12.2闭合电路欧姆定律（第二课时）（导学案）高二物理（人教版2019）

第2节闭合电路欧姆定律（第二课时）导学案【学习目标】1、理解闭合电路的欧姆定律，通过探究电源两端电压与电流的关系，体会图像法在研究物理问题中的作用。2、能根据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载的关系。3、知道欧姆表测量电阻的原理。4、了解电源短路可能会带来的危害，加强安全用电意识。【学习重难点】学习重点：1、路端电压与负载的关系。2、电源的输出功率与负载的关系。学习难点：电路的动态分析。【知识回顾】1、电动势的定义式是：E=W2、闭合电路欧姆定律的数学表达式是：I=ER+r或E=IR+Ir。其中，U外=IR是外电路上总的电势降落；U内=I3、功率的计算式为P=UI。焦耳定律的数学表达式为Q4、串联电路中，用电器两端的电压、电功率均与各用电器的电阻成正比；并联电路中，通过各支路的电流、各支路的电功率均与电阻成反比。【自主预习】1、外电路的电势降落叫路端电压，计算式是：U=2、断路时，外电阻R→∞，电路中的电流I＝0，路端电压U路＝E。短路时，外电阻R＝0，电路中的电流I＝E/r，路端电压U路＝0。3、在电源的UI图中，纵轴截距表示电源电动势E，横轴截距表示短路电流I短=Er，4、电源的总功率：P总=EI，输出功率：P【课堂探究】第一部分路端电压与负载的关系思考1：IR和IrU外=IR是外电路上总的电势降落；外电路中的用电器叫负载，外电路的电势降落叫路端电压。由E=U外+思考2：为什么多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗？并联多个灯泡，外电路电阻会“越并越小”。由I=再根据U=【视频】研究路端电压与负载的关系。思考3：路端电压与负载（外电路电阻）的关系是怎样的？U思考4：有上述结论，断路时的路端电压与负载的关系是怎样的？短路时呢？断路时，R→∞，I＝0，U路＝E短路时，R＝0，I＝E/r，U路＝0思考5：路端电压U随电流I变化的图像是怎样的？物理意义是什么？函数表达式：U在纵轴上的截距表示电源的电动势E。在横轴上的截距表示电源的短路电流I短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。思考6：在如图所示的UI图像中，①a、b各自表示谁的UI图像？②a、b的斜率各自什么？③a与纵轴的交点坐标表示什么？④a、b的交点坐标表示什么？⑤交点和原点之间的矩形UMOI的面积表示什么？①a为电源的UI图像，b为外电阻的UI图像。②a的斜率的绝对值表示内阻大小；b的斜率表示外电阻的大小。③a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势。④两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压。⑤交点和原点之间的矩形UMOI的面积表示电源的输出功率。思考7：在如图所示的IR图像中，电源的输出电流与外电路电阻关系？I思考8：在如图所示的UR图像中，电源的路端电压与外电路电阻关系？U第二部分闭合电路的功率和效率思考1：如图所示，电源提供的功率、电源的输出功率、电源内阻上的热功率、供电效率各是多少？电源提供的功率：P电源的输出功率：P电源内阻上的热功率：P供电效率：η思考2：对纯电阻电路，电源的效率是怎样的？η所以，R增大时电源效率提高。思考3：电源的输出功率有哪些计算方法？P思考4：随着R外的改变，P出也在发生变化。P出的最大值，即电源的最大输出功率是多少？P当R＝r时，P由此，PR图像为：当R＝r时，电源输出功率最大，但效率只有百分之五十。第三部分闭合电路的动态分析动态电路分析的两种常用方法：1、程序法：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。常用结论：“串反并同”“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、电功率都将增大；“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。思考1：在闭合电路总，如果某一个电阻增大或减小，则电路的总电阻会怎样变化？该电阻两端的电压会怎样变化？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)。思考2：在分析电路时，理想电压表、理想电流表可以看做什么？理想电压表可认为是断路，理想电流表可认为是短路。【自我测评】1．（2022上·湖南长沙·高二雅礼中学校考期中）图1为“测量干电池的电动势和内阻”的实验电路图。实验中测得多组电压和电流值，通过描点作图得到如图2的UI图线。下列判断正确的是（）A．电源的电动势B．电源的内阻C．当电压为1.4V时，外电路电阻阻值D．当电流为0.2A时，电源内电压【答案】AC【详解】AB．根据闭合电路欧姆定律可得由此可知，电源的UI图线的纵截距表示电源电动势图线的斜率的绝对值表示电源内阻故A正确，B错误；C．当电压为1.4V时，根据闭合电路欧姆定律得解得外电路的电阻阻值为故C正确；D．当电流为0.2A时，有故D错误。故选AC。2．（2022上·山东聊城·高二校联考期中）如图所示，直线A为某电源的U—I图线，曲线B为某小灯泡L的U—I图线的一部分，用该电源和小灯泡L串联起来组成闭合回路时灯泡L恰能正常发光，则下列说法中正确的是（）A．灯泡L的额定电压为2V，额定功率为4WB．此电源的内电阻为0.5，此时灯泡L的电阻大于1C．此时电源内阻的热功率为4WD．把灯泡L换成阻值恒为0.5的纯电阻，电源的输出功率将增大，但效率降低【答案】AD【详解】A．由图像可知，灯泡L的额定电压为2V，额定功率为A正确；B．根据电源的U—I图线，可得此电源的电动势为3V，内电阻为此时灯泡L的电阻B错误；C．此时电源内阻的热功率为C错误；D．灯泡正常发光时电源的输出功率等于灯泡的额定功率，即4W，把灯泡L换成阻值恒为0.5的纯电阻，电源的输出功率为则电源的输出功率将增大。电源效率可知，外接电阻R减小，电源效率降低，D正确。故选AD。3．（2022·四川师范大学附属中学高二期中）如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量高者（）A．电流表示数大 B．电压表示数小 C．电源内阻的电压小 D．路端电压小【答案】C【详解】A．体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电，则体型相近的两人相比，脂肪含量高者电阻大，由闭合电路欧姆定律可知电路中的电流小，故A错误；B．由于电压表测得是人体的电压，则电流小，则电压表示数大，故B错误；C．电源内阻电压为电流小，则电源内阻的电压小，故C正确；D．路端电压为电流小，则路端电压大，故D错误。故选C。4．（2022·辽宁·凤城市第一中学高二期中）如图所示，平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点，不考虑电流表和电压表对电路的影响，选地面的电势为零，当滑动变阻器的滑片向b端移动后，下列说法中正确的是（）A．油滴带负电，将向上运动B．P点的电势降低C．电源的效率变低D．若电压表、电流表的示数变化量分别为ΔU和ΔI，则【答案】BC【详解】A．油滴原来静止在电容器内，受向上的电场力平衡重力，由图可知电容器内部电场方向向下，则油滴带负电。当滑片向b移动时，滑动变阻器接入电阻减小，则电路中总电阻减小；由闭合电路欧姆定律可知，电路中电流增大，路端电压减小，R1两端的电压增大，则电容器两端电压减小，电容器内场强减小，油滴所受电场力将小于重力，将向下运动，A错误；B．P点的电势等于P点与下极板（接地，电势为零）的电势差，由可知，E减小，P与下极板间距不变，所以电势差减小，P点电势降低，B正确；C．电源的效率为当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，R4的阻值减小，外电阻R减小，电源的效率变低，C正确；D．根据闭合电路欧姆定律解得D错误。故选BC。【学后反思】__________________________________________________________________________________________________