1、 http:/ K12 教学同步资源 精彩与您同步人教版高二物理 资源版主：刘现柱Email:112 闭合电路欧姆定律【教学目的】1、掌握闭合电路欧姆定律的内容2、会应用定律对全电路进行动态分析3、会计算闭合电路的功率分配【教学重点】闭合电路欧姆定律的内容，会用定律求解电路的各个参量【教学难点】闭合电路的功率分配规律【课时安排】2 课时【教学过程】如果说研究部分电路是研究电能消耗与需求的规律（电功这是这种需求的总的量度） ，那么研究闭合电路就是同时研究电能需求与供应，是对一个封闭系统进行的统筹、全面的了解。一、闭合电路欧姆定律1、内电路与外电路 ：以电源两极为界，电源一边的称内电路，用电器一边
2、的称外电路。很显然，从能量的角度看，内电路是供电机构，外电路是用电机构。启发：如果把供电和用电比作生产和消费，那么，有没有绝对的生产者和消费者？学生：没有。 （鞋厂的员工自身要穿鞋，种田的农民自己要吃 饭）2、外电压、内电压与电动势 ：外电路用电对应的电势降落叫外电压（别称：路段电压U 路 ） ，如果只是纯电阻，有 U 外 = IR（I 为干路电流，R 为外路总电阻） 。内电路用电对应的电势降落叫内电压 U 内 ，由于内路的消耗只有焦耳热，有 U 内 = Ir（r 为内电阻） 。至于电动势 E ，则是衡量电源作为生产者，其绝对生产能力的一个物理量。这种“生产”体现为将其它形式的能转化为电能，也
3、就是非静电力（静电力的对立面，能自发的将正电荷从低电势到高电势）搬运电荷做功，所以，*电动势的定义为：非静电力将单位正电荷从电源的负极移至正极所作的功。显然，外路和内路的静电力做功使电势分别降落 U 外 和 U 内 ，而内路的非静电力做功又使电势升高 E ，而从电源正极外路内路正极，电势必将回归原来的值，所以： E = U 内 + U 外 。3、闭合电路欧姆定律 ：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路电阻之和成反比。表达式： I = rRE从外电压（路端电压）的说明，我们不难理解，闭合电路欧姆定律仍然 只适用于外路是纯电阻的情形 。此外，此式和部分电路欧姆定律有些相似，但是实质有
4、很大的不同，因为电动势 E 和内阻 r 是相对恒定的，它反应的是干路电流 I 随外电阻 R 的变化关系，所以既谈不上 “成正比” ，也谈不上“成反比” 。过渡：那么，闭合电路欧姆定律反映了参量之间的哪些依赖关系呢？二、闭合电路的动态讨论1、总量讨论三部曲http:/ K12 教学同步资源 精彩与您同步人教版高二物理 资源版主：刘现柱Email:有了总量之间的依赖关系，才方便讨论支路的问题。我们这里仍然默认 E 和 r 是不变的，变化的总量只包括：干路电流 I 、路端电压（或外电压） U 、外路总电路 R 。显然，当 R 增大，I = 减小，U = IR = R = 减小，或 U = EIr 减
5、小。这rEErr1就是定式“三部曲” ，即： R，I，U，或 R，I ，U 。由于 U 和 I 是比较容易测量的量，故 U = EIr 的关系被引起一定程度的重视。且由于U 随 I 单调减，且为直线方程，故描绘成如图 11-2-1 所示 U-I 图象后，再对其的特点加以总结a、特殊点的意义 ：纵截距为 E 但不可以直接地准确测量（没有真正理想的 表） ，横截距为 但一般不可取； V rb、 “斜率”的绝对值为 r ；本关系虽然告诉我们 E 不可直接测量，但却给出了间接测量 E 的途径（分组实验原理简介） 。2、元件参量的讨论总量的规律出来之后，各支路用电器的参量又将如何改变呢？我们通过一个事例
6、加以说明例题选解：劝学 P171 之“名题赏析”之“ 例 4”解题要点：R 3，R 总 ，I A1 = I 干 ，U v = U 路 ，至此属于总量的讨论。Uv1 = I 干 R1Uv2 = U 路 U v1 必然是增加的IA2 = v2IA3 = I 干 I A2 必然是减小的提问：判断 IA3 时，如果用 IA3 = ，合适吗？V23R学生：不合适，因为 ，将会出现困境。V23U再提问：判断 UV2 时，用 UV2 = I 干 (R2R 3)，合适吗？学生：不合适，因为 I 干 ，而(R 2R3)，也会出 现困境。从刚才的例子可以看出，对元件的电压或电流的讨论，选择合适的途径是很重要的。（
7、也不排除有这样的情形，用“分配规律”和欧姆定律都不能定性判断元件参量的变化情况，但元件的参量变化又是必然的，这时就应该启用定量的讨论了，但是这种问题的讨论现在很少做要求。 ）而且，先分析定值电阻上的 I、U、P 的变化情况，后分析变化电阻上的 I、U 、P 的变化情况，这样会要一些。附加例题：如图 11-2-2 所示的电路中， 令 R2 的触头下移，讨论三盏灯的亮度变化情况。学生：当堂完成（答案：A 变亮，B 变暗， C 变亮。 ）（教师提示：C 应取分压途径。 ）应用：劝学 P172 之“名题赏析”之“ 例 6”解题要点：油滴向下动，要求电容器中场强减小，即要求极板间电压减小。注意 S2 和
8、 S4 的讨论：前者致使 UC 由 U 路变成 E ，是增大的；后者由于 C 的下极板电量无处调节，致使 QC 恒定，场强也必然是恒定的。http:/ K12 教学同步资源 精彩与您同步人教版高二物理 资源版主：刘现柱Email:末了解说“点评”问题应用：劝学 P171 之“名题赏析”之“ 例 5”解题要点：断路相当于电阻增大，而 UA 或者 IA 增大都可以使 A 灯亮度变大。三、闭合电路的功率分配1、电源的功率： 是描述闭合电路中的电源把其它形式的能转化为电能快慢的物理量，它在数值上等于总电流 I 与电动势 E 的乘积，即 P = IE 。提问：对于外路是纯电阻的情形，R 增大时，P 怎样
9、变化？学生：单调减小（因为 P = ）。2Rr2、电源的输出功率： 是指外电路上电功率，它在数值上等于总电流 I 与电路两端电压U 的乘积，即 P 出 = IU 。对于纯电阻电路，电源的输出功率为：P 出 = I2R = ( )2 R = =Er2E(r)42E(Rr)4因 E、r 恒定， 当 R = r 时，输出功率有最大值 P 出 max =。也就是说，当 Rr 时，P 随 R 的增大而增大，当24Rr 时，P 出 随 R 的增大而减小，P 出 -R 图象如图 11-2-3 所示。提问：从图 11-2-3 可以看出，P 出 (R)并不是单值函数。那么，同一功率对应的两个外电阻值 R1 和
10、R2 有什么关系呢？学生：在草稿上推算（答案： R1 R2 = r2）3、电源内部损耗的功率 ：指内电阻的热功率，即 P 内 = I2r提问：对于外路是纯电阻的情形，R 增大时，P 内 怎样变化？学生：单调减小（因为 P 内 = ）。2Er()值得注意的是，根椐能量守恒定律，肯定有 P = P 出 + P 内 ，即 P 内 = PP 出 。但根据这个关系并不能直接判断出 P 内 随 R 的变化规律。4、电源的效率 ：指电源的输出功率与电源的功率之比，即 = = 。显然，出1rR 会随着 R 的增大单调增大。例题选解：劝学 P171 之“名题赏析”之“ 例 3”解题要点：第（1）问是定值电阻的功
11、率讨论，看 I 的变化即可。第（3）是中规中矩的输出功率讨论，第（2）问是变相的输出功率讨论（将 R1、E、r 看成新的电源系统） ，它们都可以直接应用定式。杂例选解：劝学 P172 之“名题赏析”之“ 例 7”解题要点：本题应充分应用全电路“分压比是电阻的正比” 。（1）甲电路中，S 断开时，外路就是 R1 串联 R2（R 3 是等势体） ， 测路端电压，故 VUV1 = (R1 + R2) ，即 16 = ；S 闭合时，外路就是 R1R 3 在一起串联 R2 ，12ERr 20Er测 R2 的电压，故 UV2 = R2 ，即 10 = 。解此两式即刻得 E 和 r 的值。 V 132A10
12、E5rhttp:/ K12 教学同步资源 精彩与您同步人教版高二物理 资源版主：刘现柱Email:（2）甲电路中，S 断开时，I R1 = I 干 = = 0.8A ，S 闭合时，I R1 = =12ERrI2出1= 0.5A ，然后求 PR1 。132ERrA（3）乙电路中，S 断开时，U V3 = R1 ；S 闭合时，U V4 13Er= (R1R 2) 。123rA四、小结本单元是全章的中心，相对初中的知识，有一个质的升华。闭合电路欧姆定律告诉我们，用电和供电是相互制约的，真正的恒压源并不存在。 “例 3”还给我们介绍了一个等效思想，它是意味深长的，譬如，我们的的交流电网，临近用户的变压
13、器输出端的电压是基本不变的，但输出端到用电器之间的导线电阻不可忽略，这个电阻和“恒定的输出电压”就可以等效为一个新的电源，针对这个“电源” ，我们就很容易理解傍晚的白炽灯为什么没有深夜的亮度大。下面是“提纲”问题1、什么是全电路欧姆定律？怎样叙述？公式怎样？2、路端电压的表达式是怎样的？纯电阻电路时路端电压的表达式是怎样的？3、外电路的任一处电阻增大，总电阻怎样变化？总电流怎样变化？路端电压怎样变化？4、输出功率怎样随外电路电阻变化？什么情况下输出功率最大？什么情况下输出的功率相等？5、纯电阻电器电路的电源效率怎样计算？6、分析含电容电路的原则是什么？五、作业布置阅读劝学 （人民日报出版社 2004 年 4 月第 1 版）P170、171 内容；劝学P172174 第 117 题【板书设计】注意“教学过程”的 带框字符 ，即是板书计划。【教后感】不知为什么，讲“欧姆定律”时特别别扭，是不是自己设计的比喻太蹩脚？
