物理：2.7《闭合电路欧姆定律》
教学设计2：2.7 闭合电路的欧姆定律
7 闭合电路的欧姆定律教材分析本节内容包括闭合电路欧姆定律、路端电压与负载的关系。
闭合电路欧姆定律是本节也是本章的重点知识。
应用闭合电路欧姆定律讨论路端电压与负载的关系是本节的难点，要注意提高学生运用闭合电路欧姆定律分析解决问题的能力。
物理科学作为培养未来公民科学素养的一个核心课程，仅仅重视知识的传授是不够的，授人以鱼，不如授人以渔。
因此，在教学中应该转变观念，从单纯的要求学生掌握知识点，过渡到培养学生的能力。
而科学探究能力正是其中重要的组成部分。
本节课按照历史上当年欧姆发现欧姆定律的思路，引导学生通过探究利用数学描述物理，再利用数学得出物理规律，让学生学会探究的思想方法。
教学目标(一)知识与技能1．能够推导出闭合电路的欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
2．理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。
3．掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。
知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
4．熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。
5．理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。
(二)过程与方法1．通过演示路端电压与负载的关系实验，培养学生利用“实验研究，得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法。
2．通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
(三)情感、态度与价值观通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。
重点难点重点：1．推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。
2．路端电压与负载的关系。
难点：路端电压与负载的关系。
导入设计 导入一教师：前边我们知道电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。
只有用导线将电源、用电器连成闭合电路，电路中才有电流。
那么电路中的电流大小与哪些因素有关？ 电源提供的电能是如何在闭合电路中分配的呢？ 今天我们就学习这方面的知识。
2.7 闭合电路欧姆定律
第七节闭合电路欧姆定律教学目标：（一）知识与技能1、掌握闭合电路的欧姆定律，理解各物理量及公式的物理意义2、会用定律分析外电压随外电阻变化的规律（二）过程与方法1、通过电动势等于电路上内、外电压之和的教学，使学生学会运用实验探索物理规律的方法．2、从能量和能量转化的角度理解电动势的物理意义．3、通过用公式分析外电压随外电阻以及电流的改变规律，培养学生用多种方式分析物理问题的方法。
（三）情感态度价值观1、通过外电阻改变引起电流、电压的变化，树立学生普遍联系的观点。
2、通过分析外电压变化原因，了解内因与外因的关系。
3、通过对闭合电路的分析计算，培养学生能量守恒思想的观点。
教学重点：闭合电路欧姆定律的理解和应用教学难点：外电压等随外电阻变化规律教学方法：探究、讲授、实验教学用具：小电珠（2.5V） 6节旧电池串联（内阻大） 2节新电池串联教学过程：（一）引入新课复习提问，引入新课教师：（出示两个电源）如何测两电源的电动势？外电路要不要联接？为什么？学生：用电压表直接测量。
不要，电动势等于电源未接入电路时两端电压，接入电路时电源两端电压不等于电动势。
教师：测量得ε1=3V ε2=9V（可能小一些）按图连接电路，开关扳到1时，发现灯泡正常发光。
开关扳到2结果会如何？学生：灯泡烧毁S扳到2，发现灯泡照常发光为什么会这样？闭合电路的电压，由什么决定？——引入新课（二）新课教学（1）闭合电路欧姆定律闭合电路中电动势ε与内外电压U、U′有何关系？ε=U+U′问题设计①如图所示电路中电源电动势为ε，内阻为r外电阻为R，试求电路中的电流I引导学生推导∵ε=U+U′而U=IR U′=Ir∴ε=IR+IrI=ε/R+rR+r表示了什么意思？整个电路电阻公式反映了什么？闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比，这就是闭合电路欧姆定律。
这里R应为外电路总电阻，I为闭合电路总电流。
试用闭合电路欧姆定律解释引课中的现象。
2.7闭合电路的欧姆定律
电动势E
路端电压U
物理 意义
反映电源内部非静 电力做功把其他 形式的能量转化 为电能的情况
反映电路中电场力 做功把电能转化 成为其他形式能 量的情况
16
定义式
量度 式
电动势E
路端电压U
EW q
U W q
W为电源的非静电力 W为电场力把正
把正电荷从电源内 电荷从电源
由负极移到正极所 外部由正极
做的功
R
1 R1
1
RL R12
.
由上式看出R1增大，R总减小，当R1减小
时，R总增大，即：分压器总电阻与串联
部分电阻变化相同.
20
(2)根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分 析电路中某一变化而引起的整个电路中各部分 电学量的变化情况，常见方法如下：
①程序法：基本思路是部分→整体→部分，无 论电阻是串联还是并联，只要有一个电阻变大 (或变小)，R总一定变大(或变小)，再由欧姆定 律判断知，I总和U端的变化情况，先确定串联电 路定值电阻两端电压，再根据U端=U1+U2+… 判定并联电路的电压，最后由部分电路欧姆定 律判断各部分物理量的变化情况.
12
③电源内部消耗的功率Pr=I2r
(2)电源的效率：
P PE
U E
R Rr
（最后一个等号只适用于纯电阻电
路）.
输出功率最大时，R=r，η=50%.
13
5.闭合电路的U-I图象
如图中a为电源的U-I图象；b为外电 阻的U-I图象；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； 该点和原点之间的矩形的面积
27
假设法：已知电路发生某种故障，寻找故 障发生的位置时，可将整个电路划分为若 干部分；然后逐一假设某部分电路发生故 障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结 果若与题述物理现象不符合，则故障不是 发生在这部分电路；若推理结果与题述物 理现象符合，则故障可能发生在这部分电 路，直到找出发生故障的全部可能为止， 亦称排除法.
高二物理选修31第二章：2.7闭合电路欧姆定律-教学文档
高二物理导学案日期编号2.7 闭合电路的欧姆定律（第1课时）班级姓名知识目标1、知道外电路、内电路概念，理解电源内部电势的变化和外电路中电势的变化规律；2、理解掌握闭合电路的欧姆定律，并能计算有关的电路问题。
自主学习1、闭合电路只有用导线把电源、用电器连成一个闭合才有电流。
用电器、导线组成电路，电源内部是电路，内电路的电阻叫,用r表示。
在外电路中，沿电流方向电势，在内电路中电流从电源极流向极。
外电路中，自由电荷（设为正电荷）在恒定电场作用下定向运动形成电流，沿电流方向电势降低，U外=IR；内外电路类比图：电势-高度而在内电路，由于非静电力作用，从负极到正极电势发生跃升，升高的值等于电动势的值E，同时，电流流经内阻r也有电势降低，U内=Ir2、由电路中的能量转化推导闭合电路欧姆定律（1）设外电路为纯电阻电路，外电路电阻为R，电流为I，在时间t内，外电路中电能转化成的内能为Q外= 。
（2）内电路电阻为r，在时间t内，电能转化成内能为：Q内= 。
（3）电源电动势为E，则在时间t内非静电力做功（即产生的内能）为：W= = 。
（4）由能量守恒可知W= + ，即EIt = + .整理化简得E= ，也就是I= 。
由此得出闭合电路欧姆定律。
（5）另一种推导：整个电路中，由于非静电力作用电势升高E，而电流经过外电路电阻和内电路电阻时电势降低分别为U外=IR、U内=Ir，整体看，升高和降低应相等，所以E=U外+ U内=IR+ Ir，所以有。
3、闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路的跟电源的成正比，跟内外电路的之和成反比。
（2）公式：I= 。
（3）电动势E与内电压U内、外电压U外的关系：E= 。
这就是说，电源的电动势等于。
特别提醒： ①rR E I += 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路； ②由于电源的电动势E 和内电阻r 不受R 变化的影响，从r R E I +=不难看出，随R 的增加，电路中电流I 减小；③U 外＝E －Ir 既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路．解决闭合电路问题的一般步骤：①认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时需画出等效电路图帮助分析．要特别注意电流表和电压表所对应的电路．②求总电流I ：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律直接求出；若内外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I ；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出I .③根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流．④当外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解槽等)，不能应用闭合电路欧姆定律求解干路电流，也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流，若需要时只能根据串、并联的特点或能量守恒定律计算得到．例题：在右图中R 1=14Ω，R 2=9Ω。
2.7闭合电路的欧姆定律
通常 r 很小，所以 I 很大，电源易被烧坏，因此，严禁短路
3. U外与I的关系
1)图像：由U=E-Ir可知， U—I 图像是一条斜向下的直线
2)纵坐标截距—电源电动势E
横坐标截距—短路电流
I0
E r
U/V E
U
3)U—I图像斜率绝对值等于电源的内阻
E=U外+U内
任何电路
E=U外+U内—电源电动势等于内外电势降落之和;
三 U外与R(负载)的关系
1.公式： U外 IR E Ir
2. U外与R的关系
1)当R增大时，
I
R
E r
，
U外
=E-I
r
2)当外电路断开时, R , I 0,U E
直接用电压表测电动势的依据
AB 线段表示的功率为( C )
A．1 W C．2 W
B．6 W D．2.5 W
P EI E 3V
P I 2R R 1 AB 线段: PAB EI I 2R 3112 1 2W
课堂练习
4．（单）[2014·天津]如图所示，电路中R1、R2均为可变电 阻，电源内阻不能忽略，平行板电容器C 的极板水平放置。闭
课堂小结
1.闭合电路欧姆定律
内容
公式 I E Rr
E=IR+Ir E=U外+U内
2.路端电压与负载的关系
P出 3.电源输出功率
Pm
E2
P出 R r2 4r
R
U外 IR E Ir
P出—R图像
U/V E
O
人教版物理选修3-1 2.7《闭合电路的欧姆定律》
A．2A
B．8A
C．50A
D．58A
第二章 7
解析：只接通 S1 时，由闭合电路欧姆定律得： E＝U＋Ir＝12V＋10×0.05V＝12.5V， R 灯＝UI ＝1120Ω＝1.2Ω，再接通 S2 后，流过电动机的电流为： I 电动机＝E－Ir′R灯－I′＝12.5－0.085×1.2A－8A＝50A， 故选项 C 正确。 答案：C
第二章 7 闭合电路的欧姆定律
如图是闭合电路中电势升降的一个比喻。图中儿童滑梯两 端的高度差相当于内、外电阻两端的电势差。电源就像升降 机，升降机举起的高度相当于电源的电动势。根据此比喻请探 究一下，闭合电路中电流与电动势、电阻有什么关系？
第二章 7
闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路组成 (1)外电路：电源__外____部由用电器和导线组成的电路，在 外电路中，沿电流方向电势__降__低____。 (2)内电路：电源___内_____部的电路，在内电路中，沿电流 方向电势__升__高___。
第二章 7
图象分析 R<r 时，R 越大，P 出越大 R>r 时，R 越大，P 出 越小 R＝r 时，P 出＝E4r2，为最大值
第二章 7
[ 特 别 提 醒 ](1) 当 电 源 输 出 功 率 最 大 时 ， 机 械 效 率 η ＝ 50%。当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义。
第二章 7
(3)特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑动引起电路 变化的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨 论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。
[特别提醒](1)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)。
高中物理课件-2.7 闭合电路的欧姆定律
I2R 100% R 100% 1 100%
I2(R r)
(R r)
1 r
R
结论：电源的效率随外电阻的增大而增大
例题：如图所示，电源电动势E=4.0V，内阻r＝ 0.2Ω，外阻R＝1.8Ω
１、当开关断开时的电源两端的电压？电压表的 示数？
２、闭合开关时电压表的示数？
３、此时，电源的总功率，电源内消耗的功率、
阻为r,电路中的电阻为R1、R2和R3的阻值 相同.在开关S处于闭合状态下,若将开关
S1由位置1切换到位置2,则（ ）B
A、电压表的示数变大
6式反应了闭合电路中的什么规律？ 6. I=E/(R+r)
一、闭合电路欧姆定律
１、对纯电阻电路 ２、表述：闭合电路中的电流 跟电源的电动势成正比，跟内、 外电路的电阻之和成反比
说明： E=IR+Ir E=U外+U内
是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压.
是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.
课堂练习
A: R1短路 B: R2短路 C: R3短路 D: R1断路
10.电源的电动势和内阻都保持一定，在外电 路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正
确的是( ACD)
Ａ．电源的路端电压一定逐渐变小 Ｂ．电源的输出功率一定逐渐变小 Ｃ．电源内部消耗的功率一定逐渐变大 Ｄ．电源的供电效率一定逐渐变小
11.如图所示，闭合电键S，当滑动 变阻器的滑动触头P 向下滑动时， 四个理想电表的示数都发生变化，
4.若外电路为纯电阻电路，电阻为R，则电流在t 时间内做功将全部转化为哪种形式的能量？转化 了多少？
5.是否全部的电能都在外电路发生了能量转化？ 为什么？
6.电流在通过内电路时，由于电源有内阻，电荷 会与离子发生撞击，受到阻碍作用，所以在内电 路有电能转化成内能。则在t时间内在电源内部 电流做功产生了多少焦耳热？
2.7 闭合电路欧姆定律
S
I E 1.5 A 1A R r 1.38 0.12
Er
路端电压 U IR 11.38V 1.38V
自主学习 学生阅读P61—P62内容 （3分钟）
1.路端电压跟外电阻的关系？
2.理论推导路端电压跟外电阻的关系？
探究路端电压跟外电阻的关系
一、实验研究
1.目的： 路端电压跟外电阻的关系
（2）公式表述：
I E Rr
①
或
E=IR+Ir ②
E U外 U内 ③
4、适用条件：①②适用于纯电阻电路，
③适用于任意电路。
反馈练习
例1：在如图所示的电路中，电源的电动势为 1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω， 求电路中的电流和路端电压.
R
解：由闭合电路欧姆定律，
电路中的电流为
2.器材： 电源、电键、 导线、伏特表、滑动变阻器 、电流表、电阻
3.线路图：
4.结论：
A
当外电阻增大时，电流 减小 ， 路端电压 增大 。
V
当外电阻减小时，电流 增大 ，
路端电压 减小 。
路端电压随着外电阻的增大（减小）而增大（减小）。
探究路端电压跟外电阻的关系
二、理论推导
U内
I
1.理论根据：
Er
当堂检测： 2．一电池外电路断开时的路端电压为3V，接 上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V，则可 以判定电池的电动势E和内电阻r为（ B ） A．E=2.4V，r=1Ω B．E=3V， r=2Ω C．E=2.4V, r=2Ω D．E=3V, r=1Ω
解：外电路断开时的路端电压为3V，则E=3V
A V
电流表的示数变小,电压表的示数变大
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（2）当滑动变阻器的接入电阻为多大时，变阻 器消耗的功率最大？此时电源的效率为多大？ （3）当滑动变阻器的接入电阻为多大时，电源 输出的功率最大？此时电源的效率为多大？
a b
R
A a返回
a
b A D C B
E,r
a
b d c
返回
a
b
A
D
C
B
a d
c b
E,r
讨论：全电路中电势的变化情况
外电路
R
A
D
C
B
A C
E,r
B
D
内电路
四、规律总结
纯电阻电路
W非 = IEt = Q外 + Q内 IEt = I2Rt + I2rt IE = I2R + I2r P总 = P出 + P内 E = U外 + U内 U出 =E - Ir
一切电路
IEt= E出 + Q内
E = IR + Ir
U/V
3
2 1 O 2 4 6 I/A
四、课堂练习
2、如图是某电源的路端电压U随干路电流I 的变化图象，由图象可知，该电源的电 动势为 V，内阻为 Ω。
U/V 6 5 4 3 2 4 6
I/A
四、课堂练习
3、如图A是某电源的外特征曲线，B是某 电阻的伏安特性曲线。现将该电源和该 电阻组成一个闭合电路，求： （1）电源的输出功率； （2）电源的内耗功率。
V
E、r
A V
E、r
A V
E、r
三、路端电压与负载的关系
1、路端电压: U
E Ir
U
2、两个特例:
(0， ) E E ( ，) 0 r
O
I
3、电源的外特征曲线：
（1）路端电压U随电流I变化的图象 （2）图象的函数表达 （3）图象的物理意义
四、课堂练习
1、如图是某电源的路端电压U随干路电流I 的变化图象，由图象可知，该电源的电 动势为 V，内阻为 Ω。
0
s
4、利用部分电路欧姆定律和 串并联电路特点确定局部电路 的物理量的变化。
A
R1 V
E、r
三、路端电压与负载的关系
1、路端电压: U
E Ir
s
A
R
2、两个特例: （1）外电路断路时 R , I 0 , U端 E
（2）外电路短路时
R 0 ， I短 E ， U端 0 r
E I Rr
闭合电路的欧姆定律
五、课堂练习
现用内阻990Ω、量程为3V的电压表测量干电
1、一节干电池的电动势为1.5V，内阻为10Ω。
池两端的电压，试通过计算求出电压表的读数。
五、课堂练习
2 、 如 图 所 示 ， 电 源 的 内 阻 r=3Ω ， 定 值 电 阻 R0 R0=2Ω，求： （1）当滑动变阻器的接入 电阻为多大时，R0消耗的功 率最大？此时电源的效率为 多大？
U/V
B
3 2 1
A
2 4 6 I/A
O
四、课堂练习
4、有两节电池，它们的电动势分别为E1和 E2，内电阻分别为r1和r2。将它们分别连 成闭合电路，其外电路的路端电压U和 电流I的关系如图所示，可以判定( ) A.图象交点所示状态, 两电路的外电阻相等 B.E1>E2，r1>r2 C.图象交点所示状态, 两电路的总电阻相等 D.E1>E2，r1<r2
U 1
2
O
I
五、“说一说” 二、路端电压与负载的关系
• 一些同学可能有这样的经验：傍晚用电 多的时候，在插上电炉、电热水壶等用 电多的电器时，灯光会变暗，拔掉后灯 光马上又变亮起来。在一些供电质量不 太好的地区更为严重。尝试去解释一下 这种现象。
返回
（第二课时）
路端电压跟负载的关系
一、实验演示 一、实验演示
仿真演示
负 载
A R0
s
R1 V E、r
• 当外电路电阻增大（或减少）时，电流怎 样变化？路端电压如何变化？
二、理论分析（电路动态分析） 一、实验演示
1、简化电路，明确哪些局部物理量变化？确定 外电阻的变化。
E 2、确定通过电源的电流: I Rr 3、确定路端电压: U E Ir R
R
S
I
A E
B r
二、建立模型
R
外电路
R
化学反 应层
A B
E,r
A
D
C B
闭合电路
E,r
内电路
三、解决问题
研究闭合电路中功与能的关系 闭合开关S后，设电路电流 为 I ，则在 t 时间内， 1、电源内部非静电力做了多少 功？能量如何转化？其电势如 何变化？
I
R
S A E
B r
2、若外电路为纯电阻，电阻为R，则电流在 t 时 间内做多少功？能量如何转化？电势如何变化？ 3、电能是否全部都消耗在R （外电路）上？为什 么？能量如何转化？电势如何变化？
第二章《恒定电流》
第七节 《闭合电路欧姆定律》
（第一课时）
闭合电路的欧姆定律
一、提出问题
仿真演示
因 素 有回 关路 呢中 ？的 电 流 与 哪 些
二、建立模型
• 问1：电源在电路中起什 么作用？描述电源性能有 哪些重要参数？有何物理 意义？ • 问2：如图，R与r有何电 路连接关系？流过二者 电流大小有何关系？