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4电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律(教师用书独具)●课标要求1．知道电源的电动势和内阻．2．理解闭合电路的欧姆定律．3．测量电源的电动势和内电阻．●课标解读1．知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置．2．了解电路中自由电荷定向移动过程中静电力和非静电力做功与能量间转化的关系．3．了解电源电动势及内阻的含义．4．理解闭合电路欧姆定律，理解内外电路的电势降落．5．会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行电路分析与计算．●教学地位闭合电路欧姆定律的应用是高考命题的热点，常与其他电路知识相结合，以选择题的形式出现.(教师用书独具)●新课导入建议日常生活中我们会接触到各种各样的电源，如石英钟、遥控器中用的干电池(1号、5号、7号等)；摩托车、汽车、电动车上用的蓄电池；手机中用的锂电池；电子手表中用的钮扣电池等．干电池、手机中的锂电池、钮扣电池和一节铅蓄电池的电动势各是多大？同一个电池对不同电阻供电时，电池两极电压和电路中的电流与外电路电阻有什么关系？今天我们就来解决这些问题．●教学流程设计课前预习安排：1．看教材2.填写【课前自主导学】(同学之间可进行讨论步骤1：导入新课，本节教学地位分析步骤2：老师提问，检查预习效果(可多提问几个学生步骤3：师生互动完成“探究1”互动方式(除例1外可再变换命题角度，补充一个例题以拓展学生思路)步骤7：完成“探究3”(重在讲解规律方法技巧步骤6：师生互动完成“探究2”(方式同完成“探究1”相同步骤5：让学生完成【迁移应用】检查完成情况并点评步骤4：教师通过例题讲解总结闭合电路动态问题的分析方法步骤8：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况步骤9：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评，安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置．2.了解电路中自由电荷定向移动过程中静电力和非静电力做功与能量转化间的关系．3.了解电源电动势及内阻的含义．4.理解闭合电路欧姆定律，理解内外电路的电势降落．5.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行电路分析与计算.1.电动势概念的建立．(重点)2.运用能量关系进行闭合电路欧姆定律的推导．(重点)3.闭合电路欧姆定律的应用．(重点)4.电动势概念的理解．(难点)5.理解路端电压与负载的关系，并能用来分析解决问题．(难点)电源的电动势和内阻1.基本知识(1)电源的电动势①电源：把其它形式的能转化为电能的装置．②电动势(ⅰ)大小等于没有接入电路时两极间的电压，用字母E表示．(ⅱ)物理意义：表示电源把其他形式的能转化成电势能的本领．(2)电源的内阻电源内部也是一段电路，也有电阻，它就是电源的内电阻，简称内阻，常用符号r来表示．2．思考判断(1)电源提供的电能越多，电源的电动势越大．(×)(2)电池是将化学能转化为电势能，光电池是将光能转化为电势能．(√)(3)当电路中通过1库仑的电荷量时，电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值．(√)3．探究交流电源的电动势和外接电路的负载有什么关系？【提示】电源的电动势只和电源本身有关，与所接的负载无关.闭合电路欧姆定律1.基本知识(1)闭合电路只有用导线把电源、用电器连成一个闭合电路才有电流．用电器、导线组成外电路，电源内部是内电路．在外电路中，沿电流方向电势降低，在内电路中电流从负极到正极．(2)闭合电路欧姆定律①内容：在外电路为纯电阻的闭合电路中，电流的大小跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．②公式：I＝ER＋r.③适用范围：外电路为纯电阻电路．2．思考判断(1)电源的电动势等于外电路电阻两端的电压．(×)(2)对整个闭合电路来说，内、外电阻串联，它们分担的电压之和等于电源电动势的大小．(√)(3)在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实质上就是电压．(×)3．探究交流闭合电路欧姆定律公式中，E、R、r的物理意义各是什么？【提示】E代表电源的电动势，R代表外电路的电阻，r代表内电路的电阻.路端电压与外电阻、电流的关系1.基本知识(1)U＝E－Ir，对给定的电源来说，E和r是一定的①当外电阻R增大时，电流I减小，内电压减小，路端电压增大，当外电路断开，即R为无穷大时，I＝0，U内＝0，U外＝E.这就是说，开路时的路端电压等于电源电动势．②当外电阻R减小时，电流I增大，内电压增大，路端电压减小．③当电源两端短路时，则电阻R＝0，此时电流I＝Er，叫短路电流．(2)路端电压与电流的关系图像由U＝E－Ir可知，U－I图像是一条向下倾斜的直线．如图2－4－1所示：图2－4－1①图线与纵轴截距的意义：电源电动势．②图线与横轴截距的意义：短路电流．③图线斜率的意义：电源的内阻．2．思考判断(1)当电源短路时，路端电压等于电源的电动势．(×)(2)由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把电源两极直接相连接．(√)(3)电源断开时，电流为零，所以路端电压也为零．(×)3．探究交流上述路端电压U与电流I的图像中，UI表示外电阻还是内电阻？【提示】因U为路端电压，UI表示外电阻R的大小，而ΔUΔI表示图线斜率，就是电源内阻的大小.对闭合电路欧姆定律的深入理解【问题导思】1．用电压表测量闭合电路电源两端的电压，电压表的示数等于电源电动势吗？2．在含有电动机的电路中，能用闭合电路的欧姆定律求电流吗？3．当外电路的电阻增大时，闭合电路中的电流如何变化？路端电压是增大还是减小？1．对闭合电路的欧姆定律的理解(1)I＝ER＋r或E＝IR＋Ir，只适用于外电路为纯电阻电路的情况，对外电路中含有非纯电阻元件(如电动机、电解槽等)的电路不适用．(2)E＝U外＋U内＝U外＋Ir，即电源电动势等于内外电路的电压之和．普遍适用于外电路为任意用电器的情况，当外电路断开时，I＝0，内电压U内＝Ir＝0，U外＝E，即只有当外电路断开时，电源两端的电压才等于电动势．(3)将电压表接在电源两极间测得的电压U外是指路端电压，不是内电路两端的电压，也不是电源电动势，所以U外E.(4)电动势和路端电压虽然是有相同的单位且有时数值也相同，但二者是本质不同的物理量．电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领大小，路端电压反映了外电路中电能转化为其他形式的能的本领大小．2．闭合电路动态分析的步骤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)发生变化的问题分析的基本步骤是：(1)明确各部分电路的串并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压．(2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化．(3)根据闭合电路欧姆定律I＝ER＋r判断电路中总电流如何变化．(4)根据U内＝Ir，判断电源的内电压如何变化．(5)根据U外＝E－U内，判断电源的外电压(路端电压)如何变化．(6)根据串并联电路的特点判断各部分电路的电流或电压如何变化．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．某支路开关断开时，相当于该支路电阻增大，开关闭合时，相当于该支路电阻减小．(2012·雅安高二检测)电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图2－4－2所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是()A．电压表和电流表读数都增大B．电压表和电流表读数都减小C．电压表读数增大，电流表读数减小D．电压表读数减小，电流表读数增大【审题指导】首先根据滑片的移动情况判断R连入电路的阻值如何变化，然后判断外电阻如何变化，外电压如何变化，进而分析各部分电压及电流的变化．【解析】由电路图可知，滑动变阻器的触头向b端滑动时，其连入电路的阻值变大，导致整个电路的外电阻R外增大，由U＝ER外＋rR外＝E1＋rR外知路端电压即电压表的读数变大；而R1的分压UR1＝ER外＋rR1减小，故R2两端的电压UR2＝U－UR1增大，再据I＝UR2R2可得通过R2的电流即电流表的读数增大，所以A项正确．【答案】A直流电路的动态分析1．引起电路特性发生变化主要有三种情况：(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化；(2)电键的闭合、断开或换向(双掷电键)使电路结构发生变化；(3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化．2．进行动态分析的常见思路是：由部分电阻变化推断外电路总电阻(R外)的变化，再由全电路欧姆定律I总＝ER外＋r讨论干路电流I总的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况．3．分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”．即从阻值变化入手，由串并联规律判知R总的变化情况，再由欧姆定律判知I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况．(2)结论法——“并同串反”：“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、电功率都将增大；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、电功率都将减小．“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、电功率都将减小；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、电功率将增大．(3)特殊值法与极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论．图2－4－31．如图2－4－3所示电路，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．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【解析】当R0滑动端向下滑动时，R0减小，则电路中总电阻减小，总电流增大，路端电压减小，所以电压表示数减小，又由于R1两端电压增大，R1两端电压减小，故电流表示数减小，A项正确．【答案】A闭合电路的U－I图像【问题导思】1．闭合电路的U－I图像与电阻的U－I图像有什么不同？2．如何在闭合电路的U－I图像上确定电源的电动势和内电阻？1．闭合电路U－I图像的物理意义反映路端电压U随电流I的变化关系，如图2－4－4所示是一条斜向下的直线．图2－4－42．闭合电路U－I图像的应用(1)当外电路断路时(即R→∞，I＝0)：纵轴上的截距表示电源的电动势E(E＝U端)；当外电路短路时(R＝0，U＝0)：横坐标的截距表示电源的短路电流I短＝E/r.(2)图线的斜率：其绝对值为电源的内电阻．(3)该直线上任意一点与原点连线的斜率：表示该状态时外电阻的大小．(2013·巴中高二检测)电源与电阻R组成串联电路，路端电压U随电流的变化图线及电阻R的U－I图线如图2－4－5所示，求：图2－4－5(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压．【审题指导】审题时应把握以下两点：(1)明确每一条图线的物理意义．(2)明确两条图线上交点的物理意义．【解析】(1)由图像可知电源电动势：E＝4V，短路电流I短＝4A所以电源内阻为：r＝EI短＝1Ω.(2)由图像知：电源与电阻串联后的电流为I＝1A此时对应路端电压为U＝3V.【答案】(1)4A1Ω(2)3V路端电压的U－I图像表示的是电源的性质，电阻的U－I图像表示的是导体的性质，只有在两图像的交点上才能把两方面知识结合起来．2．如图2－4－6所示，a、b为两电源的路端电压U和电路中的电流I的关系图线，则()图2－4－6A．a电源电动势等于b电源的电动势B．a电源的内阻大于b电源的内阻C．若电流变化相同，a路端电压变化小D．若路端电压变化相同，a电流变化大【解析】由图知与U轴交点表电动势，故A对．斜率绝对值表示内阻大小，故B错．由右图知当ΔI相同时，ΔUb＞ΔUa，故C正确．若ΔU相同，则有ΔIb＜ΔIa，故D对．【答案】ACD综合解题方略——巧解含有电容器的电路问题图2－4－7如图2－4－7所示的电路中，电源的电动势为E，内阻忽略不计，R1、R