6 第二章 6.电源的电动势和内阻 闭合电路欧姆定律（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理必修第三册（教科版）

该高中物理课件聚焦电源电动势、内阻及闭合电路欧姆定律，通过知识辨析问题导入，从电源内外电路、电动势定义到定律表达式及应用，构建概念-规律-应用的递进学习支架。 其亮点在于运用对比表格（电动势与电压、两类U-I图像）和程序法动态分析，结合典例（电子秤原理、含电容器电路计算），培养科学思维中的模型建构与科学推理能力。学生能深化物理观念，教师可高效开展教学。

知识点1　电源、电动势和内电阻 1.电源及内外电路 (1)能提供电能的装置称为电源。 (2)外电路:电源外部的电路叫外电路,外电路两端的电压称为路端电压。在外电路中,电流由 电源正极流向负极,电场力对自由电荷做正功,电势能转化为其他形式的能。 (3)内电路:电源内部称为内电路。在内电路中,电流由电源负极流向正极,非静电力对电荷做 正功,将其他形式的能转化为电势能。 6 电源的电动势和内阻　闭合电路欧姆定律 必备知识 清单破 第1讲　描述运动的基本概念 2.电动势 (1)电动势: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 第1讲　描述运动的基本概念 (3)大小:电动势在数值上等于非静电力将1 C正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功,也 就是1 C的正电荷所增加的电势能。其单位为伏特(V)。 (4)物理意义:反映电源内非静电力做功本领的大小。 (5)方向:电动势是标量,为研究方便,规定其方向为电源内部电流的方向,即由电源负极指向电 源正极。 3.内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫作电源的内阻。 特别说明     电源的连接 (1)n个完全相同的电源串联:电源的总电动势E总=nE,电源的总内阻r总=nr。 (2)n个完全相同的电源并联:电源的总电动势E总=E,电源的总内阻r总= 。 第1讲　描述运动的基本概念 知识点2　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   第1讲　描述运动的基本概念 3.常用的变形公式 (1)公式:E=U外+U内或U=E-Ir。 (2)适用范围:既适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路。 4.路端电压与负载的关系 (1)路端电压的表达式:U=E-Ir。 ①当外电路断开时,R→∞,U=E,即断路时的路端电压等于电源电动势; ②当外电路短路时,R=0,U=0,短路电流I0= 。 (2)U-I图像的特点:位于第一象限,与横纵坐标轴相交的倾斜直线,如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)外电阻变化时电路各部分的变化 外电阻变化情况 R↑ R→∞ R↓ R→0 电流I=  I↓ I→0 I↑ I→  内电压U内= Ir=E-IR U内↓ U内→0 U内↑ U内→E 路端电压U= IR=E-Ir U↑ U→E U↓ U→0 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.对于给定的电源,非静电力移动正电荷做功越多,电动势越大还是越小? 2.电动势一定等于电源两极间的电压吗? 3.闭合电路短路时的电流是无限大吗? 4.闭合电路中外电阻越大,路端电压越大吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.电动势大小不变。电动势是电源本身的性质,与W、q无关。 2.不一定。只有当外电路断开时,电动势才等于电源两极间的电压。 3.不是。闭合电路中短路时的最大电流I0= ,是个定值。 4.闭合电路中外电阻越大,干路电流I= 越小,则路端电压越大。 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 定点1　对比理解电学量 1.电动势与电压的比较 电动势E 电压U 物理意义 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,表征电源的性质 表示电场力做功将电能转化 为其他形式的能的本领大小, 表征电场的性质 定义式 E= ,W为非静电力做的 功。电动势E在数值上等于 将单位正电荷从电源负极移 到正极非静电力所做的功 U= ,W为电场力做的功。 在数值上等于将单位正电荷 从导体一端移到另一端电场 力所做的功 第1讲　描述运动的基本概念 决定因素 由电源本身决定 由电源、导体的电阻及导体 的连接方式决定 单位 伏特(V) 伏特(V) 联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压 第1讲　描述运动的基本概念 电阻 电源 U-I图像     研究对象 对于某定值电阻而言,其两端 的电压与通过它的电流成正 比 对电源进行研究,电源的路端 电压随电流的变化关系 2.两类U-I图像的比较 第1讲　描述运动的基本概念 图像的 物理意义 表示电阻的性质,R= ,但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 两图线交 点的物理 意义 电阻与电源串联时,交点的横坐标表示电流,交点的纵坐标 表示电源的路端电压,即电阻两端的电压 第1讲　描述运动的基本概念 定点2　闭合电路的动态分析 1.闭合电路动态分析的思路 闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变 化,分析这类问题的基本思路:   2.判定总电阻变化情况的规律 (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。 (2)若开关的通、断使串联的用电器增多,则电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支 第1讲　描述运动的基本概念 路增多,则电路的总电阻减小。 (3)在如图所示的分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联, 另一段R串与并联部分串联。电路中的总电阻与R串的变化趋势一致。   3.闭合电路动态分析的三种方法 (1)程序法:基本思路是“部分→整体→部分”,即:   第1讲　描述运动的基本概念 (2)结论法——“串反并同” ①“串反”是指某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都将减 小;某一电阻减小时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都将增大。 ②“并同”是指某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都将增 大;某一电阻减小时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都将减小。 (3)特殊值法与极限法:在解决因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题时,可将滑动变阻 器的滑片分别滑至两个极端来讨论。一般应用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的 讨论。 第1讲　描述运动的基本概念 典例1　如图所示为某同学在研究性学习中自制的电子秤原理示意图。托盘与电阻可忽略 的金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑片与弹簧上端连接。闭合开 关,不称重物时,滑片P在R0的最上端【1】;称重物时,在压力作用下滑片P下滑【2】。操作人员可 通过电阻很大的灯泡的亮度判断出有没有开始称重,电流表的示数可以反映出物体的质量, 下列说法正确的是(　    )   A.称的物体越重,灯泡越暗 B.称的物体越重,电流表示数越大 D 第1讲　描述运动的基本概念 C.不称重物时,灯泡会很亮 D.不称重物时,电流表示数较大 信息提取    【1】此时R0、灯泡被短路。 【2】滑动变阻器连入电路的电阻增大。 思路点拨    解答本题要三步走。 第一步:看电路的连接方式,滑动变阻器与灯泡并联,然后与电阻R1串联。 第二步:看滑片P的移动方向,物体越重滑片P越下移。 第三步:利用闭合电路欧姆定律【3】分析干路中电流的变化,利用串并联电路的特点【4】分析支路电流的变化情况。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    当物体越重时,弹簧的压缩量越大,P越向下,滑动变阻器接入电路的阻值越大,则总电 阻越大,总电流I越小(由【3】得到),灯泡两端的电压U=E-Ir-IR1越大,通过灯泡的电流I灯=  越大(由【4】得到),灯泡越亮,选项A、B错误;不称重物时,R0、灯泡被短路,灯泡不亮,电路的 总电阻最小(由【1】得到),电流表示数I= 较大,选项D正确,选项C错误。 第1讲　描述运动的基本概念 定点3　含电容器电路的分析与计算 1.电容器在直流电路中的特点 　　在直流电路中,当电容器充放电时,电路中有充放电电流;一旦电路达到稳定状态,电容器 在电路中就相当于一个阻值无穷大的元件,有电容器的电路可看作是断路,简化电路时可将 电容器去掉。简化后若要求电容器所带的电荷量时,可在相应的位置补上。 2.静态分析与动态分析 (1)静态分析:稳定状态下,电容器在直流电路中起阻断电流的作用,同支路的电阻相当于导线, 电容器两极间存在电压,等于与之并联的支路两端的电压,如图所示,UAD=UAB+UBD=UC+IR,由 于I=0,则UC=UAD=U。电容器容纳一定的电荷量,且满足Q=CU。 第1讲　描述运动的基本概念 (2)动态分析:当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路两端时,电容器带 的电荷量将随之改变(在耐压范围内),即电容器发生充、放电现象,并满足ΔQ=CΔU。 3.含有电容器电路的解题步骤 (1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串联在同一支路上的电阻),计算各部分的电流、电压 值,电容器两极板间的电压等于它所在支路两端点间的电压。 (2)利用Q=CU、ΔQ=CΔU求出电容器所带的电荷量或电荷量的变化量。 (3)通过电容器两极板间的电压和平行板间距离求出两板间的电场强度,再分析电场中带电 粒子的运动。 第1讲　描述运动的基本概念 典例2　如图所示,电源电动势E=9 V,内电阻r=0.5 Ω,电阻R1=5.0 Ω、R2=3.5 Ω、R3=6.0 Ω、R4 =3.0 Ω,电容C=2.0 μF。当开关S由与a接触【1】到与b接触【2】通过R3的电荷量【3】是多少?   第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】S与a接触电路稳定时,等效电路如图甲。 【2】S与b接触电路稳定时,等效电路如图乙。 甲 乙 【3】R3与电容器串联,通过R3的电荷量即电容器所带电荷量的变化量。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨    解答本题需要四步走: 第一步:画出开关分别接a和b时的等效电路图。 第二步:根据闭合电路的欧姆定律【4】分别求出两种情况下电路中的电流,再根据欧姆定律【5】分别算出两种情况下电容器两端的电压。 第三步:根据电容定义式【6】计算电容器极板上的电荷量。 第四步:判断变化前后极板所带电荷的电性,然后计算通过R3的电荷量。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    当开关接a时,电容器两端的电压U1= R1=5 V(由【1】【4】得到) 电容器所带电荷量Q1=CU1=2.0×10-6×5 C=1×10-5 C(由【6】得到) 由于上极板电势高,则上极板带正电荷。 当开关接b时,电容器两端的电压U2= R2=3.5 V(由【2】【4】得到) 电容器所带电荷量Q2=CU2=2.0×10-6×3.5 C=0.7×10-5 C(由【6】得到) 且上极板电势低,则上极板带负电。 因开关与a、b接触时极板所带电荷电性相反,通过所连导线的电荷量等于两个状态下电容器 所带电荷量之和,开关由a接b的过程中,电荷量变化ΔQ=Q1+Q2=1.7×10-5 C 即通过R3的电荷量为1.7×10-5 C。 答案     1.7×10-5 C 第1讲　描述运动的基本概念 $