4.1 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（鲁科版）

该高中物理课件聚焦闭合电路欧姆定律，从电动势概念切入，衔接部分电路欧姆定律，通过“电源特性—电路组成—定律表达式—路端电压关系—功率分析”的脉络搭建学习支架，系统呈现核心知识点。 其亮点在于通过知识辨析、对比表格（如电动势与电压区别）、U-I图像分析等，结合动态电路分析方法（程序法、串反并同）和实际典例（电子秤原理、功率计算），深化物理观念与科学思维，助力学生理解规律本质，教师可高效开展探究式教学。

第1节　闭合电路欧姆定律 　 1.电源:把其他形式的能转化为电能的装置。 2.电动势 (1)物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。 (2)大小:在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压。符号为E,单位:伏特,单位符号: V。 (3)电动势在数值上还等于将单位电荷量的正电荷由负极移动到正极非静电力所做的功。 (4)定义式:E= 。 3.内阻:电源内部导体的电阻。 知识点 1 电动势 知识 清单破 第4章　闭合电路欧姆定律与科学用电 第1讲　描述运动的基本概念 　 1.闭合电路 (1)电路:一部分是电源外部的电路,称为外电路;另一部分是电源内部的电路,称为内电路。 (2)电压:外电路两端的电压称为外电压;内电路两端的电压称为内电压。 (3)电动势与内、外电压的关系:在闭合电路中,内、外电路电势的降落等于电源的电动势,即 E=U外+U内或E=IR+Ir。 (4)电流:在外电路中,电流由电势高的一端流向电势低的一端;在内电路中,电流由电势低的一 端流向电势高的一端。 2.闭合电路欧姆定律 (1)内容:流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比,跟电路中内、外电阻之和成反 比。 知识点 2 闭合电路欧姆定律 第1讲　描述运动的基本概念 (2)表达式:I= 。 (3)适用范围:纯电阻电路。 第1讲　描述运动的基本概念 　 1.路端电压与电流的关系:U=E-Ir。 2.路端电压随外电阻的变化规律 (1)外电阻R增大 电流I减小 路端电压U增大。外电阻R增大到无限大(断 路) 电流I接近于0 路端电压U=E。 (2)外电阻R减小 电流I增大 路端电压U减小。外电阻R等于零(短路)  电流I=  路端电压U=0。 知识点 3 路端电压与外电阻的关系 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.电动势越大,电源转化的电能就越多。 ( ) 2.电动势的大小等于电源两极间的电压。 ( ) 3.路端电压与外电阻的大小无关。 ( ) 4.在闭合电路中,电源短路时,放电电流无限大。 ( ) 5.在闭合电路中,电源断路时,外电路电压无限大。 ( ) 由U=E-Ir=E-  r得,外电阻减小(增大)时,路端电压减小(增大)。     ✕         ✕         ✕         ✕         ✕     提示 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.电动势的物理意义:它反映了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,是电源的属性, 与电源的体积、外电路无关。 2.电动势的粗略测量:电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压,可以用阻值 较大的电压表直接接在电源两端粗略测量,其示数近似为电源电动势E。 疑难 情境破 疑难1 对电动势的理解 第1讲　描述运动的基本概念 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、导体的电阻及导体 的连接方式决定 联系 电路闭合:E=U内+U外;电路断开:E=U外 3.电动势与电压的区别 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.闭合电路的组成   疑难2 对闭合电路欧姆定律的理解 第1讲　描述运动的基本概念 表达式 物理意义 适用条件 I=  流过闭合电路的电流跟电路 中电源的电动势成正比,跟电 路中内、外电阻之和成反比 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+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 式能的总和 ④式适用于纯电阻电路;⑤式 普遍适用 2.闭合电路欧姆定律的表达形式 第1讲　描述运动的基本概念 3.路端电压U随电流I变化的图像(U-I关系图像) (1)图像的函数表达式:U=E-Ir。   (2)讨论:当外电路断路(即R→∞,I=0)时,纵轴上的截距表示电源的电动势E;当外电路短路(R= 0,U=0)时,横轴上的截距表示电源的短路电流I短= 。U-I关系图线的斜率的绝对值表示内电 阻r。 导师点睛 　　 (1)当外电路断开,用电压表测量电源两极之间的电压时,其读数可近似认为等于电源 的电动势。(2)当外电路短路时,电流I= ,此时电路中电流很大,会烧坏电源,非常危险。 第1讲　描述运动的基本概念 　 讲解分析 1.U外-R图像的意义 　　路端电压U外与外电阻R的关系可用如图所示的图像表示,图像中的曲线以U外=E为渐近 线,曲线上过某点的切线斜率为该状态的电流I。   提示    U外=IR= = ,结合数学知识即可得到U外-R图像。 疑难3 路端电压随外电路的变化关系分析 第1讲　描述运动的基本概念 2.闭合电路的动态分析方法 　　当电路中的滑动变阻器的触头移动或支路的开关打开(闭合)时,电路的阻值或结构会发 生变化,分析此时的电压、电流或功率变化时,方法与技巧如下: (1)程序法:基本思路是“部分→整体→部分”。即: 　    R局增大 减小→R总增大 减小→I总减小 增大⇒  (2)规律法:“串反并同” 所谓“串反并同”规律,指的是在闭合电路中,若电源内阻不为零,则当某一电阻变大(或变 小)时,与它串联(或间接串联)的支路上各定值电阻的电压和电流均减小(或增大),而与它并联 (或间接并联)的支路上各定值电阻的电压和电流均增大(或减小)。 第1讲　描述运动的基本概念 (3)极端法:因滑动变阻器滑片的滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至 两个极端去讨论。 (4)等效电源法:将电路中某些元件与电源看作一个新的电源,然后再分析、讨论,可以简化问 题,使思路更简单。 第1讲　描述运动的基本概念 典例 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。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 C.不称重物时,灯泡会很亮 D.不称重物时,电流表示数较大     D     第1讲　描述运动的基本概念 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、电压的变化情况。 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电阻值越大(由 【2】得到),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,A、B错误;不称重物时,R0、灯泡被短路,电 路总电阻最小(由【1】得到),电流表示数I= 较大,D正确,C错误。 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 1.各部分功率关系分析 　　对于纯电阻电路,由EIt=I2Rt+I2rt知,EI=I2R+I2r,其中EI为电源的总功率,I2r为电源内阻的消 耗功率,I2R为外电路的消耗功率,也是电源的输出功率。 (1)电源的功率P:电源将其他形式的能转化为电能的功率,也称为电源的总功率。计算式: P=  (2)电源内阻的消耗功率P内:电源内阻的热功率,也称为电源的损耗功率。计算式:P内=I2r。 (3)电源的输出功率P出:外电路的消耗功率。计算式:P出=IU外(普遍适用)。 疑难4 闭合电路功率问题的分析 第1讲　描述运动的基本概念 2.电源的输出功率与外电阻R的关系分析 　　电源的输出功率:P出=UI= = 。由上式可以看出: (1)当R=r时,电源的输出功率最大,Pm= 。   (2)当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小。 (3)当R<r时,随着R的增大输出功率越来越大。 (4)当P出<Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1·R2=r2。 (5)P出与R的关系如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 3.电源的效率 η= = = = = = ,可见,外电阻R越大,电源的效率越高,当电源有最大输 出功率时,η=50%,此时电源的效率并不高。 第1讲　描述运动的基本概念 典例 如图所示,已知电源电动势为6 V,内阻为1 Ω,保护电阻R0=0.5 Ω,R为电阻箱。求:   (1) 要使R0消耗的电功率最大【1】,R应取多大阻值,R0消耗的电功率最大值为多少? (2)当电阻箱R的读数为多少时, 电阻箱R消耗的功率最大【2】,这个最大值为多少? (3)当电阻箱R的读数为多少时, 电源的输出功率最大【3】,这个最大值为多少? 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】R0为定值电阻,流过的电流越大,R0消耗的功率就越大。 【2】电阻箱R消耗的功率不是电源的输出功率。 【3】电源的输出功率指的是保护电阻R0和电阻箱R消耗的功率之和。 思路点拨    (1)R0为定值电阻,当流过它的电流最大时,R0消耗的功率最大。 (2) 当R=r'=r+R0时,电阻箱R消耗的功率最大【4】。 (3) 当内阻等于外阻时,电源的输出功率最大【5】。 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)因R0是定值电阻,P0=I2R0=  R0 当R=0时,P0最大,P0max=  R0=8 W。(由【1】得到) (2)把保护电阻R0和电源内阻等效成内阻,即r'=r+R0=1.5 Ω 当R=r'时,R消耗的功率最大, PRmax=  R=6 W。(由【2】【4】得到) (3)电源的输出功率 P出=  R外=  当R外=r时,P出最大,即R+R0=r(由【3】【5】得到) 第1讲　描述运动的基本概念 则R=0.5 Ω时,P出max= =9 W 答案    (1)0    8 W    (2)1.5 Ω    6 W (3)0.5 Ω    9 W 第1讲　描述运动的基本概念 $