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

该高中物理课件围绕闭合电路欧姆定律展开，涵盖电动势、闭合电路能量分析及路端电压与负载关系。通过问题链导入，从电源内外电场方向、电荷移动等已有知识切入，引导学生建立非静电力、电动势概念，再通过能量守恒推导定律，形成递进式学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过模型建构（电源理想模型）和科学推理（能量守恒推导定律）深化理解，结合“电鳗放电”等实例体现物理观念中的能量观念。采用例题与实验题结合的小结方式，帮助学生构建清晰物理观念，教师可借助系统知识框架提升教学效率。

第二节 闭合电路欧姆定律 第十二章 电能 能量守恒定律 人教版（2019）必修第三册 二、光的折射 学习任务一：电动势 闭合电路：导线、电源和用电器连成的电路 外电路：用电器和导线 内电路：电源内部 1.闭合电路 二.电动势 思考下面几个问题？ 电场的方向从正极指向负极从正极到负极 电场和电场力的方向都是从正极到负极，阻碍正电荷向正极移动 在电源的内部，就一定有一种与静电力方向相反的力作用于电荷才行。我们把这种力叫作非静电力。 电源外部，电场的方向是怎样的？在电场力的作用下正电荷将怎样移动？ 电源内部，电场的方向是如何？电场力的方向如何？ 这个力是有利用还是阻碍正电荷向正极运动？ 那怎么样才能使得正电荷从负极移动到正极 呢？ 二.电动势 非静电力做正功，静电力做负功，电荷的电势能增加。 非静电力做什么功？静电力做什么功？电荷的电势能如何变化 1.电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 思考：下面不同类型的电源是把什么能转化为电势能？ 太阳能 → 电势能 化学能 → 电势能 机械能 → 电势能 二.电动势 思考问题？在化学电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；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......想一想，不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？ 思考问题：电源内部的非静电力是由什么提供的？ 碱性干电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功1.5J。 锌汞电池——将1C的正电荷由电源负极搬运到正极，其非静电力做功3J。 铅蓄电池——将0.5C的正电荷由电源负极搬运到正极，非静电力做功3J。 思考问题？比较下列哪款电池非静电力做功本领的最强？ 二.电动势 1.定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功与所移动的 电荷量的比值叫做电动势（electromotive force）。 二.电动势 数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 2.定义式： （W：非静电力做的功 q：电荷量） 3.单位： 伏特（V） 1 V=1 J/C 4.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小。 5.特点:由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积和外电路均无关。 电压U 电动势E 物理意义 定义式 单位 联系 三.电动势与电压的区别与联系 电场力做功，电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质 伏特(V) 伏特(V) 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值 非静电力做功，其他形式的能化为电能的本领，表征电源的性质 W为电场力做的功 W为非静电力做的功 3.电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量。 单位：安·时(A·h) 毫安·时(mA·h) 1.电源的电动势E。 2.电源的内阻:电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻,用符号r表示。 手机待机时间长短和哪个参数有关? 四.电源的参数 【答案】D  典例铅蓄电池的电动势为2 V，这表示 A.电源将1 C的正电荷从正极移至负极的过程中，2 J的化学能转变为电能 B.电源将1 C的正电荷从负极移至正极的过程中，2 J的化学能转变为电能 C.铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能 D.铅蓄电池比一节干电池(电动势为1.5 V)的体积大，故电动势大 【答案】B 【解析】铅蓄电池的电动势为2 V，表示非静电力将1 C的正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功为2 J，即2 J的化学能转变为电能，与时间无关，故A、C错误，B正确；电源的电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，铅蓄电池的电动势比一节干电池的电动势大，与二者的体积大小无关，故D错误。 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 思考与讨论 (1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？ ①在外电路中正电荷受静电力作用,从高电势向低电势运动,沿电流方向电势降低； ②通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联（图12.2-3），这个电阻的电势也会沿电流方向降低。 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 思考与讨论 (1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？ ①在外电路中正电荷受静电力作用,从高电势向低电势运动,沿电流方向电势降低； ②通常在电源内部也存在电阻，内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联（图12.2-3），这个电阻的电势也会沿电流方向降低。 b d a c a b c d 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 思考与讨论 (2) 对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低，电势能减少。那么，电流 I 跟电源的电动势 E 及内阻 r、外电路的电阻 R 之间会有怎样的关系呢? ①写出在t 时间内，外电路中消耗的电能Q外的表达式？ ②写出在t 时间内，内电路中消耗的电能Q内的表达式？ ③写出在t 时间内，电源中非静电力做的功W 的表达式？ 根据能量守恒定律它们之间有什么关系？ Q外=I2Rt Q内=I2Rt W非=qE=IEt 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。 W=Q外+Q内 EIt=I2Rt+I2rt 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫作闭合电路欧姆定律。 二、闭合电路欧姆定律及能量分析 说明： (1) 是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压。 (2) 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压。 (3) 适用于纯电阻电路。 E=U外+U内 = U外+Ir 适用于任何电路。 E=IR+Ir 【答案】AC 【典例2】(多选)如图所示，当可变电阻R＝2 Ω时，理想电压表的示数U＝4 V，已知电源的电动势E＝6 V，则 A.此时理想电流表的示数是2 A B.此时理想电流表的示数是3 A C.电源的内阻是1 Ω D.电源的内阻是2 Ω 【答案】AC 【解析】由题图可知电压表测量的是外电路电压，电流表测量的是通过可变电阻R的电流，由U＝IR，得I＝2 A，再由闭合电路欧姆定律有E＝U＋Ir，将I＝2 A、U＝4 V、E＝6 V代入可得r＝1 Ω，故选项A、C正确，B、D错误。 【答案】C 2.（2020·浙江7月学考）如图所示，小明同学把电流表、干电池和一个可变电阻R串联，做成了一个测量电阻的装置。当将A、B两接线柱直接用导线连接时，电流表的读数为5.0 mA。已知干电池的电动势1.5 V，内阻0.5 Ω，电流表的内阻7.5 Ω。则可变电阻R接入电路的阻值为（　　） A.22 Ω B.30 Ω C.292 Ω D.300 Ω 解析：C　由串联电路规律和闭合电路欧姆定律可得，E＝I（R＋r＋Rg），解得R＝292 Ω，故C正确。 C 温故知新 00. 高中物理选择性必修第一册 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路欧姆定律。 E=IR+Ir E=U外+U内 1.（2023·浙江1月学考）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：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。故A正确。 A 负载 一、路端电压与负载的关系 1.负载:外电路中的用电器 2.路端电压:外电路的电势降落 3.路端电压的表达式: 三、路端电压与负载的关系 理论分析 U=E-Ir U=-rI+E E= U外+ U内 U=U外；U内=Ir U/V I/A 0 y=kx+b 电源U-I图像 24 三、路端电压与负载的关系 两种特殊情况 U/V I/A 0 该处横坐标为 0，说明什么？ 该处纵坐标为 0，说明什么？ R V A 外电路断路 I=0 由U=E-Ir 可知 U=E 电源两端短路 U=0 由U=E-Ir 可知 E 25 电源的外部特性曲线 05. (1)图像的函数表达式 ②在横轴上的截距表示电源的短路电流 ③图像斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害。 ①在纵轴上的截距表示电源的电动势E。 (2)图像的物理意义 U I O E I短 θ 断路 短路 路端电压U随电流I变化的图像 【答案】A 1、用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内阻 r，如图是某电源的路端电压 U 随干路电流 I 的变化图象．根据 图 线 得 出 电 池 的 电 动 势 E _____V ， 内 阻 r ＝_____Ω， 此电源的短路电流 I短＝________A. 1.5 1.0 1.5 A V K E,r 当堂达标检测 当堂达标检测 在实验中测得多组电压和电流值,得到如图丙所示的 U ─ I 图线 , 由图线可较准确求出该电源电动势 E = V ; 内阻 r = Ω 。 1.50 0.89 [深化认知] 1. （2020·浙江1月学考）在“测定电池的电动势和内阻”的实验中，用电压表和电流表测出10组U、I的值，并描在如图所示的坐标纸中，且描绘出图线。根据图线可得电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。 1.48　 0.80　 解析：根据公式U＝E－Ir， 由题图的U轴截距得E＝1.48 V， 由图线的斜率得r＝＝ Ω＝0.80 Ω。 2. （2021·浙江1月学考）在“测定电池的电动势和内阻”实验中 （1）用如图1所示的电路图测量，得到如图2所示的一条实验数据拟合线，则该电池的电动势E＝ V（保留3位有效数字），内阻r＝ Ω（保留2位有效数字）。 1.46　 0.64　 解析：由图像可知该电池的电动势E＝1.46 V，内阻r＝＝ Ω≈0.64 Ω。 闭合电路的欧姆定律 电动势 非静电力做功 意义：描述电源把其他形式的能转化为电能的本领 路端电压与负载的关系 电动势 闭合电路的能量转化 内电路 外电路 总电能 能量守恒 闭合电路欧姆定律 闭合电路欧姆定律 路端电压 断路 短路 【详解】A．根据闭合电路欧姆定律可知 又因为 ，所以，通过调节外电路电阻的阻值，可改变路端电压，故A正确； B．电源的电动势由电源本身决定的，与外电路的电阻值无关，故B错误； C．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，故C正确； D．在外电路，电流从电势高处流向电势低处；在内电路，电流从电势低处流向电势高处，故D错误。 故选AC。 【典例1】关于如图所示的电路，以下说法正确的有（　　） A．通过调节外电路电阻的阻值，可改变路端电压 B．通过调节外电路电阻的阻值，可改变电源的电动势 C．电源的电动势，在数值上等于断路时的路端电压 D．无论外电路还是内电路，电流都是从电势高处流向电势低处 【典例3】电鳗是一种放电能力很强的淡水鱼．若电鳗放电时，产生600V的电动势，电鳗的内阻为20Ω，电鳗的头部和尾部可看作电源的正负极，与周围的水形成回路．假设回路中水的等效电阻为580Ω，则电鳗放电时，其首尾间的输出电压是 （    ） A．20V B．300V C．580V D．600V 【详解】电鳗放电时，其首尾间的输出电压为路端电压，即外电路（水）两端的电压。总电阻 根据闭合电路欧姆定律总电流 路端电压 故选C。 【典例4】下列关于闭合电路的说法中，错误的是（　　） A．电源短路时，路端电压等于电动势 B．电源短路时，路端电压为零 C．电源断路时，路端电压最大 D．外电阻增大时，路端电压增大 【详解】AB．当电源短路时，即R=0时，路端电压为 故A错误，符合题意，B正确，不符合题意； CD．由闭合电路欧姆定律可知 外电阻R增大时，电流I减小，则路端电压U增大，当电源断路时，则I=0，U最大，故CD正确，不符合题意。 故选A。 $