12.2闭合电路的欧姆定律 学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理导学案聚焦闭合电路的欧姆定律，涵盖电动势概念及电源作用、定律内容与公式、能量分析、路端电压与负载关系等核心知识点。通过衔接部分电路欧姆定律，以学习支架形式引导学生从外电路到内电路构建闭合电路模型，梳理前后知识脉络。 资料特色在于知识梳理结构化，疑难点结合实例对比静电力与非静电力，典例和自测题注重能量转化计算与U-I图像分析。通过物理观念中的能量观念，科学思维中的模型建构和科学推理，帮助学生深化理解，提升解决实际问题的能力。

第2节 闭合电路的欧姆定律 学案 学习目标： 1.知道电动势的概念，知道电源的作用。 2.掌握闭合电路的欧姆定律的内容、公式。 3.能够分析闭合电路的能量问题。 4.掌握路端电压与负载的关系。 知识梳理： 一、电动势 1.非静电力的作用：把正电荷从负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加。 2.电源 (1)定义：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 (2)能量转化：在电源内部，非静电力做正功，其他形式的能转化为电势能，在电源外部，静电力做正功，电势能转化为其他形式的能。 3.电动势 (1)电动势：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W与被移送电荷量q的比值。 (2)定义式：E＝。单位：伏特(V)。 (3)物理意义：反映电源非静电力做功本领大小的物理量。 (4)决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关。 4.内阻：电源内部导体的电阻。 5.容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h或mA·h。 二、闭合电路的欧姆定律及其能量分析 1.闭合电路 (1)闭合电路是指由电源和用电器及导线组成的完整的电路。 (2)内电路：如图所示，电源内部的电路叫内电路，电源的电阻叫内电阻。 (3)外电路：电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。 2.闭合电路中的能量转化 如图所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做的功等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即EIt＝I2Rt＋I2rt。 3.闭合电路的欧姆定律 (1)内容：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小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)适用条件：外电路为纯电阻电路。 三、路端电压与负载的关系 1.路端电压与电流的关系 (1)公式：U＝E－Ir。 (2)U－I图像：如图所示，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。 2.路端电压随外电阻的变化规律 (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，当R增大到无限大(断路)时，I＝0， U＝E，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势。 (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，当R减小到零(短路)时，I＝，U＝0。 疑、难点理解： 1　电源的电动势 1.静电力和非静电力 (1)静电力是带电体之间通过电场相互作用的力，非静电力是指除静电力外能对电荷移动起作用的力。 (2)非静电力的来源 ①在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能。 ②在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。 2.静电力与非静电力做功的比较 (1)非静电力只存在于电源内部，因此非静电力只在电源内部对电荷做功。通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能。 (2)静电力存在于整个闭合电路上，所以在电路中任何部位静电力都要做功。静电力做功将电能转化为其他形式的能。 3.电动势 (1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即在电源内部，非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大。 (2)公式E＝是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源中非静电力的特性决定的，不同种类的电源电动势大小不同。 (3)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 典例2：将电动势为3 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有6 C的电荷流过时，求： (1)有多少其他形式的能转化为电能； (2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能； (3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能。 答案　(1)18 J　(2)14.4 J　(3)3.6 J 解析　(1)W＝Eq＝3×6 J＝18 J，电源中共有18 J其他形式的能转化为电能。 (2)W1＝U1q＝2.4×6 J＝14.4 J，外电路中有14.4 J的电能转化为其他形式的能。 (3)W2＝W－W1＝3.6 J，内电路中有3.6 J电能转化为其他形式的能。 2　闭合电路的欧姆定律的理解和应用 1.内、外电路中的电势变化 如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高。 2.闭合电路的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； ②、③式普遍适用 EIt＝I2Rt＋I2rt④ 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 典例2：在如图所示的电路中，R1＝20.0 Ω，R2＝10.0 Ω，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1＝0.20 A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2＝0.30 A，若不计电流表内阻，求电源的电动势和内电阻。 答案　6 V　10 Ω 解析　设电源的电动势为E，内阻为r，当开关分别扳到1、2两个位置时，根据闭合电路的欧姆定律列出方程 E＝I1R1＋I1r　① E＝I2R2＋I2r　② 代入数据解之得E＝6 V，r＝10 Ω。 3　路端电压与负载的关系 1.外电阻的两类变化引起的相应变化 (1) 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) 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。 2.闭合电路的电源及电阻的U－I图像 当电阻R接入电动势为E的电源两端时，电源和电阻的U－I图像如图所示。 典例3：如图所示，图线a是某一电源的U－I曲线，图线b是一定值电阻的 U－I曲线。若将该电源与该定值电阻连成闭合电路(已知该电源的内阻r＝2.0 Ω)，则说法错误的是(　　) A.该定值电阻阻值为6 Ω B.该电源的电动势为20 V C.将2只这种电阻串联作为外电阻，电源输出功率最大 D.将3只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大 答案　C解析　图线b的斜率k＝＝6 Ω，则定值电阻的阻值R＝k＝6 Ω，故A正确，不符合题意；由图读出交点的电压U＝15 V，电流I＝2.5 A，根据闭合电路欧姆定律得，电源的电动势E＝U＋Ir＝15 V＋2.5×2 V＝20 V，故B正确，不符合题意；定值电阻的阻值R ＝6 Ω，电源的内阻r＝2.0 Ω；对于电源，当内、外电路的电阻阻值相等时输出功率最大，则将3只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。 能力自测： 1.(多选)一组铅蓄电池的电动势为4.8 V，内阻不为零，以下说法中正确的是(　　) A.电路中每通过1 C电荷量，铅蓄电池能把4.8 J的化学能转变为电能 B.体积大的铅蓄电池比体积小的铅蓄电池的电动势大 C.电路中每通过1 C电荷量，铅蓄电池内部非静电力做功为4.8 J D.该铅蓄电池把其他形式能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V) 的强 2.(多选)某一电源的电动势为E，内阻为r，外电路(纯电阻电路)的电阻为R，此电路(　　) A.短路电流为 B.短路电流为 C.正常工作时的电流为 D.正常工作时的电流为 3.(多选)如图所示为某一电源的U－I图线，由图可知(　　) A.电源电动势为2 V B.电源内电阻为Ω C.电源短路时电流为6 A D.电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A 4.如图所示的电路中，当开关S接a点时，标有“4 V　8 W”的小灯泡L正常发光，当开关S接b点时，通过电阻R的电流为1 A，这时电阻R两端的电压为5 V。求： (1)电阻R的阻值； (2)电源的电动势和内阻。 参考答案： 1.答案　ACD解析　由W＝Eq可知，电路中每通过1 C的电荷量时，电池将4.8 J的化学能转化为电能，故A正确；电池的电动势只与电池中非静电力的特性有关，与体积无关，故B错误；电路中每通过1 C的电荷量，电池内部非静电力做功为W＝Eq＝4.8 J，故C正确；电动势反映电源将其他形式的能转化为电能的本领大小，故D正确。 2.答案　BD解析　短路是指外电路电阻为零，则短路电流为I短＝，选项A错误，B正确；根据闭合电路的欧姆定律，知此电路正常工作时的电流为I＝，选项C错误，D正确。 3.答案　AD解析　在U－I图线中，纵轴截距表示电源电动势，A正确；横轴截距表示短路电流，C错误；U－I图线斜率的绝对值表示电源的内电阻， 则r＝ Ω＝0.2 Ω，B错误；当电路路端电压为1 V时， 内电阻分得的电压U内＝E－U外＝2 V－1 V＝1 V， 则电路中的电流I＝＝ A＝5 A，D正确。 4.答案　(1)5 Ω　(2)6 V　1 Ω 解析　(1)当开关S接b点时，由欧姆定律得，电阻R的阻值为R＝＝ Ω＝5 Ω。 (2)当开关S接a时，U1＝4 V，I1＝＝ A＝2 A 根据闭合电路的欧姆定律得 E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r 联立解得E＝6 V，r＝1 Ω。 学科网（北京）股份有限公司 $