)纵轴上的截距:表示电源的电动势E;横轴上的截距:表示电源的短路电流,I短=I0=。 (4)图像斜率的绝对值:表示电源的内阻,r==||。 3.路端电压U与外电阻R的关系(纯电阻电路) (1)当外电阻R增大时,由I=可知,电流I减小;由U=E-Ir可知,U增大;当外电阻R减小时,电流I增大,U减小。 结论:路端电压随着外电阻的增大而增大,随着外电阻的减小而减小。 (2)两种特殊情况 ①断路 当外电路断开(R无限大)时,电流I=0,U=E,即外电路断路时的路端电压等于电源电动势。 ②电源短路 当电源短路时,外电阻R=0,此时电流I=,U=0。 【辨析明理】 1.判断下列说法的正误 (1)因为U=IR,所以当I增大时,路端电压也增大。 (　　) (2)当外电阻趋于无穷大时,外电压等于电源电动势。 (　　) (3)电源短路时,路端电压为零,电流无穷大。 (　　) (4)路端电压的大小只与负载有关系,与电源内阻无关。 (　　) 提示:(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 2.比较图线1和2,说明电源1和电源2电动势及内阻的大小关系。 提示:由闭合电路欧姆定律知E=U+Ir,即U=E-Ir。当I=0时U=E,即U-I图线中纵轴截距表示电源电动势,两电源的电动势相等。内阻r=||,即U-I图线的斜率的绝对值表示电源的内阻,由题图知内阻r1<r2。 【典例精研】 角度1　路端电压U与电流I的关系 [典例1](多选)(2025·滨州高二检测)甲图电路中电源和灯泡的U-I图线分别为乙图中的a、b,图线交点坐标为(I2,U2),图线b在交点的切线与横轴交点坐标为(I3,0),图线a与横、纵轴交点的坐标分别为(I1,0)、(0,U1)。下列说法正确的是 (　　) A.电源的电动势大小E=U1 B.电源的内电阻大小r= C.该电路中灯泡的电阻大小RL= D.该电路中灯泡的电阻大小RL= 【解析】选A、B。根据U=E-Ir,可知电源的U-I图线与纵轴的交点表示电源电动势,故电源的电动势大小E=U1,U-I图线的斜率表示电源的内阻,故r=,A、B正确;小灯泡的阻值为非固定值,当只有电源与小灯泡形成闭合回路且通过的电流为I2时,小灯泡的电阻才为RL=,C、D错误。故选A、B。 【对点训练】 (2025·重庆高二检测)根据图甲所示电路测量的数据,作出某电源的路端电压U随干路电流I变化的关系如图乙所示。a为图像上的一点,关于a点所处的电路状态,下列说法正确的是 (　　) A.电源电动势为0.5 V B.电源内阻为1.5 Ω C.滑动变阻器接入电路的阻值为6.5 Ω D.滑动变阻器的电功率为0.30 W 【解析】选C。根据闭合电路欧姆定律有U=E-Ir,则有E=1.5 V,r= Ω=1.0 Ω,A、B错误;a点所处的电路状态,根据欧姆定律有R= Ω=6.5 Ω,C正确;结合上述,滑动变阻器的电功率P=0.22×6.5 W=0.26 W,D错误。 【思维升华】 若U-I图像纵轴的取值不是从0开始,纵轴上的截距仍然表示电源的电动势E,图线斜率的绝对值仍然表示电源的内阻,但横轴截距不表示短路电流。 角度2　路端电压U与外电阻R的关系 [典例2]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,下列说法正确的是 (　　) 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 【解析】选D。由题图可知,电灯均为并联;当点亮的电灯数目增多时,并联的支路增多,外电路总电阻减小,由闭合电路欧姆定律知,干路电流增大,由U=E-Ir知路端电压减小,电灯两端的电压变小,故D正确。 【归纳总结】 外电阻的两类变化引起的相应变化 (1)外电阻增大 说明:电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压。 (2)外电阻减小 说明:由于电源内阻很小,所以短路时会形成很大的电流,为保护电源,绝对不能把电源两极直接相连接。 【对点训练】 在如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电流表内阻不计,定值电阻R的阻值为1 Ω,滑动变阻器的最大阻值R1=4 Ω,在滑动变阻器的滑动端移动过程中,理想电压表的示数变化范围是 (　　) A.1~3 V　　　　 B.3~5 V C.0~6 V D.保持6 V不变 【解析】选B。根据题意,由电路图可知,电压表测量的是路端电压,由路端电压与负载电阻的关系可知,负载电阻最大时,即R1=4 Ω时,路端电压最大,由闭合电路欧姆定律可得Umax=E-·r=5 V;负载电阻最小时,即R1=0时,路端电压最小,由闭合电路欧姆定律可得Umin=E-·r=3 V,即理想电压表的示数变化范围是3 V≤U≤5 V,故选B。 学习任务二　电阻表的原理 【情境引领】 已知电源电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 Ω,小量程电流表的满偏电流为Ig=10 mA,电流表内阻Rg=7.5 Ω。 问题1.若用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R1调为多少才能使电流表恰好满偏? 提示:由Ig=可得,R1=-(Rg+r)=142 Ω。 问题2.调到满偏后保持R1的值不变,在AB间接一个多大的电阻R0,才能使电流表指针指向刻度盘中间位置? 提示:=,解得R0=150 Ω。 问题3.保持R1的值不变,如果把任意电阻Rx接在A、B间,电流表读数Ix与Rx的值有什么关系? 提示:Ix=。 问题4.通过以上计算,你有何发现? 提示:Rx与Ix一一对应,若把电流表的电流刻度都按Rx=-150(Ω)的规律转换成电阻刻度,就可制成一个能直接测量电阻的仪器。 【新知导学】 1.电阻表表盘的刻度标注 刻度 标注方法 标注位置 “0 Ω” 红、黑表笔短接,调节欧姆调零旋钮,使指针满偏,被测电阻Rx=0 满偏电流Ig处 “∞” 红、黑表笔不接触,表头指针不偏转,被测电阻Rx=∞ 电流为零处 中值电阻 Rx中=r+R+Rg=RΩ 刻度盘正中央 “Rx” 红、黑表笔接Rx, Ix=,Rx与Ix一一对应 与Rx对应电流Ix处 2.电阻表测电阻的原理是闭合电路欧姆定律,电阻表内部电路结构如图所示。 (1)当红、黑表笔接触时,电流表指针指在最大值Ig处。 由Ig==,得RΩ=。 (2)当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时,通过表头的电流Ix==。改变被测电阻Rx的阻值,电流I随着改变。 (3)由Rx=-RΩ可知电阻Rx值与电流存在一一对应关系。在刻度盘上直接标出与Ix值对应的Rx值,就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值。 【辨析明理】 1.判断下列说法的正误 (1)电阻表的零刻度在刻度盘的右端。 (　　) (2)用电阻表测电阻时,指针越靠近刻度盘左端,测量越准确。 (　　) (3)电阻表的红表笔接内部电源的正极。 (　　) 提示:(1)√　(2)×　(3)× 2.能否用电阻表直接测量电源的内阻?为什么? 提示:不能。因为电阻表内部有电源,若将其与被测电源连接,会造成两个电源串联,使电路中的电流过大,可能损坏电阻表,同时也无法准确测量出电源内阻。 【典例精研】 [典例3](2025·广西高考)某小组将电流表改装成电阻表,所用器材有电源(电动势E=1.5 V,内阻不计),电流表(满偏电流Ig=100 μA,内阻Rg=100 Ω),电阻R0=500 Ω,滑动变阻器R(0~20 kΩ),导线若干,电路如图。 (1)欧姆调零时,应先将A、B　　　,再调节滑动变阻器,使电流表示数为　　　μA,此时滑动变阻器的阻值为　　　kΩ。  (2)调零后,在A、B间接入电阻Rx,当电流表示数为60 μA时,Rx为　　　kΩ。  【解析】(1)电阻表在使用前需要调零,这个过程需要将红黑表笔短接,即图中的A、B短接;电阻表短接调零需要将指针调到电流表G满偏的状态,即让G表示数为100 μA;因为电源内阻不计,调零过程中根据闭合电路欧姆定律可知Ig==100×10-6A 解得RP=-Rg-R0=14.4 kΩ。 (2)当电阻表的示数是60 μA时,根据I=,R内= 代入数据可得Rx=-R内=-= Ω-15 000 Ω=10 000 Ω=10 kΩ。 答案:(1)短接　100　14.4　(2)10 [典例4]把一量程为6 mA、内阻为100 Ω的电流表改装成电阻表,电路如图所示,现备有如下器材: A.电源E=3 V(内阻不计); B.滑动变阻器0~100 Ω; C.滑动变阻器0~500 Ω; D.红表笔; E.黑表笔。 (1)滑动变阻器选用　　　　(选填器材前字母)。  (2)红表笔接　　　　端,黑表笔接　　　　端。(均选填“M”或“N”)  (3)按正确方法测量Rx,指针指在电流表2 mA刻度处,则电阻值应为　　　　;若指针指在电流表3 mA刻度处,则电阻值应为　　　　。  (4)若该电阻表使用一段时间后,电源电动势变小,内阻变大,但此表仍能调零,按正确使用方法再测上述电阻Rx,其测量结果与原结果相比将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  【解析】(1)两表笔直接接触时,调节滑动变阻器的阻值使电流达到满偏Ig=,解得R0=400 Ω,故滑动变阻器应选C。 (2)红表笔接内部电源的负极,黑表笔接内部电源的正极,所以红表笔接N端,黑表笔接M端。 (3)电流I=2 mA时,有I=,解得Rx=1 000 Ω。电流I'=3 mA时,I'=, 解得Rx'=500 Ω。 (4)当电源电动势变小,内阻变大时,电阻表重新调零,由于满偏电流Ig不变,由公式Ig=,电阻表内阻应调小,待测电阻的阻值是通过电流表的示数体现,由I===,可知当r内变小时,接入同样的被测电阻,通过的电流变小,电阻表读数偏大。 答案:(1)C　(2)N　M　(3)1 000 Ω　500 Ω　(4)偏大 课堂小结 情境实践 答案:①U=E-Ir　②电源电动势E　③电源内阻r ④增大　⑤E　⑥0　⑦电源　⑧-RΩ　 生物组织也有其独特的电阻特性,并且这一特性与组织的生理状态密切相关。医学研究人员利用这一点,通过特制的电阻表测量生物组织的电阻来辅助诊断疾病。在乳腺癌早期检测研究中,使用特制的电极接触乳房皮肤,施加微弱电流并测量电阻。初步研究发现,癌变组织电阻可能低于正常组织,尽管目前还不能仅依靠电阻测量确诊癌症,但结合其他诊断方法,电阻测量能为疾病早期筛查提供有价值的信息,开拓了生物医学检测的新思路。 请思考:要对普通电阻表做出哪些改进,以适应生物组织测量时微弱电流等特殊要求? 课堂检测·自我诊断 1.关于闭合电路,下列说法正确的是 (　　) A.电源正负极被短路时,电流很小 B.电源正负极被短路时,路端电压最大 C.外电路断路时,路端电压为零 D.用电器增加时,路端电压可能减小 【解析】选D。电源正负极被短路时,外电路电阻为零,则电流很大,此时路端电压为零,A、B错误;外电路断路时,电路中电流为零,此时路端电压等于电动势,C错误;用电器增加时,如用电器是并联接入,则外电路电阻减小,电路中电流增大,内电压增大,则路端电压减小,选项D正确。 2.(多选)如图所示为某电源的路端电压与电流的关系图像,下列结论正确的是 (　　) A.电源的电动势为6.0 V B.电源的内阻为12 Ω C.电源的短路电流为0.5 A D.电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω 【解析】选A、D。由闭合电路欧姆定律U=E-Ir,得I=0时U=E,纵轴上的截距为电源的电动势,即E=6.0 V,A正确;电源内阻等于图线斜率的绝对值,即r== Ω=2 Ω,B错误;外电阻R1=0时,短路电流为I1== A=3 A,C错误;由闭合电路欧姆定律可得电流I2=0.3 A时,外电阻R2=-r=18 Ω,D正确。 3.如图所示为多用电表电阻挡的工作原理示意图。电源电动势E=1.5 V,内阻r=10 Ω,电流表的满偏电流Ig=75 μA,内阻为Rg=100 Ω。经过欧姆调零之后,用此电阻挡测量电阻,测量值相对准确的是 (　　) A.20 Ω　　B.250 Ω　　C.2 kΩ　　D.25 kΩ 【解析】选D。欧姆调零时有R内==20 kΩ,可知该电阻挡的中值电阻为20 kΩ,则经过欧姆调零之后,用此电阻挡测量电阻,测量值相对准确的是25 kΩ。故选D。 4.图示为一已进行欧姆调零的电阻表,用该电阻表测一电阻R的阻值时,指针偏转至满刻度的处。现用该电阻表测一未知电阻的阻值,指针偏转到满刻度的处,可知该电阻的阻值为 (　　) A.R　　　B.2R　　　C.3R　　　D.4R 【解析】选C。设电源电动势为E,电阻表的内阻为R内,满偏电流为Ig,电阻表调零时有Ig=,测阻值为R的电阻时,有Ig=,测未知电阻时,有Ig=,联立解得Rx=3R,故选C。 - 12 - 学科网（北京）股份有限公司 $