1、第4節(jié)電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路歐姆定律,課堂探究,自主學(xué)習(xí),達(dá)標(biāo)測評,自主學(xué)習(xí) 課前預(yù)習(xí)感悟新知,目標(biāo)導(dǎo)航,(教師參考),重點(diǎn):(1)電源電動勢的理解 (2)閉合電路歐姆定律的理解及應(yīng)用 難點(diǎn):閉合電路中能量轉(zhuǎn)化與守恒,教材梳理,一、電源的電動勢及內(nèi)阻 1.電源 將其他形式的能轉(zhuǎn)化為 的裝置. 2.電動勢 (1)大小:數(shù)值上等于不接入電路時電源兩極間的 . (2)符號:E,單位:伏特,用V表示. (3)物理意義:表征電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為 的本領(lǐng).,(4)幾種電池的電動勢,電勢能,電勢差,電能,1.5,2.0,3.電源的內(nèi)阻 電源內(nèi)部電路的電阻.,想一想 教材P56圖2-4-2中,假定在干

2、路中串聯(lián)一只電阻R0,依次閉合開關(guān),燈泡的亮度會變化嗎?為什么?,答案:依次閉合開關(guān),并聯(lián)的總電阻減小,干路電流增大,路端電壓減小,R0兩端電壓增大,燈泡兩端的電壓減小,燈泡變暗.,二、閉合電路歐姆定律 1.閉合電路的組成 (1)外電路:電源外部的電路.在電源外部,電流由電源正極流向負(fù)極.在外電路上有電勢降落IR,稱為 或外電壓U,即U= . (2)內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路.當(dāng)電流流過電源內(nèi)部時,在內(nèi)阻r上會有電勢降落Ir,Ir稱為電源的內(nèi)電壓U,即U= .,路端電壓,IR,Ir,2.閉合電路歐姆定律 (1)內(nèi)容:在外電路為 的閉合電路中,電流的大小跟電源的電動勢成 ,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成

3、.,純電阻,正比,反比,(2)表達(dá)式: .,想一想 我們用電壓表直接連接電源的兩端,那么電壓表的讀數(shù)與電源電動勢大小有何關(guān)系?為什么? 答案:電源有內(nèi)阻,用電壓表和電源正、負(fù)極相連時,相當(dāng)于電源與電壓表串聯(lián),電壓表讀數(shù)是路端電壓,小于電源電動勢.,三、閉合電路的U-I圖像(如圖) 1.電源電動勢:直線與 軸交點(diǎn)的值.,縱,2.短路電流:直線與 軸交點(diǎn)的值. 3.電源內(nèi)阻:直線 的大小.,橫,斜率,4.U外隨I的變化關(guān)系:電流I增大時,路端電壓U外 .,降低,1.在電源內(nèi)部,電荷移動過程中,電場力做負(fù)功,電荷的電勢能增加.() 2.電動勢相同的1號和5號干電池,內(nèi)阻也一定相同.() 3.在閉合電

4、路中,外電阻越大,路端電壓越大.() 4.電路斷開時,電路中的電流為零,路端電壓也為零.() 5.電源短路時,路端電壓為零.(),思考判斷,答案:1.2.3.4.5.,要點(diǎn)一 對電動勢概念的理解,課堂探究 核心導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)探究,【問題導(dǎo)學(xué)】 在電源內(nèi)部,從負(fù)極到正極只有電勢的升高嗎?,答案:在電源內(nèi)部,正電荷從電源的負(fù)極到電源的正極,克服靜電力做功,把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,電勢升高,同時,電流流過電源內(nèi)部時,在內(nèi)阻r上電流做功,電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,電勢降低,故在電源內(nèi)部,電勢有升高也有降低.,【要點(diǎn)歸納】 1.電動勢 (1)意義:表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小. (2)決定因素:

5、由電源本身特性決定,跟電源的體積無關(guān),跟外電路也無關(guān). (3)電源極性:在電源內(nèi)部正電荷集聚端為正極,負(fù)電荷集聚端為負(fù)極.,(4)電動勢與電壓的區(qū)別與聯(lián)系,2.電池的串聯(lián)和并聯(lián):n個完全相同的電池串聯(lián)時,總電動勢E總=nE,總內(nèi)阻r總=nr;并聯(lián)時E總=E,r總= .,【例1】 下列對電源電動勢概念的認(rèn)識正確的是( ) A.電源電動勢等于電源兩極間的電壓 B.在閉合電路中,電動勢等于內(nèi)、外電壓之和 C.電源電動勢表征了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng),電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能越多,電動勢就越大 D.電動勢、電壓和電勢差雖名稱不同,但物理意義相同,所以單位也相同,B,解析:電源電動勢等

6、于電源開路時正、負(fù)極間的電壓,電路閉合時由于存在內(nèi)電壓,電源兩極間的電壓小于電源電動勢,A錯誤;在閉合電路中,電動勢等于內(nèi)、外電壓之和,B正確;電源電動勢是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的物理量,即在電路中通過一定電荷量時,電源提供的電能越多,電動勢就越大,并不是電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能越多,電動勢就越大,因?yàn)檗D(zhuǎn)化的能量除與電動勢有關(guān)外,還與所經(jīng)歷的時間、用電情況有關(guān),C錯誤;電動勢和電勢差意義不同,電勢差是表示電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)的物理量,D錯誤.,(教師備用) 例1-1:下列關(guān)于電源和電源電動勢的說法正確的是( ) A.電源是通過靜電力把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

7、B.在電源內(nèi)部正電荷從低電勢處向高電勢處移動 C.電源電動勢反映了電源內(nèi)部靜電力做功的本領(lǐng) D.把同一電源接在不同的電路中,電源的電動勢也將變化,B,解析:電源內(nèi)正電荷在非靜電力下從低電勢處(負(fù)極)移向高電勢處(正極),把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,選項(xiàng)A錯,B對;電源電動勢反映電源內(nèi)非靜電力做功的本領(lǐng),與是否接入電路或接到不同電路均無關(guān),選項(xiàng)C,D錯.,針對訓(xùn)練1-1:關(guān)于電源電動勢,下列說法中正確的是( ) A.同一電源接入不同的電路電動勢會發(fā)生改變 B.電源電動勢就是接入電源兩極間的電壓表測量的電壓 C.電源電動勢與是否接外電路無關(guān) D.電源電動勢表征把電勢能轉(zhuǎn)化成其他形式能的本領(lǐng)的大小,與

8、是否接外電路無關(guān),解析:電源電動勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的物理量,與是否接外電路無關(guān),故選項(xiàng)A,D錯誤,C正確.電動勢和電壓是不同的概念,其物理意義也不相同,故選項(xiàng)B錯誤.,C,要點(diǎn)二 閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,【問題導(dǎo)學(xué)】 將舊電池和新電池混合使用,這樣用起來合算嗎?,答案:不合算.舊電池內(nèi)阻大,新、舊電池混合使用,只會起到降低路端電壓和消耗新電池電勢能的作用.,【要點(diǎn)歸納】 1.閉合電路規(guī)律的表達(dá)形式和意義,2.閉合電路動態(tài)問題分析 分析閉合電路的動態(tài)問題常按照“局部整體局部”的順序.具體步驟為:(1)確定電路的外電阻如何變化;(2)根據(jù)閉合電路的歐姆定律I= 確定電路的總

9、電流如何變化;(3)由U內(nèi)=Ir確定內(nèi)電壓如何變化;(4)由U=E-U內(nèi)確定路端電壓如何變化; (5)由歐姆定律及串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)判斷各部分電路電壓、電流的變化情況.,【例2】 如圖所示,電池內(nèi)阻r=1.5 ,R1=R2=R3=4 ,R4=10 . (1)當(dāng)開關(guān)S1,S2均斷開時,電壓表讀數(shù)為4 V,求電源電動勢E;,解析:(1)當(dāng)開關(guān)S1,S2均斷開時,R2中的電流I2= =1 A,則E=I2(r+R1+R2+R3) =13.5 V.,答案:(1)13.5 V,(2)當(dāng)開關(guān)S1,S2均閉合時,兩個電表的讀數(shù)分別為多少?,答案:(2)1.5 V A,規(guī)律方法 解決閉合電路問題的一般方法 (1

10、)求總電流I:若已知內(nèi)、外電路上所有電阻的阻值和電源電動勢,可用閉合電路的歐姆定律直接求出,若內(nèi)、外電路上有多個未知電阻,可利用某一部分電路的已知電流和電壓求總電流I;當(dāng)以上方法都行不通時,可以應(yīng)用聯(lián)立方程求出I. (2)當(dāng)外電路含有非純電阻元件時(如電動機(jī)、電解槽等),不能應(yīng)用閉合電路的歐姆定律求解干路電流,也不能應(yīng)用部分電路歐姆定律求解該部分的電流,若需要時只能根據(jù)串、并聯(lián)的特點(diǎn)或能量守恒定律計(jì)算得到.,(教師備用) 例2-1:如圖所示電路中,R1=R2=R3=10 ,S斷開時,電壓表示數(shù)為16 V,S閉合時,電壓表示數(shù)為10 V,若電壓表可視為理想的,求: (1)電源電動勢和內(nèi)阻各為多大

11、?,答案:(1)20 V5 ,答案:(2)6.4 W2.5 W,(2)閉合S前后,R1消耗的功率分別為多大?,解析:(2)閉合S前后,R1消耗的功率分別為 P1=I2R1=0.8210 W=6.4 W, P=（ ）2R1=0.5210 W=2.5 W.,針對訓(xùn)練2-1:如圖所示電路中,電源電動勢E=12 V,內(nèi)阻r=2 ,R1=4 ,R2= 6 ,R3=3 .,答案:(1)6 V,(1)若在C,D間連一個理想電壓表,其讀數(shù)是多少?,(2)若在C,D間連一個理想電流表,其讀數(shù)是多少?,答案:(2)1 A,要點(diǎn)三 閉合電路中的圖像問題,【問題導(dǎo)學(xué)】 在U-I圖像中,若縱軸U不從零開始取值,如何確定

12、電源的電動勢和內(nèi)阻?,答案:若縱軸不從零開始取值,圖線與縱軸的交點(diǎn)仍表示電源的電動勢,圖線斜率的絕對值仍表示電源的內(nèi)阻,但圖線與橫軸的交點(diǎn)不表示短路電流.,【要點(diǎn)歸納】 1.U-R圖像,2.路端電壓U隨電流I變化的圖像(U-I關(guān)系圖線) (1)U-I圖像的函數(shù)表達(dá)式:U=E-Ir. (2)U-I圖像特點(diǎn):位于第一象限,與橫、縱坐標(biāo)軸相交的傾斜直線,如圖所示.,(3)推論,【例3】 (多選)如圖是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫出的U-I圖像,下列關(guān)于這個圖像的說法中正確的是( ),AD,解析:U-I圖線縱軸截距表示電源電動勢E=3.0 V,選項(xiàng)A正確;橫軸截距點(diǎn)坐標(biāo)為(0.6 A,2.4 V),因此不是

13、短路時的電流,選項(xiàng)B,C錯誤;由r=| |知選項(xiàng)D正確.,誤區(qū)警示 利用U-I圖線解題的注意點(diǎn) 電源的U-I圖線與電阻的U-I圖線的物理意義不同,前者是路端電壓與電路電流的函數(shù)關(guān)系,后者是加在電阻兩端的電壓與通過的電流的函數(shù)關(guān)系.,(教師備用) 例3-1:(多選)如圖是用理想電流表和電壓表測定a,b兩電池的電動勢和內(nèi)阻所得的U-I圖線,下述說法正確的是( ) A.EaEb B.rbra C.兩個圖線的交點(diǎn)表示這兩電池外電路電阻相等 D.圖線與橫軸的截距表示短路電流,BCD,解析:b圖像的斜率大于a圖像的斜率,rbra,選項(xiàng)B正確;圖像與U軸的截距中,b圖線大于a圖線,即EbEa,選項(xiàng)A錯誤;圖

14、像與I軸的截距表示短路電流,選項(xiàng)D正確;經(jīng)a,b兩圖線交點(diǎn)作過原點(diǎn)的直線,該直線表明同一阻值的電阻分別接在兩電源時,路端電壓、電流相等,故選項(xiàng)C正確.,針對訓(xùn)練3-1:(2017邢臺一中月考)(多選)如圖所示,直線A為電源的輸出電壓與電流的關(guān)系圖線,直線B和C分別為電阻R1,R2的電壓與電流圖線.用該電源分別與R1,R2組成閉合電路時,電源的輸出電功率分別為P1,P2,電源的效率分別為1,2,則下列關(guān)系正確的是( ),BC,A.P1P2B.P1=P2 C.12D.12,達(dá)標(biāo)測評 隨堂演練檢測效果,1.關(guān)于電源的電動勢,下列說法正確的是( ) A.電源的內(nèi)阻越大,電動勢越大 B.電源的電動勢越大

15、,電源所提供的電能就越多 C.電源接入電路后,其兩端的電壓越大,電源的電動勢也越大 D.無論電源接入何種電路,其電動勢是不變的,D,解析:電源的電動勢與內(nèi)阻無關(guān),故A錯誤;電源所能提供的電能與電動勢無關(guān),它是由電源中儲存的可轉(zhuǎn)化能量的多少決定的,故B錯誤;電源的電動勢與外電路無關(guān),故C錯誤,D正確.,2.有兩個相同的電阻R,串聯(lián)起來接在電動勢為E的電源上,通過每個電阻的電流為I,若將這兩個電阻并聯(lián)起來,仍接在該電源上,此時通過一個電阻R的電流為2I/3,則該電源的內(nèi)阻是( ) A.R B.R/2 C.4R D.R/8,C,3.電路中路端電壓隨干路電流變化的圖像如圖所示,則電源的電動勢和內(nèi)電阻應(yīng)是( ) A.E=0.3 V,r=0.5 B.E=1.5 V,r=3.0 C.E=1.5 V,r=0.5 D.E=1.5 V,r=0.6 ,D,4.(2017濟(jì)南高二檢測)如圖所示,已知R1=R2=R3=1 .當(dāng)開關(guān)S閉合后,電壓表