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(共57张PPT)
第4章　闭合电路欧姆定律与科学用电
第1节　闭合电路欧姆定律
核心素养：1.知道内电路、外电路、内电压、外电压和电动势的概念. 2.知道电流通 过电源内阻和外阻消耗的能量之和等于电源消耗的能量. 3.会用闭合电路欧姆定律分 析路端电压与外电阻的关系，并能进行相关的电路分析和计算. 4.经历电动势概念的 建立过程，体验能量的转化和守恒在电路中的应用. 5.经历闭合电路欧姆定律的理论 推导过程.
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研习任务一　电动势
合作　讨论
日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它 们有的标有“1.5V”字样，有的标有“3.7V”字样.
（1）如果把5 C的正电荷从1.5V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增 加了多少？非静电力做了多少功？如果把2 C的正电荷从3.7V的手机电池的负极 移到正极呢？
提示：（1）电势能增加了7.5 J，非静电力做功7.5 J；电势能增加了7.4 J，非静电力做功7.4 J.
标有“1.5V”干电池　　标有“3.7V”手机电池
（2）是不是非静电力做功越多电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？ 如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？
提示：（2）不是，非静电力对电荷做功多少与电荷的电荷量有关.若把带相同电荷量的正电荷从电源的负极移到正极，做功越多，电荷获得的电势能越多，表明电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大.可以用非静电力做的功与电荷量的比值来反映电源把其他形式的能转化为电能的本领.
标有“1.5V”干电池　　标有“3.7V”手机电池
教材　认知
1. 内、外电路
的电路叫作内电路； 的电路叫作外电路. 的电 阻称为外电阻； 的电阻称为内电阻.
2. 电动势
物理
意义 反映电源把 转化为 本领的物理量
大小 在数值上等于 时电源两极间的电压
符号 E
单位
电源内部　
电源外部　
外电路　
内电路　
其他形式的能　
电能　
没有接入外电路　
伏特（V）　
3. 内、外电路的能量转化
（1）能量转化：在外电路中，电场力对电荷做 ，将电荷减少的电势能 转化为其他形式的能.电源内部 将正电荷由负极搬到正极，电荷的 电势能增加.
（2）大小关系：电动势在数值上等于 的正电荷由负极移到正极非静电 力所做的功.
正功　
非静电力　
单位电量　
核心　归纳
1. 电动势的物理意义
电动势大小反映电源将其他形式的能转化为电能的本领的大小.
2. 电动势的大小
在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功.
3. 方向
电动势是标量，为了研究问题方便，规定电动势的方向为电源内部电流的方向，即由 电源负极指向正极.
4. 电动势和电压的区别与联系
电压U 电动势E
物理
意义 电场力做功，电能转化为其他 形式的能 非静电力做功，其他形式的能转化为电能
定义式
单位 伏特（V） 伏特（V）
联系 E＝U内＋U外电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差
A. 电源是把其他形式的能转化为电能的装置，这种转化是通过非静电力做功来实现 的
B. 电源的电动势高，表明该电源把其他能转化为电能的本领强，反之表明该电源把 其他能转化为电能的本领弱
C. 电源电动势，是由电源本身的性质决定的，与电源是否接入电路，电路的工作状 态无关
D. 电源的电动势和一段电路两端电压可以有相同的大小和单位，两者的物理含义完 全相同
D
[解析]　电源是把其他形式的能转化为电能的装置，这种转化是通过非静电力做功来 实现的，故A正确；电动势反映电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势高， 表明该电源把其他能转化为电能的本领强，反之表明该电源把其他能转化为电能的本 领弱，故B正确；电源电动势是由电源本身的性质决定的，与电源是否接入电路，电 路的工作状态无关，故C正确；电动势和电压具有相同的单位，但是其物理意义不 同，故D错误.故选D.
A. 铅蓄电池两极间的电压为2V
B. 干电池能在1 s内将1.5 J的化学能转化成电能
C. 铅蓄电池接入不同电路中，电动势会发生变化
D. 电路中通过相同的电荷量时，铅蓄电池比干电池中非静电力做的功多
D
解析：当铅蓄电池不接入电路时，两极间的电压为2V，当接入电路时，两极间 的电压小于2V，故 A错误；干电池的电动势为1.5V，根据W＝qU知，电路中每 通过1 C的电荷量，电池把1.5 J的化学能转化为电能，与时间无关，故B错误； 电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，与电源接入的电路无关， 故C错误；根据W＝qU可知，电路中通过相同的电荷量时，铅蓄电池比干电池中 非静电力做的功多，故D正确.
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研习任务二　闭合电路欧姆定律
合作　讨论
如图所示为闭合电路的组成示意图.
　　探究：若电源电动势为E，闭合开关，电路中的电流为I，在时间t内非静电力做 功为多少？内、外电路中产生的热量分别为多少？它们之间有怎样的关系？
提示：EIt　I2rt　I2Rt　EIt＝I2rt＋I2Rt
教材　认知
1. 特点
在外电路中，电流由高电势流向低电势，在外电阻上沿电流方向电势降低；电源内部 由负极到正极电势升高.
2. 闭合电路欧姆定律
（1）内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成 ，跟电路中内、 外电阻之和成 .
（3）变形公式：E＝U外＋ 或U＝ .
正比　
反比　

U内　
E－Ir　
核心　归纳
闭合电路欧姆定律的表达形式
表达式 物理意义 适用条件
电流与电源电动势成正比， 与电路总电阻成反比 纯电阻电路
E＝I（R＋r）①
E＝U外＋Ir②
E＝U外＋U内③ 电源电动势在数值上等于电 路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电 路；
②③式普遍适用
EIt＝I2Rt＋I2rt④
W＝W外＋W内⑤ 电源提供的总能量等于内外 电路中电能转化为其他形式 能的总和 ④式适用于纯电阻电路
⑤式普遍适用
研习　经典
[典例2]　如图所示的电路中，当开关S接a点时，标有“4V　8 W”的小灯泡L正常发 光，当开关S接b点时，通过电阻R的电流为1 A，这时电阻R两端的电压为 5V. 求：
（1）电阻R的阻值；
[答案]（1）5Ω
（2）电源的电动势和内阻.
[答案] （2）6V　1Ω
解决闭合电路问题的一般步骤
（1）分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量 哪一部分的电压，电流表测量流过哪个用电器的电流.
（2）应用闭合电路的欧姆定律求干路中的电流.
（3）根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压 和电流.
甲　 乙
A
A. 甲图中的路端电压大
B. 甲图中的干路电流大
C. 甲图中电源的总功率大
D. 甲图中电源的效率低
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课堂强研习 合作学习 精研重难
研习任务三　路端电压与外电阻的关系
合作　讨论
在如图所示的电路中，电源的电动势E＝10V，内阻r＝1Ω，试求当外电阻分别是 3Ω、4Ω、9Ω时所对应的路端电压.通过数据计算，你发现了怎样的规律？
提示：路端电压分别为7.5V、8V、9V. 随外电阻的增大，路端电压逐渐增大.
教材　认知
1. 路端电压的表达式：U＝ .
2. 路端电压随外电阻的变化规律
E－Ir　
减小　
增大
增大　
减小
E　
电源电动势　
提示：做功，因为内电路也有电阻，通电时也消耗电能.
核心　归纳
1. 路端电压U随电流I变化的图像（U－I关系图）
（1）U－I图像的函数表达式：U＝E－Ir.
（2）U－I图像特点：位于第一象限，与横纵坐标轴相交的倾斜直线，如图所示.
④图线中某点横、纵坐标的乘积UI为电源的输出功率，即图中矩形的面积表示电源在 路端电压为U时的输出功率.
（3）几个特点.
①三个特征量：与纵轴交点表示电动势，与横轴交点表示短路电流，直线斜率的大小 表示电源的内阻.
2. 路端电压U外与外电阻R之间的关系
对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变，变化 情况如下（↑表示增大，↓表示减小）.
外电阻变化情 况 R↑ R→∞ R↓ R→0
I↓ I→0 I↑
内电压U'＝Ir＝ E－IR U'↓ U'→0 U'↑ U'→E
路端电压U外＝ IR＝E－Ir U外↑ U外→E U外↓ U外→0
研习　经典
A. 电源电动势EA＝EB
B. 电源内阻rA＝rB
C. 电源A的短路电流为0.2 A
D. 电源B的短路电流为0.3 A
BD
　　图像是物理学中的一种表达形式，解题时要明确其斜率、截距等的含义.
A. Ea＝Eb、ra＜rb
B. Ea＞Eb、ra＜rb
C. 若将同一定值电阻分别接在两电源上时，通过电源的电流关系为Ia＞Ib
D. 若将两电源分别接入电路，当通过电源的电流相等时路端电压的关系为Ua＜Ub
AC
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课后提素养
×
×
×
√
×
A. 2.4V，1Ω B. 3V，2Ω
C. 2.4V，2Ω D. 3V，1Ω
B
A. 电源电动势为2V
C. 电源短路时电流为6 A
D. 电路路端电压为1V时，电路中电流为5 A
AD
A. 电源电动势的大小等于电源没有接入电路时两极间的电压的大小，所以当电源接 入电路时，电动势的大小将发生变化
B. 电路闭合时，并联在电源两端的电压表的示数就是电源电动势的值
C. 电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量
D. 在闭合电路中，电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实际上就是电压
解析：直接利用电动势的概念分析判断可知，选项C正确.
C
BD
A. 0.1V B. 0.2V
C. 0.3V D. 0.4V
D
A. 30～80 kΩ B. 3～8 kΩ
C. 300～800Ω D. 30～80Ω
B
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课时作业
A. 若外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大
B. 若外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势必然减小
C. 若外电压不变，内电压减小，则电源电动势也会随内电压减小
D. 若外电压增大，内电压减小，则电源的电动势始终等于二者之和
D
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A
B
C
D
C
解析：选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错误；选项 A、D电流表的负极接到了电源 的正极， A、D错误；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，C正确.
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A
B
B
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A. I变大，U变小 B. I变大，U变大
C. I变小，U变大 D. I变小，U变小
解析：当R5的滑动触点向图中a端移动时，R5接入电路的电阻变小，外电路的总电阻 就变小，总电流变大，路端电压变小即电压表V的读数U变小；由于总电流变大，使 得R1、R3两端电压都变大，而路端电压又变小，因此，R2和R4串联两端电压变小，则 电流表A的读数I变小，故选D.
D
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A. 1Ω B. 2Ω C. 3Ω D. 4Ω
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A. 1V B. 1.2V C. 2V D. 4V
C
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A. 电压传感器1测得的是外电压
B. 电压传感器2测得的是电动势
C. 移动挡板，减小内阻，传感器1的读数增大
D. 滑动变阻器R阻值增大时，传感器2的读数增大
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8. 如图所示为一简单指针式欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流Ig＝300 μA，内阻Rg＝100Ω，可变电阻R的最大阻值为10 kΩ，电池的电动势E＝1.5V，内阻r ＝0.5Ω，图中与接线柱 A相连的表笔颜色应是 色.按正确使用方法测量电阻Rx 的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则Rx＝ kΩ.
红
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[能力提升]
A. 电阻R1、R2的阻值之比为4∶3
B. 该电源的电动势为6V，内阻为3Ω
C. 只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为6 W
D. 只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率之 比为1∶1
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A. 刻度盘标注的质量刻度均匀
B. 若使用前质量示数大于零，应将R2的滑片向右滑动
C. 电子秤的示数越大，电源的总功率越大
D. 若电池的内阻增大，但仍能调零，则称量值仍准确
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11. 如图所示的电路中，R1＝9Ω，R2＝30Ω，S闭合时，电压表V的示数为11.4V，电 流表A的示数为0.2 A，S断开时，电流表A的示数为0.3 A，电压表和电流表均为理想 电表.求：
（1）电阻R3的值；
答案：（1）15Ω
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（2）电源电动势E和内阻r的值.
解析：（2）由闭合电路欧姆定律
当开关闭合时E＝11.4V＋0.6 A×r，①
当开关断开时E＝0.3×（9＋30）V＋0.3 A×r，②
联立①②式，得E＝12V，r＝1Ω.
答案：（2）12V　1Ω
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