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的欧姆定律展开，涵盖电动势、内外电路、路端电压与负载关系等核心知识点。通过“并联小灯泡亮度差异”现象结合视频导入，从电路组成、非静电力做功到定律推导，构建从现象到本质的知识支架。 其亮点在于以科学探究为导向，通过对比表格辨析电动势与电压培养科学思维，用“程序法”“串反并同”口诀解析动态电路问题。实例丰富，如电动势辨析题、路端电压图像分析等，助力学生深化物理观念，教师可借助结构化内容提升教学效率。

12.2 闭合电路的欧姆定律 引入新课 图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？ 观看视频，思考下面问题？ 认识电路 1.闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路 2.外电路:电源外部的电路 3.内电路:电源内部的电路 外电路 内电路 在金属导体中，自由移动的是自由电子。但电流方向为正电荷定向移动的方向，下面按正电荷的移动进行讨论。 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？ 非静电力做正功，静电力做负功，电荷的电势能增加。 电源内部非静电力做什么功？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？ 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）。 一.电动势 1.定义式： （W：非静电力做的功 q：电荷量） 2.单位： 伏特（V） 1 V=1 J/C 3.物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能的本领 4.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。 【例1】（多选）关于电动势下列说法中正确的是 ( AC ) A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加 B．对于给定电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大 C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电荷量做功越多 D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多 太阳能电池 干电池 铅蓄电池 锂电池 生活中的常见电池 你了解电池吗 ？ 3.容量: 安·时(A·h) 毫安·时(mA·h) 1.电动势E。 2.内阻:r 手机待机时间长短和哪个参数有关? 与电压一样吗？ 二.电源的参数 电压U 电动势E 物理意义 定义式 单位 联系 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 D 外电路与内电路是串联关系 外电路中：正电荷在静电力的作用下由正极流向负极。这个过程中，静电力做正功，电势能减少，电势能转化为其他形式能量。（实质是自由电子从负极移动到正极，为了便于理解，按正电荷的移动进行讨论） 内电路中：正电荷在非静电力的作用下由负极流向正极。这个过程中，克服静电力做功，电势能增加，其他形式能转化为电势能。(非静电力做正功) b d a c a b c d 内外电路的电势变化 内外电路电势变化的形象理解 S E，r R I 在时间t内，电源内部非静电力做的功为 W非=Eq=EIt 在时间t内，外电路消耗的能量为 W外=U外 It （若外电路为纯电阻，也可表示为 W外= I² Rt） 在时间t内，内电路消耗的能量为 W内= I² r t） 根据能量守恒有 W非=W外+W内 即 EIt= U外 It + I² r t 或 EIt= I² Rt + I² r t 化简得 E= U外 + Ir 或 E= IR + Ir （I r 为内电路电压 ，即U 外 = I r ） 内容：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 2.适用条件：电流表达式适用于外电路是纯电阻的电路. 电压表达式适用于任何电路（纯电阻电路：U外=IR ） 三、闭合电路欧姆定律 3.说明：①U外外电路上总的电势降落，叫路端电压。 ②U内=Ir 是内电路上的电势降落，叫内电压。 电路中电势降落关系 闭合电路的欧姆定律 闭合电路欧姆定律的另一种表达方式 电源的电动势等于内、外电路电势降落之和 18 表达式 物理意义 适用条件 ① ② ③ ④ ⑤ 闭合电路中的几种表示形 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 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 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 【例】如图所示，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，求电源的电动势和内电阻。 解析：设电源的电动势为E，内阻为r，当开关S分别扳到1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律列出方程 E＝I1R1＋I1r　① E＝I2R2＋I2r　② 代入数据解得E＝6 V，r＝10 Ω。 练习、如图所示的电路中，当 S 闭合时，电压表和电流表(理想电表)的读数分别为 1.6 V和 0.4 A，当 S 断开时，它们的示数变为 1.7 V和 0.3 A，则电源的电动势和内阻各为多少？ 解析：当 S 闭合时，R1和R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得U1＝E－I1r ① 当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得 U2＝E－I2r ② 联立①②，代入数据解得E＝2 V，r＝1 Ω。 观察视频中小灯泡的亮暗情况，并试着解释其原因。 读屏。电源内非静电做功增加的的电势能和外电路用电器消耗的电势能相等吗？有同学想到内电路也有能量的消耗，这是为什么呢？ 22 思考： 1. 小灯泡两端的电压与路端电压 U外有何关系？ 2.小灯泡并联的越多，负载电阻 （外电路总电阻）越大还是越小？ 3. 请根据闭合电路的欧姆定律 U外 = E - I r 解释小灯泡并联的越多，小灯泡 越暗的原因 四、路端电压与负载的关系 1.结论：路端电压随着外电阻的增大（减小）而增大（减小） ★2.两个特例： ②外电路短路时 ①外电路断路时 R→∞， I = 0， U外 = E R = 0， I = E/r， U外 = 0 ②横轴截距表示电源的短路电流 ③图象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纵轴截距表示电源电动势E （2）说明 3.路端电压U 随电流I 变化的图象 E U I O I短 θ 断路 短路 （1）图象的函数表达式 【例1】(多选)如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是（ ACD ） A．电源的电动势为50 V B．电源的内阻为 C．电流为2.5 A时，外电路的电阻为15 Ω D．输出功率为120 W时，输出电压是30 V 【例2】(多选)某电源的路端电压与电流的关系图像如图所示，下列结论正确的是 (　AD　) 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 闭合电路中内、外电流相等 1．电源总功率：P总=EI 2．电源输出功率（外电路得到的功率）P外=U外I 3．电源内阻热功率 P内=U内I =I2r （外电路可以是任何电路） 五、闭合电路中的功率 4. 外电路为纯电阻电路时，电源的输出功率 (外电路功率)与外电阻R的关系： 当R外=r时,P出 最大: 5.电源的输出功率为P0 且P0<Pm时：P0 对应两个外电阻R1和R2，两者关系: 结论：效率随外电阻的增大而增大 5. 电源的工作效率 纯电阻电路： 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 【例】如图所示，已知电源电动势E=5V，内阻r =2Ω，定值电阻R1=0.5 Ω，滑动变阻器R2的阻值范围为0~8Ω。 ①当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大输出功率是多少？ ②当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻 R1消耗的功率最大？最大功率是多少？ ③当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？ 思考：若电阻R1=8Ω，各结果又是怎样？ 1.5Ω； 3.125W 当R2 = 0时I最大，P1max = 2W 2.5W （1）0Ω；2W （2）0Ω；2W （3）8Ω；0.63W 2.5Ω； 练习1. 如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中( 　A 　) A．电压表与电流表的示数都减小 B．电压表与电流表的示数都增大 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小 D．电压表的示数减小，电流表的示数增大 练习2. 在如图所示的电路中，电源内阻不可忽略，在调节可变电阻R的阻值过程中，发现理想电压表的示数减小，则( D ) A．R的阻值变大 B．路端电压不变 C．干路电流减小 D．路端电压和干路电流的比值减小 动态电路的特点:断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。 2.极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。 U分 R局 增大 减小 → R总 增大 减小 → I总 增大 减小 → U总 增大 减小 → I分 1.程序法： 六、闭合电路动态分析 3.口诀：串反并同（电源要有内阻） “串反”：某一电阻增大（或减小）时，与它串联或间接串联的电阻中的 电流、两端电压、电功率都将减小（或增大） “并同”：某一电阻增大（或减小）时，与它并联或间接并联的电阻中的 电流、两端电压、电功率都将增大（或减小） ★ 1.在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小)，都将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)。 2.理想电压表可认为是断路，理想电流表可认为是短路。 特别注意 【例】如图所示的电路中,电源的电动势E 和内电阻r 恒定不变,电灯L恰能正常发光.如果变阻器的滑片向b端滑动,则( A ) A.电灯L更亮，安培表的示数减小 B.电灯L更亮，安培表的示数增大 C.电灯L变暗，安培表的示数减小 D.电灯L变暗，安培表的示数增大 六、欧姆表的原理 欧姆表是在电流表的基础上改装而成的 两表笔短接 Rx = 0 电路中电流为 刻度盘Ig 位置对应Rx = 0 欧姆表内阻 R =Rg+r+R Ω 两表笔不接通 Rx = ∞ 电路电流：I = 0 I = 0位置对应Rx = ∞ 两表笔间接入Rx 此时电路中电流为 Ix 位置标注Rx 的阻值 【思考】若指针指在刻度盘的正中间位置，被测电阻 Rx 是多少？ 注：欧姆表中值电阻等于欧姆表内阻 二、欧姆表的原理 【思考】若指针指在刻度盘的1/4位置，被测电阻 Rx 是多少？ 左密右疏 二、欧姆表的原理 电流Ix与外电阻Rx 是一一对应关系 通过测量电流达到测量电阻的目的 【例4】欧姆表的内部电路如图所示，已知电流计的电阻为Rg，滑动变阻器接入电路的阻值为R0，电源的电动势和内阻分别为E、r，下列说法正确的是（ 　AD 　） A．欧姆表的工作原理是闭合电路欧姆定律 B．电路图中左侧的表笔为黑表笔 C．欧姆表表盘的最左端为欧姆“0”刻度 D．欧姆表表盘的中间刻度值为R中=r+Rg+R0 多用电表的内部结构 S接1时，是 表 S接2时，是 表 S接3时，是 表 S接4时，是 表 S接5时，是 表 S接6时，是 表 电流表 电流表 电压表 电压表 电阻表 电阻表 【思考】在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C 所带电荷量Q 的变化判断正确的是（ B ） A. L变暗，Q 增大 B. L变暗，Q 减小 C. L变亮，Q 增大 D. L变亮，Q 减小 七、含电容器电路的分析 1.直流电路稳定时的等效处理方法： ①电容器：相当于无穷大电阻，看成断路，作等效电路时可先把它去掉 ②与电容器串联的电阻：两端无电压，相当于导线。 ③与电容器并联的电阻：电容器端电压与并联电阻端电压相等。 2.电路稳定时，电容器所带电荷量Q一定。 求Q的方法：先求与电容器并联的电阻两端电压U， 再根据Q＝CU 计算。 3.与电容器并联的电阻端电压变化时，将会引起电容器的充、放电。 求ΔQ的方法：先求与电容器并联的电阻两端电压的变化ΔU， 再据ΔQ＝CΔU求值 七、含电容器电路的分析 45 【例】(多选)如图8所示，电源的电动势E＝2 V，内阻r＝2 Ω，两个定值电阻均为8 Ω，平行板电容器的电容C＝3×10－6 F，则（ ） CD 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 拓展学习 电阻表 电路的动态分析 电源的输出功率 电阻表的原理 串反并同 程序分析法 结论分析法 整体局部整体 Lavf57.25.100 www.ieway.cn Ω A.开关断开时两极板间的电压为 V B.开关断开时电容器所带电荷量为4×10－6 C C.开关接通时两极板间的电压为 V D.开关接通时电容器所带电荷量为4×10－6 C $