高三物理一輪教案閉合電路歐姆定律

1、 精誠(chéng)凝聚=A，=成就夢(mèng)想 2011屆高三物理一輪教案閉合電路歐姆定律教學(xué)目標(biāo):1 .掌握閉合電路歐姆定律，并能應(yīng)用其解決有關(guān)問(wèn)題；2 .掌握路端電壓和外電路電阻的關(guān)系，掌握討論電路結(jié)構(gòu)變化題的一般方法3 .掌握閉合電路的 U-I圖象教學(xué)重點(diǎn)：閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：閉合電路歐姆定律的應(yīng)用教學(xué)方法：講練結(jié)合，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)教學(xué)過(guò)程：一、閉合電路歐姆定律1 .主要物理量。R、I、U,前兩個(gè)是常量，后二個(gè)是變量。研究閉合電路，主要物理量有E、閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有：E=U外+U內(nèi)I = -E （I、R間關(guān)系） R r（3）U=E-Ir （U> I 間關(guān)系）三 R _U =E

2、（U、R間關(guān)系）R r從式看出：當(dāng)外電路斷開時(shí)（I = 0）,路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)。而這時(shí)用電壓表去測(cè)量時(shí)，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動(dòng)勢(shì) （有微弱電流）。當(dāng)外電路短路時(shí)（R = 0,因而U = 0）電流最大為Im=E/r （一般不允許出現(xiàn)這種情況，會(huì)把電源燒壞）。2 .電源的功率和效率。功率：電源的功率（電源的總功率）Pe=EI電源的輸出功率P出=UI電源內(nèi)部消耗的功率 Pr=I 2r電源的效率：n =工-=U =R（最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路） PE E R r翻點(diǎn)亮心燈 Z/(AvA)照亮人生精誠(chéng)凝聚=A，=成就夢(mèng)想 _HIII222電源的輸出功率 P _E_R_ _ 4Rr ，土 <_

3、L,可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖 1_ _2 2, 一,R r R r 4r 4r線如圖所示，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，為P工m4r 翻點(diǎn)亮心燈 /（AvA） 照亮人生 .【例1】已知如圖，E =6V, r =4Q , R=2Q , R2的變化范圍是010Q。求：電源的最大輸出功率；r上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。r- .解：R2=2時(shí)，外電阻等于內(nèi)電阻，電源輸出功率最大為2.25W;R是定R植電阻，電流越大功率越大，所以R2=0時(shí)Ri上消耗的功率最大為 2W;把Ri也看| h '成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為6Q,所以，當(dāng)R2=6 時(shí)，R2上消耗的功率最

4、I1大為1.5W。3 .變化電路的討論。閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會(huì)影響整個(gè)電路， 使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、 部分電路歐姆定律、 串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、 并聯(lián)電路的電流關(guān)系。以右圖電路為例：設(shè)R增大，總電阻一定增大；由I =E , I 一定減小；由U=E-Ir,R rU 一定增大；因此U4、I4 一定增大；由I3= I-I4, I3、U3 一定減小；由U2=U-U3, U2、I2 一定增大；由Ii=|3 -I2, Ii 一定減小。總結(jié)規(guī)律如下：總電路上R增大時(shí)總電流I減小，路端電壓U增大；變化電阻本身和總電路變化規(guī)律 相同；和變化電

5、阻有串聯(lián)關(guān)系（通過(guò)變化電阻的電流也通過(guò)該電阻）的看電流（即總電流 減小時(shí)，該電阻的電流、電壓都減小）；和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的（通過(guò)變化電阻的電流不通過(guò)該電阻）看電壓（即路端電壓增大時(shí)，該電阻的電流、電壓都增大）?！纠?】如圖，電源的內(nèi)阻不可忽略.已知定值電阻 R=10a, R2=8Q ,當(dāng)電鍵S接位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為 0.20A.那么當(dāng)電鍵S接位置2時(shí)，電流表的示數(shù)可能是下列的哪些值A(chǔ).0.28AB.0.25A. 1 一用2 RC.0.22AD.0.19AA 解：電鍵接2后，電路的總電阻減小，總電流一定增大，所以不可能是0.19A.電源的路端電壓一定減小，原來(lái)路端電壓為2V,所以電鍵接2后

6、路端電壓低于 2V,因此電流一定小于 0.25A.所以只能選Co【例3】 如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)電阻為r.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片 P從右端滑到左 端時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表 5、V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為 AU1和A6,下列說(shuō)法中正確的是A.小燈泡L1、L3變暗，L2變亮B.小燈泡L3變暗，、L2變亮C.A Ui<A U2D.A Ui>A U2解：滑動(dòng)變阻器的觸片 P從右端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。與電阻蟬聯(lián)串聯(lián)的燈泡 Li、L2電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡L3電壓降低，變暗。Ui減小，U2增大，而路端電壓 U= Ui + U2減小，所以Ui的變化量大于 6的變

7、化量，選BD。4 .電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的比較：電動(dòng)勢(shì)E路端電壓U物理意義反映電源內(nèi)部非靜電力做功把其它形 式的能量轉(zhuǎn)化為電能的情況反映電路中電場(chǎng)力微功杷電能轉(zhuǎn)化 成為其它形式能量的W況定義式取£ -q限為電源的非靜電力把正電荷從電源 內(nèi)由負(fù)極移到正極所做的功WU q斯為電場(chǎng)力把正電荷從電源外部由 正根移到負(fù)極所做的功量度式£=次+卯=U = 1R測(cè)量運(yùn)用歐姆定律間接測(cè)量用伏特表測(cè)量決定因素只與電源的性質(zhì)有關(guān)與電源和電路中的用電器有關(guān)特殊情況當(dāng)電源開路時(shí)路端電壓7值等于電源電動(dòng)勢(shì)S5 .閉合電路的U-I圖象。右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo) 表

8、示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻大小；b的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大小；當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)（即內(nèi)、外電阻相等時(shí)圖中矩形面積最 大，即輸出功率最大（可以看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最大電流的一半）【例4】 如圖所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線 b是一只某種型號(hào)的定值電阻的伏安特性曲線.若已知該蓄電池組的內(nèi) 阻為2.0 ,則這只定值電阻的阻值為 Q。現(xiàn)有4只這種規(guī)格的 定值電阻，可任意選取其中的若干只進(jìn)行組合，作為該蓄電池組的外電 路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時(shí)是 Wo解：由圖象可知蓄電池的

9、電動(dòng)勢(shì)為20V,由斜率關(guān)系知外電阻阻值為6 。用3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等于2 a ,因此輸出功率最大為50W。6 .滑動(dòng)變阻器的兩種特殊接法。在電路圖中，滑動(dòng)變阻器有兩種接法要特別引起重視： 精誠(chéng)凝聚=A，=成就夢(mèng)想 右圖電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭 P從a端滑向b端的過(guò)程 中，到達(dá)中點(diǎn)位置時(shí)外電阻最大，總電流最小。所以電流表 A的示數(shù) 先減小后增大；可以證明： Ai的示數(shù)一直減小，而 A2的示數(shù)一直增大。中，總電阻逐漸減?。豢傠娏鱅逐漸增大；Rx兩端的電壓逐漸增大，電流Ix也逐漸增大（這是實(shí)驗(yàn)中常用的分壓電路的原理）；滑動(dòng)變阻器r左半部的電流I /先減小后增大。【例5】 如圖所

10、示，電路中 ab是一段長(zhǎng)10 cm,電阻為100的均勻電阻絲。兩只定值電阻的阻值分別為 Ri=80 和R2=20 Q o當(dāng)滑動(dòng)觸頭P從a 端緩慢向b端移動(dòng)的全過(guò)程中燈泡始終發(fā)光。則當(dāng)移動(dòng)距離為cm時(shí)燈afWVWWW泡最亮，移動(dòng)距離為 cm時(shí)燈泡最暗。解：當(dāng)P移到右端時(shí)，外電路總電阻最小，燈最亮，這時(shí) 當(dāng)aP間電阻為20時(shí)，外電路總電阻最大，燈最暗，這時(shí)aP 長(zhǎng) 10cm。aP 長(zhǎng) 2cm。RiR2右圖電路中，設(shè)路端電壓 U不變。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a端滑向b端的過(guò)程翻點(diǎn)亮心燈/(AVA)照亮人生7 .黑盒問(wèn)題。如果黑盒內(nèi)只有電阻，分析時(shí)，從阻值最小的兩點(diǎn)間開始。【例6】 如圖所示，黑盒有

11、四個(gè)接線柱，內(nèi)有4只阻值均為6的電阻，每只電阻都直接與接線柱相連。測(cè)得 Rb=6a, Rac=Rad=10Q o Rbc=Rd=Rd=4，試畫出黑盒內(nèi)的電路。解：由于最小電阻是 Rbc=Rbd=Fcd=4Q ,只有2只6 串聯(lián)后再與1只6 并聯(lián)才能出現(xiàn) 4 Q ,因此bc、cd、db間應(yīng)各接1只電阻。再于 ab間接1只電阻，結(jié)論正合適。二、電路故障問(wèn)題的分類解析1 .常見的故障現(xiàn)象斷路：是指電路兩點(diǎn)間（或用電器兩端）的電阻無(wú)窮大，此時(shí)無(wú)電流通過(guò)，若電源正常 時(shí)，即用電壓表兩端并聯(lián)在這段電路（或用電器）上，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該段電路斷路，如 電路中只有該一處斷路，整個(gè)電路的電勢(shì)差全部降落在該處，其

12、它各處均無(wú)電壓降落（即電 壓表不偏轉(zhuǎn)）。短路:是指電路兩點(diǎn)間（或用電器兩端）的電阻趨于零，此時(shí)電路兩點(diǎn)間無(wú)電壓降落，用 電器實(shí)際功率為鬟（即用電器不工為或燈不亮，電源易被燒壞）2 .檢查電路故障的常用方法電壓表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可以用電壓表測(cè)量各部分電路上的電壓，通過(guò)對(duì) 測(cè)量電壓值的分析，就可以確定故障。在用電壓表檢查時(shí)，一定要注意電壓表的極性正確和 量程符合要求。電流表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可以用電流表測(cè)量各部分電路上的電流，通過(guò)對(duì) 測(cè)量電流值的分析，就可以確定故障。在用電流表檢查時(shí)，一定要注意電流表的極性正確和 量程符合要求。歐姆表檢查法：當(dāng)電路中斷開電源后，可以利用歐姆表

13、測(cè)量各部分電路的電阻，通過(guò)對(duì) 測(cè)量電阻值的分析，就可以確定故障。在用歐姆表檢查時(shí)，一定要注意切斷電源。試電筆檢查法：對(duì)于家庭用電線路，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以利用試電筆進(jìn)行檢查。在用試 電筆檢查電路時(shí)，一定要用手接觸試電筆的上金屬體。04b 廣RiR2連電3 .常見故障電路問(wèn)題的分類解析(1)給定可能故障現(xiàn)象，確定檢查方法：【例7】在如圖所示電路的三根導(dǎo)線中，有一根是斷的，電源、電阻器R、R2及另外兩根導(dǎo)線都是好的，為了查出斷導(dǎo)線， 某學(xué)生想先將萬(wàn)用表的紅表筆連接在電源的正極a,再將黑表筆分別阻器Ri的b端和R2的c端，并觀察萬(wàn)用表指針的示數(shù)，在下列選檔中，符合操作規(guī)程的是:A.直流10V擋； B.

14、直流0.5A擋；C.直流2.5V擋；D.歐姆擋。解析：根據(jù)題給條件，首先判定不能選用歐姆擋，因?yàn)槭褂脷W姆擋時(shí)，被測(cè)元件必須與 外電路斷開。先考慮電壓擋，將黑表筆接在b端，如果指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明 Ri與電源連接的導(dǎo)線斷了，此時(shí)所測(cè)的數(shù)據(jù)應(yīng)是電源的電動(dòng)勢(shì)6V?；谶@一點(diǎn)，C不能選，否則會(huì)燒毀萬(wàn)用表；如果指針不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明 Ri與電源連接的導(dǎo)線是好的，而R與R2之間導(dǎo)線和R2與電源間導(dǎo)線其中之一是壞的，再把黑表筆接 c點(diǎn)，如果指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明 Ri與R2之間導(dǎo)線是斷的，否則說(shuō)明 以與電 源間導(dǎo)線是斷的，A項(xiàng)正確。再考慮電流表，如果黑表筆接在b端，指針偏轉(zhuǎn)有示數(shù)則說(shuō)明Ri與電源連接的導(dǎo)線是斷的，此時(shí)指示數(shù)1=

15、日(R1+R2) =0.4A,沒(méi)有超過(guò)量程；如果指針不偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明Ri與電源間連接的導(dǎo)線是好的，而 Ri與R2之間導(dǎo)線和R2與電源間導(dǎo)線其中之一是壞的，再把黑表筆接c點(diǎn)，如果指針偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明 Ri與R2之間導(dǎo)線是斷的，此時(shí)示數(shù)I=日F2=i.2A,超過(guò)電流表量程，故 B不能選。(2)給定測(cè)量值，分析推斷故障【例8】如圖一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、b與220V的交流電源連接,ab間、bc間、cd間分別連接一個(gè)電阻?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒(méi)有電流，為檢查電路故障，用一交流 電壓表分別測(cè)得 b、d兩點(diǎn)間以及a、c兩點(diǎn)間的電壓均為 220V。由此可知：(A) ab間電路通，cd間電路不通(B) a

16、b間電路不通，bc間電路通(C) ab間電路通，bc間電路不通(D) bc間電路不通，cd間電路通解析：由于用交流電壓表測(cè)得b、d兩點(diǎn)間為220V,這說(shuō)明ab間電路是通的，bc間電路不通或cd間電路不通；由于用交流電壓表測(cè)得 a、c兩點(diǎn)間為220V,這說(shuō)明cd間電路是通的， ab間電路不通或 bc間電路不通；綜合分析可知bc間電路不通，ab間電路通和cd間電路通，即選項(xiàng)C、D正確。【例9】某同學(xué)按如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)將變阻器的觸片P移到不同位置時(shí)測(cè)得各電表的示數(shù)如下表所示：序號(hào)Ai示數(shù)(A)A2示數(shù)(A)Vi示數(shù)(V)V2示數(shù)(V)10.600.302.401.2020.440.

17、322.560.48將電壓表內(nèi)阻看作無(wú)限大，電流表內(nèi)阻看作零。電路中E, r分別為電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，R1, R2, R3為定值電阻，在這五個(gè)物理量中， 可根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)求得的物 理量是(不要求具體計(jì)算)。由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了(但不為 零)，若這種情況的發(fā)生是由用電器引起的，則可能的故障原因解析：先將電路簡(jiǎn)化，R與r看成一個(gè)等效內(nèi)阻r'=R+r則由Vi和A1的兩組數(shù)據(jù)可求得電源的電動(dòng)勢(shì)E;由人2和V1的數(shù)據(jù)可求出電阻R3;由丫2和A1、A2的數(shù)據(jù)可求出&。當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩電壓表的示數(shù)相同時(shí)，但又不為零，說(shuō)明V2的示數(shù)也是路端電壓，即外電路的電壓全降在電阻 R2上，

18、由此可推斷 Rp兩端電壓為零，這樣故障的原因可能有兩個(gè)，若假設(shè) R是完好的，則Rp一定短路；若假設(shè) Rp是完好的，則 R2一定斷路。H工(3)根據(jù)觀察現(xiàn)象，分析推斷故障【例10如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈Li、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈Li變亮，燈L2變暗，電精誠(chéng)凝聚 =A_A=成就夢(mèng)想 _HIII流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是:(A) Ri斷路 (B) R2斷路Li變暗，而路端電壓增大,Li變亮，而路端電壓減小,(C) R短路 (D) Q短路解析：首先應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，如圖所示為其標(biāo)準(zhǔn)化 后的電路。當(dāng) Ri斷路時(shí)，總電阻增大，所以通過(guò)電源的總電 流減小，燈L2

19、變暗，電流表的讀數(shù)變小，而路端電壓增大， 所以Li兩端電壓增大，燈 Li變亮，所以A選項(xiàng)正確。當(dāng)R2斷路時(shí)，總電阻增大，所以通過(guò)電源的總電流減小，燈 所以L2兩端電壓增大，燈 L2變亮，所以B選項(xiàng)不正確。當(dāng)以短路時(shí)，總電阻減小，所以通過(guò)電源的總電流增大，燈所以L2兩端電壓減小，燈 L2變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾?，而通過(guò)L2的電流減小，電流表的讀數(shù)變大，所以C選項(xiàng)不正確。當(dāng)R短路時(shí)，總電阻減小，所以通過(guò)電源的總電流增大，燈Li變亮，而路端電壓減小，所以L2兩端電壓減小，燈 匕變暗，因?yàn)榭傠娏髟黾樱ㄟ^(guò) L2的電流減小，電流表的讀數(shù)變 大，所以D選項(xiàng)不正確。【例ii】某居民家中的電路如圖6所示，開始時(shí)

20、各部分工作正常，將電飯煲的插頭插入三孔插座后，正在燒水的電熱壺突然不能工作，但電燈仍正常發(fā)光.拔出電飯煲的插頭，把試電筆分別插入插座的左、右插孔，窟管均能發(fā)光，則：A.僅電熱壺所在的 C、D兩點(diǎn)間發(fā)生了斷路故障B.僅電熱壺所在的 C、D兩點(diǎn)間發(fā)生了短路故障C.僅導(dǎo)線AB間斷路D.因?yàn)椴遄脤?dǎo)線接地，所以發(fā)生了上述故障解析：由于電燈仍正常發(fā)光，說(shuō)明電源是好的，電熱壺所在的C、D兩點(diǎn)間沒(méi)有發(fā)生短路故障。把試電筆分別插入插座的左、右插孔，窟管均能發(fā)光，說(shuō)明插座的左、右插孔都與火 線相通，說(shuō)明電熱壺所在的 C、D兩點(diǎn)間沒(méi)有發(fā)生斷路故障。綜合分析可知，故障為導(dǎo)線 AB 間斷路，即C選項(xiàng)正確。(4)根據(jù)故

21、障，分析推斷可能觀察到的現(xiàn)象【例i2如圖所示，燈泡 A和B都正常發(fā)光, 燈的亮度如何變化？解析：當(dāng)R2忽然斷路時(shí)，電路的總電阻變大， 的電壓增大，B燈兩端的電壓降低，所以將看到燈R2忽然斷路，已知U不變，i3t分析 A、B兩A燈兩端B比原來(lái)變暗了些，而燈泡 A比原來(lái)亮了些。三、綜合例析【例13如圖所示的電路中，定值電阻R=3 當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電源內(nèi)、外電路消耗的功率之比為1 ： 3;當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，內(nèi)、外電路消耗的功率之比為1 ： 1.求開關(guān)S閉合前和閉合后，燈泡L上消耗的功率之比(不計(jì)燈泡電阻的變化)解：設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為 E,內(nèi)阻為r.開關(guān)S斷開時(shí)， =，% Rl所以R_=3r3Ul=E4所以9E216RL開關(guān)S閉合時(shí)，P- = =1P外 RR并=r, U并=1E2