2022年人教版选修《闭合电路的欧姆定律》教案

1、名师精编 优秀教案闭合电路欧姆定律（第 1课时）一、教学目标1.在物理知识方面的要求（1）熟练掌握闭合电路欧姆定律的两种表达式E=UIr和（2）掌握电源的总功率 P总=IE，电源的输出功率 P输=IU，电源内阻上损耗的功率 P损=I 2r及它们之间的关系 P总P输+P损。2.在物理方法上的要求 进一步培养学生用能量和能量转化的观点分析物理问题的能力，并 使学生掌握闭合电路欧姆定律的推导过程。二、重点、难点分析1.重点是闭合电路欧姆定律。2.难点是应用闭合电路欧姆定律讨论电路中的路端电压、电流随外 电阻变化的关系。三、教学过程 推导闭合电路欧姆定律 电动势为 E，内阻为 r的电源与一个负载（不一

2、定是纯电阻）接成一闭合电路，设负载两端电压为 的非静电力做功为U，电路中的电流为 I，通电时间为 t。电源W非=qE=IEt即有这么多的其他形式的能转化为电能。同时在电源内部电流要克服内电阻的阻碍作用做功 W 2=I2rt，即在电源内部有这么多的电能要转化为内能。 在电源内部同时有两种作用，一是“ 产生”电能，同时又要“ 消耗” 一部分电能。在负载上（外电路）电流所做的功 上要“ 消耗” 这么多电能。W 1=IUt ，即在负载由能量转化和守恒定律可知，电源“ 产生” 的电能应当等于在内阻上和负载上“ 消耗” 的电能之和，即2rtW 非=W1W 2IEt=IUt+I（1）（1）式两端消去 t得：

3、IE=IU+I 2r （2）（2）式中的 IE为电源的总功率，即 P总=IE；IU 为负载上消耗的电功率，也就是电源供给负载的电功率，叫做电源的输出功率，即 P输=IU； I2r名师精编 优秀教案为在电源内阻上消耗的功率，即 P损=I 2r。（2）式也可表示为 P总=P输P损（2）式两端再消去 I，得 E=U Ir（3）（3）式中 E为电源的电动势； U为负载两端的电压，也就是电源两极之间的电压，称为路端电压；Ir为在电源内阻上的电势降，也叫做内电压。当负载为纯电阻时，设其阻值为 R，则有 U=IR，则（ 3）式可写成 E=IRIr（3）、（ 4）两式均叫做闭合电路欧姆定律，也叫做全电路欧姆定

4、 律。请同学分析（ 3）、（ 4）这两式的适用条件有何不同？路端电压 负载两端的电压，也就是电源两极之间的电压，叫做路端电压。当负载是纯电阻时，路端电压 载的电流。U=IR，其中 R是负载电阻的阻值， I是通过负 EU Ir U=E-Ir电源的电动势和内阻 r是一定的，当负载电阻 R增大时，电流 I将减小，则电源内阻上的电势降 Ir将减小，所以路端电压 U增大，所以路端电压 U随外电阻的增大而增大。有两个极端情况：1、当R，也就是当电路断开时，路）时，路端电压等于电源的电动势。I0则U=E。当开路（亦称开在用电压表测电源的电压时，是有电流通过电源和电压表，外电路 并非开路，这时测得的路端电压并

5、不等于电源的电动势。只有当电压表 的电阻非常大时，电流非常小，此时测出的路端电压非常近似地等于电 源的电动势。2、当 R0时， IE/r，可以认为 U=0，路端电压等于零。这种情况叫电 源短路，发生短路时，电流 I叫做短路电流，例1.在如图 1所示的电路中， R1=14.0 ，R2=9.0 ，当开关 S扳到位置 1时，理想电流表的示数为 I1=0.20A；当开关 S板到位置 2时，理想电流表的示数为I2=0.30A，求电源的电动势和内电阻。名师精编 优秀教案（E3.0V，r1.0 ）目的：（ 1）熟悉闭合电路欧姆定律；（2）介绍一种测电动势和内阻的方法 电源的外特性曲线 在电源外特性曲线上某点

6、纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，在图中的那块矩形的面积表示电源的输出功率，当 U E 时， P 最大（想一想，为什 2 么？）电源的最大输出功率 电源的输出功率 P 等于路端电压 U 跟电流强度 I 的乘积，由闭合电路欧姆 定律来分析可知， I 增大时 U 减小， I 减小时 U 增大，表明 UI 有极值存在电源的最大输出功率一个外电路是纯电阻的闭合电路总可以等效为如图所示的电路电源的输出 功率为：PUII2R(REr)2RP maxE2由于(Rr)2(Rr)24Rr所以P(RE2Rr)24 r可见，当Rr时，电源有最大的功率输出，r4结论：当外电路的电阻等于电源的内阻时，电源的输出功

7、率最大名师精编 优秀教案从图线来看电源的输出功率（1）输出功率随外电阻电源的效率R 变化的图线如图所示由于电源内阻的存在， 电源的输出功率仅占电源功率的一部分，另一部分为 内阻上的发热功率率（1）电源效率的定义：输出功率UI 跟电源功率EI 的比值叫做电源的效UIRRrEI因为UIR,EI(Rr)，所以电源效率可表示为（2）当电源的输出功率达最大时，50%在电工和电子技术中， 根据具体情况 有时要求电源的输出功率尽可能大些，有时又要求在保证一定功率输出的前提下尽可能提高电源的效率，这就要根据实 际需要来选择适当的阻值，以充分发挥电源的作用例 2.见资料典例 2 闭合电路的动态分析（下节内容）四、课堂小结1、闭合